Os inversores de frequência variável melhoram a eficiência?

Normalmente, o consumo de energia e a eficiência são referidos de forma intercambiável com as bombas, especificamente quando um inversor de frequência variável (VFD) é adicionado para variar a velocidade do motor e da bomba. Na verdade, a adição de um VFD, mantendo tudo o mais constante, não alterará a eficiência da bomba (η) e, na verdade, reduzirá a eficiência geral (ηOA).

Representado na Imagem 1 e na Equação 1, a eficiência da bomba é a relação entre a potência de saída da bomba (Pw – função da vazão e altura manométrica) e a potência de entrada da bomba (P), que não são afetadas pelo VFD, a menos que a velocidade seja aumentada ou diminuída.

Agora, se considerarmos a eficiência geral, que na Imagem 1 é a relação entre a potência de saída da bomba (Pw – pequena seta vermelha) e a potência de entrada do controle (VFD) (PDrive – grande seta vermelha), podemos ver que a eficiência geral diminuirá devido a perdas no VFD, resultando em maior potência no VFD do que no motor. Haverá também aumentos incrementais nas perdas do motor devido à potência do VFD, que geralmente são menores e não estão representados.

A eficiência dos VFDs é alta, de modo que as perdas geralmente são modestas (~ 3%), o que pode ser bastante compensado pelas eficiências de controle do sistema. A discussão anterior sobre eficiência geral reduzida ao adicionar um VFD, no entanto, não significa que o consumo de energia aumentará porque o objetivo de um VFD é controlar a velocidade da bomba e alterar o ponto de operação (altura manométrica e vazão), o que alterará o potência de saída da bomba e potências de entrada.

O exame da Imagem 2 revela como o desempenho da bomba (altura e potência versus fluxo) muda com a velocidade e por que usar VFDs para reduzir a velocidade geralmente reduz o consumo de energia, mesmo que a eficiência da bomba e a eficiência geral diminuam.

A imagem 2 mostra um sistema de bomba de velocidade variável projetado para uma vazão máxima de 19,1 milhões de litros por dia (ML/d) e 95 metros (m) de altura manométrica a 100% da velocidade, e uma vazão mínima de 10,4 ML/d e 66 m de cabeça a 80% de velocidade. A eficiência da bomba realmente diminui do ponto de melhor eficiência (BEP) de 84,5% para a vazão máxima projetada para 80% na vazão mínima projetada.

No entanto, a potência de entrada da bomba em quilowatts (kW) diminui de cerca de 245 kW para 100 kW. Por outro lado, se o proprietário do sistema decidisse usar uma válvula de controle (em vez de usar um VFD para reduzir a velocidade) para reduzir a vazão, o sistema operaria no ponto de cabeça de velocidade de 100% de 108 m (potência = 175 kW) em comparação a 66 m (potência = 100 kW) a 80% da velocidade. Este exemplo ilustra que há mais no consumo de energia do que na eficiência da bomba.

Leia mais perguntas frequentes sobre a bomba HI aqui.

HI Pump FAQs® é produzido pelo Hydraulic Institute como um serviço para usuários de bombas, empreiteiros, distribuidores, representantes e OEMs. Para obter mais informações, visite pumps.org.