As vantagens do funcionamento com unidade de frequência em bombas submersíveis

Conheça os benefícios das unidades de frequência variável e dos filtros de saída, saiba quando deve selecioná-los e como o pode fazer corretamente.

As unidades de frequência variável (VFD) podem ser usadas com motores submersíveis em vários tipos de instalações e aplicações.

Neste módulo, vamos apresentar alguns exemplos de aplicações  nas quais é particularmente relevante utilizar uma VFD. Também iremos dar-lhe a conhecer as vantagens dos filtros de saída. Vamos começar. 

Em termos gerais, a principal vantagem de usar uma unidade de frequência variável em bombas submersíveis é a capacidade que lhe dá de regular a sua instalação. 

Independentemente de precisar de manter um parâmetro da bomba constante ajustando a velocidade da bomba ou de se adaptar a uma necessidade variável da bomba ao longo do tempo, o funcionamento com uma VFD traz imensos benefícios. Vejamos alguns exemplos. 

Em minas ou estaleiros de construção, há muitas vezes a necessidade de baixar o nível do lençol freático e de o manter constante durante, por exemplo, a construção de edifícios, estradas e túneis, ou de garantir que as minas não inundam. Com uma unidade de frequência variável, isto pode ser feito facilmente. 

O funcionamento com VFD também pode ser usado em aplicações de abastecimento doméstico de água em que a água potável seja bombeada diretamente do poço para a torneira. Aqui, o objetivo é, por norma, reduzir o volume de água estagnada em reservatórios pressurizados, bem como manter uma pressão constante da água, independente da variação da necessidade de água e das condições do poço.

Outra aplicação à qual a VFD se adequa são os poços geotérmicos, nos quais há a necessidade de fornecer uma temperatura constante a edifícios. Isto consegue-se fazendo variar o caudal da bomba para o permutador de calor, obtendo assim o caudal ideal ao longo do permutador de calor.

Em aplicações de abastecimento de água, há muitas vezes uma variação da necessidade ao longo de um dia ou de um ano. Por exemplo, se o seu consumo for mais elevado no verão do que no inverno, pode facilmente regular a velocidade da bomba de acordo com o consumo. 

Outra aplicação na qual é preciso um rendimento variável da bomba são as “fontes dançantes”. Aqui, a pressão da água varia constantemente para ser possível criar as variações nas colunas de água. 

Por último, regular a sua instalação permite-lhe utilizar o aquífero da forma mais eficiente possível. Ao fazê-lo, conseguirá extrair o volume de água exato que o poço consegue fornecer, garantindo que o poço não é danificado por bombeamento excessivo.

Agora que abordámos algumas das aplicações que beneficiam do funcionamento com VFD, vamos analisar alguns aspetos a que deve ter atenção durante o processo de instalação.

Antes de mais, é necessário dimensionar o sistema corretamente. Ao lidar com unidades de frequência variável, é preciso saber que aumentar a velocidade da bomba tem um impacto enorme sobre a potência do motor necessária.

Por exemplo, se a velocidade for duplicada, o caudal é duplicado, a pressão quadruplica e o requisito de potência aumenta oito vezes. 

A seguir vamos focar-nos na instalação em si, mais especificamente nos filtros de saída. Na Grundfos, recomendamos instalar um filtro de saída na sua instalação de bomba submersível se a alimentação de rede for superior a 380 volts. Se a tensão exceder este limite, o sinal pode danificar o motor e reduzir a respetiva vida útil. Um filtro de saída elimina esse risco.

Existem três tipos diferentes de filtros de saída: indutância de linha,

dV/dt e onda sinusoidal. Enquanto os primeiros dois são ofertas básicas, a nossa recomendação seria usar um filtro de onda sinusoidal. Vamos analisar em maior detalhe. 

Um filtro de onda sinusoidal é o filtro de saída recomendado para unidades de frequência de 380 volts ou mais. Numa instalação submersível típica com uma VFD, a unidade de frequência irá enviar ondas sinusoidais sobrepostas com sinais de interferência.

No entanto, ao adicionar um filtro de onda sinusoidal, o sinal interferido é convertido num sinal sinusoidal puro. Isto não só ajuda a prolongar a vida útil do seu motor, como também significa que os seus cabos submersíveis não têm de ser blindados, como também significa que os seus cabos submersíveis não têm de ser blindados, o que reduz os custos de instalação.

Por fim, vamos falar brevemente dos cabos numa instalação submersível. Numa instalação submersível típica, existem cabos não blindados e cabos blindados.

O cabo que liga a alimentação de rede à VFD não é blindado, o cabo que liga a VFD ao filtro de saída é blindado e, por último, o cabo que liga o filtro ao motor da bomba não é blindado.

Isto resume as unidades de frequência variável e os filtros de saída em instalações de bombas submersíveis. Vamos recapitular, mais uma vez, os pontos principais:

O funcionamento com VFD traz benefícios significativos, independentemente de precisar de manter um parâmetro da bomba constante ou de se adaptar a uma ecessidade variável da bomba.

O funcionamento com VFD é vantajoso numa série de aplicações, incluindo o abastecimento doméstico de água, minas e estaleiros de construção.

Por último, existem três tipos de filtros de saída, dos quais o filtro de onda sinusoidal é a solução recomendada. Prolonga a vida útil do motor e reduz os custos de instalação.

Visão geral do curso

Módulos
Módulos: 3
Tempo de duração
Tempo de duração: 25 minutos
Nível de dificuldade
Nível de dificuldade: Avançado

As vantagens do funcionamento com unidade de frequência em bombas submersíveis

Conheça os benefícios das unidades de frequência variável e dos filtros de saída, saiba quando deve selecioná-los e como o pode fazer corretamente.

Variable frequency drives can be used with submersible motors in a number of installations and applications.

In this module, we will present a few examples of applications in which it is particularly relevant to use a VFD. We will also introduce you to the benefits of output filters. Let’s get started.

Generally speaking, the main advantage of using a variable frequency drive in submersible pumps is the ability it gives you to regulate your installation.

Regardless of whether you need to keep a pump parameter constant by adjusting the pump speed, or adapt to a varying pump demand over time, VFD operation brings benefits aplenty. Let’s take a look at a few examples.

In mines or construction sites, there is often a need to lower groundwater and keep it at a constant level during, for instance, the construction of buildings, roads and tunnels, or ensuring that mines do not flood. Thanks to a VFD, this can easily be done.

VFD operation can also be used in domestic water supply applications, in which tap water is pumped directly from the well to the tap. Here, the typical aim is to reduce the quantity of stagnant water in pressurised reservoir tanks as well as keep a constant water pressure, independent of varying water demands and well conditions.

Another VFD-friendly application is geothermal wells, in which there is a need of providing constant temperature to buildings. This is achieved by varying the pump flow to the heat exchanger, thereby obtaining the optimal flow through the heat exchanger.

In water supply applications, there is often a varying demand over the course of a day or a year. For instance, if your consumption is higher in the summer than in the winter, you can easily regulate the pump speed according to the required demand.

Another application in which you need a fluctuating pump output is dancing fountains. Here, the water pressure constantly changes in order to achieve the variations in the water columns.

Finally, regulating your installation allows you to utilise the aquifer in the most efficient way possible. By doing so, you can extract the exact amount of water the well is capable of giving, ensuring that the well isn’t damaged by overpumping.

Now that we’ve covered some of the applications that benefit from VFD operation, let’s take a look at a few things you need to be aware of during the installation process.

First of all, you need to size the system properly. When dealing with VFD’s, you need to know that increasing the speed of the pump has a huge impact on the required motor output.

For instance, if the speed is doubled, the flow is doubled, the pressure is increased by four, and the output demand is increased by eight.

Next, we’re going to turn our attention to the installation itself

 – more specifically, output filters. At Grundfos, we recommend installing an output filter in your submersible pump installation if the net supply is above 380 volts. If the voltage exceeds this limit, the signal can damage the motor and reduce its lifetime. An output filter eliminates that risk.

There are three different types of output filters: Line choke, dV/dt and sine wave. While the first two are basic offerings, our recommendation would be to use a sine wave filter. Let’s take a closer look.

A sine wave filter is the recommended output filter for frequency drives of 380 volts or higher. In a typical submersible installation with a VFD, the frequency drive will send sinusoidal waves overlaid with interference signals.

With the addition of a sine wave filter, however, the interfered signal is converted into a pure sinusoidal signal. This not only helps to extend the lifetime of your motor, it also means that your drop cables don’t need to be screened, which cuts installations costs.

Finally, let’s briefly touch upon the cables in a submersible installation. In a typical submersible installation, there are both unscreened and screened cables.

The cable running from the mains supply to the VFD is unscreened, the cable running between the VFD and the output filter is screened, and finally, the cable running from the filter to the pump motor is unscreened.

That sums up variable frequency drives and output filters in submersible pump installations. Let’s go over the main points one more time:

VFD operation brings significant benefits, regardless of whether you need to keep a pump parameter constant or adapt to a varying pump demand.

VFD operation is beneficial in a number of applications, including domestic water supply, mines, and construction sites.

Finally, there are three types of output filters, of which the sine wave filter is the recommended solution. It extends motor lifetime and cuts installation costs.

Visão geral do curso

Módulos
Módulos: 3
Tempo de duração
Tempo de duração: 25 minutos
Nível de dificuldade
Nível de dificuldade: Avançado