Motores de eficiência premium NEMA: visão geral e benefícios

De acordo com a Associação Nacional de Fabricantes Elétricos (NEMA), os motores elétricos respondem por quase 40% do consumo total de eletricidade nos EUA, especialmente nos setores industrial e comercial. Melhorar a eficiência dos motores em todo o país representa uma oportunidade significativa para poupar energia, por isso a NEMA lançou a primeira versão do seu padrão de Eficiência Premium para motores em 2001.

Nossos engenheiros elétricos podem selecionar os motores mais eficientes para seus sistemas prediais.

O Departamento de Energia dos EUA estimou que o programa poderia produzir os seguintes benefícios económicos e ambientais durante a década após o seu lançamento:

• Economizando 5.800 gigawatts-hora de eletricidade para residências e empresas nos EUA.
• Evitar a emissão de 80 milhões de toneladas de carbono, o que equivale a retirar de circulação 16 milhões de automóveis.

Os motores NEMA Premium Efficiency excedem a eficiência mínima legalmente exigida pela Lei de Independência e Segurança Energética de 2007 (EISA), e o programa abrange motores com as seguintes características:

• Capacidade nominal de 1 CV a 500 CV
• Fonte de alimentação trifásica de baixa tensão
• NEMA Projeto A e B
• Motores gerais, especiais e de uso específico

Embora os motores abaixo de 1 CV não sejam abrangidos pela norma, é possível atingir níveis de eficiência semelhantes com motores comutados electronicamente (ECM), que são mais adequados para aplicações de potência fraccionada. Os ECMs também possuem controle de velocidade integrado, o que significa que não exigem um inversor de frequência variável (VFD) para operar abaixo da velocidade nominal.

Qual é a eficiência dos motores NEMA Premium?

É importante observar que a eficiência do motor normalmente varia dependendo da potência e da porcentagem de carga, portanto não existe um valor de eficiência único que se aplique a todos os motores NEMA Premium Efficiency. No entanto, o NEMA Premium é o nível de eficiência de motor mais alto nos padrões dos EUA, superando os motores NEMA Energy Efficient (nível intermediário) e os motores NEMA Standard Efficiency (nível baixo). Em geral, os níveis de eficiência aumentam à medida que a potência do motor aumenta, conforme mostrado na tabela NEMA a seguir:

Esta tabela é para motores operando em plena carga. No entanto, os motores NEMA Premium Efficiency podem normalmente operar com alta eficiência para todos os valores de carga acima de 50%, atingindo seu pico de eficiência em torno de 80% da carga.

Embora os ganhos de eficiência possam parecer pequenos ao atualizar para uma classe de motor superior, considere que a redução da perda de potência é significativa. Para exemplificar isso, suponha que um motor padrão de 100 HP será atualizado para uma versão NEMA Premium.

• O motor padrão consome 80,8 kW, enquanto a versão NEMA Premium consome 78,2 kW.
• Uma redução de 2,6 kW pode parecer pequena em comparação com a potência nominal do motor, mas proporciona uma poupança de 20.800 kWh, assumindo 8.000 horas de utilização por ano.
• Com um custo de eletricidade de US$ 0,10/kWh, isso se traduz em economias anuais de US$ 2.080.

Os ganhos de eficiência motora entre classes parecem pequenos quando vistos como percentagens, mas os benefícios são evidentes quando os ganhos percentuais são traduzidos em quilowatts e poupanças na conta de energia.

Recomendações para motores NEMA Premium

Como acontece com qualquer atualização de eficiência energética, é importante realizar uma avaliação técnica e financeira detalhada antes de adquirir motores NEMA Premium Efficiency. Considere as seguintes recomendações antes de prosseguir com a compra:

• Os motores NEMA Premium Efficiency são uma excelente opção em novas construções, onde já existe um custo básico dedicado à compra de motores. Nestes casos, os ganhos de eficiência de um motor NEMA Premium são ponderados em relação ao seu preço incremental, e não ao seu preço total. Existem também muitos casos em que a substituição de um motor existente é financeiramente atrativa, mas o maior retorno do investimento é alcançado em novas instalações.

• A atualização para um motor NEMA Premium gera um maior retorno sobre o investimento quando o cronograma de operação é longo. Tenha em mente que a economia de energia é o produto da economia de energia e das horas de operação. Atualizar um motor de 15 HP que opera 8.000 horas/ano gerará duas vezes mais economia de energia do que substituir um de mesma capacidade que opera apenas 4.000 horas/ano.

• Considere que os ganhos percentuais de eficiência são maiores para motores menores. Por exemplo, a NEMA estima uma economia anual de US$ 126 ao atualizar um motor de 10 HP de Energy Efficient para Premium Efficiency, e de US$ 278 ao atualizar um motor de 100 HP, assumindo que ambos operem 8.000 horas/ano. Se uma empresa tiver de escolher entre vários motores pequenos ou alguns motores maiores, devido a restrições orçamentais, o retorno por dólar investido é normalmente mais elevado para motores mais pequenos. No entanto, recomenda-se uma auditoria energética, uma vez que há sempre excepções.

• Antes de adquirir motores NEMA Premium, é recomendável que sua empresa analise os programas de incentivo locais. Por exemplo, os clientes da Con Edison que atualizarem para motores NEMA Premium na cidade de Nova York podem solicitar um incentivo de US$ 0,16 por kWh economizado, o que pode cobrir até 50% dos custos do projeto ou US$ 1.000.000, o que for menor.

• Economias extras podem ser alcançadas com a atualização de motores elétricos localizados em espaços climatizados, o que é comum em ambientes comerciais. Os motores NEMA Premium dissipam menos calor do que motores com a mesma potência e menor eficiência, e esse calor é subtraído da carga do equipamento CA.

Os motores elétricos construídos de acordo com os padrões da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) também possuem classes de eficiência comparáveis ​​às dos motores NEMA. IE1 é equivalente à eficiência padrão, IE2 é equivalente a NEMA Energy Efficient e IE3 é equivalente a NEMA Premium Efficiency. A IEC também introduz a classe IE4, que normalmente é comercializada como “Enhanced NEMA Premium” ou “Above NEMA Premium” nos EUA.

Observe que os valores de eficiência são comparáveis ​​entre as classes de motores NEMA e IEC, mas não idênticos. As classes de eficiência IEC abrangem motores de 0,75 kW (ligeiramente acima de 1 HP) a 375 kW (503 HP), com tensão nominal de 1.000 V ou menos. Os motores podem ter 2, 4 ou 6 pólos e podem ser projetados para operar em 50 Hz ou 60 Hz.

Conclusão

Os motores NEMA Premium Efficiency podem render milhares de dólares em economias anuais quando implantados em instalações comerciais e industriais, e economias ainda maiores estão disponíveis se forem complementados com um inversor de frequência variável (VFD). No entanto, lembre-se de que os motores também devem ser adequados para sua aplicação, para garantir uma operação eficiente e uma longa vida útil, portanto, a orientação profissional é altamente recomendada antes de qualquer atualização do motor.