Especificação de motores para compressores.
Neste artigo iremos apreciar e dar exemplo de cálculos para especificação de motores para compressores. Aqui vamos analisar os compressores de pistão e membranas cuja curva conjugado x velocidade é constante. Os do tipo axiais e centrífugos tem a curva de conjugado parabólico semelhante a dos ventiladores e bombas já analisado em artigos anteriores.
Proposta: Determinar o motor que deverá ser empregado para acionar um compressor com as seguintes características:
Tensão de alimentação : 440 Volts
Freqüência : 60 Hz,
Partida direta,
Ambiente normal,
Forma construtiva : Horizontal,
Proteção térmica : classe B,
Sentido de rotação Horário,
Características do compressor:
Momento de inércia: Jc = 2,5 Kgm²,
Conjugado de partida: 37 Nm,
Conjugado nominal: Ccn24 Nm,
Velocidade : nc = 1125 rpm,
Redução do acoplamento: R = 0,65,
Rendimento do acoplamento : nac = 97%
Cálculos:
Velocidade do motor:
n = Nc / R = 1125 / 0,65 ou
n = 1730 rpm ou
ns = 1730 /60 = 28,83 rps, ou aproximadamente 30.
Polaridade:
2P = 2f / ns ou P = 2 x 60 / 30 ou
P = 4 polos.
Potência nominal do compressor
Pc = 0,001 x 2 x PI x nc x Ccn ou Pc = 0,001 x 2 x 3,1416 x (1125 / 60) x 24 ou
Pc = 2,82 KW
Potência nominal do motor:
Pn = Pc / nac = 2,82 / 0,97 ou
Pn = 2,91 KW.
Consultando no catálogo um motor imediatamente superior, encontramos um de 4CV/3KW.
Conjugado resistente médio:
Primeiro calculemos o conjugado da carga médio, que é dado por:
Ccmde = 1,15 x Cn = 1,15 x 24 ou Ccmed = 27,6 Nm., então o conjugado resistente médio é dado por:
Crmed = R. Ccmed ou 0,65 x 27,6 ou
Crmed = 17,94 Nm.
Conjugado motor médio:
Consultando o catálogo observa-se:
Cn = 1,6 Kgfm
Cp/Cn = 2,7
Cmax/Cn = 3,2
Então Cmmed será:
Cmmed = 0,45 x [(Cp/Cn) + (Cmax/Cn)] x Cn x 9,81
Cmmed = 0,45 x (2,7 + 3,2) x 1,6 x 9,81 ou
Cmmed = 41,67 Nm
Tempo de aceleração:
Consultando o catálogo verifica-se:
Jm = 0,0085 Kgm²
A inércia do compressor referida ao motor é:
Jce = R² x Jc
Jce = (0,65)² x 2,5 ou
Jce = 1,06 Kgfm²
O tempo de aceleração é dado por
ta = 2 x PI x nm x [(Jm + Jce) / (Ccmed – Crmed)]
ta = 2 x 3,14 x 28,83 x [(0,0085 + 1,06) / (41,67 – 17,94)]
ta = 8,15 s
consultando o catálogo vemos que o tempo de rotor bloqueado trb = 6,0 seg e que
ta > 0,8trb. Isso indica que tem que ser escolhido um motor de maior potência. Verifica-se no catalogo que o imediatamente superior atende, possuindo as seguintes características:
Cn = 2,1 Kgf
Cp/Cn = 3,0
Cmax/Cn = 3,0
Jm = 0,0091 Kgm²
trb = 6 seg
nm = 1710 rpm
nc = R x nm = 0,65 x 1710 = 1112 rpm ou 18,52 rps
Cmmed = 0,45 x (3,0+3,0) x 2,1 x 9,81 = 55,6 Nm
ta = 2 x PI x 28,5 [(0,0091 + 1,06) / (55,6 – 17,94)] ou
ta = 5 s que é menor 0,8 x 6 s
servindo portanto este motor.
Então a especificação completa do motor será:
Motor trifásico de indução, rotor gaiola,
Potência : 3,7 Kw/5CV
Polaridade : 4 polos
Tensão 440 V
Freqüência : 60Hz
Carcaça 100L
Forma construtiva : B3D
Grau de proteção IP54
Classe de isolamento : F
Categoria : N
Regime de serviço : S1
Se existirem outras condições importantes essas deverão ser informadas.
Fonte : WEG