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Fernando J. T. E. Ferreira1,3 e Sérgio M. A. Cruz2,4

Artigo Técnico

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Dep. Eng. Electrotécnica, Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, Coimbra, Portugal 2

Dep. Eng. Electrotécnica e de Computadores, Universidade de Coimbra, Portugal 3

Instituto de Sistemas e Robótica, Universidade de Coimbra, Portugal 4

Instituto de Telecomunicações, Portugal

E. Avaliação Técnico-Económica do Investimento Nos SEFMs faz todo sentido realizar avaliações técnico-económicas de investimento, nas quais se avaliam as vantagens económicas e técnicas em função de um determinado investimento ou gasto adicional. Tipicamente, as vantagens técnicas traduzem-se posteriormente em vantagens económicas. Por exemplo, se a aplicação de uma determinada tecnologia permitir um controlo mais preciso de velocidade e uma protecção mais eficaz do motor (vantagens técnicas), poderá haver, por exemplo, uma melhoria na qualidade dos processos dependentes do sistema por ele accionado e um aumento do seu tempo de vida (vantagens económicas). Numa primeira abordagem, podem-se utilizar indicadores simplificados na análise técnico-económica do investimento em duas tecnologias diferentes em rendimento e custo, CIA e CIB, como é o caso das poupanças anuais (em €/ano) e do tempo de retorno do investimento simples, TRI (em anos), de acordo com as equações 6 e 7, aplicáveis a um ciclo de funcionamento com n períodos com duração Hi (em horas/ano), custo de electricidade Ci (em €/kWh) e carga aproximadamente constante. CIA e CIB (em €) representam o custo das tecnologias A e B, respectivamente. A potência mecânica desenvolvida, P veio, é dada em kW.

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II. Selecção de Motores de Indução Trifásicos A. Rendimento, Normas e Políticas Aproximadamente 25-30% das poupanças associadas à optimização dos SEFMs, advêm do melhoramento do rendimento dos motores. A restante parte advém do melhoramento do sistema como um todo. Mundialmente, são usadas diferentes normas para classificar os MIs em função do rendimento nominal (e.g., NEMA, EPAct, CSA, CEMEP, COPANT, AS/NZS, JIS, GB e outras). Tornou-se cada vez mais difícil para os fabricantes projectarem MIs para um mercado global e para o utilizador entender as diferenças e similitudes das normas em diferentes países.

14 · MANUTENÇÃO

Todavia, para além disso, em sistemas com vários módulos, onde há diversas opções possíveis de investimento, é necessário gerir correctamente a repartição do investimento em valor e no tempo. Em todos os casos, do ponto de vista da relação investimento-benefício, existe sempre uma opção mais vantajosa que poderá ser facilmente identificada. Saliente-se que o investimento concentrado num único módulo não é, em muitos casos, a melhor opção, como aliás já foi referido. Isto tem a ver com os diferentes custos por aumento do rendimento para os diferentes equipamentos a considerar e com a relação entre o valor de todos os rendimentos dos diferentes equipamentos/módulos que integram o sistema. Em geral, se o objectivo é maximizar o rendimento de um sistema, deve-se procurar investir de forma a aproximar o valor do rendimento de todos os seus módulos [4, 7].

F. Projectos Europeus no Domínio dos Motores Eléctricos No contexto dos sistemas eléctricos de força motriz, foram já levados a cabo diversos projectos europeus, realizados por consórcios de vários países envolvendo universidades, institutos de investigação, associações e empresas. Exemplos de projectos relacionados com o assunto deste artigo são “Barriers Against EnergyEfficient Electric Motor Repair” [22], “Improving the Penetration of Energy Efficient Motors and Drives” [1], “VSD for Electric Motor Systems” [2], “Motor Challenge” e “Ecodesign of Electric Motors” [3]. Os relatórios e outros documentos técnicos produzidos no âmbito dos referidos projectos estão, na sua grande maioria, disponíveis na Internet.

Muito recentemente, houve várias alterações na normalização e nas políticas relacionadas com o rendimento dos motores eléctricos. No que respeita às normas para determinação do rendimento e para classificação dos motores em função deste, deu-se um passo significativo no sentido da harmonização das classes de rendimento entre a UE e os EUA, tendo sido revogada a norma internacional CEI/IEC 60034-2 [12] para determinação do rendimento pelo método indirecto (mais impreciso), adoptada na UE, passando agora a estar a vigor a norma internacional CEI/IEC 60034-2-1 [14] que integra o método de determinação pelo método directo (mais exacto) com desagregação de perdas, equivalente ao da norma americana IEEE 112-B, estando o mesmo subjacente à nova2 norma CEI/IEC60034-30 [15] (categorias IE1, IE2 e IE3, correspondendo esta última ao motor

Por erros detectados na última edição publicamos novamente o Ponto E e o F. Pedimos desculpa pelo sucedido.

Visão geral sobre selecção, controlo e manutenção de motores de indução trifásicos


Artigo Técnico

Na Fig. 29 resumem-se os benefícios associados ao conhecimento da carga dos MIs.

Figura 29 - Benefícios do conhecimento da carga do MIs.

Referências [1]

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de Almeida, A.; Fonseca, P.; Ferreira, F.; Guisse, F.; Diop, A.; Previ, A.; Russo, S.; Falkner, H.; Reichert, J.; Malmose, K.: “Improving the Penetration of Energy Efficient Motors and Drives”, ISR-University of Coimbra, Report prepared for the Directorate General of Transport and Energy, SAVE II Programme 2000, European Commission, Brussels, 2000. de Almeida, A.; Ferreira, F.; Fonseca, P.; Chretien, B.; Falkner, H.; Reichert, J.; West, M.; Nielsen, S.; Both, D.: “VSDs for Electric Motor Systems”, ISR-University of Coimbra, Report prepared for the Directorate General of Energy, SAVE II Programme 2001, European Commission, 2001. de Almeida, A.; Ferreira, F.; Fong, J.; Fonseca, P.: “Ecodesign Assessment of Energy-Using Products - EuP Lot 11 Motors”, Final Report for the European Commission, Institute of Systems and Robotics, Univ. of Coimbra, 28th April 2008. Ferreira, F.: “Strategies to Improve the Performance of ThreePhase Induction Motor Driven Systems”, Ph. D. Thesis (Tese de Doutoramento), Universidade de Coimbra, 2008. Ferreira, F.: “Estratégias de Optimização do Investimento em Sistemas Eléctricos de Força Motriz”, 5.º Congresso Luso-Moçambicano de Engenharia (CLME’08), Setembro de 2008. de Almeida, A.; Ferreira, F.; Busch, J.; Angers, P.: “Comparative Analysis of IEEE 112-B and IEC 34-2 Efficiency Testing Standards Using Stray Load Losses in Low-Voltage Three-Phase, Cage Induction Motors”, IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 38, No. 2, pp. 608-614, March/April 2002. IEC 60034-2, Ed. 2, Rotating electrical machines - Part 2: Methods for determining losses and efficiency from tests (excluding machines for traction vehicles). IEEE Std 112-B, 1996: IEEE Standard Test Procedure for Polyphase Induction Motors and Generators. IEEE Power Eng. Society, New York. IEC 60034-2-1, Rotating electrical machines - Part 2-1: Standard methods for determining losses and efficiency from tests (excluding machines for traction vehicles), Document IEC 2/1433/FDIS, 2007.

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[15] IEC 60034-30, Ed.1: Rotating electrical machines - Part 30: Efficiency classes of singlespeed, three-phase, cageinduction motors (IE-code), November 2008. [17] Ferreira, F.; Almeida, J.; Saraiva, N.: “Análise Comparativa entre Motores de Indução com Gaiola Rotórica em Alumínio e em Cobre”, Revista Manutenção, N.º 82/83, 3.º e 4.º Trimestres, Novembro de 2004. [18] Ferreira, F.; Moreira, L.; Beirão, D.: “Considerações TécnicoEconómicas sobre Motores de Indução Trifásicos de Alto Rendimento (Classe EFF 1)”, Revista Kéramica, Ano XXX, N.º 268, Setembro/Outubro de 2004. de Almeida, A.; Ferreira, F.; Fong, J.; Conrad, B.: “Electric Motor Ecodesign and Global Market Transformation”, IEEE Industrial & Commercial Power Systems Technical Conf. (ICPS’08), Conf. Proc., Florida, USA, 4-8 May 2008. Ferreira, F.; de Almeida, A.: “Estratégias de Transformação do Mercado de Motores Eléctricos – Normas e Políticas”, 5.º Congresso Luso-Moçambicano de Engenharia (CLME’08), Setembro de 2008. de Almeida, A.; Ferreira, F.; Fong, J.; Conrad, B.: “Standards for Super-Premium Efficiency Class for Electric Motors”, IEEE Industrial & Commercial Power Systems Technical Conf. (ICPS’09), May 2009. de Almeida, A.; Ferreira, F.; Parasiliti, F.; Walters, D.: “Barriers Against Energy-Efficient Electric Motor Repair”, ISR-University of Coimbra, Motors Study Group, Report prepared for the Directorate General XVII, European Commission, Brussels, 1999. Ferreira, F.; de Almeida, A.; Almeida, J.: “Método de Avaliação em Campo do Tipo de Ligação mais Vantajosa para os Enrolamentos Estatóricos dos Motores de Indução Trifásicos”, Revista Manutenção, N.º 81, Julho de 2004. Ferreira, F.; de Almeida, A.; Almeida, J.: “Estimação do Factor de Carga em Campo para Motores de Indução Trifásicos com Rotor em Gaiola de Esquilo”, Revista Kéramica, Ano XXIX, N.º 265, Março/Abril de 2004. Ferreira, F.; Sá, C.: “Considerações sobre a Selecção de Motores de Indução Trifásicos para Accionamentos de Velocidade Variável”, Revista Kéramica N.º 277, Março/Abril de 2006. Ferreira, F.; de Almeida, A.: “Considerations on In-Field Induction Motor Load Estimation Methods”, 18th Inter. Conf. on Electrical Machines (ICEM’08), Conf. Proc., Vilamoura, Portugal, 6-9 September 2008.

(Continuação do artigo na próxima edição)

MANUTENÇÃO · 19

Visão geral sobre selecção, controlo e manutenção de motores de indução trifásicos  

Autor: Fernando J. T. E. Ferreira, Sérgio M. A. Cruz; Revista: Manutenção nº102

Visão geral sobre selecção, controlo e manutenção de motores de indução trifásicos  

Autor: Fernando J. T. E. Ferreira, Sérgio M. A. Cruz; Revista: Manutenção nº102

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