Diversas pesquisas e análises apontam que motores elétricos são responsáveis por, aproximadamente, metade do consumo de energia elétrica no ambiente industrial.
E isso faz total sentido. Afinal de contas, os motores são os responsáveis pelo acionamento de bombas, compressores, transportadores, misturadores, entre muitas outras máquinas acionadas por energia elétrica.
Neste cenário de grande dependência de motores elétricos, parece ser um desafio e tanto aumentar a eficiência energética de uma planta industrial, não é mesmo?
Contudo, há tecnologias alternativas que têm sido escolhidas justamente para este propósito, sendo o motor de imã permanente (Permanent Magnet Motors – PM) um artifício em destaque quando comparado com motores tradicionais de indução.
Mas, o que muda entre essas tecnologias? Existem aplicações em que o motor de imã permanente apresenta vantagens? Se sim, quando vale a pena investir nessa alternativa?
Acompanhe as respostas para essas perguntas neste artigo.
Como funciona um motor de indução convencional?
Antes de falarmos sobre o motor de imã permanente, devemos relembrar o funcionamento do motor de indução convencional para o nosso comparativo.
O motor de indução convencional, conhecido como motor de indução trifásico (MIT) é, de longe, o mais utilizado na indústria.
Este motor gera um campo magnético girante no estator, fazendo com que correntes elétricas sejam induzidas no rotor que, nesta função, cria um novo campo magnético responsável por fazer o eixo girar.
Embora este motor tenha um processo de funcionamento robusto e confiável, ele apresenta limitações devido ao próprio campo magnético do rotor, já que parte da energia elétrica consumida é dissipada em forma de calor.
Em suma, as perdas incluem:
- Perdas por efeito Joule (aquecimento) no rotor;
- Perdas magnéticas;
- Necessidade de corrente magnetizante constante.
“Ah, mas os motores mais eficientes de classes IE3 e IE4 não mitigam este problema?”
Na verdade, não. Podemos afirmar que os motores de maior eficiência reduzem as perdas, mas não são mitigados devido ao princípio de funcionamento do motor.
O que é diferente em motores de ímã permanente?
Nos motores de ímã permanente PM, o rotor não precisa gerar seu campo magnético.
O seu próprio nome diz: o motor possui imãs (que inclusive normalmente são produzidos com ligas de terras raras, como neodímio-ferro-boro).
No entanto, o que não fica evidente é que por causa deles o estator continua produzindo o campo girante, mas o rotor acompanha esse campo de forma sincronizada, sem necessidade de induzir corrente elétrica.
Essa diferença, embora pareça simples, é o suficiente para eliminar uma das principais fontes de perdas presentes nos motores convencionais, que na prática se traduzem a:
- Geração de calor reduzida;
- Consumo de energia reduzido;
- Maior rendimento;
- Maior densidade de potência.
É justamente essa característica que faz os motores PM atingirem níveis de eficiência superiores.
O motor imã permanente apresenta melhor desempenho em cargas parciais
Quando operam abaixo da carga nominal, o motor de imã permanente apresenta desempenho significativo.
E como a maioria dos motores industriais funcionam, na grande parte do tempo, entre 30% e 70% de sua capacidade, o motor de indução trifásico, neste contexto, continuaria consumindo energia para manter o campo magnético do rotor.
Os motores de ímã magnético, por sua vez, apresentam rendimentos elevados para este cenário, o que demonstra uma vantagem enorme em sistemas em que a demanda varia ao longo do dia.
E quais sistemas apresentam tal característica de variação na demanda?
- Bombas com vazão variável;
- Ventiladores;
- Torres de resfriamento;
- Compressores com controle de capacidade;
- Sistemas HVAC;
- Processos industriais com carga variável.
E dá pra melhorar?
Sim, acredite. É possível melhorar!!
Os motores ímãs permanentes podem ter maior eficiência e controle quando instalados inversores de frequência.
E claro, devemos guiá-lo para a melhor escolha para isso.
Nossos inversores de frequência Danfoss VLT AutomationDrive FC 301-302 são projetados para controlar a velocidade de todos os tipo de motores assíncronos e de ímã permanente, em qualquer linha de produção ou máquina industrial, possibilitando ao usuário economizar energia, aumentar a flexibilidade do sistema e otimizar processos.
Quer aumentar a eficiência energética dos seus acionamentos industriais?
Quais as desvantagens do motor de imã permanente?
Embora tenha muitas vantagens, não podemos vender a ideia de um motor ideal. Isso não existe!
E uma das desvantagens do motor de imã permanente é justamente não substituir todos os motores industriais.
Veja:
- O investimento inicial costuma ser mais elevado devido ao uso de materiais magnéticos especiais, principalmente terras raras;
- Necessitam de um inversor de frequência compatível para operar corretamente, já que o controle do sincronismo entre o campo do estator e o rotor é essencial para seu funcionamento (mas este problema foi resolvido logo acima);
- Avaliar a disponibilidade de reposição, estratégia de manutenção e o perfil de operação da aplicação é um passo importante.
- O Retorno sobre o Investimento é maior naqueles equipamentos que operam poucas horas por dia ou trabalham quase sempre próximos da carga nominal.
Então, quando vale a pena investir?
Bom… Muitas plantas industriais pagam seus investimentos iniciais ao longo dos anos quando se trata de investimento em economia de energia, principalmente quando se fala de sistemas de bombeamento, ventilação, refrigeração e compressão.
Além disso, não podemos esquecer que a redução de energia muitas vezes impacta a redução de gases do efeito estufa. Assim, sua empresa contribui para metas de eficiência energética e sustentabilidade.
Portanto, a substituição tende a apresentar melhor custo-benefício quando o equipamento:
- Opera continuamente;
- Possui elevado consumo de energia;
- Trabalha com velocidade variável;
- Permanece longos períodos em carga parcial;
- Utiliza inversor de frequência;
- Faz parte de processos onde pequenas economias representam grande redução nos custos operacionais.
Conclusão
É fato que os motores de ímã permanente apresentam evoluções importantes quando comparados com motores de indução convencionais.
Isso ocorre devido a eliminação de perdas relacionadas à geração do campo magnético do motor, contribuindo para melhor e maior conversão da parcela de energia elétrica em trabalho mecânico.
Além disso, as vantagens tornam-se ainda mais evidentes quando é utilizado o inversor de frequência Danfoss VLT AutomationDrive FC 301-302. Com ele, os ganhos de eficiência e redução de custos operacionais são ainda mais expressivos.
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FAQ – Motores de ímã permanente
1. Quais são as principais vantagens dos motores de ímã permanente?
Os motores de ímã permanente oferecem maior eficiência energética, menor geração de calor, melhor desempenho em cargas parciais e maior densidade de potência quando comparados aos motores de indução convencionais.
2. Em quais aplicações os motores de ímã permanente apresentam melhor desempenho?
São especialmente indicados para bombas, ventiladores, torres de resfriamento, compressores, sistemas HVAC e processos industriais com variação de carga ao longo do dia.
3. É necessário utilizar um inversor de frequência com motores de ímã permanente?
Sim. O inversor de frequência é fundamental para controlar corretamente o sincronismo do motor, garantindo desempenho, eficiência e operação segura.
4. Quando vale a pena investir em motores de ímã permanente?
O investimento costuma oferecer melhor retorno em aplicações com operação contínua, velocidade variável, longos períodos em carga parcial e elevado consumo de energia.
