Explorado

O texto a seguir é um trecho do meu artigo recente Blown Away for Water &Wastes Digest. A versão completa pode ser lida online ou na edição de outubro da revista.

Acionamentos de velocidade variável modernos (VSD) têm sido usados ​​com equipamentos de deslocamento positivo por mais de 20 anos. A tecnologia VSD se originou na década de 1960 para pequenos motores DC e evoluiu para uso em grandes motores de indução. A tecnologia de modulação por largura de pulso (PWM) usando transistores bipolares de porta isolada levou a opções menores e mais econômicas e uso mais amplo. Os projetos de motores de serviço inversor (de serviço VSD) logo seguiram, juntamente com o uso generalizado da tecnologia VSD para aplicações de carga variável. Os sopradores de deslocamento positivo (PD) geralmente são usados ​​nessas aplicações de carga variável, e a tecnologia VSD pode fornecer economia adicional de energia.

Os sopradores de lóbulos PD são usados ​​desde sua invenção em 1856 pelos irmãos Roots. Como qualquer máquina DP, o fluxo de volume fornecido é aproximadamente proporcional à velocidade de operação do soprador. A maioria dos sopradores de lóbulo rotativo é acionada por correia e a velocidade de operação do soprador é definida pela relação de tamanho entre a polia do motor e a polia do elemento do soprador. Como resultado, os sopradores foram dimensionados para as necessidades da aplicação, com as proporções corretas de polias em unidades acionadas por correia, por muitas décadas.

A única maneira de ajustar o fluxo de saída de uma máquina operacional era por meio do uso de uma válvula de alívio para liberar parte do fluxo de ar de descarga ou iniciar/parar máquinas no mesmo tubo coletor. Esses métodos fornecem uma saída de fluxo variável para aplicações que o requerem, incluindo aeração de tratamento de águas residuais, fermentação aeróbica e resfriamento e ar de combustão. No entanto, isso forneceu economias limitadas em eficiência energética.

Eficiência VSD

Na década de 1990, a nova tecnologia VSD e os projetos de inversores para motores de indução trifásicos tornaram econômico o fornecimento de pacotes de velocidade variável. Em vez de usar uma válvula de descarga ou partida/parada, o VSD variou a frequência de saída do soprador diretamente. A variação da velocidade de operação ajusta a curva de pressão versus fluxo, com velocidades de operação mais baixas deslocando menos fluxo de volume.

Isso é significativo porque desacelerar o soprador pode ser mais eficiente do que soprar o ar. Um soprador operando em velocidade nominal em um VSD em comparação com uma velocidade fixa terá a mesma saída de fluxo e exigirá uma quantidade maior de entrada de energia devido a perdas elétricas. Com equipamentos VSD modernos, essa perda é tipicamente inferior a 3%. No entanto, com mais redução de fluxo, mais energia pode ser economizada. Um soprador de lóbulos operando com VSD tem um turndown de 60 a 70%, significando que a vazão mínima é 60 a 70% menor que a vazão máxima.

Para um soprador operando com uma válvula de descarga, ele ainda produz a mesma quantidade de fluxo no soprador, e uma pequena diminuição potencial na pressão do sistema é o único benefício de energia. Portanto, um VSD pode oferecer quase 60 a 70% de economia de energia em um processo que requer 60 a 70% menos fluxo do que a saída nominal do soprador. Para qualquer aplicação com uma grande demanda de fluxo variável, essas economias podem pagar facilmente o custo de investimento do VSD.

A capacidade de aumentar a velocidade operacional além da frequência base - 60 Hz nos EUA - é um benefício adicional do VSD. Equipamentos mais antigos podem ser adaptados com VSD e um motor maior para aumentar a saída de desempenho. Os custos de investimento para este retrofit são consideravelmente mais baixos do que a compra de novos equipamentos para obter uma vazão um pouco maior.

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