Curvas do motor do ventilador de velocidade variável: Antecedentes e impacto

Por Brett C. Ramirez e Jay D. Harmon, Universidade Estadual de Iowa | 06 de dezembro de 2022

À medida que começamos a entrar no inverno e percebemos que o tempo frio não vai desaparecer tão cedo, este artigo tem como objetivo discutir a importância e o impacto de selecionar a curva correta do motor em seu controlador para operar ventiladores de velocidade variável. Com os altos custos de propano e eletricidade se aproximando para os produtores, é imperativo revisitar um dos principais culpados de uma conta de energia cara – taxa de ventilação inadequada.

A ventilação é responsável por 80% a 90% do calor perdido do alojamento dos suínos durante o inverno. A troca de ar é fundamental para proporcionar um ambiente saudável, reduzindo a umidade e os gases nocivos. Como a ventilação insuficiente cria um ambiente insalubre e a ventilação excessiva desperdiça energia de aquecimento valiosa, encontrar o equilíbrio certo é a chave para economia e eficiência de energia.

A maioria dos controladores controla a velocidade do ventilador alterando a voltagem. As tecnologias mais recentes que usam inversores de frequência variável ou motores comutados eletricamente alteram a velocidade do ventilador usando uma tensão analógica, o que pode oferecer economia de energia e gerenciamento mais simples, mas, neste artigo, focaremos no controle tradicional do ventilador de velocidade variável. Um erro frequente é pensar que a leitura percentual no controlador é a porcentagem do fluxo de ar total que o ventilador fornecerá. Este não é o caso.

A porcentagem mostrada no controlador muda linearmente com a temperatura, mas a tensão associada a essa porcentagem e a resposta do motor não são lineares. O controlador produz uma tensão que muda com a leitura de porcentagem mostrada no controlador.). O motor usa essa tensão para operar a uma RPM (velocidade) correspondente. Por exemplo, para um controlador definido para 70%, a saída de tensão é 113 V (MC #1), 130 V (MC #2), 156 V (MC #4), 189 V (MC #5) e 156 V (MC nº 6). Essa velocidade produz uma taxa de fluxo de ar (CFM) que o ventilador fornecerá. Essa interação é importante para o gerenciamento adequado do controlador, mas é complexa e não é facilmente compreendida.

Idealmente, a porcentagem da saída em escala total de um ventilador aumentaria suavemente (linearmente) com a leitura de velocidade variável em seu controlador. Se a curva adequada do motor for selecionada em um controlador, ocorrerá um aumento relativamente linear com um aumento na leitura no controlador. Ou seja, a saída do ventilador (CFM) é quase linear com a velocidade do ventilador (rpm) para ventiladores. No entanto, há um ponto limite onde esse relacionamento começa. Abaixo deste ponto, o ventilador girará, mas não fornecerá ar. As curvas do motor são usadas para descrever a relação entre a tensão fornecida ao motor e a RPM resultante. As curvas do motor variam de acordo com a marca e o tamanho do motor, assim como existem diferentes curvas do motor para diferentes motores. É imperativo que a curva correta do motor seja selecionada no controlador para fazer com que a taxa de ventilação aumente suavemente com a mudança de temperatura.

As curvas do motor são inseridas em um controlador associado a ventiladores de velocidade variável. Normalmente é definido uma vez e esquecido, a menos que o motor do ventilador seja substituído. Se a curva errada do motor for selecionada, alguns resultados negativos podem ocorrer, como, um ventilador de velocidade variável pode funcionar como um ventilador de velocidade única, pode ser impossível chegar perto da taxa de ventilação mínima necessária, causando sub ou superventilação e /ou o motor pode queimar prematuramente devido à baixa tensão. A Tabela 1 mostra os aumentos de um determinado ventilador em diferentes pontos ao longo de sua curva.

Na porção de tensão mais baixa, um aumento de 10 V produz um aumento de 538 cfm. Os próximos 10 V aumentam a vazão em 471 cfm; ainda uma grande mudança. Isso significa que 85% do aumento total entre 99 e 230 V está nos primeiros 20 V. Os últimos 111 volts do aumento resultam em um aumento de apenas 181 cfm. Portanto, se for selecionada a curva errada do motor, pequenas alterações no percentual indicado no controlador podem resultar em variações muito pequenas ou muito grandes na potência do ventilador. Ambos potencialmente levando a um ambiente insalubre ou desperdício maciço de energia.