MÉTODO DE DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO DE MOTORES DE INDUÇÃO ATRAVÉS DE CURVAS CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO

Resumo

Motores de indução são responsáveis por significativa parcela do consumo energético do setor industrial que, por sua vez, representa 31,7% do consumo brasileiro em 2018. Em virtude do impacto de motores assíncronos em sistemas elétricos, medidas de eficiência energética dos processos industriais devem ser consideradas para otimizar a redução dos custos operacionais. Uma das estratégias de análise do rendimento de um motor elétrico é identificar o seu regime de trabalho e determinar a sua adequação/dimensionamento frente ao conjugado resistente. Neste trabalho, o diagnóstico energético de motores de indução é executado por meio do estudo de suas curvas características de desempenho. Essas curvas são disponibilizadas em geral pelos fabricantes e podem ser obtidas via ensaios. Para cada patamar de carregamento é possível quantificar o rendimento, o fator de potência, o escorregamento e o valor médio das correntes elétricas de linha. Segundo a literatura especializada, o dimensionamento é apropriado para carregamentos entre 75% e 100% em relação ao regime de plena carga. Se o carregamento for menor do que 50%, a máquina está subdimensionada e recomenda-se a sua substituição. Por outro lado, o motor assíncrono deve ser analisado e diagnosticado caso atue com carregamentos entre 50% e 75%. Se o carregamento for superior a 100%, a exigência mecânica é maior do que as capacidades nominais do motor que deverá ser substituído. Para tanto, o método das correntes pode ser empregado. Como primeira etapa, identifica-se o valor médio de correntes elétricas de linha exigidas pela máquina para certo ciclo de trabalho e/ou máximo carregamento estabelecido. Na sequência, verificam-se os demais parâmetros nas curvas características de desempenho dessa máquina, com destaque ao carregamento. A partir disso, o motor é categorizado em uma das faixas operacionais de carregamento elencadas acima. Se o carregamento for crítico (acima de 100% ou abaixo de 50%), a substituição deve ser baseada no cálculo da potência mecânica solicitada e na identificação em catálogos de fabricantes de uma máquina com potência nominal compatível. O carregamento e as condições de trabalho desse novo motor de indução podem ser aferidos e comparados com a máquina atual. Isso encaminha também análises de taxas de retorno do investimento, dos custos de operação ao longo da vida útil da nova máquina e das economias resultantes da alteração proposta. A identificação de motores de indução com dimensionamento incorreto e a sua substituição (se viável economicamente) pode conduzir a economias a médio e longo prazos, assim como possibilitar a preservação da vida útil dos motores e o aprimoramento da qualidade de energia elétrica da instalação. Módulos de cálculo englobando o método de diagnóstico energético detalhado neste trabalho estão em fase de desenvolvimento em linguagem de programação Python.