Projeto, financiado pelo Programa de Eficiência Energética da Cemig, reduziu custos e aumentou a eficiência operacional Bruno de Araújo e Silva, engenheiro de Soluções Energéticas da Efficientia, empresa do grupo Cemig, apresentou a palestra “Implantação de inversores de média tensão na Usiminas
com recursos do Programa de Eficiência Energética” no VII Workshop Redução de Custos na Mina e na Planta da revista Minérios & Minerales. O projeto, aplicado na unidade siderúrgica da Usiminas em Ipatinga (MG), foi financiado pelo Programa de Eficiência Energética (PEE) da Cemig e teve como objetivo reduzir o consumo de energia elétrica através da aplicação de inversores de frequência de média tensão (MT) para variação dinâmica da velocidade dos motores.
Criada em 2002, a Efficientia prospecta, desenvolve e implanta os projetos do PEE Cemig em consumidores por meio de contratos de desempenho. Nesse sentido, a empresa cuida da tramitação junto à Cemig para o financiamento do projeto, elabora uma avaliação técnica e econômica das medidas de eficiência energética, faz a validação de documentos de engenharia produzidos pelo fornecedor da solução e fiscaliza os fornecimentos (serviços e equipamentos e suporte no processo de medição e verificação de resultados).
Com a implantação do projeto, orçado em R$ 5,93 milhões, a Usiminas conseguiu uma economia de 19.140 MWh/ano, representando 1% do total consumido pela planta. “Considerando o porte da Usiminas, esta redução é extremamente positiva, sendo um projeto muito expressivo”, afirma Araújo.
O valor monetário economizado não foi mencionado a fim de evitar a divulgação dos preços de energia pago pela siderúrgica. No entanto, o projeto reduziu o consumo equivalente a R$ 30,97 por MWh.
Além da economia de energia, a empresa obteve ganhos com o aporte de tecnologia de ponta, melhorias na qualidade da energia elétrica (aumento do fator de potência, redução das correntes de partida), redução de despesas com manutenção, aumento da confiabilidade, maior flexibilidade operacional e controle otimizado de processos.
Bruno de Araújo e Silva, engenheiro de Soluções Energéticas da Efficientia
A Yaskawa, multinacional japonesa fundada em 1915, foi a responsável pelo fornecimento e instalação dos inversores FS-Drive MV1S nos motores de equipamentos, principalmente bombas e ventiladores centrífugos, das áreas de Aciaria, Sinterização, Laminação tiras a frio, Laminação a quente e Utilidades (gasômetro)
Na Aciaria, os inversores foram instalados nos motores dos exaustores do convertedor IDF 1, IDF2 e IDF3, de rotação nominal de 1.790 rpm e potência de 710 kW cada um. O IDF succiona os gases emanados pelo convertedor durante a produção do aço. A vazão do sistema de exaustão deve ser controlada de forma a se obter uma pressão próxima de zero na coifa do convertedor, minimizando a entrada de ar no circuito primário quando da injeção de oxigênio (fase de sopro). Antes do projeto, o controle de vazão era feito via damper automático.
Durante o processo, o damper permanece a 20% de abertura, exceto durante o sopro, variando a abertura de 30 a 95%. Em relação ao tempo total da corrida, ele fica a 20% de abertura entre 63 a 74% do tempo quando não há ressopro, e de 52 a 65% com ressopro de oxigênio.
Na etapa de sinterização, o material precisa ser resfriado a menos de 120ºC, limite de temperatura do transportador de correia. O resfriador é uma grande máquina rotativa, onde o ar é insuflado pelo ventilador na parte central. O ventilador possui um motor de 1.865 kW, a 595 rpm. Antes da instalação dos inversores, o controle de temperatura era realizado pela variação da vazão do ventilador via damper.
As bombas de emulsão, pertencentes ao processo de Laminação tiras a frio TCM e equipada com um motor de 470 kW, atuam na lubrificação e resfriamento dos cilindros e chapas de aço. A emulsão circula em sistema fechado, sendo bombeada por duas bombas (há também outras duas bombas reserva). O TCM processa produtos com diferentes especificações. Para cada tipo de produto, é necessário ajustar a vazão da emulsão.
A regulagem de vazão é feita pelos operadores das cadeiras de laminação, e antes do projeto era obtida através de válvulas proporcionais. “Como a operação não quer limitações de vazão durante a laminação, o inversor de frequência pode reduzir a rotação do motor para 50% da nominal durante os períodos em que a emulsão está recirculando, ou seja, em 21% do tempo”, ressalta Araújo.
A bomba filtro do Centro de Recirculação de Água das Laminações (Cralam), pertencente à fase de laminação a quente, possui um motor de 450 kW (1.187 rpm). O equipamento faz o envio da água do processo, com carepas e óleo, para uma bacia de sedimentação, composta por três reservatórios interligados. Antes do projeto, as bombas operavam a plena carga e o controle do nível do reservatório era realizado através da abertura/fechamento de válvulas motorizadas. O fechamento da válvula resulta na diminuição da potência ativa, porém introduz uma perda de carga no sistema que poderia ser evitada pela instalação de inversor.
Por fim, os inversores foram aplicados no motor, de 185 kW e 1.778 rpm, do booster BFG (blast furnace gas) ou gás de alto forno (GAF). O GAF é liberado durante a produção de ferro gusa e por ser combustível, ele é reaproveitado em outros processos da usina. A produção de GAF, que normalmente é deslocada do consumo, segue para um gasômetro de armazenagem do volume excedente. Estes processos demandam pressão fixa e vazão variável. Antes do projeto, o controle de pressão era realizado via recirculação com damper automático. Deste modo, o motor demandava potência constante, mesmo com carga variável.< /p>
Com uma área total de 10,5 milhões de m2, a Usiminas está localizada no Vale do Aço, a 220 km de Belo Horizonte (MG). Com capacidade instalada de 5 milhões t de aço, a planta é dotada de três altos-fornos, duas aciarias, uma laminação de tiras a quente, uma laminação de chapas grossas e duas laminações a frio. A unidade possui um consumo anual de 1.950 mil MWh, tendo uma autoprodução de 573 mil MWh, cerca de 30% do consumo total.
Fonte: Revista Minérios & Minerales
