Os motores elétricos estão presentes em praticamente todas as áreas do nosso quotidiano. Quase todos os movimentos mecânicos que observamos, desde processos industriais até sistemas de climatização ou transportes, podem ser executados por um motor elétrico.
 

O princípio é simples, converter energia elétrica em energia mecânica. No entanto, quando um motor é ligado diretamente à rede elétrica, a sua velocidade de rotação torna-se fixa, independentemente da real necessidade da aplicação.
 

Isto conduz frequentemente a situações de ineficiência energética, com desperdício de recursos e aumento de custos.
 

A dimensão do problema é significativa, pois estima-se que os motores elétricos sejam atualmente responsáveis por cerca de 45% do consumo global de eletricidade, 70% dos quais, pertencem a três aplicações principais: bombas, ventiladores e compressores.
 

A utilização ineficiente desta energia não só pesa nas contas das empresas, como também agrava o impacto ambiental, aumentando a pegada carbónica do planeta.
 

É precisamente neste ponto que o Variador Eletrónico de Velocidade (VEV), instalado entre a rede elétrica e o motor, assume um papel fundamental.
 

De forma muito simplificada, o VEV funciona em duas etapas principais. O retificador converte a corrente alternada da rede em corrente contínua, armazenando-a num barramento intermédio. O ondulador transforma novamente essa energia em corrente alternada, com frequência e tensão ajustáveis às exigências do processo.

 

Como é que a variação de velocidade pode economizar energia?
 

Apesar da oportunidade de poupança ser transversal a praticamente todos os tipos de aplicação, é normalmente nas aplicações de binário variável, tais como bombagem, ventilação e compressão, que se consegue um potencial de poupança energética mais significativo.
 

Por norma, este tipo de aplicação não necessita de operar sempre na rotação nominal. Os métodos manuais, como as válvulas e registos, controlam o fluxo de ar ou de líquido bloqueando-o ou redirecionando-o, no entanto, o motor continua a funcionar na rotação nominal, desperdiçando energia.

Com a utilização de VEVs, garante-se que o motor consome apenas a energia necessária para manter o caudal necessário.
 

Quando o motor funciona mais lentamente, consome menos energia. Como resultado, mesmo uma pequena redução na velocidade do motor pode levar a uma poupança de energia significativa em comparação com os métodos manuais.

Dando como exemplo uma aplicação com bomba centrífuga, uma redução de 20% na velocidade de rotação traduz-se numa diminuição de cerca de 50% no consumo de energia. Isto deve-se ao facto de a aplicação obedecer às leis de afinidade, segundo as quais a potência varia de forma cúbica em relação à rotação.
 

Atualmente, a União Europeia dispõe de legislação que impõe requisitos rigorosos de eficiência energética e de redução do impacto ambiental ao longo do ciclo de vida dos produtos. Um exemplo concreto é o Regulamento (UE) 2019/1781, no âmbito da Diretiva de Conceção Ecológica (Ecodesign), que estabelece critérios mínimos de desempenho energético para motores elétricos e variadores de velocidade. Esta regulamentação garante que apenas equipamentos mais eficientes e sustentáveis possam ser colocados no mercado europeu, contribuindo para a diminuição do consumo global de energia e para a redução das emissões associadas.
 

Caso sejam cumpridas estas imposições, prevê-se uma poupança anual na União Europeia de 106 TWh em 2030. Para se ter uma ideia da ordem de grandeza, esta poupança equivale ao dobro da eletricidade consumida anualmente em Portugal.

Importa, no entanto, salientar que a utilização de variadores eletrónicos de velocidade nem sempre é sinónimo de poupança energética, por duas razões principais.
 

A primeira prende-se com o ponto de funcionamento do motor. Se este operar constantemente próximo das condições nominais de rotação e binário, o VEV apenas introduz perdas adicionais às já existentes, reduzindo a eficiência global do sistema.
 

Em segundo lugar, a saída do VEV não é totalmente isenta de conteúdo harmónico, resultante do processo de modulação por largura de impulsos (PWM). Esta distorção obriga o variador a fornecer uma corrente superior ao motor, por forma que este consiga desenvolver a potência nominal, o que se traduz numa redução da eficiência global.
 

Este conteúdo harmónico, frequentemente associado a correntes de alta frequência ou de modo comum, pode afetar negativamente a longevidade dos rolamentos do motor, provocando falhas prematuras. Para evitar estes problemas, especialmente em motores de maior potência, é fundamental adotar boas práticas de instalação, como a utilização de cabos blindados, a correta equipotencialização das estruturas, a utilização de rolamentos isolados e de anéis desviadores de corrente, bem como a aplicação de filtros dV/dt na saída dos variadores de velocidade, entre outras medidas preventivas.

 

Que outras vantagens oferece a variação de velocidade?
 

A vantagem mais evidente é a possibilidade de regulação da velocidade de rotação do motor. Com a utilização de VEVs, os motores não necessitam de funcionar sempre na rotação nominal.
 

Na prática, o variador converte da rede uma tensão e frequência constantes em valores variáveis, permitindo o controlo total da aplicação pelo controlo da velocidade, binário, aceleração, desaceleração, direção de rotação e, em alguns casos, até a posição. Ao ajustar continuamente estes parâmetros, o motor passa a operar de forma otimizada, tendo como resultados, menores custos de energia, menos necessidade de manutenção e significativa redução da pegada ambiental.
 

A possibilidade de controlar as rampas de aceleração e desaceleração, são outra vantagem importante, pois além de evitar os picos de corrente durante o arranque que podem, no caso de arranque direto (DOL), chegar entre cinco e sete vezes a corrente nominal do motor, reduz drasticamente o desgaste dos componentes mecânicos do sistema de transmissão, aumentando consideravelmente o seu tempo médio entre falhas (MTBF).
 

As desacelerações controladas permitem ter previsibilidade no veio do motor, sem vibrações e sem longas paragens por inércia, com a evidente melhoria no controlo de processo e qualidade do produto final.
 

A travagem regenerativa é outra vantagem quando temos sistemas com vários VEVs interligados pelo mesmo barramento de corrente contínua, onde a energia gerada pelos motores que travam possa ser aproveitada pelos restantes motores. Se dermos como exemplo um hospital com vários elevadores em constante utilização, a energia dos elevadores que descem, pode ser aproveitada pelos que sobem, aumentando a eficiência global do sistema.
 

Outro exemplo particularmente eficaz é o das aplicações de bobinagem, onde o material é desenrolado e depois rebobinado. Neste tipo de sistemas, é normal assegurar uma tensão constante no material. O desenrolador atua em regime de travagem contínua, funcionando como gerador, enquanto o enrolador permanece em movimento a consumir energia. Num cenário ideal, a única energia consumida seria apenas às perdas inerentes do sistema.

 

 

 

Outra vantagem frequentemente subvalorizada, mas com forte impacto tanto para os trabalhadores como para o meio envolvente, é a redução do ruído ambiental resultante da diminuição da velocidade de rotação do motor através da variação de velocidade, pois trata-se de um benefício que melhora as condições de trabalho e facilita o cumprimento dos requisitos legais de controlo acústico.
 

O controlo de processo sai também muito beneficiado com a utilização de variação eletrónica de velocidade, pois a capacidade de processamento dos VEVs atuais, permite substituir sistemas complexos de engrenagens, efetuar sincronismos de velocidade e posição angular entre motores, reduzir tempos de ciclo e garantir maior repetibilidade e qualidade no produto final. Além disso, permitem a integração com redes industriais e monitorização remota, simplificando a automação e aumentando a flexibilidade das instalações.

 

Que oferta existe na variação de velocidade?
 

Como não existe um único produto capaz de responder a todas as exigências do mercado, a Control Techniques, atualmente denominada por Nidec Drives, desenvolve diferentes gamas de variadores, adaptadas a cada tipo de indústria e função, garantindo sempre a existência de um variador de velocidade adequado capaz de garantir eficiência, fiabilidade e competitividade.
 

Atualmente a Nidec Drives tem disponíveis as seguintes gamas:
 

»»» Commander S – VEV de utilização geral (0,18 a 11 kW): 

Com características otimizadas para aplicações simples, o Commander S distingue-se pela facilidade de utilização. Através da tecnologia NFC, é possível parametrizar o variador diretamente a partir de um telemóvel, sem necessidade de o alimentar.

 

»»» Commander C – VEV de utilização geral (0,25 a 132 kW): 

O Commander C alia eficiência e fiabilidade, oferecendo um desempenho robusto para uma ampla gama de aplicações. Entre as funcionalidades integradas encontram-se o PLC Onboard para programação básica, função de segurança STO dupla (C300), chopper de frenagem e controlo PID, tudo num formato compacto e versátil.
 

»»»» Unidrive M – VEV de alta performance (0,75 kW a 2,8 MW): 

Projetado para máxima estabilidade de controlo e elevada largura de banda, o Unidrive M garante rendimento superior em qualquer aplicação. Suporta todos os tipos de motores industriais, desde motores de indução até motores lineares, passando por motores híbridos de ímanes permanentes e servomotores de alta performance.
 

»»»» F600 – VEV dedicado para bombagem (1,1 kW a 2,8 MW): 

Disponível em versões IP20 e IP65, o F600 oferece controlo de caudal preciso e fiável, utilizando terminologia simplificada para o utilizador. Ao contrário de variadores genéricos adaptados, o F600 é um variador desenvolvido de raiz para aplicações de bombagem, garantindo eficiência e fiabilidade máximas.

»»» H300 – VEV dedicado para AVAC (1,1 kW a 2,8 MW): 

Com dimensões entre as mais compactas da sua classe, o HVAC Drive H300 é o resultado de uma vasta experiência da Nidec Drives no mercado de AVAC. Disponível em IP20 e IP65, oferece poupança de espaço, facilidade de manuseamento e grande flexibilidade de montagem.
 

»»» E300 – VEV dedicado para elevação (2,2 a 250 kW): 

A Nidec Drives é líder mundial na tecnologia de variadores para elevadores, com mais de 3 milhões de instalações em funcionamento. O E300 responde às necessidades de qualquer edifício, desde pequenos edifícios residenciais a arranha-céus de luxo, em novas construções ou projetos de modernização.
 

»»» Digitax HD – VEV para servomotores (1,5 a 16 A, com 300% de sobrecarga): 

Especialmente concebido para aplicações altamente dinâmicas, o Digitax HD disponibiliza até 300% de sobrecarga e uma das maiores densidades de potência do mercado. Está disponível em quatro variantes, com comunicações nativas em Modbus RTU, Ethernet IP, Modbus TCP/IP, Profinet e EtherCAT.
 

»»» DFS – VEV modular em quadro de assentamento no solo (55 kW a 2,8 MW): 

A gama DFS foi projetada para tirar o máximo partido dos módulos de elevada potência, garantindo a máxima eficiência energética. Estes variadores modulares vêm em quadros pré-montados, fáceis de configurar e protegidos contra poeiras e líquidos, incluindo todos os componentes necessários para uma instalação simplificada.
 

»»» Mentor MP – VEV para motores de corrente contínua (25 a 7400 A): 

Baseado na mesma plataforma de controlo do Unidrive, o Mentor MP é atualmente o variador de velocidade para motores de corrente contínua mais avançado do mercado, oferecendo desempenho, flexibilidade e total integração com soluções modernas de automação.

 

Qual o investimento em formação?
 

Uma das apostas da Harker Solutions tem sido a área da formação, não apenas junto dos seus clientes, através de diversas ações práticas realizadas em contexto industrial, mas também no meio académico, com apresentações em várias faculdades. O objetivo é claro, proporcionar uma transferência de conhecimento que permita aos profissionais e futuros engenheiros compreender de forma mais aprofundada as potencialidades que as gamas mais recentes de variadores de velocidade oferecem. Desta forma, a Harker Solutions contribui para a capacitação técnica das empresas e para a preparação das novas gerações, promovendo a adoção de soluções energeticamente eficientes, tecnologicamente avançadas e alinhadas com os atuais desafios de sustentabilidade.
 

 

A variação de velocidade não é apenas uma forma eficaz de melhorar a eficiência energética, a sustentabilidade e a competitividade, mas também uma forma de aumentar a longevidade dos acionamentos pela redução de vibrações, desgaste mecânico e falhas prematuras.
 

Ao ajustar a rotação do motor à real necessidade do processo, evita-se o desperdício de energia principalmente em cargas de binário variável, tais como bombas, ventiladores e compressores. Dados recentes confirmam que os benefícios não são marginais, com reduções no consumo energético tipicamente entre 15% e 40%, dando a possibilidade de tempos de retorno de investimento bastante curtos.
 

No entanto, para garantir estes benefícios, é importante dimensionar corretamente o variador e o motor, considerando o tipo de carga, regime de serviço, tipos de cablagem, parametrização, proteção contra harmónicos e implementar boas práticas de instalação.
 

Na Harker Solutions, a nossa missão vai muito além de sermos apenas fornecedores de tecnologia: somos industry partners, dedicados a impulsionar a sua eficiência e competitividade.