Artigo Estudo do Motor de Alto Rendimento

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1 Artigo elaborado para ser submetido à apreciação da banca examinadora como quesito de nota de conclusão do 
Curso Técnico/Médio Integrado ao Curso de Eletromecânica do Instituto Federal de Educação, Ciência e 
Tecnologia do Maranhão - Campus de Imperatriz, no ano de 2013. 
 
2 Discentes do Ensino Técnico/Médio Integrado ao curso de Eletromecânica do Instituto Federal de Educação, 
Ciência e Tecnologia do Maranhão/Campus Imperatriz. 
 
³ Orientador - professor do IFMA – Campus Imperatriz. 
 
 
ESTUDO DO MOTOR DE ALTO RENDIMENTO
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Andréia Lemos do Nascimento
2 
Esther de Sousa Figueredo
2 
Janaína Santana Queiroz
2 
Israel Peixoto Moraes
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RESUMO 
Tendo em atenção à importância dos motores elétricos, podemos afirmar que os motores de 
alto rendimento possuem um rendimento superior ao motor - padrão e consequentemente, 
perdas reduzidas. Suas características são de grau importância para sua eficiência, como: 
chapas metálicas de melhor qualidade, maior volume de cobre o que reduz a temperatura de 
operação etc. Os motores de alto rendimento sendo superiores aos motores-padrão possuem 
bastantes vantagens, uma que pode ser citada, para perceber a diferença entre motor de alto 
rendimento e motores- padrão é a redução no consumo de energia, além disso, os motores de 
alto rendimento apresentam menores temperaturas de operação e minimizam o 
superdimensionamento, nas situações em que não de possa corrigir a potência do motor. A 
análise econômica dos motores de alto rendimento sempre é realizada por meio de 
comparação de várias alternativas incluindo motores standard de um ou mais fabricantes. 
Fatores como: rendimento dos motores, tempo de operação, nível de carregamento, custo da 
energia e taxas de juros influenciam nessa análise. 
Palavras- chave: Motores. Energia. Rendimento 
 
1 INTRODUÇÃO 
Com a finalidade de contribuir com a indústria, o estudo visa identificar uma 
alternativa para diminuir o consumo de energia nas indústrias, com o consequente aumento da 
eficiência e menos gasto de energia com a possível substituição dos motores usados na linha 
padrão por motores de alto rendimento. Pode-se analisar a diferença dos motores de alto 
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rendimento em relação aos motores-padrão, além de especificar suas características e mostrar 
o desempenho dos motores de alto rendimento de forma global, incluindo rendimento, fator 
de potência, temperatura de operação etc. O estudo faz uma análise econômica e explica como 
operar no motor de alto rendimento e o que fazer quando o motor danificar. 
 
 Os motores de alto rendimento geralmente são mais caros que os motores padrões, 
pelo fato de seu custo de produção ser maior e os materiais utilizados para a sua fabricação 
serem diferentes e possuem processos de fabricação que o melhoram, porém o seu gasto de 
energia é menor, vantagem principalmente para a indústria que é o setor que mais utiliza a 
energia elétrica no Brasil, cerca de 43% das indústrias utilizam os motores elétricos. 
 
 
2 METODOLOGIA 
Para realizar este estudo foi feito um levantamento bibliográfico de todas as 
informações necessárias sobre as características que os motores de alto rendimento possuem, 
além disso, suas vantagens e principalmente os fatores que influenciam na sua análise 
econômica. 
A abordagem da pesquisa é qualitativa, contendo alguns instrumentos da parte 
quantitativa, uma vez que trata da análise econômica do motor. A coleta de dados foi 
realizada eminentemente em livros. 
 
3 MOTORES DE ALTO RENDIMENTO EM RELAÇÃO AOS MOTORES-PADRÃO 
É bastante importante relatar que o setor da indústria representa praticamente a metade 
do consumo de energia no Brasil. 
Dentro do setor das indústrias, onde há a maior demanda de energia elétrica, 
os motores são responsáveis por, aproximadamente, 49% deste consumo. Isso 
significa que a participação deles, no consumo global do País pode ser 
estimada em 22%. Neste setor, os motores são usados, principalmente, para 
acionar equipamentos de processos, tais como: bobinadores, trefiladores; 
Bombas, compressores, ventiladores e esteiras transportadoras. 
(ELETROBRÁS, 2002, p.6). 
Os gráficos representam o consumo de energia elétrica anual no Brasil, entre os 
principais setores no ano de 2000, sendo 305,60 TWh, além de demonstrar os setores que 
mais consomem energia elétrica no setor industrial. 
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Fonte: (PROCEL) 
 
Fonte: (PROCEL) 
A possibilidade de existir mais de uma diferença entre os motores de alto rendimento 
em relação aos padrões são enormes, principalmente na questão de economia e rendimento, já 
que os motores de alto rendimento possuem um rendimento superior aos padrões, ou seja, 
perdas bastante reduzidas, os processos de fabricação juntamente com as matérias utilizados 
contribuem para um melhor rendimento. 
15% 
15% 
43% 
27% 
CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA ANUAL 
Outros Comercial Industrial Residencial
32% 
2% 
7% 
10% 
49% 
CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA 
Fornos Iluminação Eletroquímica Caldeiras Força Motriz
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Os motores de alto rendimento possuem a mesma potência mecânica de saída com 
menos potência de entrada que um motor-padrão, assim fazendo com que o motor de alto 
rendimento tenha custo de operação menor. 
 
Fonte: (ELETROBRÁS/PROCEL E CEPEL- 2002) 
A imagem acima mostra uma pequena comparação entre os motores de alto 
rendimento e motores padrão, comparação essa especificada pelo rendimento nominal, ou 
seja, os motores de alto rendimento são projetados para fornecer a mesma potência que os 
motores padrão, porém consumindo menor quantidade de energia elétrica. 
 
 
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Fonte: ( http://www.theoseletromotores.com.br/assistenciatecnica.php?theos=weg_w21) 
A imagem do W21 Alto rendimento Plus, mostra um motor de alto rendimento, 
entretanto indicando todas suas partes e peças. 
 
4 CARACTERÍSTICAS DO MOTOR 
Os motores de alto rendimento são motores repletos de características, entre elas é 
possível destacar os projetos de ranhuras do motor já que são otimizados para incrementar o 
rendimento, os motores possuem altos fatores de enchimento das ranhuras que provem melhor 
dissipação do calor gerado. 
Os motores de alto rendimento são oferecidos pela grande maioria dos 
fabricantes como uma alternativa vantajosa para determinadas aplicações. 
Eles custam em geral mais caro que os motores standard (motores normais de 
linha), mas por outro lado, devido a suas características especiais, 
especialmente aquelas relacionadas ao rendimento, a sua utilização pode 
conduzir a vantagens econômicas importantes que serão auferidas ao longo 
da sua vida útil. (ALBERTO, 2002, p.01). 
 
 
Os motores de alto rendimento além de possuírem chapas metálicas de melhor 
qualidade e anéis de curto-circuito dimensionados para reduzir as perdas de Joule também 
possuem rotores tratados termicamente, reduzindo perdas retóricas. 
A norma brasileira NBR 7094 estabelece níveis mínimos de rendimento que 
devem será representados por motores designados como de alto rendimento 
pelo fabricante. Estes valores de referência das normas pode muitas vezes ser 
empregados para fins de análise técnica e econômica (ALBERTO,2002, 
p.01). 
 
5 ANÁLISE ECONÔMICA DO MOTOR 
Os motores de alto rendimento possuem um preço superior aos motores padrões, 
porém, esse tipo de motor consome menos energia para realizar o mesmo tipo de operação 
que os outros tipos de motores. Por mais que o motor de alto rendimento custe mais caro que 
os motores de linha padrão com o passar da sua vida útil ele deve compensar o custo de 
compra com passar do tempo através da economia de energia.A análise econômica sempre é realizada por meio de comparação de várias 
alternativas incluindo motores standard e de alto rendimento de um ou mais 
fabricantes. Nesta apostila a análise restringe-se apenas ao motor. Na prática, 
muitas vezes, torna-se necessário a inclusão de outros equipamentos que se 
destinam ao acionamento ou controle do motor tais como chaves de partida, 
inversores, equipamentos de manobra acoplamentos. (ALBERTO, 2002, 
p.01). 
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Os tipos de análise dos motores de alto rendimento procuram determinar geralmente: o 
tempo de retorno, a economia mensal gerada, a economia de energia gerada ao longo da sua 
vida útil entre outros. Portanto, os motores de alto rendimento, trazem benefícios aos 
compradores após certo período de uso, através da sua economia de energia. 
 Fatores como: rendimento dos motores, tempo de operação, nível de carregamento, 
custo de energia e tachas de juros influenciam bastante na análise econômica dos motores de 
alto rendimento. 
6 DIMENSIONAMENTO DOS MOTORES 
O motor elétrico precisa de vários critérios para seu dimensionamento, entre eles é 
possível destacar: dimensionamento pelo critério de potência eficaz, dimensionamento pelo 
critério de tempo de aceleração, dimensionamento pelo critério de potência disponível etc. 
 
No Brasil, o superdimensionamento de motores é uma das causas mais 
comuns de operação ineficiente, e as razões mais frequentes para esta 
ocorrência são: desconhecimento das características da própria carga, 
desconhecimento de métodos para um dimensionamento adequado, aplicação 
de sucessivos fatores de segurança nas várias etapas de um projeto industrial, 
expectativa de aumento futuro de carga, e a não especificação de fator de 
serviço maios que 1,0 para motores que esporadicamente apresentam picos de 
carga. (ELETROBRÁS, 2002, p.16) 
 
 
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Fonte: (CEPEA/FUSP- MOTORES ELÉTRICOS DE ALTO RENDIMENTO). 
 
O gráfico acima indica a potência e as perdas em função do tempo, porém sua 
principal função é explicitar a elevação da temperatura em função do tempo no motor. 
6.1 DIMENSIONAMENTOS PELO CRITÉRIO DE POTÊNCIA EFICAZ 
 
Fonte: (Motores de alto rendimento, dimensionamento e variabilidade econômica). 
 
6.2 DIMENSIONAMENTOS PELO CRITÉRIO DE TEMPO DE ACELERAÇÃO 
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Fonte: (Motores de alto rendimento, dimensionamento e variabilidade econômica). 
 
7 COMO OPERAR NO MOTOR DE ALTO RENDIMENTO 
Há dicas a fim de prolongar a vida útil do motor, que quando é utilizado 
apropriadamente irá operar por vários anos com o mínimo de manutenção. Mas uma 
manutenção preventiva do motor e do sistema elétrico de alimentação pode aumentar sua vida 
útil. A melhor maneira de prevenir defeitos é seguir as instruções de manutenção do 
fabricante e observar o desempenho do motor. 
Algumas questões como: “O motor está mais ruidoso que o normal?”, “A temperatura 
na carcaça do motor está acima do normal?”, “O tempo de aceleração do motor para atingir a 
velocidade de operação está acima do normal?”, “Há aumento da vibração?”, devem ser 
observadas para identificar falhas ou defeitos do motor. 
7.1 Cuidados na Limpeza do Motor 
 Isso é um fato primordial na manutenção. A poeira, umidade, partículas em 
suspensão, óleo e etc. São causas de falhas no motor. As falhas do sistema isolante são 
frequentemente causadas pela umidade. A limpeza externa também é importante já que é 
através desse mecanismo que é gerado calor e liberado para o exterior. Quando há sujeira, é 
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dificultada a liberação desse calor e provoca o aumento da temperatura, principalmente na 
parte do enrolamento. 
7.2 A Lubrificação do Rolamento e do Mancal 
Deve haver periodicidade na lubrificação dos mancais de forma correta, e a consulta 
ao fabricante com a experiência do usuário pode definir a periodicidade da sua inspeção. Uma 
quantidade reduzida ou volume excessivo de lubrificante nos mancais é prejudicial ao motor. 
O excesso de graxa é uma causa comum de falha do rolamento, pois aumenta o atrito, 
elevando assim, a temperatura. 
7.3 Vibração 
Um aumento notável na vibração do motor é um indicativo de defeito. Identificar a 
fonte de vibração às vezes é difícil, assim o usuário deve procurar uma assistência técnica 
especializada. 
7.4 Regimes de Partida do Motor 
A norma NBR 7094 estabelece um regime de partida mínimo. De acordo com o 
elevado valor da corrente de partida dos motores de indução, o tempo gasto na aceleração de 
cargas de inércia resulta na elevação da temperatura do motor. Se o intervalo for muito 
reduzido, isso vai elevar a temperatura em excesso nos rolamentos, reduzir a vida útil e 
danificá-los. O regime mínimo significa que o motor deve ser capaz de: 
 Duas partidas sucessivas, sendo a primeira com o motor frio (ou seja, com seus 
rolamentos à temperatura ambiente) e a segunda, após o motor ter desacelerado até o 
repouso; 
 Uma partida com o motor quente (ou seja, com enrolamentos a temperatura de 
regime). 
7.5 Sistemas de Proteção 
O dispositivo desse sistema deve ser dimensionado de forma correta e instalado com a 
finalidade de proteger o motor durante as partidas, sobrecargas e curtos-circuitos. A influência 
da rede elétrica na operação do motor é que se o sistema elétrico apresentar baixa qualidade 
de energia o rendimento e a vida do motor podem ser reduzidos, o monitoramento de tensão é 
eficaz para prevenir problemas que venham de uma baixa energia de qualidade. 
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7.6 A variação da amplitude da tensão 
 O rendimento e o fator de potência dos motores trifásicos variam conforme o valor da 
tensão de alimentação. As principais causas da alteração da amplitude são transformadores ou 
cabos superdimensionados e também um fator de potência reduzido. 
7.7 Desequilíbrios da rede elétrica 
 A ligação desproporcional das cargas monofásicas é das principais causas de 
desequilíbrio de um sistema trifásico. Outras causas podem ser a utilização de cabos com 
bilotas diferentes; falta de fase-terra não identificada: um circuito aberto em algum ponto do 
sistema de distribuição. 
 
 
Fonte: (ELETROBRÁS/PROCEL E CEPEL- 2002) 
Efeito de desequilíbrio da tensão nas correntes de um motor de indução trifásico. 
 
 
8 CONCLUSÃO 
Podemos concluir que o estudo visa uma alternativa para aumentar o rendimento da 
eficiência energética principalmente no setor industrial, possibilitando o mesmo gasto de 
energia que os motores da linha padrão, com um maior rendimento. Percebemos que é 
possível a substituição dos motores usados na linha padrão por motores de alto rendimento 
nesse aspecto. 
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As características notáveis no motor de alto rendimento são importantes para sua 
eficiência, como: chapas metálicas de melhor qualidade, maior volume de cobre o que reduz a 
temperatura de operação e como eles são superiores aos motores-padrão possuem bastantes 
vantagens, além disso, apresentam menores temperaturas de operação e minimizam o 
superdimensionamento, nas situações em que não de possa corrigir a potencia do motor. 
O objetivo geral foi fazer a análise da diferença dos motores de alto rendimento em 
relação aos motores-padrão, além de especificar suas características e vantagens. E os 
objetivos específicos desse estudo foram mostrar o desempenho dos motores de alto 
rendimento em forma geral e explicar como operar no motor de alto rendimento e o que fazer 
quando o motor danificar. 
ABSTRACT 
 
Bearing in mind the importance of electric motors , we can say that the high efficiency motors 
have a higher return than the engine - standard and hence reduced losses . Its characteristicsare the degree of importance for efficiency , such as metal plates of better quality, higher 
copper volume which lowers the operating temperature etc. . The high-efficiency motors 
being higher than standard motors have many benefits , one may be cited to understand the 
difference between engine and high output engines standard is the reduction in power 
consumption, in addition, high efficiency motors have lower operating temperatures and 
minimize over-sizing , in situations where you can not correct the motor power . The 
economic analysis of high efficiency motors is always performed by comparing various 
alternatives including standard engines from one or more manufacturers. Factors such as 
engine efficiency , uptime , load level , energy costs and interest rates influence this analysis. 
Key-words: Engines. Energy. Income. 
 
REFERÊNCIAS 
SHINDO, Reinado; SOARES, George Alves; TARBOSA, Ronaldo de Paula - PROCEL-
/ELETROBRAS. Agosto/ 1998- 1º Edição. 
ANDREAS, John C. Energy Efficient Motors - Selection ans Applications, Marcel 
Dekker, 1982. 
JORDAN, Howard E. Energy Efficient Electric Motors and their Application, Van 
Nostrand Reinhold Company, 1992. 
NADEL, S; Shepard, M.; Greenberg, S. Katz, G.; Almeida, A. T. Energy-Efficient 
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Motor Systems: a Handbook on Technology, Program, and Policy Opportunities, ACE3,1992. 
 
NADEL, S; Shepard, M.; Greenberg, S.; Katz, G.; Almeida, A. T. : Energy-Efficient 
Motor Systems: a Handbook on Technology, Program, and Policy Opportunities, ACE3, 
1992.