Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 63
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:
Passo 2
Assim, para o motor padrão, teremos:
Para o motor de alta eficiência, temos:
Assim, o trabalho elétrico economizado na troca do motor é dado por:
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:
Passo 4
O custo da eletricidade é de US$ 0,08/kWh, assim, a economia por ano de dinheiro será de:
Passo 5
O custo de investimento pela troca de motores foi de
Para descobrirmos quanto tempo levará para recuperar esse investimento, basta dividir o custo do investimento pela economia por ano, assim:
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.