No decorrer dos anos, a eficiência energética e o controle rigoroso de processos industriais têm sido fatores relevantes na competitividade de mercado, uma vez que a redução de custos de produção implica na redução do preço de venda do produto e no consequente aumento do número de vendas.

Desta forma, as empresas têm realizado uma pesquisa de mercado em busca de conhecimento em ferramentas e estratégias que contribuam para a sua ascensão.

Neste contexto, os drives de frequência são enaltecidos visto os seus diversos benefícios oferecidos, os quais abrangem tanto a eficiência energética quanto o controle de processos.

Embora este dispositivo industrial tenha grande destaque no mercado, muitos ainda se limitam quanto às suas possíveis aplicações e, com isso, perdem a oportunidade de alavancar a condição atual da empresa.

Por este motivo, este texto visa apresentar aplicações industriais de Drives Danfoss, visto que nesta marca você encontra a qualidade e os recursos adicionais que podem beneficiar as diferentes necessidades que possam surgir.

O que são drives

De modo geral, os drives são dispositivos eletrônicos que controlam o comportamento de motores elétricos, a fim de regular a velocidade, o torque e outras características do movimento.

Assim, esses dispositivos agem em intermediário entre a fonte de energia e o motor, de modo que a potência entregue para o motor seja ajustada de acordo com a necessidade do processo.

Esses drives, então, são utilizados em ambientes industriais que devem ter recursos otimizados.

Além disso, existem diferentes tipos de drives e as suas aplicações são específicas, mas destacam-se os:

• Servo drives: Usados para controle preciso de movimento em robôs e máquinas de usinagem.
• Drives de corrente contínua (CC): Controlam motores de corrente contínua ajustando a tensão de alimentação.
• Drives de frequência: Usados para controlar a velocidade de motores de corrente alternada (CA), ajustando a frequência da energia fornecida.

Conheça os drives de frequência

O drive de frequência, ou inversor de frequência, se trata de um dispositivo eletrônico que controla a velocidade e o torque de motores elétricos, permitindo então que as máquinas que são acionadas por este motor, operem com eficiência em diferentes níveis de velocidade.

Esta é uma função e tanto para operações industriais. É como se você se alimentasse com uma quantidade de comida que lhe deixasse satisfeito, e não sofresse a consequência de comer além do que devia.

Analogamente, o seu motor elétrico vai ser alimentado com o valor de tensão que é necessário para exercer o processo industrial sem extrapolações que implicariam no aumento da energia elétrica gasta.

Por isso, entre as vantagens do uso do drive de frequência, está a economia de energia.

Como o drive de frequência funciona

Como se sabe, o drive de frequência tem a função de fornecer a tensão de alimentação de maneira eficiente para o motor elétrico. Para isso, o dispositivo conta com etapas de conversão de tensão até que o resultado final seja o controle preciso do motor.

Vamos conhecer cada uma dessas etapas?

1. Retificação (CA para CC): A corrente alternada (CA) que vem da rede elétrica, é convertida em corrente contínua (CC), através do circuito retificador que é composto por diodos e outros componentes eletrônicos. Essa etapa é necessária porque a corrente alternada não permite controle direto da velocidade de um motor;
2. Filtragem: Em seguida, a corrente contínua (CC) passa por um filtro, que suaviza as oscilações para criar uma corrente contínua mais estável, evitando flutuações que possam causar interferência no funcionamento do motor;
3. Inversão (CC para CA de frequência variável): A corrente contínua é convertida para a sua forma anterior, isto é, corrente alternada. Contudo, a frequência desta corrente é ajustável. Isso é feito pelo inversor, composto de transistores que controlam a velocidade e a forma da onda de saída. Neste instante, o drive ajusta a frequência e, consequentemente, a velocidade do motor. A tecnologia de modulação de largura de pulso (PWM) é usada para gerar sinais de saída precisos, controlando a tensão e a frequência de forma eficiente;
4. Controle vetorial (opcional): Em muitos drives de frequência modernos, como os da Danfoss, há uma função adicional chamada controle vetorial, que ajusta o torque e a velocidade do motor em tempo real, com base nas condições operacionais. Isso permite um controle mais preciso, ideal para aplicações onde é necessário ajustar o torque com alta precisão, como em guinchos ou elevadores.

Desta forma, entende-se que:

A frequência de rede do Brasil é de 60 Hz, e drives de frequência podem contornar este fato, fazendo com que motores elétricos funcionem em menores e maiores frequências, implicando em menores e maiores velocidades de rotação

Portanto, se seu motor elétrico funciona, a 60Hz, em uma velocidade nominal de 1750 rpm, este mesmo motor controlado por um inversor que, por exemplo, possibilita uma frequência de 400Hz, irá operar a uma velocidade proporcional a este aumento de frequência.

Tipos de controle em drives de frequência Danfoss

Os drives de frequência contam com dois tipos diferentes, sendo que estes têm relação direta com a aplicação desses dispositivos.

Em outras palavras, os diferentes tipos de drives de frequência oferecem diferentes características e funções, e isto os designam diferentes aplicações.

Cheque abaixo os dois diferentes tipos de drives Danfoss e as suas características.

Controle escalar (V/f) – Simplicidade e eficiência

O controle escalar, também conhecido como V/f (tensão sobre frequência), é o tipo de controle mais básico que um drive de frequência pode oferecer.

Nesse drive, a relação entre a tensão (V) e a frequência (f) é constante, e isso significa que, se o drive aumentar ou diminuir a frequência, a tensão de alimentação do motor é ajustada proporcionalmente.

Contudo, a consequência de uma relação constante entre a tensão e a frequência neste inversor implica na falta de configurações de dinâmica de controle do motor ou de torque.

Neste contexto, o inversor escalar oferece as seguintes vantagens de controle:

• Simplicidade: O controle escalar é mais fácil de implementar e configurar;
• Baixo custo: Por ser mais simples, drives com controle escalar tendem a ser mais acessíveis;
• Aplicações de baixa demanda: É ideal para sistemas onde o controle preciso de torque não é necessário, como ventiladores, bombas e esteiras transportadoras.

Além disso, visto as limitações deste drive, as suas aplicações típicas são as de baixo desempenho, como:

• Ventiladores e exaustores;
• Bombas centrífugas;
• Sistemas de ventilação HVAC;
• Esteiras transportadoras que não requerem variações frequentes de velocidade ou torque.

Controle vetorial – Robustez

O drive de frequência Danfoss vetorial, conhecido também como de controle orientado por campo, é um método avançado de controle de motores, já que este controle ajusta de forma dinâmica a velocidade e o torque do motor em tempo real.

É claro, isto não poderia ser realizado sem um monitoramento severo do fluxo magnético do motor e sem um ajuste dos vetores magnéticos do mesmo.

Desta forma, deste drive espera-se um desempenho otimizado para cada situação operacional.

Neste contexto, o inversor vetorial oferece as seguintes vantagens de controle:

• Controle preciso de torque: O controle vetorial ajusta dinamicamente o torque, permitindo que o motor forneça exatamente a quantidade necessária em cada situação;
• Resposta rápida: Este método permite que o drive responda rapidamente às mudanças de carga e velocidade, tornando-o ideal para aplicações dinâmicas;
• Partida sem carga elevada: Mesmo em baixas velocidades, o controle vetorial garante que o motor tenha torque suficiente, ao contrário do controle escalar, que pode perder eficiência em situações de baixa velocidade.

Desse modo, as aplicações típicas deste drive são as de alto desempenho, tais como:

• Guindastes;
• Elevadores;
• Máquinas de usinagem;
• Sistemas de produção com cargas variáveis.

Aplicações dos drives Danfoss para a indústria

Os drives de frequência são dispositivos amplamente utilizados em diferentes setores industriais, onde o controle dos motores elétricos é exigido.

Visto os benefícios distintos oferecidos pelos diferentes drives de frequência, entende-se que o drive escalar é utilizado em serviços de menor responsabilidade e o vetorial em serviços de maior responsabilidade.

Além disso, a Danfoss dispõe de drives avançados que dispõe até mesmo de ambos os controles (escalar e vetorial) em um só dispositivo.

Desta forma, você fica confortável para utilizar o drive em diferentes necessidades que possam surgir.

Em suma, dentre as possíveis aplicações dos drives Danfoss, podemos citar algumas, as quais são:

 

1.Sistemas de bombeamento

• • Indústria de água e saneamento

Os drives Danfoss são utilizados, em sistema de distribuição, para ajustar a velocidade das bombas de acordo com a demanda.

Desta forma, o desperdício é reduzido quando a demanda é baixa, o que melhora a eficiência ao longo do tempo.

• Secagem de papeis 

Em indústrias de papel e celulose ou de energia, as quais devem remover vapor do ambiente por meio de bombas de vácuo, utilizam drives de frequência para aplicar um vácuo gradual e de acordo com a temperatura.

• Sistema de irrigação agrícola 

O drive Danfoss ajusta a vazão da bomba de acordo com a quantidade de água necessária, reduzindo o consumo de energia e de recursos (água, por exemplo).

2.Sistemas de ventilação e ar condicionado (HVAC)

• • Ventiladores e exaustores

Os drives Danfoss regulam o fluxo de ar, economizando energia e garantindo o conforto térmico em grandes edifícios ou fábricas.

Neste contexto, é preciso monitorar a temperatura ambiente para que os exaustores e ventiladores trabalhem em conjunto com o ar condicionado.

3.Compressores

• Indústria de refrigeração 

No controle de compressores em sistemas de refrigeração, os drives de frequência permitem ajustar a capacidade de refrigeração de acordo com a demanda, o que ajuda a economizar energia e evitar o desgaste do equipamento.

Isto pode ser aplicado em câmaras frigoríficas, para que o drive ajuste a velocidade do compressor para manter a temperatura adequada sem consumir mais energia do que o necessário.

4.Esteiras transportadoras

• Logística e fabricação 

Processos que lidam com a movimentação e transporte de materiais requerem um controle preciso de velocidade e torque.

A velocidade é utilizada para manter a produção em fluxo constante e sincronizado, independente da demanda.

Já o torque garante que a carga consequente de diferentes pesos sobre a esteira não seja um problema que possa interromper o fluxo de produção.

Nota-se esta aplicação em fábrica de veículos, onde drives são um dos recursos da engenharia utilizados para garantir que as peças sejam montadas em sincronia com os operadores e robôs.

Além disso, tanto as esteiras quanto os braços robotizados podem compartilhar de drives que, através de uma relação, garantem a sincronia operacional.

5.Máquinas de corte e usinagem

• Indústria metalúrgica e de manufatura

Tornos, fresadoras e cortadoras devem ter a velocidade controlada durante a operação.

Neste contexto, os drives Danfoss garantem uma velocidade de rotação da ferramenta para cortes precisos e um deslocamento da mesa em velocidade controlada para otimizar o tempo de trabalho.

6.Guindastes e Elevadores

• Movimentação de cargas

Como você deve saber, a elevação de cargas, pesadas ou não, deve ser realizada com uma velocidade controlada para garantir a segurança.

O torque, neste caso, garante que, para diferentes velocidades e pesos, o motor execute o seu serviço de modo suave.

Por exemplo, quando se tem um guindaste operando em uma construção, a velocidade da movimentação da carga é ajustada para garantir segurança ao levantar e posicionar peças pesadas.

Já os elevadores devem oferecer uma mesma velocidade para cargas distintas, o que exige um controle de torque em tempo real.

7.Indústria de alimentos e bebidas

• • Embalagem e engarrafamento

Em processos de embalagem e engarrafamento, onde é necessária uma alta precisão e sincronização entre diferentes máquinas, os drives de frequência ajudam a garantir que todas as etapas do processo ocorram na velocidade correta.

Na linha de produção de bebidas, os drives estão presentes para sincronizar as máquinas de enchimento e rotulagem, para que o produto seja disponibilizado sem falhas.

A Nepin e a sua responsabilidade

A Nepin exerce muito mais do que o papel de ensinar e orientar os seus clientes sobre fatos relacionados a processos industriais.

Além de fornecermos-lhe dicas e explicações, também sentimos a necessidade de levá-los para um caminho de qualidade, o qual é obtido por meio de dispositivos robustos e íntegros confiáveis.

Neste contexto, apresentamos os nossos drives Danfoss, os quais servem como solução industrial para as suas necessidades básicas e complexas.

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