Durante muitos anos, as aplicações industriais de velocidade variável foram ditadas pelos requisitos dos processos e limitadas pela tecnologia, pelo custo, pela eficiência e pelos requisitos de manutenção e componentes empregados.
No passado, a variação de velocidade era executada por motores de indução de velocidade fixa (primeiro dispositivo de conversão de energia elétrica para energia mecânica) mais um dispositivo de conversão de energia por meio de componentes mecânicos, hidráulicos ou eletromagnéticos (segundo dispositivo de conversão de energia).
Muitos processos industriais requerem dispositivos de acionamento de cargas com velocidade variável:
- Bombas: variação de vazão de líquidos;
- Ventiladores: variação de vazão de ar;
- Sistemas de transporte: variação da velocidade de correias transportadoras, elevadores, pontes rolantes, pórticos, etc;
- Tornos: variação da velocidade de corte;
- Bobinadeiras: compensação da variação do diâmetro da bobina.
Variadores mecânicos:
- Acoplamento por polias: redução ou ampliação de velocidade fixa sem a possibilidade de uma variação contínua de rotação. Para cada nova rotação o motor deve ser desligado para a troca das polias. Baixo rendimento com o motor, operando quase sempre nas suas condições nominais, independentemente das rotações desejadas na sua saída (desperdício de energia);
- Variadores mecânicos (motoredutores): avanço em relação ao anterior porque aqui já se consegue variar a rotação de saída por meio de um jogo de polias/engrenagens variáveis. Continua o baixo rendimento com o motor operando quase sempre nas suas condições nominais, independentemente das rotações desejadas na sua saída (desperdício de energia). Equipamentos limitados a baixas e médias potências (limite das engrenagens).
Variadores hidráulicos:
- O controle da variação de velocidade do motor é feito pela vazão do fluido injetado no motor aumentando a pressão, e, consequentemente, diminuindo o escorregamento mecânico e aumentando a velocidade;
- Permite variação contínua de velocidade;
- Baixo rendimento e elevada manutenção.
Variadores hidrocinéticos:
- Composto de um eixo de entrada (rotação fixa) e de um eixo de saída, cuja rotação pode variar linearmente de zero até uma rotação muito próxima à do eixo de entrada (existem perdas de performance, portanto, pouca eficiência);
- Permite variação contínua de velocidade;
- Baixo rendimento.
Variadores / Embreagens eletromagnéticas:
- Mudou-se o conceito de variação exclusivamente mecânica para variação eletromecânica;
- São aplicadas técnicas baseadas no princípio físico das correntes de Foucault, utilizando um sistema de discos acoplados à bobinas que podem ter seu campo magnético variável, consequentemente alterando o torque e também a velocidade na saída do variador;
- Rendimento muito baixo porque apresenta perdas por aquecimento e ruído;
- Aqui também o motor sempre estará girando na rotação nominal, independentemente da rotação desejada no eixo de saída (desperdício de energia), quando se opera em rotações abaixo da nominal.
Variadores eletrônicos:
- Na década de 80, com o desenvolvimento de semicondutores de potência com excelentes características de desempenho e confiabilidade, foi possível a implementação de sistemas de variação de velocidade eletrônicos;
- O dispositivo de conversão de energia elétrica para mecânica continuou sendo o motor, porém, sem a utilização de dispositivos secundários mecânicos, hidráulicos ou eletromagnéticos;
- Os sistemas de variação contínua de velocidade proporcionam, dentre outras, as seguintes vantagens: economia de energia, melhoramento do desempenho de máquinas e equipamentos (adaptação da velocidade aos requisitos do processo), elimina picos de corrente na partida, etc.
Em um próximo artigo detalharei as características dos acionamentos estáticos eletrônicos, dentre eles os soft-starters e inversores de frequência.
