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Eficiência é Automaticamente Poupança 1. Eficiência é automaticamente poupança Eficiência é uma propriedade, tal como uma cor ou um tipo de material; um valor que não varia muito. A entidade reguladora de energia certifica que um motor cumpre com a classe de rendimento Premium, baseando-se na capacidade do motor para atingir certos objetivos de eficiência. Mas se apenas comprar e instalar um motor Premium, não estará automaticamente a poupar todo o dinheiro que poderia estar a poupar. Existem múltiplas razões pelas quais isto poderá acontecer e vamos referir algumas delas nos parágrafos seguintes: › O seu novo motor pode ser apenas uns poucos pontos percentuais mais eficiente que o seu motor anterior; em aplicações com funcionamento cíclico ou intermitente, as poupanças serão tão pequenas que podem não compensar o investimento num motor energeticamente eficiente; › Outras partes do seu sistema podem ser muito menos eficientes, causando um consumo energético excessivo no motor eficiente; › O seu motor eficiente pode não ser adequado para o seu tipo de aplicação, por exemplo, aplicações de funcionamento cíclico. Embora os motores de classe de rendimento Premium sejam importantes é fundamental avaliar a eficiência energética de todo o conjunto para ter em conta que os motores energeticamente eficientes são apenas uma parte da equação da eficiência. 2. Substituir o motor garante-me um ótimo retorno do investimento Um motor é apenas um componente do conjunto (e, verdade seja dita, os motores já apresentam um rendimento elevado há algum tempo). Num sistema, cada componente terá inevitavelmente alguma ineficiência. E estas perdas energéticas multiplicam-se para dar uma eficiência geral do sistema. Um só componente de fraca eficiência irá baixar a eficiência
de todo o sistema. Considere o seguinte exemplo, em que todos os componentes têm uma eficiência quase impossível de 99%. Verá que mesmo neste exemplo com 6 componentes de eficiência ideal, ainda está a perder quase 6% da energia. Agora, consideremos dois exemplos mais realistas, representados na Figura 2 e 3. Pode ver que em ambos os exemplos há um desperdício de mais de 45% da energia utilizada no sistema. Poderá ver também que trocar o motor por outro com classe de rendimento Premium vai ter um aumento de eficiência de menos de 4%. Os outros componentes menos eficientes do sistema estão ainda a desperdiçar energia, o que significa que o investimento feito num motor Premium terá um tempo de retorno de investimento superior ao esperado. 3. Substituir o motor tornará automaticamente a minha linha mais eficiente Bem, sim – mas muito menos do que se poderia esperar. Substituir alguns dos outros componentes juntamente com o motor pode levar a ganhos muito substanciais de eficiência. Consideremos, por exemplo, que substituímos a caixa re-
dutora e o motor. Redutores de parafuso sem-fim, que são instalados na maior parte das indústrias são, de facto, ineficientes, uma vez que as engrenagens na prática deslizam umas contra as outras. Há situações em que os redutores de parafuso sem-fim são necessários para a aplicação (como por exemplo, suportar grandes choques e cargas, ou oferecer resistência ao movimento contrário). Mas em muitas aplicações, um redutor cónico será muito mais eficiente. Vamos pegar no exemplo anterior e substituir o motor e o redutor. Verá agora que já conseguimos atingir ganhos muito mais substanciais – perto de 20% mais eficiente - e a sua linha começa a ficar muito mais eficiente. E se conseguir mudar os elementos da transmissão por correia para um método de acoplamento positiva ou mesmo para um sistema de transmissão direta, os ganhos de eficiência podem ser ainda maiores. 4. Um motor de eficiência Premium é a escolha energética indicada para todas as aplicações de motores Uma vez mais, depende. A maioria dos motores de rendimento Premium uti-
Figura 1 · Eficiência do sistema: cenário ideal.
Figura 2 · Motor com 10 anos.
Figura 3 · Motor novo com classe de rendimento Premium.
Figura 4
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2. Reavaliando toda a máquina, poderá até utilizar um motor mais pequeno e poupar ainda mais energia Neste momento, estará provavelmente a utilizar um motor duma determinada potência para produzir a força necessária à máquina. Poderá ficar agradavelmente surpreendido ao descobrir que, ao melhorar o motor, redutor, variador e componentes de transmissão externa, terá ganho tanta eficiência que o motor produz agora mais binário do que é realmente preciso. Poderá agora poupar energia adicional – e custos de substituição do motor – comprando um motor de potência inferior. Por exemplo: antes: 50 CV de saída ÷ 53.5% eficiência = 93.5 CV do motor necessários depois: 50 CV de saída ÷ 72.5% eficiência = 69 CV do motor necessários 3. São mais eficientes quando integrados com outros componentes do mesmo fabricante Sistemas onde o controlador, motor e redutor são desenhados pelo mesmo fabricante são, por natureza, construídos para trabalhar bem em conjunto, eliminando ineficiências desnecessárias e permitindo poupanças energéticas adicionais. Por exemplo, integrar um motor DRP, redutor cónico e variador SEW irá atingir poupanças energéticas significativamente maiores do que substituir apenas o motor. 4. Devem ser adequados à aplicação Apenas colocar um motor de eficiência Premium na máquina poderá não resolver automaticamente os problemas energéticos, mesmo que todos os outros componentes sejam tão eficientes quanto possível. Verifique se as caraterísticas do motor correspondem às da sua aplicação, especialmente se se tratar de uma aplicação muito cíclica, mais de 10 a 30 ciclos por hora. Se for esse o caso, utilize um motor de alto rendimento ou Premium específico para esse tipo de aplicações com freio integrado, devidamente dimensionado para o motor. 5. Eficiências mecânicas também interessam Redutores de parafuso sem-fim, que são acoplados em muitos motores, podem ter uma gama de eficiência de 50 a 88%,
dependendo do número de entradas do sem-fim. Número de entradas
Gamas de eficiência mais comuns
1 2 5
50-69% 70-79% 80-88%
Como pode ver, mesmo os redutores de parafuso sem-fim mais eficientes têm apenas 88% de eficiência, devido principalmente ao escorregamento das engrenagens. Contudo, os redutores de engrenagens helicoidais perdem apenas perto de 1,5% de eficiência por cada andar de engrenagens; como tal, um redutor de 3 andares terá uma eficiência de 95,5%. Em adição, devido à fricção drasticamente reduzida no contacto entre as engrenagens de um redutor cónico, o tempo de vida útil de tal sistema é muitas vezes maior do que o de um sistema com redutor de parafuso sem-fim. Embora os redutores cónicos tenham um custo inicial mais elevado, irão compensar quer em custos energéticos quer em custos monetários ao longo do tempo. 6. Motorredutor elimina ainda mais perdas de eficiência Os motorredutores garantem aumentos ainda mais consideráveis de eficiência. Uma vez que um motorredutor tem elementos de transmissão rígidos, com o motor e o redutor rigidamente, permanentemente e precisamente acoplados e alinhados, a ligação motorredutor tem quase 100% de eficiência. Eliminando a fricção e o escorregamento associados às correias em V, polias e mesmo correntes, consegue-se rapidamente um ganho de 12-15% em eficiência em relação aos sistemas de transmissão mais comuns (irá poupar ainda mais na substituição e manutenção das correias).
CONCLUSÃO Como pode ver, os motores de alto rendimento têm um papel importante no que toca a reduzir consumos de energia e aumentar poupanças. Mas não são de todo a solução para todos os problemas de consumo energético. Para além do peso das caraterísticas de eficiência disponíveis nos motores no mercado, é importante considerar todos os elementos na equação do sistema. Condições: Motor de 15 kW a funcionar 16 horas/dia, 250 dias/ano. A aplicação requer 9,1 kW para acionar a carga. Custo da energia = 0,10 €/kWh. Motor utilizado no exemplo standard com classe de rendimento IE1. Motor utilizado no exemplo otimizado com classe de rendimento Premium.
· Aumento da eficiência em 57% · 23.6 MWh de poupança energética/ano · 2.360 € poupança/ano
Para o máximo da poupança energética: › Substituir o motor por um motor Premium, como por exemplo a série DRP da SEW;. › Escolher um motor adequado à aplicação em particular; › Substituir redutores de engrenagens helicoidais por redutores cónicos; › Utilizar o conjunto mais eficiente, como a configuração “motorredutor”; › Eliminar elementos de transmissão flexíveis; › Utilizar um Variador Eletrónico de Velocidade para gerir inteligentemente a utilização de energia do motor e reaproveitar a energia regenerativa; › Verificar se os ganhos de eficiência permitem a utilização de um motor mais pequeno.