A instalação de um compressor envolve entender como cada componente afeta os outros e quais padrões e regulamentações se aplicam. Aqui está uma visão geral dos fatores a serem considerados para garantir uma instalação funcionando adequadamente para o seu sistema elétrico.
A seleção do motor certo para um compressor é essencial para garantir que o sistema opere em seu nível mais eficiente e eficaz.
Isso minimiza o risco de falha mecânica e evita reparos e tempo de paralisação dispendiosos. Quanto mais tempo o motor durar e funcionar, mais dinheiro será economizado.
Quando se trata de operações de compressores de ar, os motores de indução trifásicos tipo gaiola são comumente usados. Os motores de baixa tensão são ideais para potências de até 450-500 kW, enquanto os motores de alta tensão são melhores para potências mais altas.
O motor geralmente é resfriado por ventilador e selecionado para funcionar em temperaturas de até 40 °C e uma altitude de 1000 m. Alguns fabricantes oferecem motores padrão com capacidade máxima de temperatura ambiente de 46 °C. Ao dimensionar instalações de compressores em altitudes mais altas ou temperaturas mais altas, a saída deve ser reduzida.
O motor geralmente é montado em flange e conectado diretamente ao compressor. A velocidade é adaptada ao tipo de compressor, mas, na prática, apenas motores de 2 ou 4 polos com velocidades de 3.000 rpm. A saída nominal do motor também é determinada (a 1.500 rpm).
O uso de um motor superdimensionado pode resultar em
custos mais altos,
uma corrente de partida desnecessariamente alta,
fusíveis maiores,
baixo fator de potência,
e níveis de eficiência reduzidos.
Por outro lado, o uso de um motor muito pequeno para a instalação pode resultar em
A combinação da saída do motor com os requisitos do compressor ajuda a evitar possíveis problemas e garante que o motor tenha o melhor desempenho. Isso é bom tanto para o motor quanto para o compressor, pois os ajuda a durar mais e a trabalhar com mais eficiência.
A classe de proteção do motor é uma medida de quão bem um motor pode suportar poeira e água. A classe de proteção do motor é regulada por padrões.
É importante observar que motores abertos não são ideais para uso com compressores, pois não oferecem proteção adequada contra poeira e água. Por exemplo, um motor IP23 só será capaz de suportar respingos de água ou névoa fina, mas não à imersão total em líquido.
O projeto resistente a jatos de água e poeira (IP55) é melhor do que motores abertos (IP23), que talvez precisem ser desmontados e limpos regularmente.
Em outros casos, depósitos de poeira na máquina eventualmente causarão superaquecimento, resultando em uma diminuição de sua vida útil. Como o gabinete do conjunto do compressor também protege contra poeira e água, pode-se utilizar também uma classe de proteção abaixo da IP55.
Também é importante considerar o método de partida ao selecionar um motor. Para uma partida estrela/triângulo, o motor é iniciado apenas com um terço de seu torque de partida normal, portanto, comparar as curvas de torque do motor e do compressor pode ser útil para garantir partidas adequadas do compressor.
Os métodos de partida mais comuns são partida direta, partida estrela/triângulo e partida suave.
A partida direta é simples, mas possui alta corrente de partida e torque que podem danificar o motor.
A partida em estrela/triângulo limita a corrente de partida e consiste em três contatores, proteção contra sobrecarga e um temporizador que alterna o motor da conexão estrela para triângulo.
A partida suave é um método de partida gradual que usa chaves de semicondutores para limitar a corrente de partida.
A partida direta é simples e requer apenas um contator e proteção contra sobrecarga. A desvantagem que apresenta é a alta corrente de partida, que é de 6 a 10 vezes a corrente nominal do motor, e seu alto torque de partida, que pode, por exemplo, danificar eixos e acoplamentos.
A partida estrela/triângulo é usada para limitar a corrente inicial. O motor de partida consiste em três contatores, proteção contra sobrecarga e um temporizador.
A partida do motor ocorre com a conexão em estrela e após um tempo definido (quando a velocidade atinge 90% da velocidade nominal), o temporizador aciona os contatores de modo que o motor seja conectado em delta, que é o modo de operação.
A partida em estrela/triângulo reduz a corrente de partida para aproximadamente 1/3 em comparação com a partida direta. No entanto, ao mesmo tempo, o torque de partida também cai para 1/3.
O torque de partida relativamente baixo significa que a carga do motor deve ser baixa durante a fase de partida, para que o motor praticamente atinja sua velocidade nominal antes de alternar para a conexão triângulo.
Se a velocidade estiver muito baixa, um pico de corrente/torque tão grande quanto uma partida direta será gerado ao alternar para a conexão triângulo.
A partida suave (ou partida gradual), que pode ser um método de partida alternativo para a partida estrela/triângulo, é um motor de partida composto por semicondutores (comutadores de potência do tipo IGBT) em vez de contatores mecânicos. A partida é gradual e a corrente de partida é limitada a aproximadamente três vezes a corrente nominal.
Os motores de partida para partida direta e partida estrela/triângulo são, na maioria dos casos, integrados no compressor.
Para uma grande instalação de compressores, as unidades podem ser colocadas separadamente no painel de distribuição, devido a:
(Consulte mais informações sobre como criar condições de trabalho ideais na sala do compressor.)
Observe que um motor de partida para partida suave geralmente é posicionado separadamente, ao lado do compressor devido à radiação de calor. Mas pode ser integrado dentro do conjunto do compressor, desde que o sistema de arrefecimento tenha sido adequadamente fixado. Os compressores de alta tensão sempre têm seu equipamento de partida em um gabinete elétrico separado.
Aprenda os princípios fundamentais dos motores elétricos.
Na maioria dos casos, não há necessidade de conectar uma tensão de controle separada ao compressor porque ele já possui um transformador de controle integrado. A extremidade primária do transformador é conectada à fonte de alimentação do compressor, esse arranjo oferece uma operação mais confiável.
Se houver algum problema com a alimentação, o compressor parará imediatamente e não reiniciará. Essa função, com uma tensão de controle alimentada internamente, deve ser usada quando o motor de partida estiver localizado longe do compressor.
Os cabos devem, de acordo com o disposto na norma, "ser dimensionados para que durante as operações normais não sofram com temperaturas excessivas e não sejam danificados térmica ou mecanicamente por um curto-circuito elétrico".
Para escolher os cabos certos para um trabalho, você precisa considerar:
Os fusíveis também podem ser usados para proteger os cabos de curtos-circuitos e sobrecargas.
Ao usar motores, você precisa de dois tipos de proteção. A proteção contra curto-circuito, como fusíveis, é usada para evitar curtos-circuitos elétricos perigosos. A proteção contra sobrecarga, que geralmente é a proteção do motor incluída no motor de partida, desarma e interrompe o motor de partida se a corrente exceder um determinado nível. Isso protege o motor e seus cabos.
A proteção contra curto-circuito protege o motor de partida, a proteção de sobrecarga e os cabos. Para escolher o tamanho certo do cabo, consulte a norma IEC 60364-5-52.
Mas há outro fator importante: a "condição de desarme". Isso significa que a instalação deve ser projetada para desarmar de forma rápida e segura se houver um curto-circuito. Para garantir que a condição seja atendida, você precisa considerar o comprimento do cabo, a seção transversal e a proteção contra curto-circuito.
A proteção contra curto-circuito é colocada em um dos pontos iniciais dos cabos e pode incluir fusíveis ou um disjuntor. Qualquer uma das opções fornece o nível adequado de proteção, desde que a solução selecionada corresponda corretamente ao sistema.
Os fusíveis funcionam melhor para grandes correntes de curto-circuito, mas não criam uma interrupção com isolamento total e possuem longos tempos de disparo para pequenas falhas. Os disjuntores criam uma interrupção rápida e isolamento total, mesmo para pequenas falhas, mas exigem mais planejamento. O dimensionamento da proteção contra curto-circuito depende da carga esperada e das limitações da unidade do motor de partida.
Para proteção contra curto-circuito do motor de partida, consulte a norma IEC (International Electrotechnical Commission) 60947-4-1 Tipo 1 & Tipo 2.
A seleção do Tipo 1 ou Tipo 2 é baseada em como um curto-circuito afetará o motor de partida.
Tipo 1: "... sob condições de curto-circuito, o contator ou o dispositivo de partida não deve causar nenhum perigo às pessoas ou à instalação, e pode não ser adequado para manutenção futura, sem reparo e substituição de peças."
Tipo 2: "... sob condições de curto-circuito, o contator ou o dispositivo de partida não deve causar nenhum perigo ás pessoas ou à instalação, e deve ser adequado para uso posterior. O risco de solda leve dos contatores é reconhecido, caso em que o fabricante deve indicar as medidas de manutenção ..."
Os motores elétricos consomem tanto potência ativa (que se transforma em trabalho mecânico) quanto potência reativa (que magnetiza o motor). A potência reativa coloca uma carga nos cabos e no transformador. O fator de potência, cos φ, determina a relação entre os dois, geralmente entre 0,7 e 0,9, com motores menores tendo um valor menor.
Você pode aumentar o fator de potência para praticamente 1 gerando a potência reativa diretamente pela máquina usando um capacitor. Isso significa que você não precisa extrair tanta potência reativa da rede elétrica. Isso é feito para evitar cobranças adicionais do fornecedor de energia por consumir potência reativa acima de um nível predeterminado. Também ajuda a reduzir parte da carga de transformadores e cabos muito usados.
Ao levar esses fatores em consideração, você pode criar um sistema elétrico que funcione corretamente e que maximize o desempenho e a vida útil do seu compressor.
O uso de um motor muito grande para um compressor de ar pode gerar várias desvantagens. Isso pode resultar em despesas mais altas, aumento da corrente de partida, necessidade de fusíveis maiores, fator de potência mais baixo e níveis de eficiência reduzidos.
Se um motor for subdimensionado para sua instalação, ele pode ficar sobrecarregado e propenso a avarias.
Se você ainda está decidindo qual compressor precisa, aqui estão alguns conselhos úteis sobre como escolher um compressor de ar.
Saiba mais sobre o processo de instalação de um sistema de compressores a seguir.
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