Sistemas de refrigeração: Como funciona o acionamento de velocidade variável e a sua aplicação

Nos sistemas de refrigeração, os compressores são responsáveis por criar o fluxo do fluido refrigerante pelos diferentes componentes do sistema. Assim, a atuação dos variadores de velocidade para os motores desses compressores permite um maior controle na operação, adaptabilidade aos diferentes tipos de processos e economia de energia.

Variadores de velocidade para motores de compressores de corrente alternada (CA) também são conhecidos como inversores de frequência. A variação de velocidade de motores CA ocorre em função do número dos polos do motor ou alterando a sua frequência.

Modificar a frequência do motor é um método mais simples, porém, com algumas particularidades, pois não é necessário apenas alterar a frequência; é preciso modificar a tensão na mesma proporção.

“Por exemplo, em um motor de 4 polos com frequência de 60hz para o Brasil e uma tensão de alimentação 220V, em 100% da velocidade, ou velocidade nominal, o motor girará em torno de 1700 ou 1750 RPM. Se for necessário que o motor opere em 50% da sua velocidade, 900 RPM, o motor precisa receber 50% das duas variáveis: 30Hz e 110V”, explica Wesley Luppo, Engenheiro de Vendas Sênior da Danfoss.

O inversor de velocidade variável tem a capacidade de variar a velocidade do motor, alterando a frequência e a tensão de alimentação dele. O inversor de frequência receberá a tensão para o qual foi projetado, por exemplo 60hz e 220V, e terá a capacidade de alimentar o motor com diferentes frequências e tensões dependendo da velocidade necessária de operação do motor.

Além disso, a modulação da velocidade do motor pode ser alterada manualmente, a partir de um programa interno ou sinal externo. Esse sinal externo pode ser sinal de corrente variável ou sinal de tensão variável, até mesmo um sensor de temperatura, pressão ou qualquer outro tipo de sensor que esteja na instalação.

Os drives possuem entradas e saídas de controle com as quais é possível realizar funções operacionais mais sofisticadas. Alguns deles podem até incluir a lógica de um controlador CLP, (Controlador Logico Programável).

Um drive é um equipamento eletrônico com vários circuitos integrados. No coração do drive está o circuito retificador, que converte a tensão alternada que o drive recebe em uma tensão contínua. Também estão presentes uma série de filtros eletrônicos que vão limpar e corrigir o sinal de tensão. Essa tensão e corrente passam para o circuito inversor formado pelos elementos conhecidos como IGBTs, que são portas eletrônicas. Neste circuito, a tensão de corrente contínua é agora convertida em tensão de corrente alternada por meio de pulsos gerados pelos IGBTs. Finalmente os pulsos são controlados pelo circuito de controle e ele fornece esses pulsos em frequência e tensão moduladas, conforme exigido pela velocidade do motor.

O circuito de controle pode ser modulado tanto pela interação de entradas e saídas quanto por um sinal externo ou programa de automação.

Os variadores de velocidade têm muitas aplicações. Quando se deseja variar a velocidade, pode ser por necessidade de controle, tipo de processo ou economia de energia. Dentre das aplicações que existem no variador estão as de torque constante ou torque variável. Torque variável são aquelas em que o torque muda em função da velocidade.

Bombas e ventiladores estão dentro das aplicações de torque variável, e isso ocorre porque uma bomba e um ventilador têm menos vazão quando há menos velocidade e, portanto, o torque é menor. De uma forma geral, exceto para essas duas aplicações, o restante das aplicações de acionamento de velocidade variável é considerado torque constante, nesta aplicação entra o caso do compressor de refrigeração.

“Isso ocorre porque o torque do compressor não é em função da velocidade, mas da taxa de compressão que ele possui. Em outras palavras, em função da temperatura de condensação e evaporação e como elas permanecem constantes ao mudar a velocidade do compressor é uma aplicação de torque constante”, complementa Luppo.

A unidade de velocidade variável deve ser capaz de manter o torque constante ou o torque mesmo em condições de baixa velocidade. “Em uma aplicação de refrigeração, modulamos o compressor para adaptar a capacidade de refrigeração”, acrescenta.

Um método que está ganhando popularidade atualmente é o uso de moto-compressores de velocidade variável.  A modulação da velocidade do compressor permite um melhor controle geral da refrigeração, alcançando melhor qualidade do frio e também obtendo economia de energia, isto é, ela evita que o compressor sofra desgaste prematuro com paradas e partidas constantes.

Com a ajuda do drive, o compressor se adapta à capacidade de refrigeração utilizando apenas a energia necessária.  “O tipo de compressor que utilizamos e os limites de funcionamento de velocidade mínima e máxima nos dão o range em que podemos operar de forma variável”, finaliza.

O acionamento da velocidade variável e sua aplicação é tema do sétimo episódio do podcast: “Dribladores da refrigeração” da Danfoss. De forma descontraída e didática, o Dribladores da Refrigeração tem a proposta de elucidar os mais variados tópicos a respeito da refrigeração para técnicos e instaladores em seus episódios.

Líder nos setores de refrigeração, climatização, ar condicionado, automação industrial e hidráulica móbil para segmentos variados, a Danfoss tem como um de seus intuitos contribuir para a qualificação de profissionais de setores junto aos quais atua. Com isso em vista, a empresa desenvolveu um podcast com o nome de “Dribladores da Refrigeração”. O podcast faz uma alusão aos famosos programas esportivos. Os episódios foram concebidos para abordar a temática da refrigeração de forma descontraída e bem humorada, sem perder a essência informativa para os profissionais do setor.

Apresentados pelos “jogadores” Mister e Davigol, os episódios são lançados em toda última quarta feira do mês e a primeira temporada contará com 12 episódios. Os interessados poderão acessar o podcast em: https://dribladores.captivate.fm ou por meio da plataforma de podcast de sua preferência.

Sobre a Danfoss - A Danfoss desenvolve tecnologias avançadas que nos permitem construir um amanhã melhor, mais inteligente e mais eficiente. Nas cidades em crescimento, asseguramos o fornecimento de alimentos frescos e o melhor conforto em nossas casas e escritórios, atendendo à necessidade de infraestrutura eficiente em energia, sistemas conectados e energia renovável integrada. Nossas soluções são usadas em áreas como refrigeração, ar condicionado, aquecimento, controle de motores e máquinas móbil. Nossa engenharia inovadora remonta a 1933 e hoje a Danfoss ocupa posições líderes no mercado, empregando mais de 28 mil e atendendo clientes em mais de 100 países. Somos uma empresa privada controlada pela família fundadora.