MODULAÇÃO DOS VENTILADORES DAS TORRES DE RESFRIAMENTO

Os inversores de frequência também foram usados em várias unidades fabris, tanto em ventiladores como em bombas, para aproveitar as características de torque quadrático destes equipamentos. Inversores de frequência em bombas foram usados somente em torres de resfriamento.

Foram adquiridas e instaladas várias estações meteorológicas, sendo uma para cada fábrica. Ela correlaciona a TBU através da temperatura ambiente e a umidade relativa do ar e envia este sinal para um CLP, que utiliza a relação para determinar qual a PD ótima ou a TB ótima,

As perguntas 18, 19 e 20, referentes a modulação do sistema de condensação ajudaram na identificação de outras oportunidades em outras unidades fabris.

Um dos caso foi realizado em um sistema de refrigeração com três chillers PAC 270 WF iguais com os evaporadores conectados em cascata e com condensadores de placas, em paralelo, resfriados por quatro torres de resfriamento VXT-1200. Cada torre de resfriamento possuía três ventiladores de 50 CV, todos controlados por inversores de frequência.

Seis bombas de água faziam a circulação entre os condensadores de placas e as torres de resfriamento, três delas de 125 CV e três de 60 CV, trabalhando em paralelo, também com inversores de frequência.

Os ventiladores eram controlados pela comparação entre o set point e o valor real medido pelo sensor de temperatura da bacia das torres, que eram comunicantes. Já as bombas eram controladas pela pressão de trabalho. Ambos os set points eram digitados manualmente pela operação e ficava sempre fixo.

A figura 48 apresenta o controle da PD ótima média ao longo dos meses.

Figura 48 – Gestão e controle da PD ótima

Fonte: (Autor).

Pela figura 48 fica claro a época em que o projeto foi implementado e a melhora no controle da PD, em relação à PD ótima.

Além da operação com o set point fixo, também havia problemas de ajuste nas boias que acarretavam em transbordo de água nas torres de resfriamento, por isso, elas operavam com as válvulas de entrada de água limitadas, reduzindo, consideravelmente, a eficiência destes equipamentos.

Outro problema encontrado, previamente, foi a modulação das válvulas de entrada dos condensadores de placas, quando os chillers estavam desligados.

Os condensadores de placas eram antecedidos por três válvulas eletropneumáticas, sendo uma de entrada, outra de saída e a terceira de by-pass, para evitar golpes na tubulação e no trocador de calor. As válvulas podem ser vistas na figura 49.

Figura 49 - Válvulas de água dos condensadores de placas

Fonte: (Autor).

A lógica para fechamento das válvulas era: 1- Abre o by-pass; 2- Fecha a entrada e 3- Fecha a saída; e a para a abertura das válvulas era: 1- Abre a saída; 2- Abre a entrada e 3- Fecha o by-pass.

O objetivo do projeto aplicado neste sistema foi melhorar a modulação dos ventiladores e bombas do sistema de refrigeração.

O primeiro procedimento foi ajustar todas as boias e elevar um pouco o nível do ladrão das torres de resfriamento para abrir as válvulas de entrada das torres, o que aumentou a eficiência das torres de resfriamento e permitiu maior modulação dos ventiladores.

A figura 50 mostra o antes e depois das torres de resfriamento. Na primeira parte são mostradas as válvulas restritas e o espalhamento ruim, já na segunda parte as válvulas estão abertas e o espalhamento da água é adequado.

O segundo passo foi instalar uma estação meteorológica para controlar os ventiladores em função da TBU e da temperatura da bacia. A TBU define o set point da temperatura da bacia que deve ser alcançada, conforme equação (5) já apresentada. Esta diferença de alguns graus a mais é para garantir que se consiga atingir o set point de temperatura na torre e os ventiladores também possam modular.

Figura 50 - Trabalho realizado nas boias e no ladrão para aumentar a eficiência das torres de resfriamento

Fonte: (Autor).

Há um sensor na bacia das torres de resfriamento. Na lógica é comparado o valor do set

point com o valor real da temperatura da bacia e se o segundo for maior que o primeiro, a

rotação dos ventiladores das torres com inversor de frequência aumenta e se estes atingirem 100%, conta-se um tempo e liga o próximo equipamento da fila.

Já se o valor real da temperatura da bacia for menor que o set point, a rotação é reduzida e se atingir a rotação mínima (50%), conta-se um tempo e desliga-se os ventiladores de uma torre de resfriamento. Todos os equipamentos modulam na mesma rotação, para garantir uma condensação uniforme dentro de cada um e entre eles, e para aproveitar a característica de torque quadrático dos ventiladores.

Após o trabalho e a abertura das válvulas de entrada de água nas torres de resfriamento, reduziu-se a perda de carga do circuito e, consequentemente, aumentou a rotação das bombas de água para garantir a pressão de set point.

Por outro lado, a lógica das válvulas dos condensadores de placas foi alterada, pelo fato do sistema de água ser todo paralelo, para o fechamento das válvulas: 1- Abre o by-pass; 2- Fecha a entrada; 3- Fecha a saída e 4- Fecha o by-pass; e a para a abertura das válvulas é: 1- Abre o by-pass; 2- Abre a saída; 3- Abre a entrada e 4- Fecha o by-pass. Assim, quando um dos chillers estiver parado uma carga do circuito de água sai completamente, elevando a pressão na linha e reduzindo a rotação ou o número de bombas em operação.

Com a alteração da lógica, a diferença de potência de cada uma das duas bombas de água de 125 CV foi de aproximadamente 20 kW.

A economia gerada com a implantação do projeto foi de o 0,7 GWh por ano, ou R$ 85.000,00. O investimento foi dentro do tempo de retorno do investimento de dois anos, estipulado pela empresa, somente com a economia de energia elétrica.