Diferenças entre a utilização de variadores de frequência para controlo do fluxo em bombas e válvulas de controlo

A utilização de variadores de frequência para controlo do caudal em bombas permite poupanças de energia significativas, uma vez que a capacidade de bombagem é adaptada exatamente aos requisitos do processo. O modo de funcionamento deste método de controlo funciona de acordo com a forma como as curvas da bomba se movem em relação às leis de afinidade.

Por outras palavras, se a velocidade do impulsor da bomba for reduzida, a curva da bomba desloca-se para baixo. Se a velocidade for aumentada, move-se para cima. Isto significa que a capacidade de bombagem é ajustada exatamente aos requisitos do processo, ou seja, tanto o caudal como a altura manométrica são reduzidos.

Para saber mais como conseguir um controlo eficaz do caudal das bombas centrífugas é necessário compreender as vantagens da utilização de variadores de frequência para o controlo do caudal nas bombas, uma vez que este é o método mais eficiente em aplicações de bombagem, pois regulam o consumo de energia em função da carga estática do sistema e da eficiência óptima da bomba. 

A fórmula para calcular o consumo de energia através dos métodos de controlo do caudal da bomba consiste em conhecer a altura manométrica e o caudal:

P=Q x H

Um exemplo de como os variadores de frequência funcionam para o controlo do caudal em bombas é quando se tem uma bomba a fornecer água e o fluido é acionado por um motor de indução de velocidade fixa, mas o caudal é controlado por uma válvula de diafragma que recebe um sinal do sistema de controlo do processo (PLC ou DCS).

Se for necessário menos caudal, a válvula é parcialmente fechada, o que reduz o caudal para o valor desejado e aumenta a pressão da bomba ao mesmo ritmo, o que se designa por aceleração do caudal, enquanto a queda de pressão através da válvula provoca a perda de energia. Além disso, como a bomba funciona contra uma pressão mais elevada, é necessária mais potência do motor.

Ao contrário da utilização de válvulas de controlo, um motor de velocidade variável pode melhorar esta situação quando são implementados variadores de frequência, uma vez que o caudal varia à medida que a velocidade do motor se altera. Por outras palavras, os variadores de frequência para controlo do caudal nas bombas fornecem uma potência trifásica de 50 ou 60 Hertz e criam uma saída trifásica de qualquer frequência desejada, reduzindo o consumo de energia. 

Isto verifica-se quando o motor muda de velocidade e se adapta à frequência fornecida, deixando a bomba a trabalhar a essa velocidade para produzir o caudal desejado e, como não há regulação do caudal, a pressão diminui, pelo que a potência do motor necessária é muito menor, conseguindo-se assim uma poupança de energia durante um período de tempo prolongado.

Os sistemas de bombagem requerem quase sempre uma variação do caudal, que pode ser necessária na cabeça da bomba, como é o caso das alterações cíclicas da pressão do processo ou da bombagem para reservatórios com um nível de líquido variável.

Exemplos comuns incluem o ciclo diário do consumo de água potável, a procura variável de líquidos nos processos ou a procura sazonal de aquecimento.

Apesar das variações, a capacidade da bomba é selecionada de acordo com o caudal e a altura manométrica máximos ou mesmo para necessidades futuras, talvez com uma certa margem de segurança. A capacidade média de bombagem pode ser apenas uma fração da capacidade máxima, o que exigirá alguma forma de controlo, como a utilização de variadores de frequência.

3 métodos diferentes de variadores de frequência para controlo do caudal da bomba 

Existem vários métodos para ajustar o caudal aos requisitos do sistema, sendo os mais comuns utilizados após os variadores de frequência para o controlo do caudal nas bombas:

1. Regulação ou estrangulamento: Funciona com base no princípio do controlo do acelerador e é o método mais utilizado. O caudal causado pela bomba de velocidade constante é reduzido pelo aumento das perdas no sistema quando a válvula é fechada. É também calculado em função do caudal e da altura manométrica.
2. Desvio: Embora não seja muito utilizado, o bypass é principalmente aplicado a bombas de circulação e funciona com base no princípio do escoamento para o sistema, reduzindo o caudal ao desviá-lo para a descarga e a aspiração da bomba. Isto significa que o caudal total aumenta, mas a altura manométrica diminui.
3. Controlo de ligar/desligar: Este método é frequentemente utilizado quando o controlo contínuo não é necessário, tal como manter a pressão num tanque dentro de limites pré-determinados. A bomba está a funcionar ou parada. O caudal médio é o rácio entre o tempo "ligado" e o tempo "total" (ligado + desligado).

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