← Voltar para categoria Drives & Motors

Entendendo as Tecnologias de Transmissão de Energia para Torres de Resfriamento

Procure o equilíbrio certo entre o custo inicial e o custo vitalício

Por Jerome Jennings, gerente global de produtos - Componentes, SPX Cooling Technologies

Jerome Jennings, gerente global de produtos da SPX Cooling Technologies

Jerome Jennings, gerente global de produtos da SPX Cooling Technologies

As torres de resfriamento podem usar várias tecnologias de transmissão de energia, incluindo acionamento por engrenagem, acionamento por correia, acionamento direto e acionamento eletronicamente comutado (EC).

Cada um tem vantagens e desvantagens. A seleção adequada atinge um equilíbrio apropriado do custo inicial versus os custos operacionais.

Visão geral das tecnologias de transmissão de energia disponíveis

As unidades de engrenagem oferecem custo moderado com custos operacionais baixos

O acionamento por engrenagem é um sistema comum usado que transmite energia e tem sido usado por décadas. Um acionamento por engrenagem depende de engrenagens internas que se mesclam para transmitir energia.

Em uma aplicação de torre de resfriamento, o acionamento por engrenagem reduz a potência de alta velocidade do motor para a menor velocidade necessária para alimentar o ventilador. O motor de indução é relativamente pequeno porque a caixa de velocidades multiplica o torque.

Os acionamentos de engrenagem são eficazes em todos os níveis de potência da torre de resfriamento. Suas conchas fundidas espessas que abrigam os dentes da engrenagem e o banho de óleo podem suportar o alto calor e a umidade dentro da torre de resfriamento.

As caixas de engrenagens exigem potência “sem carga” adicional para superar o atrito dos componentes internos e a viscosidade do óleo. A eficiência líquida da caixa de velocidades varia por aplicação, mas geralmente está próxima de 96 por cento.

Transmissão de Energia da Torre de Resfriamento

O acionamento por engrenagem reduz a potência de alta velocidade do motor para a menor velocidade necessária para o ventilador.

O acionamento por engrenagem requer pouca manutenção. Por exemplo, algumas caixas de engrenagens que usam óleo sintético não exigem uma troca de óleo por cinco anos, mas os proprietários de torres de resfriamento e prestadores de serviço devem ser cuidadosos ao inspecionar possíveis vazamentos.

Outra característica positiva da transmissão por engrenagens é que ela é executada com energia on-line direta. Um inversor de frequência (VFD) não é necessário, mas pode ser incluído para benefícios adicionais de controle de velocidade do motor e uso de energia.

Os acionamentos por correia apresentam baixo custo inicial, mas maior custo operacional

Os acionamentos por correia já existem há mais tempo que os acionamentos por engrenagens. Eles são usados ​​para transmitir movimento de um eixo para outro com a ajuda de um loop de material flexível que passa por duas roldanas (também chamadas polias) para ligar os eixos rotativos.

Essa tecnologia oferece uma transmissão suave e efetiva de energia entre eixos, mesmo se eles estiverem a uma distância considerável.

Transmissão de Energia da Torre de Resfriamento

Os acionamentos por correia transmitem movimento de um eixo para outro com a ajuda de um loop de material flexível.

Em uma aplicação de torre de resfriamento, o tamanho das polias determina a velocidade; cintos de tamanhos diferentes proporcionam a redução de velocidade necessária. A menor roldana conecta-se ao motor, enquanto a polia do ventilador maior é conectada a um eixo do ventilador.

A relação entre esses tamanhos determina a redução de velocidade. Cintos que correspondem aos requisitos de perfil e comprimento das polias transmitem energia.

Ao contrário das engrenagens, as correias são expostas ao ambiente quente e úmido da torre de resfriamento. O custo inicial de um acionamento por correia é baixo, mas os custos de manutenção contínuos aumentam com o tempo. Polias e outros componentes corroem; os cintos se esticam e perdem a tensão.

Começando em cerca de 95 por cento de eficiência, os acionamentos por correia podem cair para os 90s baixos ou até mesmo mais baixos à medida que as correias se esticam e se desgastam. A manutenção inclui a substituição regular da correia e a lubrificação do mancal do eixo do ventilador várias vezes ao ano, contribuindo para seu custo operacional mais alto.

Os acionamentos por correia são frequentemente empregados em torres de resfriamento com requisitos de potência mais baixa. Como um acionamento por engrenagem, o acionamento por correia não requer um VFD.

Os motores de acionamento direto têm baixos requisitos de manutenção, mas o custo inicial é normalmente muito maior do que outras alternativas

Existem várias opções de inversor direto nas quais o motor aciona diretamente o ventilador da torre de resfriamento. O motor de acionamento direto oferece confiabilidade com requisitos mínimos de manutenção.

Uma opção de acionamento direto comum usa um motor de imã permanente. Este é um tipo de motor elétrico com ímãs permanentes de terras raras incorporados ao rotor. O uso dessa tecnologia cresceu na última década e agora é amplamente usado em veículos, drones, computadores e várias outras aplicações que precisam de motores potentes, mas relativamente compactos.

O motor de imã permanente aciona diretamente o ventilador, eliminando diversos componentes, incluindo caixa de engrenagens, eixo de acionamento, rolamentos do mancal e acoplamentos. Isso, por sua vez, elimina a necessidade de alinhamento dos componentes mecânicos, agilizando a instalação, reduzindo os custos de instalação e aumentando a eficiência do sistema.

Uma desvantagem da opção de ímã permanente é o custo inicial - um acionamento direto com um motor de ímã permanente é muitas vezes o maior custo de todas as opções de transmissão de energia.

Para os requisitos de torque das aplicações de torre de resfriamento, os motores de ímã permanente tornam-se mais pesados ​​e mais altos do que os motores de indução padrão, devido ao acionamento da engrenagem ser eliminado.

Motores de ímã permanente requerem um VFD para operar. Embora seja um custo inicial extra, o VFD permite que os operadores controlem a velocidade e economizem energia.

Transmissão de Energia da Torre de Resfriamento

O motor de imã permanente aciona diretamente o ventilador, produzindo um campo magnético

Garantir a operação segura é uma preocupação potencial. Com outras opções de transmissão de energia, quando o motor é desconectado, não há energia para ele, tornando-o seguro para manutenção.

O motor de ímã permanente pode gerar eletricidade mesmo quando a energia é desligada, criando potencialmente uma situação perigosa. Se, por exemplo, o vento girar o ventilador e o eixo do ventilador, a eletricidade pode viajar até onde um técnico está trabalhando no equipamento.

Outra preocupação de segurança é o campo magnético produzido, que pode impactar qualquer pessoa que esteja usando um marca-passo trabalhando perto do motor.

Um inversor direto normalmente tem o menor custo de manutenção durante sua vida útil, porque não há necessidade de substituir o óleo, nenhum retentor de óleo que possa se desgastar e não há necessidade de alinhamento de rotina.

A lubrificação anual é recomendada. Os custos iniciais podem ser de duas a três vezes mais do que uma caixa de câmbio. Devido ao alto custo inicial, o retorno pode se estender por dez ou mais anos.

Transmissão de Energia da Torre de Resfriamento

Motor eletronicamente comutado combina motor, controlador e ventilador

O motor eletronicamente comutado (EC) de alta eficiência é uma tecnologia mais nova que combina um pequeno motor CC e um inversor / controlador de velocidade em um único pacote.

A parte do rotor do motor normalmente usa ímãs permanentes de terras raras e o controle de velocidade integral elimina a necessidade de um VFD externo. Para aplicações de torre de resfriamento, o ventilador, a cobertura do ventilador e a proteção do ventilador são geralmente incorporados para fornecer um pacote completo de acionamento mecânico.

Isso proporciona um arranjo simples e compacto que é fácil de instalar na fábrica e substituir no campo conforme necessário.

As torres de resfriamento que usam motores EC são geralmente de menor capacidade e área de cobertura com um tamanho máximo de aplicação de 10 hp ou diâmetros de ventilador de um metro. Em comparação com os acionamentos por correia e outros motores de baixa potência (menos de 5 hp), os motores EC são consistentemente mais eficientes.

Em aplicações de pequeno HP, o motor EC não apresenta perda de transmissão de energia, enquanto outros motores de baixa potência e acionamentos por correia podem experimentar perdas de transmissão de energia de 5-20 por cento.

Como os motores EC usam rolamentos vedados, praticamente não há manutenção. O uso dessa tecnologia para torres de resfriamento é novo e atualmente se presta apenas a diâmetros pequenos de ventiladores de baixo hp.

A Tabela 1 fornece uma comparação geral das tecnologias de transmissão de energia disponíveis. Os acionamentos por correia têm baixo custo inicial, mas alto custo operacional. Unidades diretas têm alto custo inicial com menor custo operacional. Unidades de engrenagem geralmente caem em algum lugar no meio. Os motores EC oferecem baixo custo operacional, mas os tamanhos e aplicações são mais limitados.

Transmissão de Energia da Torre de Resfriamento

Selecionar a opção certa é um ato de equilíbrio

Ao escolher entre as tecnologias de transmissão de energia, os especificadores de torres de resfriamento, contratados e proprietários devem avaliar os custos em todo o ciclo de vida da torre de resfriamento.

Fatores como eficiência energética, facilidade de manutenção, confiabilidade e vida útil devem ser equilibrados com investimento inicial, custos de instalação, complexidade operacional e impacto ambiental.

caso

Um olhar sobre a tecnologia de transmissão de correias, correntes e engrenagens, engenharia de transmissão de energia, https://www.powertransmission.com/blog/a-look-at-belt-chain-and-gear-drive-technology/, recuperou 5 / 17 / 18

Informador de Indústria de Processos

Notícias relacionadas

Deixe um comentário

Seu endereço de email não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *

Este site usa o Akismet para reduzir o spam. Saiba como seus dados de comentário são processados.