Optimização da Eficiência do Motor Eléctrico: Obtenha mais Bang para o seu Buck

Publicado pela primeira vez aqui.

Os motores eléctricos são dispositivos que convertem energia eléctrica em força mecânica. Funcionam segundo os princípios do electromagnetismo, utilizando a interacção entre as correntes de enrolamento e os campos magnéticos para gerar força. Alguns motores, como os utilizados na indústria dos transportes, podem inverter o efeito e gerar electricidade também, convertendo a força em electricidade.

Muitas instalações industriais atribuem mais de 70% do seu consumo de energia a motores, pelo que mesmo um ligeiro aumento da eficiência pode reduzir drasticamente os gastos de energia e melhorar também os lucros.

Como aumentar a eficiência dos motores

Há uma série de áreas onde podem ocorrer perdas na eficiência motora. Vão desde perdas friccionais e de calor até à dissipação do campo magnético dentro do núcleo do motor. Mesmo o tipo de materiais utilizados pode afectar a eficiência global de um motor.

A melhoria da eficiência dos motores pode ser segregada em 3 fases:

Fase 1 - Avaliação

O primeiro passo é monitorizar e documentar cada motor, e avaliar o nível de desempenho actual. Reunir e registar detalhes essenciais para avaliar a eficiência ou consumo actual do motor, como por exemplo:

• A idade do motor
• Quanta potência o motor está realmente a gerar
• Potência e classificações de consumo
• Que tipo de níveis de controlo foram implementados nas suas instalações
• Identificar as várias cargas a que o motor é submetido, utilizando um registador de potência

Uma vez que tenha toda a informação, pode usar um sistema calculador de eficiência, como o mestre do motor, para calcular a eficiência do motor.

Fase 2 - Aperfeiçoamento

De imediato, pode utilizar a informação recolhida durante a fase 1 para fazer algumas melhorias imediatas. Os motores mais antigos são inerentemente ineficientes, pelo que podem ser substituídos por motores modernos de maior eficiência. Se houver algum que seja de tamanho superior ou inferior, substitua-o por modelos de melhor tamanho para melhorar a eficiência de funcionamento.

Para optimizar os motores que pretende manter, inspeccione-os para três variáveis que são conhecidas por reduzirem significativamente a eficiência e mesmo a vida útil do motor:

1. Desequilíbrio de tensão Num motor trifásico, o desequilíbrio de tensão é a diferença de tensões entre as fases. Para um óptimo desempenho e eficiência, as tensões das fases devem ser as mesmas, ou tão próximas quanto possível: O cálculo do desequilíbrio de voltagem (Vu) é bastante simples:
   • Média da voltagem ao longo das três fases (Va)
   • Calcular o maior desvio em relação à média (Vm)
   • Dividir a diferença por voltagem média e multiplicá-la por 100

   [(Va-Vm)X100] ÷ Va = Vu

   Com uma tensão média de 460V, apenas uma diferença de 5V cria um desequilíbrio de tensão de 1,1%. Enquanto a National Electrical Manufacturers Association (NEMA) e a Norma EN50160 exigem um desequilíbrio máximo de 5% e 2% respectivamente, recomenda-se geralmente uma diferença de 1% ou inferior.

2. Desequilíbrio de corrente O desequilíbrio de corrente é semelhante ao desequilíbrio de tensão. Ao contrário da voltagem, é calculada medindo a diferença entre a corrente a ser puxada em cada uma das pernas de um motor trifásico. O método para corrigir o desequilíbrio de corrente depende dos factores que o provocam:
   • Dispositivo de correcção do factor de potência para o desequilíbrio causado pelo fornecimento de energia
   • Rebobinagem ou substituição do motor para falhas internas ou instalação defeituosa
   • Em alguns casos, a compra de um novo motor é preferível...
     • Motores com mais de 15 anos e menos de 40hp
     • Motores não-especiais com menos de 15hp
     • O custo de rebobinagem excede 50% da compra de um motor novo
3. Factor de potência O factor de potência é a relação (ou percentagem) da potência real (em KW) de um motor e a sua potência aparente (total) (em KVA). A potência aparente é uma expressão da potência real do motor e da sua potência reactiva em quilovares (kVAR). O factor de potência deve ser avaliado em todas as cargas e circuitos principais, e não apenas nos motores. Um aumento da potência reactiva de um motor aumenta a potência aparente. Isto faz com que o factor de potência diminua. Quanto mais próximo o factor de potência estiver de 1 (ou 100%), melhor, pelo que a diminuição da potência reactiva é geralmente melhor para a eficiência.

   O objectivo de determinar o factor de potência é identificar quais as cargas que causam o atraso da potência reactiva e conceber estratégias que possam melhorar o factor de potência.

Fase 3 - Período de Vida Prolongada

Para além dos métodos acima mencionados, existem mais algumas estratégias que pode utilizar para aumentar o período de vida dos motores nas suas instalações e, consequentemente, a sua eficiência operacional também:

• Laminação - Em vez de aços de carbono mais baratos, pode ser utilizada laminação contendo aços que têm um pouco de silício. A utilização de laminação mais fina e o aumento do seu comprimento reduz as perdas do núcleo, limitando os efeitos da saturação e histerese.
• Lubrificação - O intervalo de lubrificação é decidido por uma série de factores, pelo que se deve ter cuidado ao aplicar lubrificantes. Os diferentes tipos de massa lubrificante, mesmo aqueles com os mesmos elementos, nunca devem ser misturados.
• Isolamento - A eficiência também pode diminuir devido a correntes de Foucault. Estas podem ser minimizadas através do isolamento adequado das folhas ou da laminação.

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Fique atento! As melhores ideias para eficiência energética e transição de energia...