Acionamentos de Velocidade Variável Mantêm RainForest do Cleveland Metroparks em Clima Ideal

Nos bastidores, uma mistura sofisticada de engenharia mecânica e tecnologia HVAC avançada sustenta o RainForest do Cleveland Metroparks, um oásis tropical localizado a apenas 40 milhas da fronteira canadense. O Cleveland (Ohio) Metroparks, uma autoridade recreacional renomada por seu "colar de esmeraldas" de matas, campos de golfe, trilhas para caminhada e marcos culturais, conta com equipamentos de ponta para preservar este habitat único dentro do complexo do Zoológico.

Inaugurado em 1992, o RainForest é uma biosfera em cúpula abrangendo dois acres de flora e fauna tropicais. Seu sistema de manuseio de ar — com rodas de calor de meia tonelada e motores ABB — conserva 18.000 libras de água diariamente ao transferir umidade do ar de exaustão viciado para ar fresco e seco a cada 2,5 horas.

O RainForest abriga 600 animais, de pássaros e macacos a répteis e peixes coloridos, oferecendo a mais de um milhão de visitantes anuais a experiência de caminhar por florestas tropicais da América Central, Africana ou Asiática.

Um Ambiente Frágil em um Clima Áspero
Apesar das oscilações extremas de temperatura dos Grandes Lagos — de tempestades "Alberta Clipper" sub-zero no inverno a dias de verão escaldantes acima de 90 °F — visitantes e habitantes desfrutam de um 76 °F e 76% de umidade quase constantes. Esta estabilidade é alcançada por um sistema HVAC que evoluiu para entregar 100% de confiabilidade ao longo dos anos.

O investimento de $30 milhões não apenas imerge hóspedes em ambientes exóticos, mas também serve como poderoso lembrete da urgência de proteger acreage de floresta tropical do superdesenvolvimento.

Aplicação de Roda de Calor Crítica para Controle Constante de Temperatura e Umidade

A Direct Air Systems Inc., baseada em Cleveland e Columbus, Ohio, e a Zesco Inc., especialista em controle de movimento eletromecânico baseada em Cleveland, fornecem serviço HVAC para o RainForest e outros marcos locais, incluindo o Rock 'n Roll Hall of Fame.

O RainForest emprega duas unidades de manuseio de ar 100% de ar externo. Uma, com capacidade de 60.000 cfm, resfria primariamente o ambiente; a outra, classificada em 40.000 cfm, incorpora um pré-aquecedor e rack umidificador. Ambas as unidades apresentam rodas de calor de dessecante lado a lado, diâmetro de 10 pés, 1.000 libras, que conservam 18.000 lbs de água diariamente ao transferir umidade do ar de exaustão para o fluxo de entrada a cada 2,5 horas.

Estas rodas de calor de 10 pés giram 7-18 vezes por minuto, alimentadas por Controle de Torque Direto de motor/acionamento ABB — eliminando a necessidade de redutor e aumentando a confiabilidade do sistema.

O termo "dessecante" refere-se ao material ligado às superfícies da roda de calor que captura umidade e odores, que são então exauridos via a porção superior das rodas.

Dependendo dos níveis de umidade, as rodas giram entre sete e 18 revoluções por minuto. Ar de processo fresco é aspirado na base, filtrado através das rodas, e sua temperatura e umidade são moderadas pela rotação lenta das rodas e transferência de calor/umidade do interior. Aquecedores, quando necessários, aquecem o ar antes que ele entre no interior do RainForest, que contém mais de 60 zonas de temperatura, incluindo escritórios, uma cafeteria e lojas de presentes.

Unidades de Manuseio de Ar Integradas à Instalação
Diferente de unidades de telhado típicas expostas aos elementos, os manipuladores do RainForest são integrados à estrutura para preservar eficiência durante verões quentes e invernos frios de Cleveland.

Eficiência e Simplicidade Distinguem o Sistema
O processo de dessecante foi escolhido por sua eficiência de 85% e simplicidade operacional. Equipamento mecânico simples tipicamente rende maior confiabilidade e manutenção mais fácil. Inicialmente, cada roda usava um motor AC de 1-hp com redução de engrenagem 5:1 via redutor mecânico.

Com o tempo, redutores falhavam a uma taxa alarmante — uma substituição era necessária anualmente, sem padrão discernível. A causa raiz foi a baixa velocidade de rotação, que impediu a lubrificação por salpico do redutor de engatar propriamente, levando a desgaste prematuro.

Caminho para uma Solução
Em vez de continuar com redutores não confiáveis, a Direct Air Systems recorreu a uma solução de acionamento AC/motor AC que elimina redutores completamente. Esta abordagem — agora comum em HVAC — oferece engenharia comprovada, custo-efetividade e manutenção simplificada.

Steve Snyder, presidente da Direct Air Systems, explica: "Quando a lubrificação do redutor provou ser insustentável, adotamos uma abordagem de torque direto que foi custo-efetiva, fácil de manter e simples de operar. O Cleveland Metroparks selecionou nossa licitação para este projeto do setor público."

A retrofit instalou a solução de Controle de Torque Direto (DTC) da ABB, apresentando acionamentos compactos ACS 800 que ocupam uma pegada muito menor — crucial em áreas com espaço restrito. O motor/redutor original de 1-hp foi substituído por um motor de indução ABB de 5-hp e acionamento de baixa tensão. Este arranjo de acionamento direto elimina o redutor e codificador de pulso, permitindo torque total até velocidade zero.

Os acionamentos ABB calculam torque e fluxo do motor 40.000 vezes por segundo via algoritmo interno, eliminando a necessidade de feedback do codificador e reduzindo manutenção e tempo de inatividade.

Embora cada sistema de roda de energia seja controlado por unidades individuais Johnson Controls, status de motor e acionamento é monitorado através do abrangente sistema de gestão de prédio Johnson Controls do RainForest. No evento de falha de controle, os acionamentos ABB ACS revertem automaticamente para RPM pré-definido para manter transferência de calor. Motores de reserva são armazenados no local, e acionamentos mantidos no escritório próximo da Direct Air Systems.

Desde a instalação do motor/acionamento ABB há mais de quatro anos, o RainForest desfrutou de serviço ininterrupto. A Direct Air Systems agora emprega ativamente controle de torque direto em outros projetos, citando sua custo-efetividade, simplicidade e confiabilidade.

Um Modelo para Salvar as Florestas Tropicais do Mundo
Contribuições de visitantes, junto com esforços de organizações e governos, protegem acreage escasso de floresta tropical do superdesenvolvimento. Estas áreas protegidas não apenas servem como refúgios de vida selvagem, mas também melhoram o planeta ao sequestrar dióxido de carbono e fornecer fonte de futuros medicamentos.

Mais de um milhão de visitantes anuais desfrutam do ambiente 76 °F/76% umidade, enquanto o sistema de manuseio de ar ressalta a necessidade de proteger florestas tropicais nativas — atualmente encolhendo a 1,5 acres por segundo devido a desmatamento.

Destaque no Animal Planet, o RainForest é uma das várias atrações no Zoológico do Cleveland Metroparks, que abrange 168 acres e abriga a maior coleção de espécies de primatas na América do Norte entre seus 3.000 animais.

Sobre o autor:

ABB, Produtos de Automação, Acionamentos de Baixa Tensão, é o maior fabricante mundial de motores e acionamentos elétricos. Nos EUA, um canal integrado de representantes de vendas, distribuidores e integradores de sistemas baseado em New Berlin, Wisconsin, fornece uma linha completa de acionamentos e motores elétricos eficientes energeticamente — de 1/8 a 135.000 cavalos de potência — para uma ampla gama de clientes industriais e comerciais. Para mais informações, visite www.abb.us/drives.com.