As unidades de tratamento de ar (AHU) estão presentes na grande maioria das empresas para condicionar o ar processado pelo sistema HVAC.
Visto a sua vasta aplicação e uso contínuo, a eficiência energética e a sustentabilidade tornam-se fatores importantes para tal operação.
Neste contexto, nota-se a importância de escolher corretamente a tecnologia de ventilação ideal para a aplicação.
Por exemplo, em ambientes como data centers, a necessidade de resfriamento constante e a variabilidade da carga térmica tornam essa decisão ainda mais estratégica.
Entre as opções disponíveis para tal aplicação ou para aquelas que são semelhantes, destacam-se os ventiladores comutados eletronicamente (EC) e os sistemas que combinam motores convencionais com inversores de frequência (VSDs – Variable Speed Drives).
Embora os ventiladores EC sejam bem conhecidos e frequentemente promovidos como uma solução eficiente, a análise de sustentabilidade exige uma visão mais ampla e que considere fatores como dissipação térmica, manutenção e custo operacional ao longo do tempo.
Portanto, qual a opção mais sustentável: ventiladores EC ou Inversores de frequência? É isto o que vamos descobrir.
Contents
Um breve resumo sobre as tecnologias
Os ventiladores Eletronicamente Comutáveis (EC) consistem em um motor e um pacote de acionamento integrados em um único conjunto, trazendo uma solução compacta e, na grande maioria das vezes, com menor custo inicial.
Além disso,o design do EC facilita a instalação e pode oferecer alta eficiência em condições ideais de carga.
Os sistemas compostos por inversores de frequência e motores convencionais, por sua vez, permitem um controle preciso da velocidade e torque, oferecendo flexibilidade na operação e ajustes conforme a demanda real do ambiente.
Ventiladores Eletronicamente Comutáveis ou Inversores de Frequência: Qual é a Opção Mais Sustentável?
A partir de agora, iremos considerar alguns fatores relevantes para a comparação de uma tecnologia com a outra, destacando principalmente as suas vantagens e desvantagens em relação aos fatores sustentabilidade e eficiência.
Eficiência Energética vs. Sustentabilidade
Os ventiladores EC são bastante conhecidos pela sua eficiência energética, o que é ótimo. Mas, dependendo da aplicação, a eficiência energética pode não ser um parâmetro suficiente para a aquisição de um dispositivo.
Por exemplo, em muitas aplicações, o desempenho do sistema em cargas parciais é mais relevante do que a eficiência em carga máxima.
Neste caso, gostamos de exemplificar mencionando o Data center, em que os sistemas de resfriamento presentes são projetados para operar em cenários de pico, mas a realidade é que a maioria das operações ocorre em carga reduzida.
Nesse contexto, um motor com inversor de frequência pode oferecer uma economia de energia mais significativa ao longo do tempo, uma vez que este dispositivo eletrônico ajusta a velocidade de rotação de forma mais eficiente para cada situação operacional.
Problemas de Dissipação Térmica
A dissipação térmica é um fator limitante para quaisquer operações e essa desvantagem está atrelada aos ventiladores EC.
“E para os inversores de frequência?” Também é uma desvantagem, mas depende do sistema.
Por exemplo, como o VSD está embutido no próprio motor, o calor gerado pelo acionamento eletrônico pode ser um fator limitante, já que contribui para o superaquecimento e comprometendo a vida útil do equipamento.
Por outro lado, a configuração de um motor separado e um VSD permite uma melhor distribuição térmica, uma vez que o inversor pode ser instalado em um local mais ventilado ou até mesmo refrigerado.
Tal estratégia reduz a incidência de falhas térmicas e aumenta a longevidade do equipamento, tornando a solução mais confiável a longo prazo.
Manutenção e Facilidade de Substituição
A manutenção é sempre um fator crítico na avaliação da sustentabilidade de um sistema, e isso não é diferente para um sistema de ventilação.
Por exemplo, diante de uma falha em um ventilador EC, geralmente é recomendável substituir todo o conjunto motor-inversor, o que pode ser desafiador devido à especificidade dos modelos e à disponibilidade de peças sobressalentes.
Além disso, muitos ventiladores EC são fabricados sob medida, o que impede uma substituição rápida e aumenta o tempo de inatividade do sistema.
Em contrapartida, um sistema composto por motor e inversor de frequência separados proporciona maior modularidade.
Em outras palavras, se o motor apresentar defeito, ele pode ser substituído sem a necessidade de trocar o inversor, e vice-versa.
A mencionada flexibilidade reduz, então, os custos e a necessidade de descarte de componentes eletrônicos que ainda podem estar operacionais, contribuindo para uma abordagem mais sustentável.
Adaptação a Cargas Parciais e Picos de Demanda
Diversas aplicações requerem que os sistemas de resfriamento sejam superdimensionadas, a fim de lidar com eventuais picos de carga, como ocorre com data centers.
Embora, na prática, raramente operem nessas condições extremas, a demanda térmica de um sistema pode variar expressivamente ao longo do dia, e a operação contínua em carga parcial é muito mais comum do que em carga máxima.
Neste contexto,os ventiladores EC podem apresentar altos níveis de eficiência em cargas máximas, mas sua performance em cargas parciais nem sempre é otimizada.
Por outro lado, os motores com inversores de frequência podem ajustar dinamicamente a rotação para melhor atender à variação da carga, garantindo economia de energia e evitando desperdícios.
Além disso, os sistemas de inversores de frequência podem fornecer maior torque quando necessário, favorecendo a utilização de menos ventiladores para atingir o mesmo fluxo de ar.
Este fato implica na redução do número de componentes sujeitos a falha, resultando em uma configuração mais confiável e de menor impacto ambiental.
Impacto Econômico e Sustentabilidade a Longo Prazo
Ao contrário do que muitos pensam, a sustentabilidade não significa apenas eficiência energética.
A sustentabilidade também está relacionada à durabilidade e redução de desperdícios.
Então, se um equipamento desgasta prematuramente e precisa ser substituído, o seu impacto ambiental e econômico pode ser maior do que o de uma solução que consome ligeiramente mais energia, mas apresenta maior vida útil.
Desta forma, tem-se que optar por motores convencionais combinados com VSDs pode resultar em menor descarte de equipamentos e componentes eletrônicos, reduzindo a geração de resíduos eletrônicos, que representam um grande desafio ambiental.
Além disso, a flexibilidade de sistemas de motores convencionais e inversores de frequência permite adaptações futuras, caso seja necessário expandir ou modificar a capacidade de ventilação.
Considerações Finais
A decisão entre ventiladores EC e sistemas compostos por motores convencionais com inversores de frequência, exige a avaliação dos fatores eficiência energética, confiabilidade, facilidade de manutenção e impacto ambiental ao longo do ciclo de vida do equipamento.
Ainda que os ventiladores EC ofereçam vantagens iniciais, como um design integrado e eficiência em cargas máximas, sua limitação na dissipação térmica, a dificuldade de substituição e menor flexibilidade em cargas parciais podem torná-los uma escolha menos sustentável a longo prazo.
Por outro lado, os motores combinados com inversores de frequência oferecem uma solução mais adaptável, confiável e, em muitos casos, mais econômica em termos de operação e manutenção.
Além disso, considerando desafios específicos de aplicações como data centers, onde a carga térmica varia constantemente, a utilização de motores e inversores pode ser a mais vantajosa,seja do ponto de vista financeiro ou do ambiental.
Por fim, enfatiza-se que, ao avaliar opções para sistemas de ventilação, é fundamental entender a interconexão e interdependência dos componentes do sistema, equilibrando eficiência, durabilidade e sustentabilidade.
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