Inversores de frequência em Estações de Tratamento de Esgoto (ETE): controle de aeração, vazão e dosagem química.
Uma Estação de Tratamento de Esgoto precisa lidar com uma condição que muda constantemente: a quantidade e as características do efluente que chegam à estação não são iguais durante todo o dia.
Essas variações alteram as necessidades de bombeamento, aeração e dosagem utilizadas nas diferentes etapas do tratamento.
Nesse cenário, operar motores sempre em velocidade máxima pode significar utilizar mais capacidade do que o processo realmente necessita em determinados momentos.
É justamente aí que os inversores de frequência ganham espaço.
Aplicados em equipamentos como sopradores de aeração, bombas de recalque, bombas de lodo e determinados sistemas de dosagem, os Inversores Apollo podem permitir que a velocidade dos motores seja ajustada de acordo com as necessidades reais do processo.
O resultado é uma operação mais controlada, automatizada e capaz de responder às variações que fazem parte da rotina de uma ETE.
A aeração é uma etapa fundamental do tratamento
Em processos biológicos aeróbios de tratamento de esgoto, microrganismos utilizam oxigênio para auxiliar na degradação da matéria orgânica presente no efluente.
Para fornecer esse oxigênio, muitas estações utilizam sopradores que enviam ar aos tanques de aeração.
O desafio está em fornecer a quantidade adequada.
Uma oferta insuficiente de oxigênio pode prejudicar o processo biológico. Por outro lado, fornecer continuamente mais ar do que o processo necessita representa uma operação desnecessária dos sopradores e pode aumentar o consumo de eletricidade.
Por isso, controlar a aeração de acordo com a demanda do processo é uma estratégia importante em uma ETE.
Controle do oxigênio dissolvido com inversor de frequência
Uma das formas de automatizar esse processo é utilizar sensores para acompanhar a concentração de oxigênio dissolvido (OD) no tanque de aeração.
O sistema estabelece uma faixa ou valor de referência e monitora continuamente a condição real.
Quando a demanda por oxigênio aumenta, o sistema de controle pode comandar o inversor para elevar a velocidade do soprador.
Quando a necessidade diminui, a frequência pode ser reduzida.
Assim, forma-se uma lógica de controle:
o sensor mede o oxigênio dissolvido, o sistema compara com o valor desejado e o inversor ajusta a velocidade do motor.
Em uma estratégia com controle PID, esses ajustes podem acontecer continuamente, buscando manter a variável próxima ao valor definido pelo processo.
Por que não deixar o soprador sempre em velocidade máxima?
Porque a necessidade de aeração varia.
Volume de esgoto, concentração de matéria orgânica, características do efluente e condições do processo podem alterar a demanda de oxigênio ao longo da operação.
Se o soprador estiver sempre trabalhando em uma condição fixa, pode haver momentos em que ele forneça uma quantidade de ar superior à necessária.
Com o controle de velocidade, sua operação pode acompanhar melhor essa demanda.
Em aplicações adequadamente dimensionadas, essa modulação também pode contribuir para reduzir o consumo de energia elétrica associado à aeração, principalmente durante períodos de menor necessidade.
Isso é particularmente relevante porque a aeração está entre as etapas de maior demanda energética em muitas estações de tratamento.
Bombas de recalque: vazão conforme a necessidade
O bombeamento é outra parte essencial de uma ETE.
Bombas podem ser utilizadas para movimentar o esgoto entre diferentes etapas do tratamento, realizar recalques e transferir líquidos entre reservatórios e unidades do processo.
Nesse caso, o Inversor Apollo pode ajustar a velocidade do motor de acordo com variáveis monitoradas pelo sistema.
Sensores de nível, pressão ou vazão, por exemplo, podem fornecer informações para a automação.
Quando o nível de um reservatório aumenta, a velocidade da bomba pode ser elevada dentro das condições previstas pelo projeto.
Quando o fluxo diminui, a frequência pode ser reduzida.
Isso permite substituir, em determinadas aplicações, uma lógica baseada apenas em partidas e paradas por uma operação modulada.
Controle das bombas de lodo
Além do esgoto em tratamento, uma ETE também precisa movimentar lodo entre diferentes etapas do processo.
Bombas de lodo podem trabalhar sob condições bastante específicas, já que as características do material bombeado podem variar.
O controle por inversor permite adequar a velocidade do motor às necessidades previstas para a operação.
Também é possível configurar rampas de aceleração e desaceleração para tornar as transições mais progressivas.
Isso reduz partidas abruptas e pode diminuir impactos elétricos e mecânicos sobre motores, acoplamentos, bombas e outros componentes do conjunto.
É importante, entretanto, que a faixa de velocidade utilizada respeite as características hidráulicas da bomba e do fluido transportado.
Dosagem química também exige precisão
Dependendo do processo adotado pela estação, produtos químicos podem ser utilizados em diferentes etapas do tratamento.
Nessas aplicações, controlar a dosagem é fundamental.
Quando bombas dosadoras acionadas por motores compatíveis com controle de frequência fazem parte do sistema, a velocidade pode ser ajustada conforme a estratégia de automação definida para o processo.
A dosagem pode acompanhar variáveis como vazão do efluente ou outros parâmetros medidos pela instrumentação da estação.
Dessa forma, a aplicação do produto químico pode responder às condições operacionais em vez de permanecer em uma condição fixa quando a demanda varia.
Sensores, automação e inversor trabalhando juntos
O grande potencial do inversor dentro de uma ETE aparece quando ele deixa de trabalhar isoladamente e passa a integrar a automação da estação.
Sensores acompanham o processo.
O sistema de controle interpreta essas informações.
O inversor ajusta a operação do motor.
E o equipamento acionado responde à nova necessidade.
Essa lógica pode ser utilizada para diferentes variáveis, como:
oxigênio dissolvido na aeração, nível em reservatórios, pressão, vazão e parâmetros definidos para determinados processos de dosagem.
Assim, a velocidade dos motores deixa de ser necessariamente fixa e passa a fazer parte do controle do tratamento.
Partidas mais controladas para motores de maior potência
Sopradores e bombas utilizados em estações de tratamento podem utilizar motores de potência significativa.
A partida desses equipamentos representa um momento importante para a instalação elétrica e para o próprio conjunto mecânico.
Com um Inversor de Frequência, é possível configurar rampas de aceleração.
Em vez de levar o motor abruptamente do repouso à sua condição de trabalho, a velocidade aumenta progressivamente.
Essa estratégia ajuda a limitar os picos de corrente característicos de determinadas formas de partida e reduz impactos mecânicos durante a aceleração.
O mesmo conceito pode ser aplicado à desaceleração quando adequado ao processo.
Eficiência não significa simplesmente reduzir a velocidade
Utilizar um inversor em uma ETE não significa diminuir indiscriminadamente a frequência de todos os motores.
O objetivo é diferente: adequar a operação à necessidade real do processo.
Existem limites mínimos e máximos que precisam ser respeitados.
Sopradores possuem faixas de operação. Bombas precisam trabalhar dentro das condições hidráulicas previstas. Sistemas de lodo apresentam características próprias. Motores dependem de ventilação e condições adequadas de funcionamento.
Por isso, sensores, lógica de automação, dimensionamento e parametrização são tão importantes quanto o próprio inversor.
Inversor Apollo aplicado ao saneamento
O uso de Inversores Apollo em sistemas de saneamento amplia as possibilidades de aplicação da tecnologia para além dos sistemas tradicionais de bombeamento.
Estações de tratamento, sistemas de recalque, pressurização e outros processos que utilizam motores podem se beneficiar do controle de velocidade e da integração com sistemas automatizados.
Em uma ETE, isso significa utilizar o motor de acordo com o que o processo realmente exige naquele momento.
O soprador pode responder à demanda de oxigênio.
A bomba pode responder ao nível ou à vazão.
O recalque pode acompanhar as condições da estação.
E sistemas compatíveis de dosagem podem acompanhar as necessidades definidas pela automação.
Mais do que simplesmente acionar motores, o inversor passa a fazer parte do controle do processo de tratamento.
Quer avaliar o Inversor Apollo para aplicações em saneamento?
Cada Estação de Tratamento de Esgoto possui características próprias. Potência dos motores, tipo de soprador, bombas utilizadas, instrumentação, faixa de operação e estratégia de automação precisam ser avaliados antes da definição do equipamento.