REDIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇO

Abstract

INTRODUÇÃO
O FUTURO DEPENDE DE ATITUDES CONSCIENTES E SUSTENT�VEIS, POIS O MUNDO CRESCE EM RITMO ACELERADO, MODERNIZANDO E AUTOMATIZANDO PROCESSOS. ESTE DESENVOLVIMENTO NOS LEVA A UMA CRESCENTE DEMANDA POR ENERGIA EL�TRICA (WEG, 2015A). PARA SUPRIR ESSA DEMANDA TEMOS DOIS CAMINHOS A SEGUIR: PRODUZIR MAIS ESTE TIPO DE ENERGIA OU EVITAR O DESPERD�CIO E AUMENTAR A EFICI�NCIA ENERG�TICA EM PROCESSOS J� EXISTENTES.
SEGUNDO A ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE EMPRESAS DE SERVI�OS DE CONSERVA��O DE ENERGIA (ABESCO) ESTIMA-SE QUE ANUALMENTE 10% DE TODA A ENERGIA PRODUZIDA NO BRASIL � DESPERDI�ADA. ESTE VALOR SERIA O SUFICIENTE PARA COMPENSAR O AUMENTO DA DEMANDA NACIONAL POR DOIS ANOS (WEG, 2015A). �€ŒO BRASIL TEM UM POTENCIAL DE ECONOMIA DE R$ 20 BILH�ES POR MEIO DE A��ES DE AUMENTO DA EFICI�NCIA ENERG�TICA�€, AFIRMA O EX-PRESIDENTE E ATUAL DIRETOR FINANCEIRO DA ABESCO, RODRIGO AGUIAR (HORA, 2014).
EM PER�ODOS CR�TICOS DE ESCASSEZ DE CHUVAS, A GERA��O DE ENERGIA EL�TRICA POR USINAS HIDREL�TRICAS CAI DE FORMA INEVIT�VEL E O VOLUME DE SEUS RESERVATÓRIOS DIMINUI NOTAVELMENTE (ANEEL, 2017). NESTES PER�ODOS SÃO ACIONADAS AS USINAS TERMOEL�TRICAS, QUE GERAM ENERGIA ATRAV�S DA QUEIMA DE COMBUST�VEIS, COMO CARV�O, ÓLEO, DERIVADOS DO PETRÓLEO E, ATUALMENTE, TAMB�M A CANA DE A��CAR (BIOMASSA). SABEMOS QUE USINAS TERMOEL�TRICAS PODEM SER AGRESSIVAS AO MEIO AMBIENTE, PRINCIPALMENTE QUANDO OS FILTROS RESPONS�VEIS POR PURIFICAR OS GASES EMITIDOS PELA QUEIMA DOS COMBUST�VEIS NÃO SOFREM A MANUTEN��O CORRETA. NO SETOR INDUSTRIAL, A REDUÇÃO DO DESPERD�CIO SIGNIFICA MAIOR COMPETITIVIDADE (WEG, 2015A).
O SETOR INDUSTRIAL BRASILEIRO CONSOME CERCA DE 40% DA ENERGIA EL�TRICA DO PA�S, E O �LTIMO BALAN�O ENERG�TICO NACIONAL REALIZADO EM 2009, CONFIRMOU QUE OS MOTORES EL�TRICOS SÃO, NORMALMENTE, OS MAIORES RESPONS�VEIS POR UM ELEVADO CONSUMO ENERG�TICO, CORRESPONDENDO A MAIS DE 60% DESTE NA INDÚSTRIA (GR�FICO 1). COM BASE NESTES E OUTROS DADOS QUE ACUSAM UM ALTO CONSUMO E DESPERD�CIO DE ENERGIA POR ALGUNS EQUIPAMENTOS, TANTO DOM�STICOS QUANTO INDUSTRIAIS, GOVERNOS DE DIVERSOS PA�SES NO MUNDO EST�O ESTABELECENDO REQUISITOS M�NIMOS DE EFICI�NCIA ENERG�TICA PARA DIVERSOS TIPOS DE EQUIPAMENTOS, INCLUSIVE MOTORES EL�TRICOS (WEG, 2015A).
UMA DAS MEDIDAS PARA SE AUMENTAR A EFICI�NCIA ENERG�TICA � INVESTIR NA SUBSTITUI��O DE PRODUTOS OBSOLETOS POR OUTROS MAIS EFICIENTES. COMO EXEMPLO, O REDIMENSIONAMENTO DE MOTORES EL�TRICOS. INCENTIVANDO A REDUÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA, ENTROU EM VIGOR A
PORTARIA N�º 553/2009 � QUAL ESTABELECE N�VEIS M�NIMOS DE RENDIMENTOS PARA M�QUINAS E EQUIPAMENTOS. O N�VEL M�NIMO ESTIPULADO PARA MOTORES EL�TRICOS � O �NDICE DE RENDIMENTO 02 (IR2). SENDO ASSIM, FABRICANTES E CONSUMIDORES DE EQUIPAMENTOS DEVEM UTILIZ�-LOS DE MODO QUE ATENDAM PELO MENOS AO IR2. PARA ESPECIFICAR VALORES M�NIMOS DE RENDIMENTO �S CLASSES IR2 E IR3, FOI REVISADA A NORMA NBR 17094-1/2003, QUE COMPLEMENTA A PORTARIA DE 2009 (WEG, 2015B).
NA MAIORIA DOS CASOS, A FAIXA ÓTIMA PARA OPERA��O DE MOTORES ESTÁ ENTRE 75 E 100%, POIS INDICA UMA REGI�O MAIS EST�VEL DE RENDIMENTO MESMO COM VARIA��ES DE CARGA. ASSIM, A IDEIA DE REDIMENSIONAMENTO PARTE DO PRINC�PIO DE FAZER COM QUE OS MOTORES OPEREM DENTRO DESTA FAIXA ÓTIMA. NESTA CONDIÇÃO, SUBSTITUIR, POR EXEMPLO, UM MOTOR QUE OPERA COM �€ŒFOLGA�€ POR OUTRO, CUJA POT�NCIA FOI ADEQUADA A CARGA OPERANDO DENTRO DA SUA FAIXA ÓTIMA, PERMITE MELHORIA SIGNIFICATIVA DE RENDIMENTO E FATOR DE POT�NCIA, QUANDO COMPARADO COM A SIMPLES SUBSTITUI��O POR OUTRO MOTOR MAIS EFICIENTE E DE MESMA POT�NCIA. ISTO IMPLICA EM ECONOMIAS EXPRESSIVAS DE ENERGIA, MELHORA NO FATOR DE POT�NCIA, REDUZINDO A NECESSIDADE DE CAPACITORES PARA SUA CORRE��O, REDUÇÃO NO CUSTO DO ATIVO (ESTOQUE OU REPOSI��O) E R�PIDO RETORNO DO CAPITAL INVESTIDO (WEG, 2013).
SEGUNDO O ARTIGO CONSIDERA��ES OBRE REDIMENSIONAMENTO DE MOTORES EL�TRICOS DE INDU��O, PUBLICADO PELA WEG EM 2013, �€ŒO RENDIMENTO � A GRANDEZA QUE MEDE A �€ŒQUALIDADE�€ COM QUE OCORRE A CONVERS�O DE ENERGIA EL�TRICA, ABSORVIDA DA REDE, EM ENERGIA MEC�NICA NA PONTA DO EIXO (TRABALHO)�€. MOTORES QUE ATUAM COM UM �NDICE DE RENDIMENTO ADEQUADO, AL�M DE PROPORCIONAREM MAIOR ECONOMIA DE ENERGIA, TAMB�M OFERECEM UM R�PIDO RETORNO SOBRE O CAPITAL INVESTIDO E REFLETEM UMA REDUÇÃO DE CUSTO OPERACIONAL E DAS EMISS�ES DE CO2 (WEG, 2015B).
USINA JALLES MACHADO S/A
O SETOR SUCROALCOOLEIRO � O OBJETO DE ESTUDO DESTE TRABALHO. ESTE SETOR INDUSTRIAL QUE ANTES POSSU�A COMO PRINCIPAL FONTE DE RENDA A PRODUÇÃO DE ETANOL E A��CAR ENXERGOU NOVAS POSSIBILIDADES DE GANHOS FINANCEIROS E AMBIENTAIS COM A COGERA��O DE ENERGIA EL�TRICA ATRAV�S DA QUEIMA DE BIOMASSA (MISTURA DE BAGA�O E PALHA DA CANA-DE-A��CAR).
O CONSUMO MENSAL DE ENERGIA NA USINA SUCROALCOOLEIRA JALLES MACHADO S/A SE APROXIMA AO CONSUMO DA CIDADE DE GOIAN�SIA, GOI�S. ACREDITA-SE QUE, COM A IMPLEMENTA��O DO PROJETO DE REDIMENSIONAMENTO DE MOTORES NESTA USINA, A EMPRESA DIMINUIR� SIGNIFICATIVAMENTE O CONSUMO DE ENERGIA E COMO CONSEQU�NCIA TER� UM MELHOR DESEMPENHO DE TRABALHO EM SUA PLANTA INDUSTRIAL, UMA RENDA MAIOR POR VENDA DE ENERGIA E AINDA, OBTER� UM GANHO SIGNIFICATIVO EM COMPETITIVIDADE NO MERCADO. VALE RESSALTAR QUE GOVERNOS E ORGANIZA��ES COMO A ABESCO, ACEEE E PROCEL, EST�O EXIGINDO DO SETOR INDUSTRIAL O COMPROMETIMENTO DAS EMPRESAS COM AS POL�TICAS DE CONSUMO DE ENERGIA EL�TRICA E DANDO DESTAQUE PARA AQUELAS QUE AS CUMPREM.
ESTE TRABALHO TEM COMO OBJETIVO IDENTIFICAR OS MOTORES QUE APRESENTEM SUBUTILIZA��O E SOBREUTILIZA��O NA USINA JALLES MACHADO, E TOMAR COMO ATITUDE O REDIMENSIONAMENTO DESTES MOTORES VISANDO A REDUÇÃO DE CONSUMO DE ENERGIA EL�TRICA.
MATERIAL E M�TODOS
ESTA PESQUISA FOI REALIZADA NA EMPRESA JALLES MACHADO S/A, LOCALIZADA NA FAZENDA SÃO PEDRO - RODOVIA GO-080 - KM 75,1 ZONA RURAL - GOIAN�SIA - GOI�S - BRASIL. SOLICITAMOS O TRABALHO DE UM ELETRICISTA E UM MEC�NICO CONTRATADOS PELA EMPRESA, PARA EFETIVAR UM ACOMPANHAMENTO T�CNICO E LEVANTAR OS DADOS NECESS�RIOS.
PARA ANALISARMOS O RENDIMENTO DE CADA MOTOR INSTALADO, CALCULAMOS A VARIA��O PERCENTUAL OBJETIVANDO EXTRAIR A POT�NCIA �TIL DE CADA EQUIPAMENTO. COM O AUX�LIO DO ELETRICISTA UTILIZANDO UM ALICATE AMPER�METRO TRUE-RMSFLUKE 323, AFERIU-SE A AMPERAGEM [A] DE 36 MOTORES EM FUNCIONAMENTO (TABELA 1), SELECIONADOS UTILIZANDO COMO FATOR DE ESCOLHA:
�— IDADE DO MOTOR (AVAN�ADA);
�— QUANTIDADES DE VEZES REBOBINADAS;
�— REPETIDAS OCORR�NCIAS DE FALHAS EL�TRICAS;
�— BASES COMPAT�VEIS COM NOVOS POSS�VEIS MOTORES;
�— FATOR DE POT�NCIA;
�— PARTIDA E REGIME DE OPERA��O.
APÓS O RECOLHIMENTO DE DADOS E ACESSO AS INFORMA��ES DOS EQUIPAMENTOS MEC�NICOS MOVIDOS PELOS MOTORES, SOLICITAMOS AOS ANALISTAS DO PLANEJAMENTO, PROGRAMA��O E CONTROLE DE MANUTEN��O (PPCM) DADOS NOMINAIS DE TODOS OS MOTORES AVALIADOS, EM SEQU�NCIA COMPARAMOS DADOS E OBSERVANDO POSS�VEIS FATORES DE ERRO, PODENDO O MOTOR ESTAR DIMENSIONADO E COM O RENDIMENTO ABAIXO DO ESPERADO DEVIDO IDADE AVAN�ADA DO MESMO.
RESULTADOS E DISCUSS�ƑO
A M�DIA GERAL DE UTILIZA��O DOS EQUIPAMENTOS COM BASE NA AMPERAGEM AFERIDA E NA AMPERAGEM NOMINAL � DE 57%. SOB O PONTO DE VISTA DA CONSERVA��O DE ENERGIA EL�TRICA, O PRINCIPAL PAR�METRO A SER OBSERVADO � A POT�NCIA NOMINAL DO MOTOR, QUE DEVE SER A ADEQUADA PARA O SERVI�O A QUE SE DESTINE. POT�NCIAS NOMINAIS MUITO SUPERIORES � REALMENTE NECESS�RIA RESULTAM EM DESPERD�CIOS DE ENERGIA, ELEVA��O DA POT�NCIA SOLICITADA, REDUÇÃO DO FATOR DE POT�NCIA DA INSTALA��O EL�TRICA DA INDÚSTRIA E MAIORES PERDAS NAS REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA E NOS TRANSFORMADORES. DEVE-SE, SEMPRE QUE POSS�VEL, ESCOLHER O MOTOR DE MODO QUE SEU CARREGAMENTO SEJA NO M�NIMO SUPERIOR A 50 %, DANDO PREFER�NCIA A QUE ELE SEJA MAIOR QUE 75 % (COPEL, 2005).
O REDUTOR AGITADOR DO CRISTALIZADOR 01, BOMBA DE FLEGMASSA DO APARELHO 03, REDUTOR ESTEIRA INTERMEDIARIA 06, BOMBA 01 DO TANQUE DE CALDO PRIM�RIO, REDUTOR ACIONAMENTO MESA 35�º E REDUTOR ESTEIRA MET�LICA 01 (TABELA 2) APRESENTAM RENDIMENTO VARIANDO DE 57% A 67 %, OU SEJA, EST�O SUBDIMENSIONADOS. O IDEAL NESSA SITUA��O � QUE COMO ELES APRESENTA��O UTILIZA��O MENOR DE 70%, SEJA FEITA A SUBSTITUI��O DOS MOTORES QUE ATENDAM A AMPERAGEM AFERIDA DO EQUIPAMENTO. SEGUNDO COPEL (2005), COM
PEQUENAS CARGAS, EM RELAÇÃO A SUA POT�NCIA NOMINAL, O RENDIMENTO DO MOTOR � BAIXO, TENDO EM VISTA SEREM GRANDES AS PERDAS FIXAS EM COMPARA��O COM A POT�NCIA FORNECIDA.
OUTROS EQUIPAMENTOS QUE EST�O SUBDIMENSIONADOS E APRESENTAM RENDIMENTO DE 12% A 49%, SÃO: REDUTOR ACIONAMENTO MESA 45�º, BOMBA 01 DO FILTRO ZANINI, BOMBA 02 DA DORNA DE FERMENTO DILU�DO, REDUTOR AGITADOR DO CRISTALIZADOR 10, BOMBA 03 DE EMBEBI��O PRESSURIZADA, REDUTOR DO AGITADOR DA CUBA 03, BOMBA DA DORNA 04 A, CENTRIFUGA KONT 10 01, BOMBA DE V�CUO DO COZEDOR 09, BOMBA 02 DO TANQUE PULM�O, BOMBA 01 DO TANQUE DE VINHA�A, REDUTOR DO AGITADOR COZEDOR 07, BOMBA 01 DO TANQUE DE XAROPE 1500. ESSES EQUIPAMENTOS NECESSITAM DE TER SEUS MOTORES REDIMENSIONADOS, PARA APRESENTAR MELHOR RENDIMENTO E ECONOMIA. ISSO PORQUE O APERFEI�OAMENTO DE EQUIPAMENTOS E PROCESSOS PROPORCIONA ENT�O GANHOS E A TRANSFORMA��O DE ENERGIA EM RIQUEZA. A UTILIZA��O RACIONAL DE ENERGIA P�DE-SE TORNAR UM DIFERENCIAL COMPETITIVO, ONDE AS EMPRESAS ESTAR�O APLICANDO NOVAS FORMAS DE ECONOMIZAR ENERGIA E ASSIM APLICAR EM NOVOS PRODUTOS E PROCESSOS (PINTO, 2016).
UMA ALTERNATIVA PARA REALIZAR A SUBSTITUI��O DE MOTORES ANTIGOS E QUE APRESENTEM MAL REDIMENSIONAMENTO � A UTILIZA��O DE MOTORES DE ALTO RENDIMENTO. SEGUNDO O CNI (2014) ESSES MOTORES, APRESENTAM PERDAS REDUZIDAS, E APESAR DE SEREM MAIS CAROS QUE OS MODELOS CL�SSICOS SEU USO � MAIS RENT�VEL QUE O DOS MOTORES TRADICIONAIS. UM DOS DIFERENCIAS DESSE TIPO DE MOTOR � POSSUIR MAIOR MASSA DE MATERIAL ATIVO (COBRE E CHAPAS MET�LICAS) DE FORMA A REDUZIR AS PERDAS NO COBRE E NO FERRO.
ALGUNS DOS EQUIPAMENTOS AVALIADOS APRESENTAM RENDIMENTO ENTRE 72% E 96%, CONSIDERADO UMA FAIXA DE RENDIMENTO ADEQUADA, SÃO ELES: BOMBA 02 DE CALDO PRIM�RIO, BOMBA DA DORNA 04 B, BOMBA DE V�CUO DO EVAPORADOR 1500, BOMBA DE FERMENTO DA DORNA 01 B, REDUTOR ESTEIRA DE BORRACHA 02, CENTRIFUGA SEPARADORA 05, REDUTOR ESPALHADOR DE CANA, BOMBA 02 DE FERMENTO DA DORNA 02 A, BOMBA DE CONDENSADO CN, REDUTOR AGITADOR DO FILTRO ZANINI. OS MOTORES QUE ATUAM COM UM �NDICE DE RENDIMENTO ADEQUADO, AL�M DE PROPORCIONAREM MAIOR ECONOMIA DE ENERGIA, TAMB�M OFERECEM UM R�PIDO RETORNO SOBRE O CAPITAL INVESTIDO E REFLETEM UMA REDUÇÃO DE CUSTO OPERACIONAL E DAS EMISS�ES DE CO2 (WEG, 2015B).
O REDUTOR DE PENEIRA ROTATIVA 01E O REDUTOR AGITADOR DECANTADOR R�PIDO EST�O SOBREDIMENSIONADOS, O IDEAL � QUE ESSES SEJAM SUBSTITU�DOS POR MOTORES COM MENORES POTENCIAS 3 CV E 5CV, RESPECTIVAMENTE. SEGUNDO NURMBERG E RIPPEL (2013) UMA TENS�O APLICADA ACIMA DA NOMINAL, PREJUDICA O FUNCIONAMENTO DO MOTOR, E AUMENTA SUAS PERDAS, PRINCIPALMENTE NO FERRO. SENDO QUE, EM GERAL OS MOTORES APRESENTAM UMA FAIXA DE TENS�O CONSIDERADA COMO ÓTIMA PARA A OPERA��O, QUE VARIA DE ACORDO COM O TIPO DE MOTOR, SUA POT�NCIA, E ETC.
WEG (2012) AFIRMA QUE, TANTO NO SOBREDIMENSIONAMENTO QUANTO NO SUBDIMENSIONAMENTO OS RECURSOS SÃO UTILIZADOS DE FORMA INCORRETA, LEVANDO AO CONSUMO EXCESSIVO E DESNECESS�RIO DE COMBUST�VEL E REDUÇÃO DA VIDA �TIL DO EQUIPAMENTO. AS CARACTER�STICAS TÉCNICAS DOS MOTORES DE INDU��O E A ESCOLHA CORRETA DE SUA POT�NCIA
NOMINAL, JUNTAMENTE COM UMA BOA OPERA��O DESSES EQUIPAMENTOS PODEM REPRESENTAR GRANDES ECONOMIAS DE ENERGIA EL�TRICA. ISSO PORQUE MOTORES OPERANDO MUITO ABAIXO DE SUA POT�NCIA NOMINAL APRESENTAM BAIXO RENDIMENTO ENERG�TICO E BAIXO FATOR DE POT�NCIA.
CONCLUSဢES
A EMPRESA POSSUI UMA M�DIA GERAL DE UTILIZA��O DOS EQUIPAMENTOS DE 57%, SENDO QUE O IDEAL � QUE ESSA FOSSE NO M�NIMO DE 70%. O QUE DEMONSTRA QUE MELHORIAS E ECONOMIA PODEM SER OBTIDAS PELO REDIMENSIONAMENTO DE MOTORES. UMA SUGEST�O SERIA A TROCA POR MOTORES DE ALTO RENDIMENTO. PARA A REALIZA��O DA TROCA DE MOTORES SUGERE-SE QUE SEJA REALIZADA M� ANÁLISE ECON�MICA PARA QUANTIFICAR OS GANHOS COM O PROCESSO DE REDIMENSIONAMENTO DE MOTORES E NELA DEVERAM SER ABORDADAS AS FERRAMENTAS CL�SSICAS DE ANÁLISE DE INVESTIMENTOS PARA DECIS�O DA ESCOLHA DA LINHA DE MOTOR DE MELHOR ALTERNATIVA.
DOS 34 EQUIPAMENTOS AVALIADOS, 19 APRESENTAM SUBUTILIZA��O E 2 APRESENTAM SOBREUTILIZA��O DESTA FORMA 62% DOS EQUIPAMENTOS DA EMPRESAM PRECISAM SER REDIMENSIONADOS. A EMPRESA TEM POSSIBILIDADE DE AGREGAR VALOR AOS PRODUTOS E DIMINUIR CUSTOS DE PRODUÇÃO, ATRAV�S DO REDIMENSIONAMENTO DOS MOTORES. E AS INFORMA��ES AQUI APRESENTADAS PODEM CONTRIBUIR NESSE PROCESSO.