Enunciado

Um motor de 75 hp (potência de eixo) que possui uma eficiência de 91% está desgastado e deve ser substituído por um motor de alta eficiência com 95,4% de eficiência. O motor opera 4.368 horas por ano com um fator de carga de 0,75. Sendo o custo da eletricidade US$ 0,08/kWh, determine a quantidade de energia e o dinheiro economizado em decorrência da instalação do motor de alta eficiência em vez do motor padrão. Da mesma forma, determine o período de recuperação do investimento, considerando que os preços de compra dos motores padrão e de alta eficiência equivalem a US$ 5.449 e US$ 5.520, respectivamente.

Passo 1

Temos que 1 hp equivalem a 745,7 W.

Inicialmente, vamos descobrir qual o trabalho elétrico fornecido para o motor para que ele realize o trabalho de eixo, assim, utilizaremos a seguinte expressão:

W ˙ e l e t r i c = W ˙ e i x o E f i c i ê n c i a = P o t ê n c i a × F a t o r   d e   c a r g a E f i c i ê n c i a

Passo 2

Assim, para o motor padrão, teremos:

W ˙ e l e t r i c p a d = 75 × 745,7   W × 0,75 0,91 = 46094,1   W = 46,09   k W

Para o motor de alta eficiência, temos:

W ˙ e l e t r i c a e = 75 × 745,7   W × 0,75 0,954 = 43968,16   W = 43,97   k W

Assim, o trabalho elétrico economizado na troca do motor é dado por:

P o t ê n c i a   e c o n o m i z a d a = 46,09   k W - 43,97   k W = 2,12   k W

Passo 3

Temos uma economia de 2,12 kW de potência ocasionada pela troca dos motores.

O motor ficará ligado durante 4.368 horas por ano, assim, para chegarmos ao valor de energia economizada pela troca de motores durante o ano, temos:

E n e r g i a   e c o n o m i z a d a = P o t ê n c i a   e c o n o m i z a d a × t e m p o   d e   u t i l i z a ç ã o / a n o

E n e r g i a   e c o n o m i z a d a = 2,12   k W × 4368   h = 9260,16   k W h / a n o

Passo 4

O custo da eletricidade é de US$ 0,08/kWh, assim, a economia por ano de dinheiro será de:

E c o n o m i a   U S $ = E n e r g i a   e c o n o m i z a d a × C u s t o   e l e t r i c i d a d e

E c o n o m i a   U S $ = 9260,16   k W h / a n o × U S $   0,08 / k W h = U S $   740,81 / a n o

Passo 5

O custo de investimento pela troca de motores foi de

I n v e s t i m e n t o = M o t o r   a l t a   e f i c i â n c i a - M o t o r   p a d r ã o

I n v e s t i m e n t o = U S $   5520 - U S $   5449 = U S $   71

Para descobrirmos quanto tempo levará para recuperar esse investimento, basta dividir o custo do investimento pela economia por ano, assim:

R e t o r n o = I n v e s t i m e n t o E c o n o m i a = U S $   71 U S $   740,81 / a n o = 0,096   a n o s

Temos que que o tempo de retorno do investimento é de 0,096 anos, equivalente a cerca de 1 mês.

Resposta

A utilização do motor de alta eficiência gerou uma economia de 9260,16 kWh/ano de energia e US$ 740,81/ano.

O período de retorno do investimento é de cerca de 1 mês.

Ver Outros Exercícios desse livro