Eficiência em sistemas de acionamentos AC e novidades para sistemas no segmento da água

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Dossier . ACCIONAMENTOS ELETROMECÂNICOS

Eficiência em sistemas de acionamentos AC e novidades para sistemas no segmento da água INTRODUÇÃO Quando se elege um motor de Corrente Alternada associado a um conversor de frequência, é importante calcular a eficiência total do conjunto e ver qual o impacto nos custos de consumo de energia. Graças às poupanças energéticas associadas aos conversores de frequência ligados a motores de CA de alta eficiência, os fabricantes destes equipamentos têm desenvolvido tecnologias e soluções para melhorar não apenas a eficiência, mas também as instalações do mundo da água. Seguidamente queremos expor, por um lado, as vantagens dos acionamentos e, por outro, as últimas tecnologias e desenvolvimentos da ABB para as aplicações da água.

BENEFÍCIOS CLAROS Uma maior eficiência nos motores pode contribuir para uma poupança energética considerável que, por sua vez, pode fazer reduzir o tempo de amortização da instalação. Por exemplo, cerca de 3% de diferença de eficiência num motor de 90 kW, de 92% para 95% pode economizar 15.000€ durante a vida útil do motor. Portanto, em indústrias com um grande número de motores de elevada potência, estas poupanças podem pressupor milhões de euros. Algumas marcas, como é o caso da ABB, investiram esforços consideráveis não só no aumento da eficiência dos motores e dos conversores associados, mas também na compreensão da natureza dos fatores que afetam a eficiência para que o utilizador não só veja a sua instalação mas também as vantagens referentes ao meio-ambiente.

A NATUREZA DA EFICIÊNCIA Eficiência é um termo dos sistemas elétricos e mecânicos que tem uma definição muito simples:

‘reativa’. A potência ativa é a potência mecânica requerida enquanto a potência reativa é a potência requerida para realizar a magnetização do próprio motor.

Eficiência = Potência de saída dividida por potência de entrada.

A potência mecânica, Pout, depende do par requerido, T, e da velocidade de rotação, n. Uma velocidade mais rápida ou um par superior fazem com que a potência necessária seja maior. Isto tem um efeito direto na potência total que o acionamento da rede consome. O conversor de frequência regula a tensão que tem de ser fornecida ao motor, portanto controla diretamente a potência no motor enquanto controla o processo.

No entanto, no mundo real da indústria, esta definição tão simples é afetada pela natureza imperfeita das máquinas atuais. A eficiência total depende das perdas no motor e no sistema de controlo. As perdas do motor e do conversor de frequência são térmicas, dissipam-se em forma de calor. A potência de entrada de um sistema de acionamentos é elétrica, enquanto a saída é mecânica. São requeridos conhecimentos mecânicos e elétricos para o cálculo do total da eficiência de um motor associado a um acionamento. A potência elétrica de entrada depende da tensão, da corrente e do fator de potência (Figura 1). O fator de potência determina que proporção da potência elétrica total é ‘ativa’ e que proporção é

EFICIÊNCIA DO MOTOR A eficiência do motor tem um valor tipicamente entre 0,7 e 0,97, dependendo do tamanho do motor e da velocidade. Existem quatro fatores diferentes que têm impacto na eficiência do motor:  Tamanho do motor;  Velocidade do motor;  Carga do motor;  Tipo de controlo.

Perdas de transmissão (Térmica)

Potência de entrada (Elétrica) η=

Perdas do motor (Térmica)

Potência de saída Potência de entrada

Potência de saída (Mecânica)

Figura 1. Eficiência num sistema de acionamento.

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Controlo de nĂ­vel Concebido para aplicaçþes de ĂĄguas sujas. A lĂłgica de controlo de nĂ­vel ďŹ ca integrada no conversor. Cada motor ĂŠ controlado por um conversor, sem contatores nem manobra associada. O nĂ­vel de ĂĄgua ĂŠ a variĂĄvel controlada pelo transdutor e pode ser usado para controlo de esvaziamento ou de enchimento de tanques de armazenamento.

LT

Figura 10. Controlo de nĂ­vel com conversores.

Função anti-obstrução Trata-se de uma função para a prevenção da obstrução na bomba. Pode ser usada como parte da manutenção preventiva ou da limpeza da bomba em estado de congestão. Dispþe de diferentes condiçþes programåveis para a sua atuação: 1. Arranca se o nível de intensidade ultrapassar um limite prÊ-estabelecido que indique uma possível obstrução; 2. Por tempo de funcionamento; 3. Por entrada digital. Função de cålculo de caudal O cålculo baseia-se nas caraterísticas da bomba e na medida da pressão dentro da variåvel de funcionamento normal da mesma. É um cålculo independente do fabricante da bomba e o objetivo principal Ê substituir o caudalímetro, os valores de desvio ¹ 5‌10% dando sinais atuais para caudal instantâneo e caudal total acumulado.

P1 +

1 1 Ď Î˝ 2 + Ď 1 g h1 = P2 + Ď Î˝ 2 + Ď 2 g h2 2 1 1 2 2 2 Ď 2 ν2

A1

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ν1 h1

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A2

Conetores standard M12x1, M8 x1 Uma gama com todas as opçþes Macho, fêmea, direito, angular, 3...12- pólosM12, 3...6 - pólosM8, LED, blindagem 360º, cabos isentos de halogÊneo PUR

h2

ďš˝ V1

IP 67, IP 69 K

Nível de referência Figura 11. O cålculo baseia-se na equação de Bernouilli.

AlĂŠm destas funçþes, tambĂŠm se integram outras, como a possibilidade de adormecer a bomba quando o consumo ĂŠ reduzido, ou a prioridade de bombas para equilibrar o desgaste da instalação. Tudo isso para um segmento, o da ĂĄgua, que continua a ser o motor que impulsiona tecnologicamente o desenvolvimento dos conversores de frequĂŞncia e as melhorias na eďŹ ciĂŞncia dos sistemas de acionamentos.

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