s
Motivação para uso de Inversores
Variadores mecânicos estão sendo substituídos
(PIV - polias cônicas, acoplamentos hidrocinéticos):
–
compressores
–
bombas, ventiladores
–
transportadores
Economia de Energia:
–
centrífugas
–
compressores
–
carregadores e descarregadores
Otimização de Processos, necessidades tecnológicas:
–
siderurgia, papel, embalagem, impressão
–
sincronismo
posicionamento
1
s
Mecanismos de controle de vazão/pressão
100%
100%
1
½
Controles mecânicos requerem manutenção periódica
2
s
Economia de Energia
Diagrama de Blocos - controle de vazão
M
Drive converter
Throttle
valve
M
3~
M
3~
Motor
Compressor
Acionamento velocidade fixa
com válvula de controle
Motor
Compressor
Acionamento velocidade variável
para controlar vazão
3
s
Economia de Energia
Controle de vazão usando válvula de controle
Delivery head H
H3
H2
H1
A3
A2
Compressor
characteristic
A1
nn
Plant
characteristic
Power consumption P
P1
P2
P3
Q3
Q2
Q1
Motor: Velocidade fixa,
o fluxo é ajustado usando
a válvula de controle
Flow Q
4
s
Economia de Energia
Controle de vazão usando velocidade variável
Delivery head H
H1
Compressor
characteristic
B1
nn
n2
B2
H2
H3
n3
B3
Plant
characteristic
Power consumption P
P1
P2
Inversor de freqüência
para adaptar o vazão
P3
Q3
Q2
Q1
Flow Q
5
s
Economia de Energia
Consumo de Potência P
P1
P2
Economia de Energia usando
inversor de freqüência
P3
P2
Economia de Energia:
W [kWh] =  (P [kW]  t [h])
P3
Q3
Q2
Tempo de Operação %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Q1
Vazão Q
Potência da Bomba:
Preço do Inversor:
Custo Energia:
Q3
Q2
1850
kW
795000DM (incl.customs duty)
0.10
DM/kWh
Tempo Operação por ano: 5280
(220 dias, 24 horas)
h
Tempo de retorno:
anos
2.15
Q1
Vazão Q
6
s
Comparativo Bomba - Válvula de Controle x Inversor
7
s
Ventilador com Damper de saída
8
s
Ventilador com Damper de entrada
9
s
Ventilador com Inversor de Freqüência
10
s
Ventilador - Comparativo
11
s
Mastersave Software para Cálculo de Economia de Energia
Dados de entrada
custo da energia
potência a plena carga
dias por ano
custo do aparelho
% Fluxo
horas
0
0
10
0
20
0
30
1
40
2
50
5
60
6
70
6
80
2
90
1
100
1
Tot a l
24 h or a s
R$ 0,05/kWh
37 kW
365
a definir
Diagrama de consumo de energia
Custos da energia anual
Inversor Siemens Sistema Mecânico Economia
R$ 4.835,00
R$ 13.977,00
R$ 9.142,00
% amortização/ano função do custo
cálculo de economia de energia - programa MASTERSAVE
período de pay-back função do custo
12
s
Vantagens do acionamento de velocidade variável
em cargas centrífugas
• Em sistemas de bombeamento - simplificação da rede de dutos do sistema com eliminação das
válvulas de estrangulamento e “by-pass”
- alívio da rede de dutos pela eliminação de altos choques de
pressão
• Aumento da vida útil da bomba pela diminuição do desgaste
mecânico devido à eliminação da contra-pressão
• Baixo nível de ruído
•Melhores rendimentos da bomba, ventiladores e compressores
nas faixas de potência abaixo da nominal
13
s
Vantagens do acionamento de velocidade variável
em cargas centrífugas
•Alívio da rede elétrica pois os acionamentos com velocidades
variáveis partem com corrente e conjugado nominais,enquanto
que os acionamentos com motores CA ligados diretamente à
rede, partem com correntes da ordem de 5 a 6 vezes a nominal
• Tendo em vista que o fator de potência visto pela rede é
aproximadamente igual a 1 (cos phi = 1), o consumo de potência
reativa da rede é praticamente nulo
• Ótima adaptação da máxima velocidade do motor à bomba, ao
ventilador ou ao compressor, através da liberdade na escolha da
freqüência/velocidade do acionamento
14
s
Operação com regulador PID
MICRO/MIDIMASTER
Transdutor de
Pressão
Válvula
de comando
Motor
1500 l/min
Bomba
Este sistema garante, independente da necessidade, uma pressão de água de 50 psi (345 KPa)
15
s
Cargas Torque Constante
Consumo de Energia
T=K
P = K.n
16
s
APLICAÇÕES
17
s
Aplicações em Ventiladores / Exaustores
Onde aplicar?
Sistemas de ventilação , ar condicionado, refrigeração,
exaustores, sopradores de alto-forno em indústria siderúrgica,
ventiladores de tiragem e exaustores na indústria de cimento,
etc
Características
Carga tipo M = K.n2 ( torque quadrático )
1Q - Um sentido de rotação e sem frenagem
Baixa dinâmica e sem necessidade de precisão
Controle escalar e sem taco/encoder
Cuidados especiais:
- tempo de partida ( alta inércia )
- casos que exigem frenagem (chopper), como nos ventiladores
de tiragem e exaustores na indústria de cimento.
Produtos
Micro/Midimaster ECO (até 315 KW)
Ou ainda:
Micro/Midimaster Vector (até 75 KW)
Masterdrives VC (até 1.500 KW)
Simovert MV (até 6,5 MW)
Simoreg DC Master (Retrofitting)
18
s
Aplicações em Compressores Centrífugos
Onde aplicar?
Sistemas de ventilação , ar condicionado, refrigeração, etc
Características
Carga tipo M = K.n2 ( torque quadrático )
1Q - Um sentido de rotação e sem frenagem
Baixa dinâmica e sem necessidade de precisão
Controle escalar e sem taco/encoder
Produtos
Micro/Midimaster ECO (até 315 KW)
Ou ainda:
Micro/Midimaster Vector (até 75 KW)
Masterdrives VC (até 1.500 KW)
Simovert MV (até 6,5 MW)
19
s
Aplicações em Compressores Alternativos
e Compressores de Fuso
Onde aplicar?
Sistemas de abastecimento de Gases Industriais, Sistemas Ar
Condicionado / Refrigeração, Indústria Petroquímica , etc.
Características
Carga tipo M = K ( torque constante )
1Q - Um sentido de rotação e sem frenagem
Baixa dinâmica e sem necessidade de precisão
Controle escalar e sem taco/encoder
Produtos
Micro/Midimaster Vector (até 75 KW)
Masterdrives VC (até 1.500 KW)
Simovert MV (até 6,5 MW)
20
s
Aplicações em Bombas Centrífugas
Onde aplicar?
Características
Produtos
Sistemas de tratamento e abastecimento de águas públicas,
sistema de tratamento de água industrial, sistemas de
bombeamento de óleo, sistemas de irrigação, bombas de
mistura em processos industriais, etc.
Carga tipo M = K.n2 ( torque quadrático )
1Q - Um sentido de rotação e sem frenagem
Baixa dinâmica e sem necessidade de precisão
Controle escalar e sem taco/encoder
Micro/Midimaster ECO (até 315 KW)
Ou ainda:
Micro/Midimaster Vector (até 75KW)
Masterdrives VC (até 1.500 KW)
Simovert MV (até 6,5 MW)
21
s
Aplicações em bombas de fuso
Onde aplicar?
Características
Produtos
Sistemas dosagem industrial, poços de petróleo.
Carga tipo M = K ( torque constante )
1Q - Um sentido de rotação e sem frenagem
Baixa dinâmica e sem necessidade de precisão
Controle escalar/vetorial e sem taco/encoder.
Também aplicável a : bombas Netzsch, bombas
de deslocamento positivo e bombas de cavidade
progressiva
Micro/Midimaster Vector (até 75KW)
Masterdrives VC (até 1.500 KW)
22
s
Aplicações em Correias/Esteiras Transportadoras
( Básico )
Onde aplicar?
Usina de açúcar: Esteiras de cana, mesa 45 Graus
Indústria de Papel( esteiras de cavacos )
Aeroportos/Supermercados/Armazéns
Mineradoras/Siderúrgicas
Características
Carga tipo M = K ( torque constante )
Conjugado de partida acima do nominal ( M=1,5Mn)
1Q - Um sentido de rotação e sem frenagem
Baixa dinâmica e sem necessidade de precisão
Controle escalar/vetorial e sem taco/encoder
Alguns casos requerem frenagem por injeção de corrente
contínua ou com módulo chopper
Produtos
Micro/Midimaster Vector (até 75KW)
Masterdrives VC (até 1.500 KW)
Simovert MV (até 6,5 MW)
23
s
Aplicações em Correias/Esteiras Transportadoras
( Casos especiais )
Onde aplicar?
Indústria de Papel (esteiras de cavacos)
Mineradoras / Siderúrgicas
Supermercados / Aeroportos: Escadas rolantes
Características
Carga tipo M = K ( torque constante )
Conjugado de partida acima do nominal ( M=1,5.Mn)
Deslocamento de carga em declive.
4Q - Um ou dois sentidos de rotação e com frenagem
Baixa dinâmica e sem necessidade de precisão
Controle escalar/vetorial e sem taco/encoder
Produtos
Masterdrives VC 4Q (com tiristores) ou AFE (até 1.500 KW)
Simovert MV 4Q / AFE (até 6,5 MW)
Simoreg DC Master 4Q
24
s
Aplicações em Centrífugas Automáticas
Onde aplicar?
Indústrias de Açúcar
Indústrias Químicas
Características
Dimensionamento para carga tipo M = K ( torque constante )
Conjugado de partida acima do nominal ( M=1,5.Mn)
Regime intermitente e com ciclo definido.
4Q - Dois sentidos de rotação e com frenagem
Alta dinâmica
Precisão Irrelevante
Controle vetorial sem encoder ou com encoder
Normalmente conversores regenerativos devido a alta inércia.
Produtos
Masterdrives VC (até 1.500 KW) regenerativo ou AFE
Simoreg DC Master 4Q (Retrofitting)
25
s
MICRO/MIDIMASTER ECO
Onde aplicar?
• Bombas centrífugas
• Ventiladores
• Exaustores
• Compressores centrífugos
26
s
Inversor substituindo o variador eletromagnético
Controle de uma máquina de fabricação de papel
Maior produtividade
Menor manutenção
Redução de perdas
na produção
Economia de
energia elétrica
27
s
Controle do ciclo de trabalho de um moinho de argila para
a produção de pisos e revestimentos cerâmicos
28
s
Aplicação em Bombeamento
• O Controlador PID embutido
mantém a pressão constante
na tubulação.
• Alta Freqüência de
chaveamento garante baixo
nível de ruído.
• Risco de danos à tubulação é
reduzido graças às rampas
controladas.
• Operação em 1Q.
29
s
Sistema de Extração de Fumaça
•Um sistema de controle em malha
fechada aciona o sistema de
extração somente quando
necessário, e em velocidades
limitadas.
•Possibilita uma grande economia
de energia e melhor controle do
processo.
•Operação em 1Q
30
s
Sistema de Ventilação Exaustor de Extração
Um sistema de
ventilação monitora os
níveis de fumaça em
uma fábrica e controla
a velocidade do
exaustor através do
PID do MIDIMASTER.
Vantagens:
• Excelente sistema de
controle simples.
• Grande potencial de
Economia de energia.
31
s
Aplicação em Central de Aquecimento
• Bomba para Sistema de
Aquecimento Central.
• A economia de energia
possibilita um retorno do
investimento em 18 meses.
• Operação em 1Q.
32
s
Ar Condicionado
• Aplicação comum, com
diversos drives.
• Unidades de ar
condicionado para
Centrais Telefônicas,
como também para
aplicações genéricas.
• Curva de operação do
ventilador com alta
inércia - Tempos de
rampa longos e
Regeneração.
33
s
Justificativas para o investimento
Maior disponibilidade da ponte
- Baixo índice de defeitos
- Poucas paradas para manutenção preventiva
- Diagnóstico de falhas amigável
- Possibilidade de monitoração à distância
Menor gasto com manutenção elétrica
- Eliminação de contatores de potência das resistências do rotor
- Eliminação das escovas dos motores
Menor gasto com manutenção mecânica
- Operação suave
- Baixa solicitação dos redutores e freios
Economia de energia
- Eliminação dos picos de corrente nas partidas
- Eliminação da perda de energia nas resistências do rotor
Conforto na operação
- Movimentos com rampas de partida/parada
- Controle linear da velocidade
- Possibilidade de monitoração das condições de operação “on-line”
34