KEPPE MOTOR: TECNOLOGIA DE MOTORES RESSONANTES DA NOVA FÍSICA DESINVERTIDA
Carlos Cesar Soós1
Roberto Frascari2
RESUMO
Este artigo apresenta uma nova tecnologia de motores eletromagnéticos, baseada no princípio de ressonância eletromagneto-mecânica; que foi concebida e desenvolvida a partir dos estudos do cientista Norberto Keppe, expostos em seu livro A Nova Física da Metafísica Desinvertida. Tal tecnologia propicia novas configurações de bobinas estatoras, que trazem inúmeras vantagens sobre as tecnologias vigentes. Através da comparação com motores elétricos convencionais de mercado, utilizados na aplicação específica para ventiladores domésticos, fica evidenciada a economia de energia proporcionada por esta tecnologia, em nível residencial e global.
Palavras-chave: Keppe Motor; Motor ressonante; Nova física desinvertida; Ressonância eletromagneto-mecânica; Sistema turbo-eletromagnético.
ABSTRACT
This paper intends to introduce a new technology of electromagnetic motors based on the principle of electromagnetic- mechanical resonance, conceived and developedfrom the studies of thescientist Norberto Keppe, exposed in his book “The New Physics Derived From The Disinverted Metaphysicas.” This technology provides new configurations of stator coils that bring numerous advantages over current technologies. The comparison with conventional electric motors on the market, used for the specific application of domestic fans, shows the energy savings provided by this technology, at a residential and global level.
Keywords: Keppe motor; Resonant motor; Disinverted new physics; Electromagnetic mechanical resonance; Turbo electromagnetic system.
KEPPE MOTOR: SEU INÍCIO, FINALIDADE E INOVAÇÃO
O KEPPE MOTOR é um projeto da Associação STOP a Destrui- ção do Mundo, fundada em 1992, em Paris, pela cientista, psicanalista e historiadora Cláudia B. S. Pacheco ³. O objetivo principal da STOP é a difusão das descobertas do cientista Norberto Keppe, no campo da psicopatologia; com a promoção de ações de benefício social e o oferecimento de soluções práticas para colaborar com a desaceleração do ritmo de degradação psicossocioecológica do nosso planeta 4 . Este projeto do KEPPE MOTOR foi concebido no Brasil, em fevereiro de 2008, como consequência da investigação científica de três pesquisadores brasileiros – Carlos Cesar Soós, Roberto Frascari e Alexandre Frascari – com base nas teses de metafísica da ciência expostas no livro A Nova Física da Metafísica Desinvertida, de autoria de Norberto R. Keppe, de quem o motor retira seu nome.
Desde sua concepção, o KEPPE MOTOR vem sendo desenvolvido no laboratório da Associação e conta com desenhos inovadores e um sistema de controle eletrônico exclusivo. Hoje, a tecnologia encontra-se pronta, após desenvolvimento laboratorial, para ser incorporada à indústria e substituir motores elétricos convencionais em diversas aplicações, com potências até 1,5CV.
O KEPPE MOTOR pode substituir motores elétricos diversos, tais como: 1) Motores de indução (monofásicos e trifásicos); 2) Motores síncronos CC com ímãs permanentes (PMSMs);
3) Motores CC com escovas; Motores CC sem escovas (conhecidos como motores brushless ou BLDC); Motores de relutância variável e universais, entre outros ainda e suas derivações.
MEDIÇÕES INDEPENDENTES E PREMIAÇÕES DO KEPPE MOTOR
Como tecnologia, o KEPPE MOTOR já foi medido de forma independente em vários laboratórios de motores elétricos, dentre eles alguns dos mais prestigiados do mundo como o PTB (Instituto Nacional de Metrologia da República Federal da Alemanha) e o VTT (Centro de Pesquisas Tecnológicas da Finlândia). Como produto industrializado, o INMETRO certificou em 2014 três modelos do ventilador de teto bivolt automático UNIVERSE, embarcando tecnologia KEPPE MOTOR, os quais se comprovaram os mais eficientes do Brasil (até 90% mais econômicos) de uma lista de 556 modelos de tecnologia convencional CA e CC.
Figura 1: Ventilador de teto UNIVERSE.
Em 2015, o KEPPE MOTOR recebeu duas premiações, Gold (Ouro) e Grand (Máxima), na maior feira tecnológica do mundo, a Hong Kong Electronics Fair – Autumn Edition 2015, organizada pela As- sociação da Indústria Eletrônica de Hong Kong (HKEIA) e pelo Conse- lho de Desenvolvimento de Comércio de Hong Kong (HK-TDC).
Figura 2: KEPPE MOTOR: Prêmios Gold e Grand na Hong Kong Eletronics Fair de 2015.
A comissão técnica julgadora era constituída por especialistas da área industrial e professores de instituições de tecnologia, os quais presenciaram as medições comparativas de potência consumida entre três ventila- dores de parede idênticos de alta vazão (85m3/min), com pá metálica de 65cm de diâmetro. Dois deles eram acionados por motores de tecnologia convencional; sendo que o primeiro funcionava comum motor monofásico de indução CA e o segundo portava um BLDC trifásico (CC de comutação eletrônica).
Na comparação com o terceiro ventilador, que embarcava um KEPPE MOTOR obteve-se o seguinte resultado para a máxima velocidade de 1.400 rpm da hélice: 1º) O motor CA consumiu 150W; 2º) O motor brushless (BLDC) usou 85W e 3º) O KEPPE MOTOR utilizou 68W. As medições de entrada foram realizadas com um watímetro digital Yokogawa, modelo WT 110, com escalas de tensão e corrente ajustadas de tensão e corrente ajustadas para 300V/2A.As medições de saída foram garantidas idênticas pelo uso da mesma pá na velocidade fixa de 1.400 rpm. Vale ressaltar que o motor monofásico de indução é praticamente o único tipo utilizado para esta aplicação, sendo inexpressiva a quantidade de motores Brushless competindo no mercado (menos de 1%):
TECNOLOGIA POTÊNCIA CONSUMIDA ECONOMIA RELATIVA AO MOTOR DE INDUÇÃO ECONOMIA RELATIVA AO MOTOR BRUSHLESS
Tabela 1: Tabela comparativa do consumo de energia.
Os resultados da tabela acima evidenciam a enorme economia de energia obtida, caso todos os motores de ventiladores oscilantes de 65cm
– que somam dezenas de milhões de unidades no mundo todo – fossem substituídos por motores com tecnologia Keppe Motor. Haveria 55% de economia com relação aos motores de indução – que são os mais utilizados e se economizaria 20% em relação aos motores Brushless, que correspondem à única alternativa tecnológica de substituição até o momento.
O GOLD AWARD (Prêmio de Ouro) foi concedido na categoria de Eficiência Energética e o GRAND AWARD (Prêmio Máximo) pelo porte da Inovação Tecnológica que, segundo a banca examinadora, constituía um grande avanço na tecnologia de motores, com aplicações de abrangência global. Estes prêmios foram concedidos não apenas pela possibilidade de substituição de motores elétricos equivalentes nos mais diversos produtos, mas também pela viabilização de novos produtos onde somente os de combustão satisfazem as necessidades da aplicação.
PARCERIAS INDUSTRIAIS E PATENTES
Em 2013, a fabricante chinesa de ventiladores Metropolitan Electrical Appliances Mfg Co. Ltd, associou-se à KEPPE MOTOR e desta parceria nasceu o primeiro produto industrial, o ventilador de teto Universe, campeão de eficiência na sua categoria. Em seguida, foi finalizado o ventilador de pedestal/parede de 60cm, que também exibe eficiência energética exemplar. Com um consumo de apenas 60W, este ventilador poderá substituir seus equivalentes no mercado brasileiro, que atualmente consomem entre 150 e 240W.
A Associação STOP, detentora da patente do KEPPE MOTOR, também mantém parceria com um fabricante nacional de motores que atualmente trabalha na instalação de uma planta industrial exclusiva para a tecnologia KEPPE MOTOR. Tal produção deverá atender inicialmente os setores de ventilação doméstica e industrial e motores de substituição de até 1CV de potência. A planta deverá entrar em funcionamento em 2020, quando teremos os primeiros produtos com esta tecnologia, em regime de fabricação contínua. O KEPPE MOTOR tem pedido de patente internacional que abrange 156 países, tendo já sido concedida no México, EUA, China, Hong Kong e Rússia.
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO KEPPE MOTOR
A tese fundamental do livro que inspirou o motor, A Nova Física da Metafísica Desinvertida é a de que – a matéria vem da energia – e não ao contrário, como pensa a física clássica de que – a energia vem da matéria. Sendo assim, os engenheiros da STOP desenvolveram o Keppe Motor com a ideia de que os ímãs permanentes não são produtores de magnetismo, mas transformadores (transdutores) de energia do vácuo em energia magnética sensível.
Com este raciocínio na base, o princípio de funcionamento do KEPPE MOTOR utiliza a ressonância eletromagneto-mecânica para otimização da eficiência, uma vez que, na física se sabe que: todo sistema oscilatório em ressonância tem eficiência máxima. O trabalho dos engenheiros foi o de transportar esta lei física, que ocorre em um sistema oscilatório, de forma análoga, para um sistema rotativo.
Desta forma, a interação sincronizada entre: A) a construção e o colapso do campo magnético em uma bobina e B) a alternância dos polos Norte e Sul de um ímã permanente atinge seu regime de trabalho com máxima eficiência no ponto de ressonância.
O KEPPE MOTOR pode ser construído nas mais variadas configurações: 1) fluxo radial; 2) axial; 3) estator com ou sem ferro-silício; 4) estator com ou sem campo confinado; 4) mono ou polifásico; 5) com ou sem escovas; 6) multipolar; 7) matricial e outras 7 (pequeno e acima).
Para haver melhor entendimento de seu princípio de funcionamento, podemos imaginar um pêndulo gravitacional que atinge a máxima amplitude no ponto de ressonância – o qual também equivale ao de mínimo esforço para movê-lo (ponto de menor consumo). Neste sentido, quando o ponto de ressonância é atingido pela sincronização de movimentos complementares de ida e retorno, a eficiência é maximizada. De forma análoga a este sistema pendular, no sistema rotativo essa ressonância se dá de acordo com os parâmetros construtivos do motor.
Por exemplo: 1) o material da bobina (cobre ou alumínio); 2) a bitola do fio e o número de espiras das bobinas para a tensão de alimentação desejada; 3) a carga nominal; 4) o número de fases; 5) o número de polos; 6) o material dos ímãs (ferrite ou terras raras), entre outros.
Para que haja esse estado de ressonância, o motor precisa trabalhar com impulsos de energia disparados de maneira precisa, através de um controle eletrônico (ou mecânico), que permita os aspectos complementares- motor e gerador- interagirem na frequência correta. Neste ponto ótimo temos o melhor aproveitamento das forças eletromotriz e contra eletromotriz a favor do movimento da carga. Para que isso seja possível, o KEPPE MOTOR se beneficia de um sistema exclusivo de retro alimentação, denominado STEM (Sistema Turbo Eletromagnético),que reverte parte da força contra eletromotriz em força eletromotriz,daí sua elevada eficiência.
Como consequência deste princípio, houve o natural desenvolvimento de um motor com características exclusivas, que lhe permitiu trabalhar sem as perdas características do uso de núcleos de ferro-silício, especificamente as correntes de Foucault e histerese – as quais representam entre 15 e 25% das perdas totais de um motor elétrico11. Este fator contribuiu mais ainda para o aumento da eficiência do KEPPE MOTOR.
Assim, nesta configuração específica – sem núcleo ferromagnético – a força mecânica do motor deixa de ser transmitida pelo entreferro e passa a ser função de uma faixa de campo magnético, confinado e rotativo, que envolve os polos das bobinas como um todo, de forma a fechar o circuito magnético e não desperdiçar o campo eletromagnético delas. Estas características construtivas e de funcionamento levaram ao desenvolvimento de uma tecnologia inovadora de bobinas polifásicas defasadas que tornaram a potência específica (relação entre a potência de saída e o peso/volume do motor) do KEPPE MOTOR ainda melhor e ideal para produtos automotivos e/ou aplicações onde o peso é fator crítico no produto, como aeromodelos, drones e motores secundários no setor da aviação como um todo.
1) Maior eficiência (89,1% para 1CV) ¹.
2) Excelente relação de custo e benefício.
3) Excelente potência específica (relação entre potência e peso), sendo um motor mais leve.
4) Sistema de controle de velocidade simples e de baixo custo, dispensando o uso de inversores de frequência para partida e controle de velocidades.
5) Mais durável, trabalhando próximo à temperatura ambiente: aquece 7,2°C a 100% da carga nominal (1CV) após 1h de trabalho, em temperatura ambiente de 22°C
6) Ideal para uso com placas fotovoltaicas, aerogeradores e demais sistemas autônomos de energia (minirredes CA e CC) – pode dispensar uso de inversores CC/CA.
7) Excelente Fator de Trabalho: eficiência praticamente constante ao longo de toda a faixa de trabalho.
8) Standby mínimo.
9) Potência de partida mínima, proporcional ao torque de partida.
10) Uso reverso como gerador de alta eficiência.
IMPACTOS DA APLICAÇÃO DO KEPPE MOTOR EM LARGA ESCALA
Os motores elétricos representam cerca de 75% da energia gasta na indústria mundial8 e 25% do consumo de eletricidade no Brasil ² e, por este motivo, vários países reconhecem a importância crucial de aumentar a eficiência destes motores. O Ministério da Indústria e Tecnologia de Informação da República Popular da China salienta que o aumento da eficiência dos motores elétricos em 5% a 8% representará uma economia de 130 a 230 bilhões de kWh, o que equivale de 2 a 3 vezes a produção anual da usina hidrelétrica de Três Gargantas.
O ganho de eficiência pela substituição de um motor elétrico convencional pelo KEPPE MOTOR depende muito da aplicação, a qual pode utilizar diferentes tecnologias de motor. Se falarmos por exemplo em ventilação doméstica, estaremos nos referindo a motores de indução monofásicos. Se nos referirmos a máquinas industriais abordaremos a questão dos motores de indução trifásicos. Se citarmos os liquidificadores e os aspiradores de pó associaremos estes aos motores CA universais, e assim por diante. Estas tecnologias têm eficiências bastante diferentes entre si, podendo variar desde 20% até 80%. As eficiências típicas de um KEPPE MOTOR até 1CV vão de 60% a 90%, conforme a aplicação.
Os exemplos práticos que servem como medida destas porcentagens citadas são os ventiladores de teto domésticos, em cuja categoria, o KEPPE MOTOR já possui três modelos devidamente medidos e certificados pelo INMETRO. Os demais ventiladores de teto são predominantemente movidos por motores de indução monofásicos, que normalmente têm entre 30 e 40% de eficiência. Como o produto convencional é de baixa rotação (as pás giram entre 300 e 500 rpm na máxima velocidade), sua eficiência é ainda menor por limitações da própria tecnologia empregada, situando-se na faixa entre 10 e 25%.
O ventilador de teto KEPPE MOTOR, modelo UNIVERSE, foi certificado absorvendo da rede as potências instantâneas: de 24,6W – na velocidade máxima; 9,5W – na velocidade média e 3,2W – na velocidade mínima5. A partir destes cálculos, podemos avaliar que o KEPPE MOTOR, modelo UNIVERSE tem um consumo médio de energia de 12,4Wh (12,4 Watts ao longo de 1 hora de uso). Considerando-se o consumo médio de 101,6Wh apresentado por um ventilador convencional de vazão semelhante da marca X, na mesma tabela do INMETRO, podemos fazer a seguinte comparação: a economia de energia obtida pelo uso do KEPPE MOTOR UNIVERSE em relação ao convencional da marca X seria, em média, de (101,6-12,4)Wh = 89,2Wh.
O mercado brasileiro absorve cerca de 3 milhões de ventiladores de teto por ano, entre novas demandas e reposições. Tomemos por base o uso aproximado de um ventilador destes como sendo de 8 horas/dia, 30 dias/mês (UNESP). Como os dados de uso sazonal destes ventiladores no Brasil ao longo do ano são inexistentes, seremos bastante conservadores, e consideraremos para cada ventilador instalado um uso de apenas 3 meses ao ano (apenas no verão).
Assim, a economia gerada pelo KEPPE MOTOR seria de 3.000.000 vents. x 89,2Wh x 8h x 90 dias = 192.672.000.000 Wh/verão H” 193 GWh/verão. Aplicando nossa condição de que cada ventilador fica desligado durante os 9 meses restantes do ano, teríamos, por baixo, uma economia de 193 GWh/ano ou 16,1 GWh/mês. Sabendo ainda que as 20 turbinas de ITAIPU produziram cerca de 89.215 GWh no ano de 2015 (ITAIPU), isso significa 372 GWh/ mês por turbina. Disso decorre uma economia de 16,1/372 = 4,3% de uma turbina de ITAIPU. Vale ressaltar que esse resultado se refere apenas à economia gerada por ventiladores de teto KEPPE MOTOR funcionando no verão e desligados o resto do ano para manter a estatística conservadora.
Uma outra forma de avaliar o benefício do uso desta tecnologia é compará-lo com a economia proporcionada pela substituição das lâmpadas de rua de vapor de mercúrio pelas luminárias LED, que são 20% mais econômicas. Segundo o prof. Dr. José Roberto Moreira, no Brasil há cerca de 10 milhões de pontos de iluminação pública que consomem 100W cada utilizando lâmpadas de vapor de mercúrio.
Considerando 12 horas de uso por dia, 30 dias por mês, temos uma economia mensal por substituição de luminárias LED de 20W X 12 h X 30dias x 10.000.000=2.4 GWh/dia ou 72 GWh/mês. Deste modo, a economia gerada pelo KEPPE MOTOR em ventiladores de teto equivale a 16,1/72 = 22,4% de toda a economia gerada na iluminação pública com o uso dos LEDs. Os exemplos referidos revelam que a tecnologia KEPPE MOTOR para motores elétricos é comparável à tecnologia LED aplicada à iluminação, o que lhe sugere um futuro muito promissor.
Desta forma, o KEPPE MOTOR poderá trazer a alta eficiência encontrada apenas nos motores industriais trifásicos para o setor eletrodoméstico que é o menos eficiente por ser modestamente alimentado por sistemas monofásicos. Neste contexto, vale comentar ainda que há uma perda média total, entre técnicas e comerciais, de 15% (PUC-RIO) nas linhas de transmissão de energia no Brasil, de forma que o país poderá se beneficiar de 15W para cada 100W economizados pelo uso do KEPPE MOTOR, um valor certamente atraente para o governo brasileiro, as indústrias, a população e o ecossistema como um todo.
REFERÊNCIAS
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2. BORTONI, E. C., HADDAD, J., YAMACHITA, R. A. et al. Conservação de Energia: Eficiência Energética de Equipamentos e Instalações. Fupai, Unifei, PROCEL/Eletrobras, 2006.
3. CAMPOS, S, Mais uma década de conscientização, Revista de Psicanálise Integral, 2003; 25(28): 10-12.
4. CAMPOS, S., PACHECO, R. ASSOCIAÇÃO STOP A DESTRUIÇÃO DO MUNDO: Eventos e Campanhas para conscientizar o ser humano. Revista de Psicanálise Integral. 2003; 25(27): 75-79.
5. INMETRO. INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, QUALIDADE E TECNOLOGIA. PROGRAMA BRASILEIRO DE ETIQUETAGEM. www.inmetro.gov.br/consumidor/pbe/ventiladores_de_teto_127v.
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7. KEPPE, NR.; SOÓS, CC. e FRASCARI, R., MOTOR ELETROMAGNÉTICO E EQUIPAMENTO GERADOR DE TORQUE DE TRABALHO. Pedido de patente de Invenção no PI 0802090-6, depositado em 23 de maio de 2008.
8. NARROL, M.; STIVER, W. Quantitative Thermography for Electric Motor Efficiency Diagnosis. University of Guelph, 2008.
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10. UNESP. Consumo de energia dos aparelhos elétricos. www.rc.unesp.br/ comsupervig/tabela_consumo.
11. YAMACHITA, RA. Determinação de perdas e rendimento em motores elétri- cos empregando termografia infravermelha. Tese de pós-graduação em Engenharia Elétrica, Universidade de Itajubá, 2013.
1 Engenheiro-Cientista de Pesquisa e Desenvolvimento do Keppe Motor e pós- graduado em Gestão da Psicossociopatologia.
2 In memoriam: Cientista e Pesquisador no Desenvolvimento do Keppe Motor.