Acionamentos para aplicações de refrigeração industrial e refrigeração industrial

Andy Pye analisa como os acionamentos de velocidade variável ajudam a manter frios alimentos e remédios em aplicações de refrigeração industrial.



Por cerca de 200 anos, tecnologias de refrigeração têm progressivamente auxiliado o fornecimento de bens e serviços essenciais, tais como:

• Preservação de alimentos
• Processos médicos
• Aquecimento e refrigeração distritais

A indústria foi marcada por impactos ambientais negativos bem documentados como resultado de refrigerantes prejudiciais que destroem a camada de ozônio com ligações ao aquecimento global. Após a assinatura dos protocolos de Montreal e Kyoto, houve avanços significativos, reduzindo a produção em 90% de CFCs, HCFCs e HFCs entre 1988 e 2005.

No entanto, com a população mundial prevista para crescer para 9 bilhões entre agora e 2050 e com uma expectativa de vida mais longa, o consumo de todos os recursos relacionados aos processos relacionados à refrigeração significa que a demanda aumentará enormemente.

O impacto do consumo de energia no meio ambiente

O uso de energia geralmente fornece o maior centro de custo para qualquer planta de refrigeração. O consumo de energia de equipamentos de refrigeração já representa 15% do uso global de eletricidade (geralmente mais de 20% em países desenvolvidos ). A maioria dos países ainda produz eletricidade usando combustíveis fósseis e, portanto, isso reforça um impacto ainda maior no aquecimento global devido ao uso de equipamentos de refrigeração.

Portanto, é urgente:

• Melhorar o coeficiente de desempenho (COP) dos equipamentos de refrigeração (em outras palavras, reduzir o consumo de eletricidade por unidade ).
• Construa sistemas de consumo de energia mais integrados e altamente controlados em todo o edifício.
• Mude para novos refrigerantes que não prejudiquem a camada de ozônio nem emitam CO2.
• Aumente a cobertura global de soluções de refrigeração altamente eficientes que adotam as melhores práticas.

Muitos sistemas de refrigeração e ar condicionado requerem processos fiáveis, mais eficientes, compactos, amigos do ambiente, fáceis de instalar e de manter. Os requisitos de refrigeração variam muito durante o dia e ao longo do ano devido a fatores como condições ambientais, ocupação e uso e iluminação.

Também pode haver a necessidade de um controle de temperatura e umidade estável e preciso em áreas como hospitais, TI e telecomunicações. Em aplicações como escolas, restaurantes e edifícios de escritórios, é importante que o sistema de refrigeração seja capaz de se adaptar a grandes turnos diários de carga.



Em aplicações de resfriamento de processo, como fermentação, túneis de cultivo e processos industriais, são necessárias configurações de temperatura precisas para garantir a qualidade da produção.

Existem várias maneiras de modular a capacidade de resfriamento em sistemas de refrigeração ou ar condicionado e aquecimento. Os mais comuns em ar condicionado são:simples liga-desliga, bypass de gás quente, uso (ou não ) de injeção de líquido, configurações de vários compressores e tecnologia de inversor .

Modulação de capacidade é uma forma de adequar a capacidade de refrigeração à demanda de refrigeração aos requisitos da aplicação. O compressor é projetado especificamente para funcionar em diferentes velocidades do motor para modular a saída de resfriamento. Um inversor controla a velocidade do motor do compressor para modular a capacidade de refrigeração.

Tecnologia de velocidade variável pode ser implementado em HVACR, controle fechado e aplicações de resfriamento de processo e em unidades de ar condicionado embaladas ou split, rooftops, chillers, resfriamento de precisão, VRF e unidades de condensação.

O uso de acionamentos de alto desempenho com motores de ímã permanente maximiza a eficiência energética em produtos de refrigeração industrial. As instalações típicas podem ver grandes aumentos no Coeficiente de Desempenho (COP) de cerca de 15%, resultando em enormes economias de energia e custos de ciclo de vida mais baixos, com o retorno do investimento geralmente em menos de 12 meses.

O compressor e o inversor precisam ser qualificados para trabalhar juntos e para aplicações dedicadas. O drive modula a velocidade do compressor e também evita que ele opere fora dos limites de operação do compressor. Os inversores de frequência necessidade de usar algoritmos desenvolvidos especificamente para aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) ou para refrigeração – estes garantem que o sistema funcionará dentro das restrições da aplicação.

As unidades de Fluxo de Refrigerante Variável (VRF) são sistemas de resfriamento ou reversíveis muito populares para aquecimento e resfriamento. Eles combinam flexibilidade para proprietários e ocupantes de edifícios, com eficiência energética, alto conforto e facilidade de instalação, sem comprometer a confiabilidade. Os sistemas VRF usam extensivamente a tecnologia do inversor.

Exemplos de economia de energia usando acionamentos de velocidade variável

A instalação de um grande inversor independente de velocidade variável da linha Unidrive SP melhorou o controle de temperatura nas salas refrigeradas do fabricante de alimentos Henry Denny em Portadown (Irlanda do Norte) e está no caminho certo para oferecer uma economia enorme de cerca de £ 23.400 em sua conta anual de eletricidade - um corte de 50% do uso total de energia da usina!

A empresa fabrica uma ampla gama de tortas, rolinhos de salsicha, pastéis e tortas caseiras e um complexo de 20 salas refrigeradas armazena uma grande quantidade não apenas da produção própria da empresa, mas, como o local funciona como um depósito de distribuição regional para a Irlanda do Norte , também detém muitos milhares de queijos, manteiga, presuntos e bacon de outras empresas do Grupo Kerry.

Em outros lugares, em Calgary, Canadá, uma economia de energia de 35% em uma planta de refrigeração está sendo alcançada em uma mercearia. Aqui, um novo sistema de refrigeração composto por dois novos compressores e resfriadores de condensador e a empresa precisava minimizar os custos operacionais. Um inversor Commander SK de velocidade variável por cooler controla todos os ventiladores simultaneamente. As unidades são integradas em um painel personalizado.

Durante a maior parte do ano, o condensador funciona com uma fração de sua capacidade total. No sistema antigo, o controle do resfriamento do condensador era obtido usando contatores para desligar e ligar os ventiladores de velocidade fixa em pares. Isso resultou nos ventiladores constantemente ciclando e falhando em fornecer o controle preciso de temperatura necessário.

Como o ponto de ajuste de pressão estava sendo constantemente ultrapassado, a expansão e contração excessivas do refrigerante resultaram em fadiga mecânica das linhas. Com o tempo, isso pode levar à falha da tubulação ou dos conectores.

Quatro motores funcionando a meia velocidade usam muito menos energia do que dois motores em potência máxima. Além disso, mudanças suaves na velocidade do ventilador usam menos energia do que partidas repetidas. Neste sistema controlado por VFD , não só há uma economia significativa de energia, mas a pressão e a temperatura são reguladas com muita precisão, resultando em menos estresse em todo o sistema.



Legislação aplicável

A norma e a legislação que se aplicam são a ISO 50001 (a norma de Gestão de Energia) e a Legislação de Eficiência de Carga Parcial de Desempenho Sazonal (SEER).

A ISO 50001:2011 especifica os requisitos para estabelecer, implementar, manter e melhorar um sistema de gestão de energia. Seu objetivo é permitir que uma organização siga uma abordagem sistemática para alcançar a melhoria contínua do desempenho energético, incluindo eficiência energética, uso e consumo de energia. A ISO 50001:2011 se aplica a todas as variáveis ​​que afetam o desempenho energético que podem ser monitoradas e influenciadas pela organização. Especifica os requisitos aplicáveis ​​à medição, documentação e relatórios, projeto e práticas de aquisição para equipamentos, sistemas, processos e pessoal que contribuem para o desempenho energético.

Na Europa, a eficiência sazonal de equipamentos de refrigeração, chillers e condicionadores de ar é frequentemente avaliada pelo Índice Europeu de Eficiência Energética Sazonal (ESEER), que é definido pela Eurovent Certification Company. No Reino Unido, um Índice de Eficiência Energética Sazonal (SEER) para produtos de refrigeração e ar condicionado, semelhante ao ESEER, mas com diferentes fatores de ponderação do perfil de carga, é usado para parte dos cálculos da Parte L dos Regulamentos de Construção dentro do Modelo de Energia de Construção Simplificado ( SBEM) e são usados ​​na produção de Certificados de Desempenho Energético (EPC) para novos edifícios no Reino Unido e na União Europeia; ambos como parte da Diretiva Europeia sobre o desempenho energético dos edifícios (EPBD).

A fórmula para SEER pode ser apresentada da seguinte forma:
SEER =a (EER@25% de carga) + b (EER@50% de carga) + c (EER@75% de carga) + d (EER@100% de carga)
onde a,b,c,&d são os fatores de ponderação do perfil de carga relevantes para a aplicação proposta.

Um padrão semelhante ao ESEER nos Estados Unidos é o índice de eficiência energética integrado (IEER).

O ESEER é calculado combinando os Índices de Eficiência Energética (EER) operacionais de carga total e parcial, para diferentes temperaturas sazonais do ar ou da água, e incluindo fatores de ponderação apropriados.