S.E.B. – SOCIEDADE

ELECTROBOBINADORA, LDA.

Manutenção e Optimização de

Accionamentos Electromecânicos

Análise de uma Bomba Industrial

MOTOR DE 55 kW, 4 PÓLOS, BOMBA CENTRALINA PRENSA HIDRÁULICA 2

Coimbra

Relatório técnico elaborado para a empresa no âmbito do

novo serviço de manutenção e optimização de accionamentos electromecânicos (Smart

Service) da empresa S.E.B. – Sociedade Electrobobinadora, Lda.

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1. Objectivo

A presente análise, enquadrada no serviço integrado da SEB de manutenção e

optimização de accionamento electromecânicos – Smart Service - visa identificar o

potencial de poupança real de um motor sujeito a uma rebobinagem optimizada em

comparação com a situação anterior à rebobinagem optimizada.

2. Sistema Analisado

Este relatório diz respeito a uma bomba industrial localizada na unidade industrial

situada no concelho da Mealhada, distrito de Aveiro.

O sistema é accionado por um motor de indução trifásico de 55 kW, 4 pólos, com rotor

em gaiola de esquilo, alimentado através de um comutador estrela-triângulo.

O presente documento diz respeito à intervenção n.º

3. Aquisição e Análise de Dados

Nota Prévia - Apesar das medidas apresentadas neste relatório não corresponderem

ao mesmo motor, i.e., as medidas antes da rebobinagem dizem respeito a um motor

similar ao rebobinado em funcionamento num prensa igual àquela que é agora

accionada pelo motor rebobinado, procurou-se fazer uma comparação em termos

médios que demonstre o potencial de poupança associado à rebobinagem optimizada

mesmo em condições de carga média próxima da nominal. Saliente-se que, apesar de

não ser muito significativa, a diferença verificada no funcionamento dos dois motores

analisados em termos de variação de carga coloca em causa a precisão da

comparação apresentada. A rebobinagem do motor inicialmente monitorizado permitirá

apurar com mais precisão as poupanças energéticas que advêm do reprojecto

optimizado dos enrolamentos estatóricos.

A. Consumo e Poupanças Energéticas

Conforme se pode observar na Fig. 1, nos períodos em que a potência activa é

aproximadamente constante, o motor rebobinado solicita menos potência activa à rede

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(inferior em cerca de 2 kW). O valor eficaz da corrente, em média, é inferior no motor

rebobinado (Fig. 2).

Fig. 1

Fig. 2

A energia activa consumida pelo motor rebobinado ao longo de 17 horas de

funcionamento do sistema (1 dia, 2 turnos) é inferior em cerca de 3,9% e a potência

activa média nesse mesmo período é inferior em cerca de 8,6%.

Considerando um custo de 0,098 €/kWh e 360 dias por ano, estima-se que as

poupanças anuais associadas à rebobinagem optimizada serão de:

26,5 kWh x 0,098 €/kWh x 360 dias/ano = 934,92 €/ano.

Corrigindo para as 4200 horas anuais, que é o regime normal de funcionamento do

motor, temos que as poupanças são:

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934,92 €/ano x 0,686= 641.36 €/ano.

Fig. 3

B. Transitórios de Corrente e Binário

Outro benefício obtido com a optimização dos enrolamentos estatóricos foi a

significativa redução dos picos de corrente. Conforme se pode observar na Fig. 4,

antes da rebobinagem a corrente variava entre ≈50 A e ≈215 A. Depois da

rebobinagem a corrente passou a variar entre ≈35 A e ≈90 A (redução de 30% e 58%,

respectivamente). Houve no entanto um prolongamento do período em que a corrente

se mantém no seu valor máximo (Figs. 4 e 5), em consequência do prolongamento do

período de carga máxima no ciclo de funcionamento.

Antes da Rebobinagem Depois da Rebobinagem

Fig. 4

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Fig. 5

Com efeito, conforme se pode observar na Fig. 6, após a rebobinagem, o período

de carga máxima, embora com menor valor de binário, prolongou-se ligeiramente

(2,75 s para 4 s), permitindo ao motor harmonizar o seu funcionamento nos períodos

de sobrecarga (com duração de cerca de 1,75 s).

Fig. 6

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Após a rebobinagem, a velocidade nos períodos de carga mínima passou de

1490 rpm para 1485 rpm, aproximando-se da velocidade nominal do motor (1480 rpm),

sendo este um aspecto benéfico.

O factor de potência passou de 0,52 para 0,82, nos períodos de carga mínima, e de

0,82 para 0,86 nos períodos de carga máxima, conforme se pode observar nas Figs. 7

e 8.

Antes da rebobinagem, I ≈ 50 A, DFP = 0,52 Depois da rebobinagem, I ≈ 35 A, DFP = 0,82

Fig. 7

Antes da rebobinagem, I ≈ 177 A, DFP = 0,82 Depois da rebobinagem, I ≈ 85 A, DFP = 0,86

Fig. 8

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C. Conclusões

O reprojecto optimizado dos enrolamentos estatóricos do motor de indução trifásico

respeitante à intervenção n.º conduziu a vários benefícios. Em primeiro,

obteve-se a suavização do funcionamento do motor, i.e., o ciclo de funcionamento da

prensa é ligeiramente mais prolongado, mas com menos variação de binário, o que

contribui para o prolongamento do tempo de vida da prensa e do motor. Em segundo,

a amplitude das correntes máxima e mínima diminuiu significativamente e o factor de

potência aumentou, particularmente nos períodos de carga mínima. Este último

aspecto é uma consequência da redução da corrente de magnetização e das perdas

no ferro do motor, em resultado da diminuição do fluxo de magnetização. Em terceiro,

obteve-se uma significativa redução da potência activa solicitada pelo motor.

Com base na redução estimada na energia activa consumida anualmente, prevê-se

uma poupança entre 641,36 €/ano. O custo do serviço é de 1134,75 €, pelo que o

tempo de retorno do investimento será de 1,8 anos (dentro do intervalo inicialmente

estimado de 1,5 a 3,2 anos).

Vale a pena salientar o reduzido tempo de retorno do investimento, mesmo para

este caso particular em que a carga média do motor é muito próxima da nominal. Para

motores com um nível de carga mais baixo e estável, os benefícios decorrentes da

rebobinagem optimizada podem ser bastante mais relevantes.