37250015 WEG Avaliacao Dos Reparos Em Motores

Escola Federal deEngenharia de Itajubá

Concurso WEG para Conservação deEnergia Elétrica

““AANNÁÁLLIISSEE TTÉÉCCNNIICCOOEECCOONNÔÔMMIICCAA DDOO

RREEPPAARROO DDEE MMOOTTOORREESS DDEEIINNDDUUÇÇÃÃOO WWEEGG

VVIISSAANNDDOO AA CCOONNSSEERRVVAAÇÇÃÃOODDEE EENNEERRGGIIAA””

Autor: ANDRÉ LUIZ PEREIRA DE OLIVEIRAOrientador: JAMIL HADDADItajubá, Julho de 1999

APRESENTAÇÃO

Além da justificativa usual e direta de que o uso eficiente de energia interessa por si mesmo, como de

resto são oportunas todas as medidas de redução das perdas e de racionalização técnico-econômica dos fatores

de produção, é conveniente observar o caráter estratégico e determinante que o suprimento de eletricidade e

combustíveis apresenta em todos os processos produtivos. Ainda que representando uma parcela por vezes

reduzida dos custos totais, a energia não possui substitutos senão a própria energia e sem ela os processos não se

desenvolvem. Tendo em conta o presente cenário da oferta de energia, seja no Brasil ou nos demais países, onde

restrições de ordem financeira e ambiental se conjugam de modo a incrementar os custos dos energéticos e

configuram perspectivas preocupantes de descompasso entre as disponibilidades e as demandas energéticas, o

uso efici ente de energi a amplia significativamente sua importância.

De maneira geral, reduzir as perdas traz benefícios para todos. Melhora a economicidadedos processos produtivos e aumenta a disponibilidade de energia de modo a atender um maiornúmero de pessoas com o menor uso de recursos. Mas, fundamentalmente, de forma distinta de

outros métodos de incremento de produtividade, valoriza o esforço humano, favorece a geração deempregos e ajuda a preservar o meio ambiente.

A Weg começou a fabricar motores elétricos numa cidade do interior de Santa Catarina, com

crescimento acelerado sendo uma marca reconhecida devido a qualidade de seus produtos.Atualmente reconhecida no mundo todo, a Weg produz geradores, componentes eletroeletrônicos,produtos para automação industrial, transformadores de força e distribuição, tintas líquidas e em pó evernizes eletroisolantes. Sendo a maior indústria de motores elétricos da América Latina (e presente

em mais de 50 países nos cinco continentes), possuindo os processo s de produção mais avançados,os mais exigentes programas de qualidade total e sabendo a importância da energia elétrica hoje emdia, a Weg teve a ótima iniciativa de criar um concurso que incentiva trabalhos voltados para aconservação de energia.

Apesar de possuir vários produtos de excelente qualidade, é devido a grande presença dosmotores elétricos nas indústrias que este trabalho foi desenvolvido objetivando avaliar o reparo nosmotores elétricos de indução, visando a conservação de energia. Os motores são responsáveis por

grande parte do consumo de energia nacional, e consequentemente, há desperdícios de energiaocasionados por usos inadequados, qualidade duvidosa dos motores, etc. Este trabalho analisa aqualidade dos serviços prestados e materiais uti lizados pelas oficinas situadas no Sul do Estado deMinas Gerais e na região do Vale do Paraíba (SP) no reparo dos motores, fazendo um estudo sobre

a melhor maneira de se efetuar o reparo.

ÍNDICE

APRESENTAÇÃO i

INTRODUÇÃO 01

CAPÍTULO IA IMPORTÂNCIA DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA 03

I.1 – A Questão Energética 03

I.2 – O Consumo de Energia 04

I.3 – A Questão Ambiental 06

I.4 – O Uso Eficiente de Energia Elétrica e suas Vantagens 07

I.5 – Os Motores Elétricos e a Conservação de Energia Elétrica 09

CAPÍTULO IIRESUMO TEÓRICO 11

II.1 – O que são os Motores Elétricos 11

II.2 – O princípio de funcionamento de um Motor Elétrico 12

II.3 – Tipos de Motores Elétricos 12

II.4 – Classes de Isolamento e Classificação Térmica 13

A Elevação de Temperatura do Motor e sua Medição 14

II.5 – O Cálculo do Rendimento de um Motor Elétrico 15

II.6 – Dimensionamento de Motores Elétricos 15

II.7 – Perdas em um Motor Elétrico 18

II.8 – Utilização Racional dos Motores Elétricos 19

II.9 – Controladores de Velocidades dos Motores Elétricos 20

II.10 – Motores de Alto Rendimento 21

CAPÍTULO IIIAS OFICINAS DE MOTORES ELÉTRICOS 23

III.1 – Critérios de Avaliação 23

Aspectos gerais das oficinas 23

Ferramental das oficinas 24

Procedimentos no Reparo dos Motores Elétricos 25

III.2 – Avaliação das Oficinas 25

CAPÍTULO IVO REPARO EM MOTORES ELÉTRICOS 29

IV.1 – O que é Rebobinar um Motor Elétrico 29

IV.2 – As etapas do reparo de um motor elétrico 29

Obtenção do diagrama do enrolamento 29

Remoção do enrolamento 30

Isolamento das ranhuras 30

Confecção das formas 30

Enrolamento das bobinas 31

Colocação das bobinas 31

Amarração e ligação 31

Testes dos motores 31

Medida da resistência de isolamento 32

Verificação de Curto-Circuito entre Espiras 32

Conclusão 33

CAPÍTULO VOS ENSAIOS NOS MOTORES ELÉTRICOS 34

V.1 – O Ensaio de Rendimento 34

V.2 – O Ensaio de Elevação de Temperatura 35

Introdução 35

Método da Resistência 35

Temperatura do Meio Refrigerante 36

V.3 – Catalogação dos Motores Elétricos 36

Dados do Motor 1: WEG 5cv 37

Dados do Motor 2: WEG 10cv 37

V.4 – Ensaios dos Motores antes do Reparo 37

Motor 1: WEG 5cv 37

Motor 2: WEG 10cv 39

V.5 – Ensaios dos Motores após o Reparo 40

Motor 1: WEG 5cv 40

Motor 2: WEG 10cv 42

CAPÍTULO VICONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES 44

BIBLIOGRAFIA 47

ANEXOS 48

INTRODUÇÃO

Normalmente, os motores elétricos constituem-se nas cargas mais significativas das indústrias. Estudos

recentes mostram que estes são responsáveis por 50% do consumo de energia, podendo chegar a 70%

dependendo do segmento da indústria, o que corresponde a cerca de 30% de toda energia produzida no País.

[OLIVEIRA, 1998]

A grande quantidade existente e as condições equivocadas de concepção e operação dos motores

elétricos, levam com freqüênci a, ao surgimento de unidades danificadas, resultando em consideráveis custos.

Após a avaliação da extensão dos eventuais danos, surge uma questão bastante objetiva: Deve-se recuperar o

motor ou trocá-lo por um novo?

É prática comum em muitas indústrias, principalmente nas maiores, considerar-se os motores de

pequeno porte como, literalmente, descartáveis, enquanto que os de maior são passíveis de reparos. Por outro

lado, este último fato ocorre para qualquer motor em pequenas indústrias.

A realidade prática mostra que existem muitas incertezas sobre a substituição, ou não, dos motores

elétricos. No tocante à critérios de decisão, pode-se dizer que existe todo um campo de estudos para ser

desenvolvido, principalmente com relação ao rendimento, vida útil, caract erísticas elétri cas, custos, etc.

Neste sentido, a questão das condições do motor pós-reparo motivaram o presente trabalho. Pesquisou-

se o desempenho dos motores antes e após o seu reparo, bem como as oficinas que fazem esse trabalho,

avaliando-se principalmente os aspectos de qualidade e atualização tecnológica, e sua correl ação com o

desempenho do motor depois de recondicionado. Estas oficinas podem ser bastante di ferenciadas, situando-se as

vezes dentro das próprias instalações industriais, contando ou não com pessoal especializado e capacitado.

Acredita-se que, enquanto um motor bem reparado, deva apresent ar desempenho praticamente idêntico

ao do motor novo, um reparo mal feito, empregando métodos e procedimentos não padronizados e materiais não

recomendáveis, poderá alterar as características originais do motor, levando a significativos desperdícios de

energia el étrica.

Pretende-se, então, verificar a influência do reparo de motores no rendimento dos mesmos.Com isto, esse trabalho irá abordar os procedimentos e técnicas adotadas pelas oficinas de reparo.Foram ensaiados em laboratório 10 (dez) motores elétricos, sendo que o defeito imposto nosmesmos era o de sobrecarga (através do travamento do rotor) para o posterior envio às oficinas.

Durante os ensaios, foram observadas as variações das perdas, de rendimento, rotação,temperatura e demais variáveis, antes e após o seu rebobinamento.

No primeiro capítulo do trabalho são apresentados aspectos da importância da conservação

de energia, o consumo mundial e nacional, os impactos ambientais gerados, as vantagens do usoeficiente de energia elétrica e a participação dos motores elétricos na conservação de energia. Nosegundo capítulo é apresentado um resumo teórico dos motores elétricos com o princípio de

funcionamento, tipos, classes de isolamento e classificação térmica, cálculo do rendimento,dimensionamento, perdas, util ização eficiente, controladores de velocidade e os motores de altorendimento. No terceiro capítulo são apresentados os critérios utilizados e a avaliação das oficinas

de reparo de motores elétricos da região do Sul de Minas Gerais e do Vale do Paraíba (SP).

No quarto capítulo é apresentado o reparo em motores elétricos e suas etapas. No quintocapítulo são apresentados os métodos de ensaio e os resultados de dois dos motores elétricos (num

total de dez motores elétricos ensaiados). No sexto e último capítulo são apresentadas asconclusões e recomendações quanto ao trabalho das oficinas de reparo de motores e tambémquanto ao desempenho dos motores após o reparo dos mesmos.

CAPÍTULO IA IMPORTÂNCIA DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA

I.1 – A Questão Energética

A questão energética é, hoje, fundamental no mundo inteiro pois a energia elétrica é o motordas sociedades e das economias atuais. Entre as muitas formas de energia secundária usadas pela

humanidade destaca-se a importância da eletricidade. O consumo de eletricidade vem crescendorapidamente no mundo inteiro. Em muitos países ela cresce mais velozmente do que o produtoeconômico, indicando uma tendência para a eletrificação das economias. A eletricidade é uma formade energia de alta qualidade, tem múltiplas aplicações práticas facilmente controláveis e uma série

de usos cativos cujo emprego se amplia a cada dia. A iluminação, o calor concentrado, ossofisticados aparelhos modernos e os componentes tecnológicos de nossa era, as comunicações, osprocesso s de controle, a computação e a automação, por exemplo, são áreas dependentes do usoda eletricidade que se expandem em todos os países.

A energia em geral e a eletricidade em particular podem ser associadas a tantos benefícios,mas também podem acarretar implicações negativas. A produção, o transporte e a distribuição dequase todos os energéticos inclusive da própria eletricidade, podem ter conseqüências sociais e

ambientais negativas para a humanidade. A geração, a transmissão, a distribuição e o uso da própriaeletricidade acarretam danos ambientais tanto em nível local quanto em nível global. Entre os danoslocais mais comuns causados pelas hidrelétricas, por exemplo, pode-se pensar, no alagamento deregiões agrícolas férteis em decorrência da construção de grandes barragens. Já entre os problemas

globais influenciados pela energia avulta a questão da mudança climática global, decorrente daintensificação do efeito estufa, provavelmente causado pela emissão de dióxido de carbono (C02) eoutros gases derivados principalmente da queima de combustíveis fósseis como ocorre, porexemplo, nas usinas termelétricas à carvão ou óleo combustível. Entre todos estes problemas, existe

também a grande dificuldade de financiar os investimentos energéticos. À medida que os recursosnaturais e ambientais disponíveis para a produção de eletricidade se tornam mais escasso s e alegislação ambiental se torna mais rígida, os custos de construção de novas usinas elétricas seampliam.

No Brasil a demanda por eletricidade tem crescido a taxas médias em torno de 6%[OLIVEIRA, 1998] ao ano e necessita de um crescimento maior. O setor elétrico vem enfrentandodilemas sérios para sua expansão e as perdas de energia elétrica no sistema e o uso ineficiente de

eletricidade são, ainda, grandes em nosso país. Por todas estas razões, aliadas ao fato de que cadanova usina pode provocar novos impactos ambientais, vem se criando no Brasil uma novamentalidade voltada para o combate ao desperdício de energia elétrica. A conservação de energiadeve ser, atualmente, um compromisso de cada cidadão brasileiro e uma contínua preocupação

técnica e política do governo. O Brasil possui grandes riquezas, inclusive energéticas, mas tambéminequidades sociais, econômicas além do desperdício de muitos recursos naturais e humanos. Ocombate ao desperdício em geral é uma necessidade premente da nação pois é um meio de atenuar

as inequidades sociais fazendo com que um maior número de necessidades sociais possa seratendida com o mesmo volume de recursos.

I.2 – O Consumo de Energia

Os dados do panorama energético mundial em 1990 quanto ao consumo de energia no

mundo mostra a desigualdade entre os países industrializados e os países em desenvolvimento oueconomicamente subdesenvolvidos. Constata-se que os habitantes dos países desenvolvidosconsomem mais da metade da energia do mundo.

Tabela I.1: Consumo de energia e população em 1990

RegiõesEnergia

(Milhões TEP)%

População(Milhões hab.)

%

Nações desenvolvidas de economiade mercado - OECD

4112 50 852 16

Antiga URSS, Europa Central e doLeste

1724 20 413 8

Nações em desenvolvimento ousubdesenvolvidas

2459 30 4005 76

Totais mundiais 8295 100 5270 100Fonte: OLIVEIRA, 1998

O consumo de energia por habitante das nações desenvolvidas é cerca de oito vezes aqueleapresentado nas nações em desenvolvimento e/ou subdesenvolvidas. Nesta proporção, a metademais pobre da população mundial não deverá atingir nem mesmo um nível mínimo de condiçãomaterial de vida e de consumo de energia no horizonte possível. Apesar disto, algumas nações em

desenvolvimento, possivelmente o Brasil, conseguirão romper o teto da pobreza e passarão a sermaiores consumidores de energia, porém, não deverão atingir o padrão dos Estados Unidos daAmérica e da União Européia por não haver disponibilidade de recursos energéticos globais na Terrapara tal demanda de energia.

Devido aos choques dos preços do petróleo promovidos pela OPEP em 1973 e 1979aumentou a insegurança e a preocupação com a questão da energia dos países importadores. Porconseguinte, ocorreram significativos ajustes de demanda, de produção e de substituição entre

recursos energéticos alternativos. 0 quadro sintético da evolução recente do consumo de energia emsuas formas primárias no Brasil e no mundo explica a grande importância da participação da energiahidrelétrica no Brasil em comparação aos países industrializados.

Tabela I.2: Evolução recente do consumo de energia primária em %

Mundo BrasilOrigem

1971 1992 1971 1992

Carvões 31,0 29,0 3,1 5,3Petróleo 47,8 39,2 34,8 30,6

Gás 18,4 22,0 0,3 2,4

Nuclear 0,6 7,0 - 0,1Hidro 2,1 2,4 16,0 37,8

Biomassa/Outros 0,1 0,4 45,8 23,9

Fonte: OLIVEIRA, 1998

Quanto se trata da composição da demanda final de energia o fenômeno dominante nointervalo dos vinte anos entre 1970 e 1990, foi o crescimento continuo da participação relativa daenergia elétrica na composição final da matriz energética.

Tabela I.3: Estrutura da demanda de energia final em %

SetoresPaíses

IndustrializadosPaíses em

DesenvolvimentoBrasil

Residências e Serviços 21 21 15Transportes 22 14 20

Indústrias 19 34 25Eletricidade (todos) 38 31 39


Na virada do século XIX para o século XX estavam em curso, no Brasil, várias iniciativasprivadas e locais de geração de energia elétrica, especialmente nos Estados de São Paulo, Rio de

Janeiro e Minas Gerais. A maioria era promovida por empresários cujas atividades agrícolas,comerciais, industriais ou financeiras estavam vinculadas às localidades a serem beneficiadas pelaintrodução dos novos serviços. No Nordeste e no Norte as iniciativas limitaram-se às capitais e,particularmente em Manaus, Belém e Recife.

A eletricidade contribuiu significativamente para o desenvolvimento social e econômico doBrasil durante os últimos 25 anos. O uso per capita de energia elétrica foi quintuplicado entremeados da década de 60 e o final dos anos 80. O número de domicílios supridos com energia

elétrica aumentou de 38% em 1960 para 80% em 1985 [PROCEL, 1998]. De forma semelhante, aenergia elétrica tem sido um fator chave para impulsionar o desenvolvimento industrial brasileiro.Neste sentido, o uso de energia elétrica por unidade de produto industrial cresceu mais do que odobro entre 1970 e 1988.

O consumo total de energia elétrica no Brasil aumentou a taxas médias de 12% ao ano noperíodo 1970-1980, 6,5% ao ano no intervalo 1980-1990 e de 3.5% entre 1990 e 1995. Em 1996,com a estabilização da moeda e o plano real, a taxa de consumo de energia elétrica voltou a subir,

no Brasil como um todo, para 6,0% e, no Nordeste em particular para 7,0% [PROCEL, 1998].

Tabela I.4: Consumo total de energia elétrica em 1996 - Brasil e Regiões

Energia Firme Energia Firme + InterruptívelRegião

GWh ∆% 1996/95 GWh ∆% 1996/95

Norte 13453 7,1 13961 11,1Nordeste 40927 7 41299 6,5Sudeste 151888 5,6 153397 2,9

Sul 39343 5,3 39391 5,1

Centro-Oeste 12816 7,5 12860 6,9

Brasil 258427 6 260908 4,4


Para atender a esta taxa de crescimento da demanda, cerca de 37 GW em capacidade

geradora precisariam ser instalados no período de 1990 a 2000. Com os custos marginais degeração atuais, o fornecimento deste volume de energia, juntamente com as instalações detransmissão e distribuição exigiriam cerca de USS 75 bilhões em investimentos. Mobilizarinvestimentos desta ordem para o setor elétrico nas condições econômico-financeiras atuais está se

tornando uma tarefa muito difícil, quase impossível. Como complicador deste cenário é importantedestacar que aproveitamentos hidrelétricos nas regiões Sul, Sudeste e Nordeste estão praticamenteesgotados. As alternativas em análise mais comuns como a implantação de centrais termelétricas oua exploração da bacia Amazônica terão significante impacto no volume de investimento e na questão

ambiental.

I.3 – A Questão Ambiental

O crescimento rápido e mal planejado da produção e do consumo energético implicamimpactos ambientais seríssimos à natureza. No passado as questões ambientais eram consideradassecundárias e acessórias à necessidade do contínuo crescimento econômico das nações.

Recentemente os impactos têm sido identificados como uma restrição potencial ao desenvolvimento.

A fim de se diminuir esse s impactos ambientais, foram estabelecidas as seguintes medidaspara limitar as concentrações de gases estufas na atmosfera: diminuir a intensidade do uso de

combustíveis fósseis; melhorar a eficiência no uso dos combustíveis e da termeletricidade (30% dasemissões globais de CO2 advém da operação de centrais termelétricas).

A nível nacional a maioria das mudanças da política energética que contemplam a questãoambiental são efetivamente implementadas. Deve-se entretanto, avançar no sentido se estabeleceroutros mecanismos de controle e colocá-los em prática. Dentre os mecanismos que estão sendo e

outros que propõem aspectos inovadores podem ser destacados: os padrões de desempenhoenergético, programas institucionais ou governamentais de aquisição de tecnologia, gerenciamentodo lado da demanda (GLD) pelas companhias de eletricidade e atividades de pesquisa edesenvolvimento.

Sempre que são implementadas, essa s medidas fazem parte do programas que têm oobjetivo de atingir o grande público, fazendo com que o mesmo se conscientize sobre os benefíciosda utilização eficiente de todos os recursos energéticos. A busca da eficiência no processo de

transformação energética tem como objetivo evitar as conseqüências indesejáveis do uso irracionalda energia, que vão desde a poluição local até o efeito estufa global passando pela insegurança daenergia nuclear e pelo esgotamento das fontes de energia.

I.4 – O Uso Eficiente de Energia Elétrica e suas Vantagens

No horizonte de médio prazo a maior de todas as fontes de energia para o futuro está na sua

conservação. A conservação da energia é entendida como a soma de todas as ações voltadas parao uso eficiente da energia. Neste sentido destacam-se as operações de controle do desperdício, aadequada operação de máquinas e utensílios, a busca da eficiência na concepção do projeto e daconstrução de equipamentos de produção e transformação de energia e, bem assim, a eficiência das

próprias máquinas, das instalações e dos utensílios em que a energia final é uti lizada.

O uso eficiente da energia nas edificações, tanto comerciais como residenciais envolve duasetapas distintas: a da produção dos materiais de construção e a etapa de ocupação da edificação. A

produção de materiais faz parte do setor industrial e como tal se comporta. Por outro lado, aconstrução civil contém, mais do que qualquer outra atividade produtiva, uma contradição intrínsecaentre gastos presentes e futuros, decorrentes das concepções arquitetônicas e das característicasdos materiais empregados. Ao se optar entre dois materiais, para produção de calor ou de luz, por

exemplo, utilizando-se o critério do preço corrente de mercado o usuário estará criando um consumofuturo cujo custo dependerá de sua escolha atual. Essa dificuldade de se avaliar quantitativamente aeconomia de energia nas edificações é agravada pelo simples fato de que, em geral. a comparaçãoentre os consumos da fase de construção e da fase de ocupação é feita por pessoas diferentes, o

construtor/proprietário e o usuário.

Fato semelhante ocorre com os utensílios domésticos, em que a escolha pelo menor valor deaquisição a preços correntes de mercado pode-se tornar onerosa ao longo da vida útil do

equipamento devido ao consumo de energia. Tanto nos utensílios quanto na iluminação têm sidofeitos significativos aperfeiçoamentos técnicos ao mesmo em que se progride na informação aopúblico. Existe também um esforço para a certificação destes equipamentos por parte de instituições

idôneas e incentivadas pelo Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (PROCEL).Este programa foi criado em 1985 com o objetivo de combater o desperdício de energia na produçãoe no consumo de esforço coordenado de governos, empresas concessionárias, consumidores,

fabricantes de equipamentos e instituições de pesquisas tecnológicas. A secretaria executiva ficou acargo da Eletrobrás. A partir de 1990 o PROCEL passou a atuar também do lado da oferta dossistemas isolados de geração termelétrica e em 1991 passou a se constituir em programa degoverno.

As medidas de eficiência energética enfrentam diferentes barreiras para seremimplementadas. Entre elas podem ser citadas: os investimentos em uso eficiente de energia têmretorno lento; a compra/venda de equipamentos de uso domiciliar é feita, em geral, por

consumidores/vendedores que não detêm informações sobre tecnologias mais eficientes; aabundância de energia elétrica e seu baixo custo explicam em grande parte, de um lado, amanutenção da cultura do desperdício por parte dos usuários e, de outro, o desestímulo na busca deinovações tecnológicas; incompatibilidade dentre concepções arquitetônicas e a busca da utilização

eficiente da energia; a maneira tradicional de tarifação de energia util izada nas empresa torna o lucromais dependente da quantidade de energia vendida do que da busca da eficiência por parte de seumercado consumidor; falta de incentivo à capacitação técnica.

A grande vantagem de se investir num projeto para tornar eficiente o uso da energia elétricaé que ele é mais barato do que um projeto de produção de energia. Não resta dúvida que investir emtecnologia para produtos mais eficientes sempre requer maiores investimentos. Sistemas eequipamentos mais eficientes são, em geral, mais caros que as tecnologias que eles substituem.

Entretanto, o custo de conservar 1,0 kWh é geralmente mais barato que a produção da mesmaquantidade de energia. Em muitas aplicações o custo da eficiência é uma pequena fração dos custosda produção de energia.

Aumentar a eficiência significa diminuir custos já que as medidas de conservação deeletricidade custam menos que a sua produção. A conservação reduz a probabilidade de colapso nofornecimento de energia elétrica, proporcionando uma melhoria na qualidade da energia elétrica. Oaumento da eficiência da utilização da energia pode ajudar as indústrias e os produtos brasileiros a

competirem no mercado mundial. Finalmente, a conservação da energia diminui os impactosambientais e sociais provocados pela construção de novas usinas hidrelétricas, termelétricas enucleares. Portanto, o aumento da eficiência no uso da eletricidade no Brasil proporcionará umaampla gama de benefícios.

I.5 – Os Motores Elétricos e a Conservação de Energia Elétrica

Grande parte do consumo de energia elétrica nas indústrias destina-se à alimentação de

suas maiores cargas, os motores elétricos. De fato, uma pesquisa recente mostrou que, em média,cerca de 50% das cargas elétricas industriais são compostas por motores de indução, chegando a70% em algumas regiões do país [SANTOS, 1998]. Muito embora os motores de indução sejam

máquinas intrinsecamente eficientes, pode-se explicar este fenômeno através de duas razõesprincipais: a grande quantidade de motores instalados e a aplicação ineficiente dos mesmos. Estesequipamentos são util izados para diversa finalidades, desde máquinas voltadas ao processo

industrial até sistemas de ventilação e condicionamento ambiental.

Tabela I.5: Consumo total de energia elétrica por setor

Industrial Residencial Comercial Público e Rural

Motores Elétricos 51%

Processo s

Eletroquímicos 21%

Aquecimento 20%

Refrigeração 6%

Iluminação 2%

Refrigeração

(geladeirase freezers) 32%

Aquecimento

de Água 26%

Iluminação 24%

Outros 18%

Refrigeração 17%

CondicionamentoAmbiental 20%

Iluminação 44%

Outros 19%

Iluminação

Pública 44%

Saneamento 20%

Prédios Públicos 19%

Outros 17%

Total Nacional

45% 26,9% 13,4% 14,5%Fonte: PROCEL, 1999

A seleção do tipo de motor que irá compor um determinado equipamento é normalmenterealizada pelo critério do menor custo inicial, desprezando-se os custos de operação do equipamentoao longo de sua vida útil. Por outro lado, é muito comum encontrar-se o chamado motor

sobredimensionado, ou seja, motores acionando cargas muito inferiores à sua capacidade nominal,acarretando em baixos fatores de potência e rendimentos. Agravando ainda mais o quadro dedesperdício característico dos sistemas de força motriz, há uma tendência generalizada de seespecificar motores com potências significativamente superiores às necessárias, em nome de uma

suposta reserva de potência que em contrapartida iria aumentar a confiabilidade do equipamento,mas tais ações aumentam os gastos com energia elétrica.

Ao se analisar a eficiência do motor de indução, percebe-se que este está inserido em um

sistema onde o rendimento total do processo depende de cada uma de suas partes componentes. Ouso racional dos recursos existentes, mediante pequenos e médios investimentos ou mesmo atravésda adoção de medidas operativas, pode trazer grandes benefícios e reduzir substancialmente osgastos com energia. Como medidas operativas com custos de implantação praticamente nulos,

pode-se citar a verificação das condições dos acoplamentos, eliminando possíveis folgas, limpeza elubrificação dos mancais, e a otimização da partida seqüencial de motores, visando reduzir as perdasno sistema alimentador, buscando uma solução de compromisso entre os custos de operação e asrestrições impostas pelo processo industrial.

A energia elétrica deve ser sempre usada de maneira racional, evitando-se seu desperdício.Isto pode muitas vezes ser conseguido a partir da adoção de medidas simples e de fácil implantação,

como por exemplo o desligamento dos motores e máquinas quando não util izados. Medidas destanatureza podem proporcionar uma significativa economia de energia elétrica, que não deve serdesprezada. [AGÊNCIA PARA APLICAÇÃO DE ENERGIA, 1997]

CAPÍTULO IIRESUMO TEÓRICO

II.1 – O que são os Motores Elétricos

Os motores elétricos são máquinas util izadas em grande escala pela sociedadecontemporânea, sendo usadas no campo industrial e doméstico, estando intimamente incorporados

ao dia a dia do homem. Um motor elétrico é um equipamento cuja função é de transformar a energiaelétrica recebida pela rede em energia mecânica, que faz movimentar quase tudo, o que vem hojefacilitar muito a vida do cidadão. [SANTOS, 1997; TORREIRA, 1985]

Figura II.1: Exemplo de um motor elétrico

Dos vários tipos motores elétricos, os de indução trifásicos (MIT) são os mais util izados nocampo industrial, perfazendo um número cada vez maior de motores utilizados, em relação aosoutros tipos.

Os motores de indução trifásicos (MIT) possuem 3 enrolamentos no estator, correspondentesao número de fases de alimentação, sendo independentes um do outro e instaladosconvenientemente nas ranhuras, que são locais determinados no núcleo e estator do motor para

receber os enrolamentos.

Figura II.2: Exemplos de motores de indução trifásicos

II.2 – O princípio de funcionamento de um Motor Elétrico

Para produzirem torque, todos os motores elétricos de indução requerem a interação de dois

campos magnéticos (T = K ∅ I). Estes campos são produzidos por dois conjuntos de enrolamentospercorridos por correntes supridas por uma rede de alimentação. Um dos conjuntos de enrolamentosestá situado no estator (parte estacionaria da máquina), enquanto o outro está situado na parte

rotativa, chamada rotor. Em motores de corrente alternada do tipo indução, o enrolamento do estatoré normalmente distribuído em ranhuras existentes na sua parte interna. Estes enrolamentos sãoalimentados pela fonte e o campo produzido induz corrente no enrolamento do rotor. A corrente dorotor, por sua vez, cria um campo magnético que, interagindo com o campo magnético produzido

pelo estator, dá origem ao torque necessário ao funcionamento da máquina.

II.3 – Tipos de Motores Elétricos

Os motores elétricos subdividem-se em duas categorias básicas principais: os motores decorrente continua e os motores de corrente alternada.

Os motores de corrente continua são, em geral, util izados em serviços que requeremcontrole preciso da velocidade. De fato, a possibilidade de regulação da velocidade defuncionamento em amplas faixas e por vários métodos (ajuste de fluxo, ajuste da resistência dearmadura ou ajuste da tensão de armadura) garante a utilização do motor de corrente contínua em

certos ramos da indústria. Por outro lado, seu custo é mais elevado que os motores de correntealternada e ainda requer a instalação de retificadores. São mais volumosos, não desenvolvemgrandes velocidades e são menos eficientes em relação aos de corrente alternada.

Figura II.3: Exemplos de motores de corrente contínua

Os motores de corrente alternada estão separados em motores síncronos e motoresassíncronos, sendo estes últimos mais conhecidos como motores de indução.

Os motores síncronos operam em velocidades fixas, apresentam rendimento um poucosuperior aos de indução e fator de potência unitário. No entanto, o preço deste tipo de motor éprincipalmente quando se trata de motores de pequena potência. Sua aplicação industrial fica assim

restrita a equipamentos de grande potência nos quais a velocidade constante é fundamental. Emindústrias têxteis, por exemplo.

Figura II.4: Exemplos de motores de corrente alternada

Com base em dados de vendas de motores, os de indução ocupam em torno de 78% domercado de motores trifásicos no Brasil. A razão disto é que eles são muito mais simples, robustos ebaratos que os síncronos e os de corrente continua. Devido a suas características de funcionamentoé possível a produção de conjugado em qualquer velocidade.

II.4 – Classes de Isolamento e Classificação Térmica

Os materiais isolantes e os sistemas de isolamento são agrupados em Classes de

Isolamento, cada qual definida pela sua temperatura característica que define o limite superior detemperatura que o material pode suportar continuamente sem que seja afetada sua vida útil. Asclasses de isolamento são apresentadas na tabela a seguir. [SARAIVA, 1986; SCHIMIDT, 1988]

Tabela II.1: Classes de Isolamento, Temperaturas e Materiais Constituintes

ClasseTemperatura máxima de

OperaçãoMateriais ou Combinação de Materiais

Y 90ºCAlgodão, seda, papel e materiais similares, não

impregnados nem imersos em dielétricos líquidos

A 105ºCAlgodão, seda, papel e materiais similares, imersos, ou

impregnados em dielétricos líquidos como o óleo

E 120ºC Fibras orgânicas sintéticas e outros materiais

B 130ºCMateriais à base de poliéster e poli-imídicos aglutinados

ou impregnados com materiais orgânicos

F 155ºCMateriais à base de mica, amianto e fibra de vidro

aglutinados com materiais sintéticos como o sil icone,poliésteres ou epóxis

H 180ºCMateriais à base de mica, amianto e fibra de vidro

aglutinados com silicones de alta estabil idade térmica

C Acima de 180ºC Mica, vidro, cerâmica e quartzo sem aglutinante

Fonte: SANTOS, 1997

Em se tratando de máquinas elétricas, são utilizadas as classes A, E, B, F, e H, sendo asclasses B e F as mais utilizadas em motores de indução atualmente. A utilização de materiais declasse H em motores de indução é restrita devido ao aumento de custo que o uso deste tipo de

isolamento acarreta.

• A Elevação de Temperatura do Motor e sua Medição

As perdas elétricas e mecânicas ocorrem com a subsequente transformação de tais perdas

em energia térmica ocasionando o aquecimento das diversas partes da máquina. A maior limitação égarantir adequado desempenho do sistema isolante dos enrolamentos, pois todos os materiaisisolantes começam a deteriorar a uma temperatura relativamente baixa. Assim sendo, a máximapotência disponível em dado motor é limitada pela máxima temperatura permissível para os materiais

isolantes empregados. Observa-se que especificamente no caso de motores elétricos de indução, atemperatura não se distribui uniformemente ao longo de todas as partes do motor. A temperatura doponto mais quente do enrolamento deve ser mantida abaixo do limite da classe. A temperatura total é

equivalente à soma da temperatura ambiente, da elevação de temperatura ∆t e da diferença entre a

temperatura média do enrolamento e o seu ponto mais quente. As normas de motores fixam a

máxima elevação de temperatura ∆t, de maneira que a temperatura do ponto mais quente ficalimitada, baseando- se nas seguintes considerações:

• A temperatura ambiente é, no máximo 40ºC, por norma, e acima disso as condições de

trabalho são consideradas especiais.

• A diferença entre a temperatura média e a do ponto mais quente não varia muito de

motor para motor e seu valor estabelecido em norma, baseado na prática é: 5ºC para asclasses A e E, 10ºC para a classe B e 15ºC para as classes F e H.

Portanto, as normas de motores estabelecem um máximo para a temperatura ambiente eespecificam uma elevação de temperatura máxima para cada classe de isolamento, l imitandoindiretamente a temperatura do ponto mais quente do motor. Os valores numéricos, bem como a

composição da temperatura admissível do ponto mais quente, são indicados na tabela a seguir.

Tabela II.2: Classes de Isolamento e Temperaturas Admissíveis

Classe de Isolamento A E B F H

Temperatura Ambiente (ºC) 40 40 40 40 40

Elevação de temperatura∆t (ºC) 60 75 80 100 125

Diferença até o ponto mais quente(ºC)

5 5 10 15 15

Temp. do ponto mais quente (ºC) 105 120 130 155 180

Fonte: SANTOS, 1998

II.5 – O Cálculo do Rendimento de um Motor Elétrico

O motor elétrico absorve energia elétrica da rede e a transforma em energia mecânica

disponível no eixo. O rendimento (η) define a eficiência com que é feita esta transformação. Tem-sea seguinte equação:

ϕϕη

cos**3)(*1000

cos**3)(*736

)()(

IVKwP

IVCvP

WPaWPu ===

Onde:Pu = Potência Útil (potência mecânica disponível no eixo)Pa = Potência Absorvida (potência elétrica que o motor retira da rede)

Na norma NBR 5383 constam diversos métodos para determinação do rendimento quepodem ser divididos em dois grupos principais:

a) Métodos diretos:

- Ensaio através de freio mecânico- Ensaio através de dinamômetros- Ensaio com máquina calibrada- Ensaio de oposição elétrica e mecânica

b) Métodos indiretos:- Determinação das perdas separadamente para sua adição- Determinação das perdas totais

- Circuito equivalente- Diagrama circular

Nos métodos diretos, o rendimento é calculado através de medições das potências elétrica e

mecânica. Já nos métodos indiretos, o mesmo é obtido através do cálculo das perdas normalmente apartir da medição dos parâmetros do motor nos ensaios de rotor livre e bloqueado.

II.6 – Dimensionamento de Motores Elétricos

A curva característica de um motor de indução mostra que o seu rendimento e o seu fator depotência dependem da carga instalada no seu eixo. Independentemente da potência do motor,

observa-se que quanto menor for o carregamento menores serão as grandezas acima citadas e, emconseqüência, menos eficiente será a sua operação.

Nem sempre é possível ajustar a potência do motor àquela efetivamente necessária paraacionar uma determinada carga. Primeiro porque os motores oferecidos no mercado têm valores depotência padronizados, segundo porque, em alguns casos, o regime de funcionamento e

carregamento das máquinas são variáveis.

A especificação adequada dos motores depende do tipo de trabalho ao qual o mesmo estarásubmetido. Quando o regime de trabalho for continuo deve-se especificar o motor para operar entre

75% e 100% da carga, o que corresponde à faixa de rendimento máximo, segundo as curvascaracterísticas.

O fator de serviço do motor é, neste caso, considerado um fator de segurança. Para partidas

pesadas deve-se levar em consideração os dados de carga, o tipo de partida (estrela-triângulo,compensadora ou direta) e o tipo de acoplamento. Nos casos de regime intermitente, o motor deveser dimensionado pelo método quadrático, calculando-se a potência em regime continuo equivalenteque produz a mesma imposição térmica ao motor.

Para estimar o potencial de economia com o redimensionamento de motores, sugere-se oconjunto de procedimentos descritos abaixo:

• fazer o levantamento dos motores de potência mais significativa, anotar a potência

nominal em CV e a tensão de operação;

• medir a corrente de cada um dos motores nas condições normais do equipamento;

• determinar os valores de fator de potência (cosϕ ) e rendimento (η), para a corrente

medida util izando a curva característica de cada motor;

• calcular a potência ativa do motor utilizando a relação:

[ ]WIVPa ϕcos***3=em que:

Pa = potência ativa do motor (W)U = tensão de operação do motor(V)I = corrente medida do motor (A)

cosϕ = fator de potência obtido da curva característica do motor

• calcular a potência útil do motor dada pela seguinte expressão:

[ ]WPaPu736

*η=

em que:Pu = potência útil do motor (CV)Pa = potência ativa do motor (W)

η = rendimento obtido da curva característica do motor;

• calcular a relação entre a potência útil (Pu) e a potência nominal (Pn). Se Pu/Pn > 0,75; o

motor está dimensionado de forma compatível com a tarefa que executa. Caso contrário,ou seja, Pu/Pn < 0,75; o motor está sobredimensionado, continuar com os seguintes;

• selecionar, através das curvas características fornecidas por fabricantes, um motor

potência nominal próxima à potência útil calculada. O quociente Pu/Pn para o novo deveestar entre 0,8 e 1,0;

• verificar os valores de fator de potência e corrente do motor escolhido para as condições

de carregamento em questão;

• calcular a potência ativa do novo motor uti lizando a expressão:

[ ]WIVPa ϕcos***3'=em que:

Pa’ = potência ativa do motor (W)U = tensão de operação do motor(V)I = corrente medida do motor (A)


• estimar a quantidade de horas mensais de operação (h) do motor;

• calcular o potencial de economia mensal com a substituição do motor em kWh/mês:

( )1000

*' hPaPaE −=

II.7 – Perdas em um Motor Elétrico

As perdas que se produzem no funcionamento de um motor de indução são:- perdas no ferro do estator (Histerese e Foucault)- perdas por efeito Joule no estator e no rotor- perdas adicionais

- perdas mecânicas (atrito e ventilação)

a) Perdas no ferro no estator: As perdas no ferro são devidas às perdas por correntesparasitas (Foucault) e às perdas por histerese. Estas perdas são funções da freqüência e

como no rotor a freqüência de variação do fluxo é muito pequena, estas são desprezadas,ficando as perdas no ferro restritas somente ao estator.

- Perdas por correntes parasitas (Foucault): Numa massa metálica sujeita à variação de

fluxo, geram-se f.e.m. que produzem, dentro da própria massa metálica condutora, correntesmuito intensas, chamadas correntes parasitas.Estas correntes produzem uma f.m.m. (força magnetomotriz) que, pela Lei de Lenz, se opõeà causa que a produz, isto é, ao movimento. Assim sendo, o efeito destas correntes constitui

uma perda de potência. A fim de se reduzir esta perda de potência, é necessário construir-seo induzido com lâminas de ferro isoladas entre si. Com esta construção, o valor da f.e.m.,produzida em cada lâmina é pequeno e atua sobre um circuito elétrico de pequena seção oque reduz consideravelmente o valor das correntes parasitas e a correspondente perda de

potência.

- Perdas por histerese magnética: Qualquer núcleo magnético, sujeito a magnetizar-se,percorre um ciclo de histere todas as vezes que o campo magnetizante varia de +B a -B e

deste novamente para +B sendo a potência perdida proporcional à superfície do ciclo. Estaperda foi interpretada como sendo necessária para vencer os atritos entre os magnetoselementares de que o núcleo se compõe, e foi chamada de perda por histere magnética.

b) Perdas por Efeito Joule no estator e rotor: As perdas por efeito Joule são as que severificam nos condutores estatóricos e rotóricos por efeito da passagem da corrente elétrica.

c) Perdas adicionais: Além das perdas citadas anteriormente, outras se verificam no decorrer

do funcionamento da máquina devido à alguns fatores como fluxo de dispersão, distribuiçãonão uniforme da corrente, imperfeições mecânicas e irregularidades no entreferro.Segundo a NBR 5383, salvo especificação diferente, admite-se que o valor destas perdascom carga nominal é de 0,5% da potência elétrica aparente absorvida pelo motor.

d) Perdas mecânicas: As perdas mecânicas são devidas aos atritos nos suportes e àventilação, por isso dependem do tipo de suportes dos processo s de lubrificação, dossistemas de ventilação e da velocidade de rotação do motor.

II.8 – Utilização Racional dos Motores Elétricos

Muitas vezes a adoção de medidas simples e de fácil implementação leva a resultadossurpreendentes no que diz respeito à economia de energia. Sempre tendo em mente que a energiaelétrica deve ser usada de maneira racional, pode-se obter significativos percentuais de economia

pelo simples desligamento dos motores e máquinas quando estes não estiverem sendo efetivamenteutilizados. [OLIVEIRA, 1998]

A economia de energia a ser alcançada com esta medida pode assim ser estimada:

• identificar os equipamentos e máquinas que apresentam tempos ociosos de operação;

• verificar se é possível desligar tais equipamentos nestes períodos sem provocar

problemas de qualquer natureza;

• verificar a tensão (U) e a corrente (I) de operação de cada motor quando este estiver

operando desnecessariamente;

• a partir da corrente medida obter, utilizando as curvas características, o valor do fator de

potência (cosϕ) para esta condição de operação;

• calcular a potência ativa solicitada em cada um dos motores solicitados, de acordo com a

equação:

[ ]WIVPa ϕcos***3=em que:

Pa = potência ativa do motor (W)U = tensão de operação do motor(V)I = corrente medida do motor (A)


• estimar a quantidade de horas mensais (h) que o motor pede ser desligado;

• calcular o potencial de economia que pode ser obtido com o desligamento do motor em

kWh/mês:

1000*hPa

E =

II.9 – Controladores de Velocidades dos Motores Elétricos

A utilização de motores de velocidade variável é necessária no processo de fabricação em

um grande número de atividades industriais tais como laminações e nas máquinas de tração elétrica.[OLIVEIRA, 1998]

Existe, por outro lado, uma série de situações onde a velocidade variável, se realizada demaneira correta, pode proporcionar considerável economia de energia. Este é o caso de bombas,

ventiladores, insufladores, compressore s e outros. Estas máquinas requerem uma regulagemcontínua do ponto de funcionamento em função de parâmetros de processo. Os métodos clássicosde regulagem consistem, geralmente, na introdução de perdas de carga suplementares. Isto é,quando a carga do sistema está abaixo do seu valor máximo, o motor é mantido operando a uma

velocidade constante e uma válvula reguladora ou um amortecedor é usado para reduzir a taxa defluxo e o potencial de saída. Estas são, portanto, soluções que provocam desperdício de energia. Avelocidade variável é um procedimento aplicável com vantagens a esta família de máquinas.

Vários são os métodos util izáveis para variação de velocidade dos motores. Como exemplocitam-se a introdução de resistência em série no coletor dos motores de corrente continua, o sistemaWard Leonard e os variadores eletromagnéticos. Estas soluções apresentam como principaldesvantagem o desperdício de energia devido ao aumento das perdas dos motores.

Entre as alternativas mais eficientes, a solução convencional consiste em se utilizar ummotor de corrente contínua alimentado por um conversor estático. Este tipo de conversor se adaptabem a uma larga gama de potências. Sua tecnologia é simples e comprovada, apresentando boa

flexibilidade e desempenho. No entanto, as características do motor de corrente continua sãolimitadas pela capacidade de comutação e a resistência mecânica do coletor.

Por sua vez, a existência de um contato deslizante pode se revelar incompatível com as

exigências de segurança e manutenção. Por esse s motivos, os equipamentos de variação develocidade para motores de corrente alternada vêm experimentando avanços consideráveis.

Para estes motores, pode-se utilizar os inversores estáticos para corrente alternada que

apresentam rendimentos elevados para diversas condições de rotação do motor. Os inversoresestáticos são equipamentos que permitem variar a velocidade de motores trifásicos de indução apartir da variação de sua freqüência e tensão de operação. A tensão e a freqüência são modificadosproporcionalmente para que o torque seja mantido constante em toda a faixa de velocidade. Apesar

de apresentar um custo inicial elevado para motores de potência razoável, a economia no preço daenergia devida à intensa utilização pode proporcionar o retorno em prazos satisfatórios.

II.10 – Motores de Alto Rendimento

Numa primeira fase, a evolução na construção de motores era direcionada para oferecerprodutos cada vez mais baratos, não tendo realizado qualquer melhoramento no rendimento dosmotores. Este rendimento, pelo contrário, caiu significativamente nesta fase. [OLIVEIRA, 1998]

Numa segunda fase, direcionada para a obtenção de motores de alto rendimento energético,a indústria de motores passou a investir, nos últimos anos, no emprego de materiais selecionados,

em processos de fabricação mais aperfeiçoados e em fatores de tolerância mais estreitos. Comoresultado destes aperfeiçoamentos tecnológicos desenvolveram-se motores que apresentam, emmédia, rendimentos da ordem de 10% superiores ao rendimento dos motores convencionais de baixa

potência (na faixa de 1 a 5 CV) e de 3% superiores aos rendimentos de motores convencionais depotência elevada (200 CV).

A utilização de motores de alto rendimento deve ser considerada como um potencial

interessante de racionalização do uso de energia. Sua atratividade torna-se mais evidente nos casosde motores de baixa potência, elevado fator de carga e longas horas de operação.

Os motores de alto rendimento, obviamente. apresentam custos de aquisição superiores aos

motores convencionais. A economia obtida na utilização dos motores eficientes deve ser avaliadaseparadamente em três situações distintas:

• instalar o motor eficiente em uma nova aplicação;

• instalar um motor eficiente quando um motor convencional em uso necessitar ser

rebobinado;

• instalar um motor eficiente em substituição a um motor convencional em operação.

O tempo de retomo do investimento, no caso da primeira situação apresentada, é feitoutilizando-se a expressão:

−

∆=

ep

TChP

canosR

ηη100100****736,0

)(

em que:R = retomo do investimento em anos;

∆c = diferença de custo entre motores eficientes e motores comuns;P = potência do motor em CV;

h = número de horas de trabalho do motor em 1 (um) ano;TC = tarifa de consumo de energia elétrica (US$/kWh);

ηp = Rendimento do motor padrão;

ηe = Rendimento do motor eficiente.

CAPÍTULO IIIAS OFICINAS DE MOTORES ELËTRICOS

III.1 – Critérios de Avaliação

Conforme visto anteriormente, devido as más condições de concepção e operação, osmotores elétricos acabam queimando. Embora alguns destes motores sejam sucateados, uma

parcela considerável é recuperada, essencialmente através de seu rebobinamento.

Surgem então uma grande quantidade de oficinas de recuperação de motores, de pequeno,médio e grande porte, sendo a maioria representada por oficinas de pequeno porte, instaladas

muitas vezes em garagens e pequenos galpões, são na maioria micro empresas com umresponsável técnico que geralmente é o próprio dono e poucos funcionários que oferecem todo o tipode serviço, em manutenção de equipamentos elétricos, desde embreagens, transformadores,resistências, painéis, etc., mas o rebobinamento em motores elétricos é sempre a atividade

preponderante.

Sendo portanto uma prática usual o rebobinamento e a reforma do motor elétrico, é umaoperação que requer uma certa técnica e é muito importante que haja entre o cliente e a oficina de

reparo, um relacionamento franco e honesto, devendo acima de tudo prevalecer o aspecto daqualidade do serviço prestado pela oficina.

Inicialmente foram visitadas as oficinas de pequeno e médio porte da região do Sul de Minas

Gerais, porém sentiu-se necessidade de se visitar outras de porte maior, para uma comparação dosmétodos utilizados por estas oficinas, com isso foram visitadas oficinas localizadas na região do Valedo Paraíba (SP) com capacidade de recuperar até 400 motores por mês.

Para a avaliação das oficinas, levou-se em consideração os aspectos gerais, o ferramentaldas mesmas e os procedimentos util izados para a realização do reparo nos motores elétricos.Maiores detalhes são apresentados a seguir.

• Aspectos gerais das oficinas

Foram levados em consideração os seguintes aspectos:

- Classificação: As oficinas foram classificadas da seguinte maneira:

Pequena: até 50 motores reparados por mêsMédia: de 51 até 100 motores reparados por mêsGrande: acima de 100 motores reparados por mês

- Limpeza: levou-se em consideração a limpeza do local onde são feitos amanutenção e reparo de motores.

- Lay out: levou-se em consideração a apresentação do local onde são feitos amanutenção e reparo de motores.

- Ferramental: consideração quanto ao ferramental das oficinas que fazem amanutenção e reparo de motores; uma descrição mais detalhada é feita à seguir.

- Uniformização: consideração quanto a uniformização dos empregados da oficinaque realiza a manutenção e reparo de motores.

- Informatização: consideração quanto a informatização da oficina que realiza a

manutenção e reparo de motores.

- Equipamento de Proteção Individual: consideração quanto a utilização deequipamentos de proteção individual (EPI) pelos empregados da oficina que realiza a

manutenção e reparo de motores. O EPI completo é: óculos de segurança, máscara parapintura, luvas e sapato de segurança, roupas, etc.

- Extintores de Incêndio: consideração sobre a existência e quantidade de extintores

de incêndio da oficina que realiza a manutenção e reparo de motores.

- Cartazes Instrutivos: consideração sobre a existência de cartazes instrutivos sobresegurança dos empregados e qualidade dos serviços prestados pela oficina que realiza a


- Certificado de Garantia da Qualidade: consideração quanto a existência de umcertificado de garantia da qualidade dos serviços prestados pela oficina que realiza a


• Ferramental das oficinas

Foi observada a presença ou não nas oficinas do seguinte ferramental: Amperímetro alicate,

Analisador de vibração, Aquecedor indutivo, Balanceadora, Bancada de testes, Bobinadeiramotorizada, Cabine de pintura, Compressor de ar, Estufa de secagem, Guilhotina, Guinchohidráulico, Jato de areia ou granalha, Megger, Micrômetro / paquímetro, Multímetro, Prensa eRoncador.

• Procedimentos no Reparo dos Motores Elétricos

Foi observado o procedimento utilizado no reparo dos motores, atribuindo-se notas para osquesitos apresentados nas oficinas. Observou-se os seguintes aspectos:

- Armazenamento adequado dos componentes

- Não utilização de maçarico para retiradas das bobinas

- Boa limpeza do estator após a remoção dos enrolamentos e isolantes das ranhuras

- Utilização de guilhotina na confecção do isolamento das ranhuras

- Possui bobinadeira com contador de voltas

- Ligações efetuadas por fusão através do uso de maçarico

- Realizações de testes antes do envernizamento

- Utilização de verniz adequado à especificação do motor

- Método do envernizamento

- Respeito do tempo de secagem recomendado

- Aplicação de algum produto no rotor

- Faz pintura externa do motor

- Utilização de aquecedor indutivo para colocação dos rolamentos

- Teste do motor l igado à rede

- Elaboração de algum tipo de relatório para o cliente

III.2 – Avaliação das Oficinas

A seguir apresenta-se a avaliação das oficinas visitadas, resumida na forma de tabelas:

Tabela III.1: Avaliação quanto aos Aspectos Gerais das Oficinas

ASPECTOS GERAISDAS OFICINAS

Peso 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12

Classificação (*) - Peq.-------

Méd.------

Peq.------

Peq.------

Peq.------

Peq.------

Méd.------

Gde.------

Gde.------

Gde.------

Gde.------

Limpeza 3 Bom6

Bom6

Regul.3

Ruim0

Bom6

Regul.3

Bom6

Bom6

Bom6

Bom6

Bom6

Lay out 3 Bom6

Bom6

Ruim0

Ruim0

Bom6

Regul.3

Bom6

Bom6

Bom6

Bom6

Bom6

Iluminação 3 Bom6

Bom6

Regul.3

Regul.3

Bom6

Regul.3

Bom6

Bom6

Bom6

Regul.3

Bom6

Ferramental (**) 3 Reg.3

Reg.3

Ruim0

Ruim0

Reg.3

Reg.3

Bom6

Bom6

Bom6

Bom6

Reg.3

Pessoal Uniformizado? 1 Sim2

Não0

Não0

Parc.1

Sim2

Não0

Sim2

Sim2

Parc.1

Sim2

Não0

Possui sistemainformatizado?

2 Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Sim4

Sim4

Não0

Sim4

Equipamento deproteção individualcompleto? (***)

3 Parc.3

Não0

Não0

Não0

Não0

Parc.3

Não0

Parc.3

Sim6

Parc.3

Parc.3

Possui extintores deincêndio?

1 Sim2

Sim2

Sim2

Não0

Sim2

Não0

Não0

Sim2

Sim2

Sim2

Sim2

Possui cartazesinstrutivos?(sobre segurança)

1 Não0

Sim2

Não0

Sim2

Sim2

Não0

Sim2

Não0

Não0

Sim2

Não0

Possui certificação degarantia da qualidade?

2 Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Possui cartazesinstrutivos?

1 Não0

Sim2

Não0

Não0

Sim2

Não0

Sim2

Não0

Sim2

Sim2

Sim2

TOTAL DE PONTOS 28 27 08 06 29 15 30 35 39 32 32(*) Classificação quanto ao porte da oficina: Pequena -até 50 motores reparados/ mês; Média - de 51 até 100; Grande - acima de 100(**) Vide tabela de ferramental Pontuação: Bom - 2 / Regular - 1 / Ruim - 0(***) EPI completo: óculos de segurança, máscara p/ pintura, luva,sapato de segurança Sim - 2 / Parcialmente - 1 / Não - 0

Tabela III.2: Avaliação quanto aos Procedimentos de Reparo de Motores

PROCEDIMENTOS DE REPARO DE MOTORES Peso 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12Armazenamento dos componentes adequado? 1 Sim

2Sim

2Não

0Não

0Não

0Não

0Sim

2Sim

2Sim

2Sim

2Sim

2Util iza maçarico para a retiradas das bobinas?(*) 3 Não

6Não

6Não

6Não

6Não

6Não

6Não

6Sim

0Sim

0Não

6Não

6A limpeza do estator após a remoção dosenrolamentos e isolantes das ranhuras é boa?

3 Não0

Sim6

Sim6

Não0

Sim6

Não0

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Util iza guilhotina na confecção do isolamento dasranhuras?

1 Não0

Sim2

Não0

Não0

Não0

Sim2

Sim2

Sim2

Sim2

Sim2

Sim2

Possui bobinadeira com contador de voltas? 2 Sim4

Não0

Não0

Sim4

Não0

Sim4

Sim4

Sim4

Sim4

Sim4

Sim4

As ligações são efetuadas por fusão através douso de maçarico?

2 Sim4

Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Sim4

Sim4

Sim4

Sim4

Sim4

Realiza testes elétricos antes doenvernizamento?

3 Sim6

Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Não0

Util iza o verniz adequado à especificação domotor?

3 Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Método de envernizamento(**) 3 Gotej3

Gotej3

Gotej3

Pincel0

Pincel0

Pincel0

Gotej3

Gotej3

Gotej3

Gotej3

Gotej3

Respeita o tempo de secagem recomendado? 3 Sim6

Sim6

Não0

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Não0

Sim6

Não0

Sim6

Aplica algum produto no rotor? 2 Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Sim4

Sim4

Sim4

Sim4

Pintura externa do motor? 2 Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Sim4

Sim4

Sim4

Sim4

Sim4

Util iza aquecedor indutivo para colocação dosrolamentos?

3 Sim6

Sim6

Não0

Não0

Não0

Não0

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Teste do motor ligado à rede? 3 Sim6

Sim6

Sim6

Não0

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Sim6

Elabora algum tipo de relatório para o cliente? 1 Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Não0

Sim2

Sim2

Sim2

Sim2

Sim2

TOTAL -- 49 43 27 22 30 30 63 55 61 61 61Pontuação: Não - 0 / Sim - 2 (*) Não -2 Sim – 0 (**) Método de envernizamento: Pincel: 0/ - Gotejamento: 1/ - Imersão :2/ - Autoclave: 3

Tabela III.3: Avaliação quanto ao Ferramental

FERRAMENTAL 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12Amperímetro alicate Sim Sim Sim Não Sim Sim Sim Sim Sim Sim SimAnalisador de vibração Não Não Não Não Não Não Não Sim Sim Não NãoAquecedor indutivo Sim Sim Não Não Não Não Sim Sim Sim Sim SimBalanceadora Não Não Não Não Não Não Não Não Sim Não NãoBancada de testes Sim Não Não Não Não Não Sim Não Sim Não NãoBobinadeira motorizada Sim Não Não Não Não Sim Sim Sim Sim Sim NãoCabine de pintura Não Não Não Não Não Não Não Sim Não Sim NãoCompressor de ar Sim Sim Sim Não Sim Sim Sim Sim Sim Sim SimEstufa de secagem Sim Não Não Não Sim Não Sim Sim Sim Sim SimGuilhotina Não Sim Não Não Não Sim Sim Sim Sim Sim SimGuincho hidraúlico Sim Sim Não Não Sim Sim Sim Sim Sim Sim SimJato de areia ou granalha Não Não Não Não Não Sim Sim Não Sim Sim NãoMegger Não Não Não Não Não Não Sim Sim Sim Sim SimMicrômetro / paquímetro Sim Sim Não Não Não Não Não Sim Sim Sim SimMultímetro Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim SimPrensa Sim Sim Não Não Sim Sim Sim Sim Sim Sim SimRoncador Sim Não Não Não Não Não Não Sim Sim Não Não

TOTAL DE ÍTENS 11 08 03 01 06 08 12 14 16 13 10CLASSIFICAÇÃO Regul. Regul. Ruim Ruim Regul. Regul. Bom Bom Bom Bom Regul.

Classificação quanto ao ferramental: de 0 a 5 ítens - Ruim (número de positivo) de 06 a 11 ítens - Regular de 12 a 17 ítens - Bom

CAPÍTULO IV

O REPARO EM MOTORES ELÉTRICOS

IV.1 – O que é Rebobinar um Motor Elétrico

Rebobinar é uma operação em que o enrolamento original é minuciosamente copiado esubstituído por um outro com novo material. Para os objetivos apresentados, enrolamento é sinônimo

de rebobinamento, porque a mesma técnica é usualmente adotada, muito embora a tarefa mais difícilseja o rebobinamento; não somente deve ele determinar os dados corretos do enrolamento original,como também apresentar um serviço com bom acabamento, sem ter tido a menor participação nodesenvolvimento do projeto. [FALCONE, 1995]

IV.2 – As etapas do reparo de um motor elétrico

Nesta parte será apresentado de uma forma geral, os procedimentos para reparo de ummotor de indução trifásico e as etapas que as oficinas devem cumprir para executar uma boamanutenção. [ALMEIDA, 1994];[WILKINSON, 1984]

•••• Obtenção do diagrama do enrolamento

O primeiro passo é obter o diagrama original e determinar.

1. As conexões das bobinas.

2. O número de espiras por bobina.

3. O número de bobinas por polo.

4. O diâmetro do fio do enrolamento.

5. O espaço ocupado pelo enrolamento.

Figura IV.1: Desmontagem de um Motor elétrico para obtenção do diagrama do enrolamento

•••• Remoção do enrolamento

Após executada a primeira etapa (anotados todos os dados / diagrama), faz-se a remoção doenrolamento. O enrolamento velho deve ser agora removido e como a maioria dos estatores sãoenvernizados e recozidos, o enrolamento deve ser amaciado para permitir sua retirada. A remoçãopode ser executada de várias maneiras:

1. Aquecendo-o por passagem de corrente elétrica, (esse método é muito poucoutilizado pois uma vez o motor queimado geralmente não haverá continuidade).

2. Aquecendo-o (à gás) ou forno (estufa).

Aparando as bobinas junto as proximidades do estator após aquecimento, posicionar o feixede fios da bobina para fora da ranhura; ou remover as saliências e retirar cada bobina espira por

espira. Assim uma vez removido o enrolamento velho, as ranhuras devem ser limpas, com a retiradade todo o material velho util izado para o isolamento.

•••• Isolamento das ranhuras

O tipo de revestimento para a ranhura varia de acordo com a máquina. De um modo geraldeve-se ajustar sob as bordas das ranhuras e projetar-se cerca de 5 mm para fora em cadaextremidade. O material isolante pode ser: uma simples camada de “ Presspan” com ceras (tipo

resina) ou similar, ou papel isolante cinza (fibra isolante) “ Terilene”, “ Poliéster”, “Micanite”, ouqualquer combinação desses.

Exemplo: Uma simples camada de isolamento com cerca de 5 mm de espessura com a

adição de material adesivo é uma vantagem, pois previne contra rasgos no papelão (fibra) nasextremidades da ranhura.

•••• Confecção das formas

A maneira mais fácil de executar o enrolamento é enrolar individualmente as bobinas emformas de madeira. As dimensões das formas podem ser obtidas medindo-se ou estimando o

comprimento e largura de cada bobina. Ela deve ser confeccionada com um chanfro bastanteacentuado para permitir:

- A retirada da bobina com facil idade;

- Conceder um acréscimo nas dimensões da bobina, ou seja, um aumento naperiferia da bobina.

O material das formas pode ser composto dos seguintes materiais:

- Madeira compensada,

- Duas ou três peças ligadas para dar a espessura correta.

•••• Enrolamento das bobinas

De acordo com o diagrama do enrolamento obtido (1º passo), é montado o grupo de formascom separador entre elas para se iniciar esta operação. As bobinas são enroladas com o mesmo

número de espiras, sem cortar o fio, que simplesmente passa de uma forma para outra. Quando umpólo estiver completamente enrolado, as formas são removidas da máquina e cada bobina amarradaem cada lado, à medida que os separadores forem cuidadosamente retirados.

•••• Colocação das bobinas

Estando as bobinas prontas, o estator l impo e com novo isolamento colocado, pode-secomeçar o enrolamento. Este procedimento inicia-se colocando-se o estator entre dois batentes

presos à bancada. Toma-se um grupo de bobinas deixando cada uma com o lado maior voltado paracima. Uma vez instalados todos os grupos de bobinas, os mesmos são cobertos com uma camadade isolamento (papel isolante ou resina ou a combinação de ambos).

•••• Amarração e ligação

Com todo enrolamento instalado o estator é moldado com um pequeno macete e uma das

extremidades é amarrada com cordão ou fita. O próximo passo é efetuar as ligações do enrolamentoconforme o diagrama de ligações, obtido na 1ª etapa.

•••• Testes dos motores

Após efetuado todo o rebobinamento, estando o mesmo apto para tal, passa-se a fase detestes.

Medida da resistência de isolamento

Figura IV.2: Teste de Medida da Resistência de Isolamento

Este teste tem por objetivo assegurar que todo o enrolamento esteja isolado da carcaça.Após este teste as seguintes condições devem ser asseguradas:

1. Tanto as bobinas, como os pólos, devem estar corretamente ligados, de acordocom os dados obtidos no enrolamento original.

2. O número de espiras e o calibre de cada fio devem estar corretos.

3. A posição das bobinas nas ranhuras e os pólos devem conferir com o original.

4. Não deve haver curto circuito entre as bobinas, entre os fios da bobina, ou entreos pólos.

Destas condições, as três fundamentais (1, 2 e 3), são atendidas por um trabalho cuidadoso.O problema de maior importância é assegurar que não haja curto-circuito entre espiras ou entreterminais de bobinas.

Verificação de Curto-Circuito entre Espiras

Este teste utiliza o intrumento chamado de “roncador” ou popularmente “tatu”. O roncador

age como um transformador sem enrolamento secundário. O fluxo alternado produzido por elepercorre a laminação do núcleo do estator sob teste, e qualquer curto-circuito na bobina colocada naranhura onde está o aparelho, produzirá uma distinta vibração em uma lâmina de serra colocadasobre a ranhura que contém o outro lado da bobina sob teste.

Figura IV.3: Teste de Curto - Circuito entre Espiras

•••• Conclusão

Após todas as etapas concluídas e testes feitos com sucesso, o motor está pronto para sermontado. A verificação das condições dos mancais, dos rolamentos e eixo do motor devem ser feitaspor uma inspeção criteriosa. Caso seja necessário, substitui-se os rolamentos, a colocação dosmesmos, bem como as tampas do motor, deverá ser feita por pessoal qualificado.

Finalmente com o motor montado, o mesmo pode ser instalado ou devidamenteacondicionado no almoxarifado para ficar de reserva.

CAPÍTULO V

OS ENSAIOS NOS MOTORES ELÉTRICOS

V.1 – O Ensaio de Rendimento

O método util izado para a determinação do rendimento dos motores foi o dinamométrico. Adeterminação do rendimento se dá segundo as condições nominais de funcionamento do motor. O

dinamômetro utilizado consiste em uma máquina de corrente contínua, de carcaça livre, atuandocomo gerador. Ao ligar este gerador a uma determinada carga elétrica (no caso, util iza-se comocarga uma resistência líquida), obtém-se um conjugado resistente ao do motor, o qual é medidoutilizando-se um transdutor de torque inserido entre o motor e o dinamômetro.

Este sistema, além de permitir a leitura direta do conjugado estabelecido, permite também aleitura da velocidade de rotação no eixo do motor e, consequentemente, o cálculo da potênciamecânica fornecida no eixo do mesmo. O mancal usado para sustentar o estator da máquina de

corrente contínua é um mancal de bucha construído de modo a oferecer mínima resistência àrotação.

A potência elétrica é obtida tomando-se as correntes e as tensões de fase que alimentam o

motor. O software de aquisição de dados calcula o valor da potência elétrica tomando 256 valores detensão e corrente de fase por ciclo. Os dados para os cálculos da potência elétrica e mecânica sãoobtidos depois do motor ter atingido o equilíbrio térmico. Atingido o equilíbrio, é tirado uma média dosvalores destas potências e calculado o rendimento.

.

Figura V.1: Esquema da bancada de Ensaios

V.2 – O Ensaio de Elevação de Temperatura

Introdução

O ensaio de elevação de temperatura é de fundamental importância para a definição doslimites operacionais da máquina. Através dele, determina-se a temperatura de operação da máquinae verifica-se a sua adequação à classe de isolamento, o que permite um teórico aumento de sua vida

útil. Permite, também, avaliar se o motor pode acionar uma carga superior a sua potência nominal,bem como o tempo correspondente a esta operação.

Através de comparações com resultados anteriores, é possível checar se houve obstrução

dos dutos de ventilação por acúmulo de poeira ou excesso de resina, proveniente de umrebobinamento impróprio. Assim, permite também confirmar se eventuais reparos foram executadosde forma adequada.

Para a realização do ensaio de elevação de temperatura, deve-se monitorar a temperaturadas diversas partes da máquina, enquanto o motor funciona sob carga nominal, até que se atinja aestabilização térmica. Esta condição é supostamente alcançada quando leituras subsequentes

indicarem uma elevação de temperatura inferior à 2°C no intervalo de uma hora. O método utilizadopara a determinação da elevação de temperatura, foi o método da resistência, descrito a seguir.

Método da Resistência

Por este método, a elevação de temperatura dos enrolamentos é determinada pelo aumentoda resistência dos mesmos, segundo a expressão abaixo:

t tR R

R k t t ta a22 1

11 1− =

−⋅ + + −( )

Onde:

t1 = Temperatura do enrolamento a frio no instante da medição da resistência inicial (°C);

t2 = Temperatura do enrolamento no final do ensaio (°C);

ta = Temperatura do meio refrigerante no final do ensaio (°C);

R1 = Resistência inicial do enrolamento a frio (Ω );

R2 = Resistência do enrolamento no final do ensaio (Ω );k = 234,5 para o Cobre;

Quando a temperatura de um enrolamento é determinada pela resistência, a temperatura doenrolamento a frio, medida com um termômetro, deve ser praticamente igual à do meio refrigerante,no caso o ar ambiente. O tempo máximo, após o desligamento do motor para a medição do primeirovalor de resistência final é de 30 segundos. Ultrapassado este tempo, pode-se incorrer em duas

situações:

i) para valores somente decrescentes de resistência, o valor da resistência a quente seráobtido por extrapolação gráfica;

ii) para valores que primeiro crescem para depois decrescerem, o valor a ser tomado é o daprimeira medida após o desligamento do motor.

A tabela abaixo, mostra os limites de elevação de temperatura para enrolamentos demotores com potência nominal inferior a 7000 cv e núcleo de comprimento inferior a 1 m.

Tabela V.1: Classes e Limites de Temperatura

Classe A E B F HLimites (°C) 60 75 80 100 125

Fonte: KAPUR, 1992

Temperatura do Meio Refrigerante

A temperatura do ar ambiente deve ser medida através de um termômetro colocadoa uma distância de 1 ou 2 metros do motor. O sistema de medição deve estar protegido de eventuais

correntes de ar e irradiações de calor.

A fim de se evitar erros devidos às variações rápidas de temperatura do ar ambiente,recomenda-se mergulhar os termômetros em recipientes metálicos com óleo. Tais recipientes devem

ter no mínimo 25 mm de diâmetro e 50 mm de altura.

Recomenda-se que a medição de temperatura seja feita em intervalos regulares que nãoexcedam 30 minutos (no caso do ensaio realizado, adotou- se intervalos regulares de 10 minutos). A

temperatura do meio é obtida pela média aritmética dos valores medidos durante a última quartaparte do ensaio.

V.3 – Catalogação dos Motores Elétricos

Neste item apresenta-se a catalogação de dois motores de um total de dez. Posteriormenteserão apresentados os resultados dos ensaios antes e após o reparo destes mesmos dois motores.

Dados do Motor 1: WEG 5cv

Fabricante WEGPotência 5 [CV]Tensões Nominais 220 [V] / 380 [V]Correntes Nominais 15 [A] / 8,7 [A]Frequência Nominal 60 [Hz]Número de Pólos 4Velocidade Nominal 1710 [rpm]Relação Ip/In 7,1Grau de Proteção IP54Classe de Isolação BRegime de Serv iço S-1Modelo 100L288

Dados do Motor 2: WEG 10cv

Fabricante WEGPotência 10 [CV]Tensões Nominais 220 [V] / 380 [V]Correntes Nominais 28 [A] / 16 [A]Frequência Nominal 60 [Hz]Número de Pólos 4Velocidade Nominal 1750 [rpm]Relação Ip/In 8,0Grau de Proteção IP54Classe de Isolação BRegime de Serv iço S-1Modelo 132S687

V.4 – Ensaios dos Motores antes do Reparo

Motor 1: WEG 5cv

1. RESISTÊNCIA DOS ENROLAMENTOS

BOBINA VALOR MEDIDOR14 1,40 ± 0,03 [Ω]R25 1,32 ± 0,03 [Ω]R36 1,44 ± 0,03 [Ω]

Temperatura Ambiente: 25OC

2. RESISTÊNCIA DE ISOLAMENTO

Valor Corrigido(40OC)

1252 ± 19 [MΩ ]

3. RESULTADOS DOS RENDIMENTOS MEDIDOS ATRAVÉS DO MÉTODO DE MEDIÇÃODIRETA

25% de Carga 69,5 ± 0,4 [%]50% de Carga 78,8 ± 0,4 [%]75% de Carga 81,7 ± 0,4 [%]100% de Carga 80,7 ± 0,4 [%]

4. RESULTADOS DOS RENDIMENTOS OBTIDOS ATRAVÉS DO MÉTODO DASEPARAÇÃO DE PERDAS


5. RESULTADO DAS PERDAS INDIVIDUAIS DO MOTOR

PERDAS A VAZIOPA,V 0.045 [kW] (Graficamente)P0 0,328 ± 0,006 [kW]

PERDAS EM CARGA25 % DE CARGAPJE 0,101 ± 0,003 [kW]PJR 0,0094 ± 0,0001 [kW]

50 % DE CARGAPJE 0,146 ± 0,004 [kW]PJR 0,0363 ± 0,005 [kW]75% DE CARGAPJE 0,222 ± 0,005 [kW]PJR 0,087 ± 0,001 [kW]100 % DE CARGAPJE 0,335 ± 0,008 [kW]PJR 0,173 ± 0,001 [kW]

Onde:

PA,V → Perdas por Atrito e Ventilação;

P0 → Perdas a Vazio;

PJE → Perdas por Efeito Joule no Estator;

PJR → Perdas por Efeito Joule no Rotor.

6.ENSAIO DE ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA

Elevação de Temperatura 70 ± 3 [o C]

Motor 2: WEG 10cv


BOBINA VALOR MEDIDO

R14 0,4610 ± 0,0025 [Ω]R25 0,4610 ± 0,0025 [Ω]R36 0,4610 ± 0,0025 [Ω]

Temperatura Ambiente: 23,0OC


Valor Corrigido(40OC)

1575 ± 24 [MΩ ]



4. RESULTADOS DOS RENDIMENTOS OBTIDOS ATRAVÉS DO MÉTODO DA

SEPARAÇÃO DE PERDAS




PERDAS EM CARGA25 % DE CARGAPJE 0,117 ± 0,001 [kW]PJR 0,0093 ± 0,0001 [kW]50 % DE CARGAPJE 0,172 ± 0,002 [kW]PJR 0,0335 ± 0,0002 [kW]75% DE CARGAPJE 0,285 ± 0,004 [kW]PJR 0,0836 ± 0,0005 [kW]100 % DE CARGAPJE 0,407 ± 0,003 [kW]PJR 0,138 ± 0,001 [kW]

Onde:







V.5 – Ensaios dos Motores após o Reparo

Motor 1: WEG 5cv





Valor Corrigido (40OC) >20000 [MΩ]








PERDAS EM CARGA25 % DE CARGAPJE 0,133 ± 0,002 [kW]PJR 0,0169 ± 0,0001 [kW]50 % DE CARGAPJE 0,216 ± 0,003 [kW]PJR 0,0624 ± 0,0004 [kW]75% DE CARGAPJE 0,358 ± 0,004 [kW]PJR 0,155 ± 0,003 [kW]

100 % DE CARGAPJE 0,567 ± 0,006 [kW]PJR 0,286 ± 0,007 [kW]

Onde:

PA,V → Perdas por Atrito e Ventilação;P0 → Perdas a Vazio;PJE → Perdas por Efeito Joule no Estator;PJR → Perdas por Efeito Joule no Rotor.



Motor 2: WEG 10cv





Valor Corrigido (40OC) > 2000 [MΩ]







PERDAS A VAZIOPA,V 0.04847 [KW] (Graficamente)P0 0,444 ± 0,008 [kW]

PERDAS EM CARGA25 % DE CARGAPJE 0,126 ± 0,002 [kW]PJR 0,00240 ± 0,00002 [kW]50 % DE CARGAPJE 0,183 ± 0,002 [kW]PJR 0,023 ± 0,002 [kW]75% DE CARGAPJE 0,278 ± 0,003 [kW]PJR 0,058 ± 0,002 [kW]100 % DE CARGAPJE 0,413 ± 0,004 [kW]PJR 0,122 ± 0,003 [kW]

Onde:







CAPÍTULO VI

CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Com respeito às oficinas de reparo de motores, pode-se considerar que a maior parte dasvisitadas seguem os procedimentos corretos para a manutenção de motores de indução. Emalgumas ocasiões foi observado o emprego de materiais de qualidade duvidosa, principalmente noque diz respeito aos isolantes, o que pode influenciar sobremaneira na queda da vida útil dos

motores. Outra prática empregada com uma certa freqüência, e também danosa, é a utilização demaçarico para remoção das espiras danificadas, o que pode causar alteração nas propriedadeseletromagnéticas do núcleo.

Foram visitadas oficinas de grande, médio e pequeno portes das regiões do Sul de MinasGerais e Vale do Paraíba (SP). No que se refere à garantia da qualidade, as oficinas maiores têmmais condições de oferecer um serviço melhor, pois contam com equipamentos para testes do motordurante todas as fases do reparo e ao término, fornecendo, inclusive, documentação sobre o motor.

Já entre as de pequeno porte, muitas vezes encontra-se oficinas que não possuem o instrumentalmínimo necessário para a execução de um bom serviço. De uma maneira geral, pode-se considerara amostra de oficinas visitadas representativa, podendo-se observar que não existem variaçõessignificativas entre oficinas de mesmo porte, mesmo em estados diferentes, principalmente quanto

aos equipamentos disponíveis e aos procedimentos empregados.

Como conclusão principal sobre o desempenho dos motores após o reparo, pode-seobservar que houve um aumento médio do rendimento dos mesmos. É importante observar que os

motores ensaiados eram motores usados, levando a uma melhor aderência com a realidade, e nãomotores novos, como em outros estudos executados em nível internacional, onde observa-se umaqueda média do rendimento.

A principal característica que se altera nas manutenções é uma notável variação naresistência dos enrolamentos do estator e, por conseguinte, alteração das perdas por efeito Joule.Esta variação, no entanto, não é uniforme, podendo-se encontrar diferenças antes e após orebobinamento da ordem -13,1 a +28,3%. Observou-se que as perdas Joule no estator têm

aproximadamente o mesmo percentual de variação da resistência do estator.

Considerando que a oficina tenha utilizado um condutor de mesma bitola, esta diminuição daresistência do estator pode ser parcialmente explicada pelo emprego de material de melhor

qualidade ou por alguma diferença entre o enrolamento original e o executado nas oficinas, pois nasfábricas é utilizado maquinário especial ao passo que nas oficinas o bobinamento é feitomanualmente. Desta maneira, torna-se difícil conseguir alojar um número igual ao original de espirasdentro das ranhuras, o que também contribui com a redução da resistência do estator, alterando

inclusive outras características da máquina.

Como a estrutura do projeto do motor permanece intocada, ou seja, o pacote magnético, oformato e a disposição das ranhuras e rotor não se alteram, mas são resultados de um projetootimizado do motor, observa-se que em poucos casos existiram variações nas perdas por histerese e

Foucault. Tal fato pode ser observado pelos resultados da separação das perdas e também pelapequena variação da corrente em vazio do motor. Nos casos onde existam grandes variação destasperdas, pode-se considerar o fato de que, devido à natureza do defeito imposto (queima porsobrecarga) e ao procedimento adotado para a manutenção (aplicação de maçarico), a elevação da

temperatura possa influenciar sobremaneira as características magnéticas do material do núcleo.

Sendo assim, a variação da resistência do estator e a variação das perdas por atrito eventilação, decorrentes da troca de rolamento, limpeza e lubrificação são fatores preponderantes

sobre o resultado do rendimento após a manutenção. Tal correlação pode ser verificada nas tabelasapresentadas nos itens V.4 e V.5.

Com a redução ou aumento das perdas no estator do motor, tem-se uma maior ou menor

transferência de potência para o rotor. Sendo assim, as perdas também seguem esta proporção.Para verificar as perdas no rotor pode-se analisar a rotação à plena carga. Esta diminui com oaumento das perdas e vice-versa. É importante observar que, mesmo com um aumento dorendimento global do motor, a redução da rotação diminui a eficiência da troca de calor entre o motor

e o ambiente, acarretando uma elevação de temperatura. É importante observar que, mesmo comum aumento do rendimento global do motor, a redução da velocidade de rotação diminui a eficiênciada troca de calor entre o motor e o ambiente, acarretando em uma elevação de temperatura maior.Observa-se que a eficiência dessa troca de calor também depende da temperatura externa. Esta

correlação é clara ao se observar as perdas no rotor, rotação e elevação de temperatura.

Considerando a classificação geral das oficinas pesquisadas, pode-se constatar uma claracorrelação entre as características de perdas e rendimento e a qualidade dos procedimentos de

reparo, ferramental disponível e aspectos gerais. Este fato pode ser notado com relação às perdaspor atrito e ventilação, onde o maior aumento observado (35,6%) foi obtido em uma das pioresoficinas, enquanto as oficinas melhores classificadas conseguiram uma redução de 23 a 47%. Omesmo acontece com as perdas por histerese e Foucault, onde a maior queda (-11,4%) foi

observada em uma das oficinas de melhor classificação. Curiosamente o maior aumento daresistência da armadura (23,5%) se deu em uma oficina dotada de bobinadeira, enquanto as maioresreduções (-12,7 e -12,5%) em oficinas com bobinamento manual. Este fato pode ser explicado, emcontraponto ao citado anteriormente, desde que o enrolamento manual permite um menor diâmetro

da curvatura na cabeça de bobina, acarretando em um menor comprimento de condutor necessáriopara um mesmo número de espiras.

Como foi verificado uma grande redução nas perdas por atrito e ventilação após o

rebobinamento, supõe-se que este fato seja devido à limpeza e lubrificação executadas durante amanutenção. Sendo assim, recomenda-se que seja feita uma avaliação dos efeitos da simpleslimpeza sobre o rendimento do motor, tendo em vista que esta é uma medida de baixíssimo custo e

que pode vir a ser aplicada em larga escala pela indústria para reduzir o consumo de energiaelétrica.

Finalmente conclui-se que o reparo em motores elétricos contribui para a conservação deenergia desde que seja feito por empresas que apresentem qualidade nos serviços, util izandomateriais de boa qualidade, ferramental adequado, pessoal técnico especializado, entre outros.

BIBLIOGRAFIA

AGÊNCIA PARA APLICAÇÃO DE ENERGIA; “Manual de Administração de Energia 2- Força

Motriz: Motores Elétricos, Ar Condicionado e Ar Comprimido”Governo do Estado de São Paulo – Secretaria de Energia, 1997

ALMEIDA, J. E.; ”Motores Elétricos: Manutenção e Testes”

Hemus Editora LTDA, 1994

FALCONE, A. G.; ”Motores de Indução: Manutenção e Instalação”LVBA Comunicação, 1995

KAPUR, L.; ”Electrical Engineering Materials”Khanna Publishers Delhi, 1992

OLIVEIRA, A. C. C.; SÁ Jr., J. C.; “Uso Eficiente de Energia Elétrica”PROCEL - UFPE, Editora Universitária – Abril / 1998

SANTOS, A. H. M.; HADDAD, J.; NOGUEIRA, L. A. H.; BORTONI, E.C.; MELONI, P. S. R.;

et alli. ”Manual de Reparo de Motores de Indução”EFEI, Primeira Edição – Maio / 1998

SARAIVA, D. B.; ”Materiais Elétricos”

Editoran Ganabara Dois, 1986

TORREIRA, R. P.; ”Manual Básico de Motores Elétricos”Antenna Edições Técnicas LTDA, Segunda Edição – 1985

SCHMIDT, W.; ” Materiais Elétricos – Volumes 1 e 2”Editora Edgard Blucher, 1988

WILKINSON, K.; ”Como Rebobinar Pequenos Motores Elétricos”Antenna Edições Técnicas LTDA, Segunda Edição – 1984

ANEXOS

Equipamentos Utilizados nos Ensaios


EQUIPAMENTO UTILIZADO:Ponte de KelvinFabricante: YEWTipo / Modelo: 2769

Data da Última Calibração: 05/02/97


EQUIPAMENTO UTILIZADO:MegohmetroFabricante: BBC Metrawatt

Tipo / Modelo: Metriso 500Data da Última Calibração: 23/01/97

4. RESULTADOS DOS RENDIMENTOS OBTIDOS ATRAVÉS DO MÉTODO DA SEPARAÇÃODE PERDAS

E


EQUIPAMENTOS UTILIZADOS:

Transdutor de TorqueFabricante: HBMTipo / Modelo: T30FNData da Última Calibração: 16/06/97

Analisador Trifásico MONITEKFabricante: JMANTipo / Modelo: 9442

Microcomputador 486 DX


EQUIPAMENTOS UTILIZADOS:

Transdutor de TorqueFabricante: HBMTipo / Modelo: T30FNData da Última Calibração: 16/06/97

Analisador Trifásico MONITEKFabricante: JMANTipo / Modelo: 9442

Microcomputador 486 DX

Ponte Dupla de Kelvin

Fabricante: YEWTipo / Modelo: 2769Data da Última Calibração: 05/02/97

TermômetroFabricante: ICONTERMTipo / Modelo: 65534Data da Última Calibração: 05/03/97

TermômetroFabricante: GULterm do BrasilTipo / Modelo: GULterm 700 - 10S

Data da Última Calibração: 05/03/97

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