S 1 Motivação para uso de Inversores Variadores mecânicos estão sendo substituídos (PIV -...
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Motivação para uso de InversoresMotivação 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
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100% 100%
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½
Controles mecânicos requerem manutenção periódicaControles mecânicos requerem manutenção periódica
Mecanismos de controle de vazão/pressãoMecanismos de controle de vazão/pressão
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Economia de Energia
Diagrama de Blocos - controle de vazão
Acionamento velocidade fixa com válvula de controle
Acionamento velocidade variávelpara controlar vazão
Throttle valve
CompressorMotor
M3 ~
M
CompressorMotor
Drive converter
M3 ~
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Economia de Energia
Motor: Velocidade fixa, o fluxo é ajustado usando a válvula de controle
Delivery head HH3H2
H1
Power consumption PP1P2
P3
Q3 Q2 Q1
A1
A2
A3 Compressor characteristic
Plantcharacteristic
Flow Q
nn
Controle de vazão usando válvula de controle
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Economia de Energia
Delivery head H
H3
H2
H1
Power consumption PP1
P2
P3
Q3 Q2 Q1
B1
Plant characteristic
Flow Q
B2
B3
n2
n3
nn
Inversor de freqüência para adaptar o vazão
Compressorcharacteristic
Controle de vazão usando velocidade variável
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Economia de EnergiaEconomia de Energia
Consumo de Potência P
P2
P3
Q3 Q2 Q1
Vazão Q
P2
P3
Economia de Energia usandoinversor de freqüência
100908070605040302010
0
Tempo de Operação % Potência da Bomba: 1850 kW
Preço do Inversor: 795000DM (incl.customs duty)
Custo Energia: 0.10 DM/kWh
Tempo Operação por ano:5280 h(220 dias, 24 horas)
Tempo de retorno: 2.15 anos
Vazão QQ3 Q2 Q1
Economia de Energia:W [kWh] = (P [kW] t [h])
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Comparativo Bomba - Válvula de Controle x Inversor
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Ventilador com Damper de saídaVentilador com Damper de saída
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Ventilador com Damper de entradaVentilador com Damper de entrada
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Ventilador com Inversor de FreqüênciaVentilador com Inversor de Freqüência
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Ventilador - ComparativoVentilador - Comparativo
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Dados de entrada
custo da energiapotência a plena cargadias por anocusto 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
Total 24 horas
Custos da energia anualInversor SiemensSistema Mecânico Economia
R$ 4.835,00 R$ 13.977,00 R$ 9.142,00% amortização/anoperíodo de pay-back
função do custofunção do custo
R$ 0,05/kWh 37 kW 365a definir
Diagrama de consumo de energia
cálculo de economia de energia - programa MASTERSAVE
Mastersave - - Software para Cálculo de Economia de EnergiaSoftware para Cálculo de Economia de Energia
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Vantagens do acionamento de velocidade variável Vantagens do acionamento de velocidade variável em cargas centrífugasem 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
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•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
Vantagens do acionamento de velocidade Vantagens do acionamento de velocidade variável variável
em cargas centrífugasem cargas centrífugas
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Operação com regulador PIDOperação com regulador PID
Este sistema garante, independente da necessidade, uma pressão de água de 50 psi (345 KPa)
Transdutor de Pressão
Válvula de comando
Motor1500 l/min
Bomba
MICRO/MIDIMASTER
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Cargas Torque ConstanteCargas Torque ConstanteConsumo de EnergiaConsumo de Energia
T = K P = K.n
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APLICAÇÕES
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Onde aplicar?
Características
Produtos
Sistemas de ventilação , ar condicionado, refrigeração, exaustores, sopradores de alto-forno em indústria siderúrgica, ventiladores de tiragem e exaustores na indústria de cimento, etc
Carga tipo M = K.n2 ( torque quadrático )1Q - Um sentido de rotação e sem frenagemBaixa dinâmica e sem necessidade de precisãoControle escalar e sem taco/encoderCuidados especiais: - tempo de partida ( alta inércia )- casos que exigem frenagem (chopper), como nos ventiladores de tiragem e exaustores na indústria de cimento.
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)
Aplicações em Ventiladores / Aplicações em Ventiladores /
ExaustoresExaustores
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Onde aplicar?
Características
Produtos
Sistemas de ventilação , ar condicionado, refrigeração, etc
Carga tipo M = K.n2 ( torque quadrático )1Q - Um sentido de rotação e sem frenagemBaixa dinâmica e sem necessidade de precisãoControle escalar e sem taco/encoder
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)
Aplicações em Compressores CentrífugosAplicações em Compressores Centrífugos
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Onde aplicar?
Características
Produtos
Sistemas de abastecimento de Gases Industriais, Sistemas Ar Condicionado / Refrigeração, Indústria Petroquímica , etc.
Carga tipo M = K ( torque constante )1Q - Um sentido de rotação e sem frenagemBaixa dinâmica e sem necessidade de precisãoControle escalar e sem taco/encoder
Micro/Midimaster Vector (até 75 KW)Masterdrives VC (até 1.500 KW)Simovert MV (até 6,5 MW)
Aplicações em Compressores AlternativosAplicações em Compressores Alternativos
e Compressores de Fusoe Compressores de Fuso
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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 frenagemBaixa dinâmica e sem necessidade de precisãoControle 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)
Aplicações em Bombas CentrífugasAplicações em Bombas Centrífugas
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Onde aplicar?
Características
Produtos
Sistemas dosagem industrial, poços de petróleo.
Carga tipo M = K ( torque constante )1Q - Um sentido de rotação e sem frenagemBaixa dinâmica e sem necessidade de precisãoControle 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)
Aplicações em bombas de fusoAplicações em bombas de fuso
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Onde aplicar?
Características
Produtos
Usina de açúcar: Esteiras de cana, mesa 45 GrausIndústria de Papel( esteiras de cavacos )Aeroportos/Supermercados/ArmazénsMineradoras/Siderúrgicas
Carga tipo M = K ( torque constante )Conjugado de partida acima do nominal ( M=1,5Mn)1Q - Um sentido de rotação e sem frenagemBaixa dinâmica e sem necessidade de precisãoControle escalar/vetorial e sem taco/encoderAlguns casos requerem frenagem por injeção de corrente contínua ou com módulo chopper
Micro/Midimaster Vector (até 75KW)Masterdrives VC (até 1.500 KW)Simovert MV (até 6,5 MW)
Aplicações em Correias/Esteiras TransportadorasAplicações em Correias/Esteiras Transportadoras
( Básico )( Básico )
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Onde aplicar?
Características
Produtos
Indústria de Papel (esteiras de cavacos)Mineradoras / SiderúrgicasSupermercados / Aeroportos: Escadas rolantes
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 frenagemBaixa dinâmica e sem necessidade de precisãoControle escalar/vetorial e sem taco/encoder
Masterdrives VC 4Q (com tiristores) ou AFE (até 1.500 KW)Simovert MV 4Q / AFE (até 6,5 MW)Simoreg DC Master 4Q
Aplicações em Correias/Esteiras TransportadorasAplicações em Correias/Esteiras Transportadoras
( Casos especiais )( Casos especiais )
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Onde aplicar?
Características
Produtos
Indústrias de AçúcarIndústrias Químicas
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 frenagemAlta dinâmicaPrecisão IrrelevanteControle vetorial sem encoder ou com encoderNormalmente conversores regenerativos devido a alta inércia.
Masterdrives VC (até 1.500 KW) regenerativo ou AFESimoreg DC Master 4Q (Retrofitting)
Aplicações em Centrífugas AutomáticasAplicações em Centrífugas Automáticas
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MICRO/MIDIMASTER ECO MICRO/MIDIMASTER ECO
Onde aplicar?Onde aplicar?
• Bombas centrífugas
• Ventiladores
• Exaustores
• Compressores centrífugos
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Controle de uma máquina de fabricação de Controle de uma máquina de fabricação de papelpapel
Maior produtividade
Menor manutenção
Redução de perdasna produção
Economia de energia elétrica
Inversor substituindo o variador eletromagnético
Inversor substituindo o variador eletromagnético
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Controle do ciclo de trabalho de um moinho de argila Controle do ciclo de trabalho de um moinho de argila para para
a produção de pisos e revestimentos cerâmicosa produção de pisos e revestimentos cerâmicos
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Aplicação em BombeamentoAplicação 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.
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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
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Sistema de Ventilação - Sistema de Ventilação - Exaustor de Extração 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.
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Aplicação em Central de AquecimentoAplicação 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.
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Ar Ar CondicionadoCondicionado
•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.
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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”