Manter as bombas de água a funcionar durante as falhas de energia

DICAS: As instalações de tratamento de água enfrentam desafios críticos em matéria de continuidade do fornecimento de energia. Um UPS industrial online oferece proteção contínua aos sistemas de distribuição de água. Este artigo explora como UPS industrial online A tecnologia resolve os problemas relacionados com a corrente de arranque dos motores. Analisamos UPS para sistemas de bombas de água em aplicações de tratamento de águas residuais. A solução da BKPOWER suporta uma corrente de arranque de 1000% durante 1 segundo. Descubra por que razão as unidades de reserva de bateria padrão não conseguem suportar as cargas dos motores das bombas. Saiba como as soluções especializadas UPS para sistemas de bombas de água garante o funcionamento contínuo durante as falhas de energia.

Ⅰ. O desafio da potência crítica no tratamento de água

As estações de tratamento de água funcionam 24 horas por dia, 7 dias por semana. As interrupções no fornecimento de energia representam um risco para a saúde pública. Podem causar contaminação ambiental. Constituem uma violação da conformidade regulamentar.

As bombas constituem o coração destas instalações. As bombas de captação de água bruta movimentam a água da fonte. As bombas de elevação transportam as águas residuais. As bombas de alta pressão acionam os sistemas de filtração. As bombas de dosagem de produtos químicos mantêm a qualidade da água.

Os sistemas UPS padrão têm dificuldade em lidar com as cargas das bombas. As correntes de arranque dos motores criam problemas. Estes picos atingem valores entre 600% e 1000% da corrente normal de funcionamento. Têm uma duração de 0,5 a 2 segundos. A maioria das unidades UPS não consegue fornecer esta potência de pico. Entram em desligamento por sobrecarga. Não conseguem ligar as bombas quando estas são mais necessárias.

Este artigo explica porquê UPS industrial online A tecnologia é importante. Analisamos UPS para sistemas de bombas de água requisitos de conceção. Analisamos a capacidade de corrente de arranque do modelo 1000% da BKPOWER.

Ⅱ. Compreender a corrente de arranque do motor (corrente de pico)

Os motores elétricos comportam-se de forma diferente durante o arranque. Compreender este comportamento permite explicar Seleção da UPS critérios.

Física do arranque dos motores

Quando um motor arranca a partir da paragem, consome corrente de rotor bloqueado (LRA). O rotor ainda não está a girar. Não existe força eletromotriz (FEM) contrária. A corrente flui livremente através dos enrolamentos. Isto cria um campo magnético. O campo supera a inércia do rotor.

A corrente de arranque equivale normalmente a 5 a 8 vezes a corrente de carga total (FLA). As bombas de grande porte podem atingir 10 vezes a FLA. Trata-se do fenómeno denominado “corrente de arranque 1000%”. Este fenómeno mantém-se até o motor atingir aproximadamente 80% da velocidade nominal.

O Perfil de Carga da Bomba

As bombas centrífugas apresentam desafios específicos. Exigem um elevado binário de arranque. Aceleram lentamente devido à massa da água. O tempo de arranque é mais prolongado do que no caso de outros tipos de motores.

Conforme se pode ver, uma bomba de 50 HP requer 1300 amperes com um pico de corrente de arranque de 1000%. A maioria das UPS comerciais não consegue fornecer esta corrente. Carecem de capacidade de picos de corrente. Utilizam inversores de baixa potência. Desligam-se imediatamente.

Figura 1: Os sistemas UPS industriais destinados a aplicações com bombas de água requerem um dimensionamento específico para fazer face a elevadas exigências em termos de corrente de arranque.

Ⅲ. Por que razão os sistemas UPS padrão não conseguem suportar cargas de bombas

Muitos engenheiros tentam utilizar unidades UPS padrão. Fazem a sua escolha com base na potência de funcionamento. Ignoram os requisitos de arranque. Os resultados são dececionantes.

Disparo da proteção contra sobrecarga

As UPS padrão incluem proteção eletrónica de ação rápida. Detetam picos de corrente. Prevêem a ocorrência de curto-circuitos. Desligam-se em milésimos de segundo. Isto evita danos no inversor. No entanto, impede o arranque dos motores.

Limitações de corrente do inversor

Os inversores UPS comerciais utilizam valores nominais de semicondutores. Estes correspondem apenas à carga contínua. Os valores nominais de pico atingem normalmente valores entre 125% e 150% durante períodos breves. Nunca se aproximam da capacidade de 1000%. O inversor simplesmente não consegue fornecer corrente suficiente.

Desgaste da bateria

As tentativas de arranque dos motores sobrecarregam as baterias do UPS. Ocorrem quedas de tensão. A procura de corrente excede a capacidade das baterias. A vida útil das baterias diminui drasticamente. Segue-se uma avaria prematura.

A topologia errada

Os UPS de tipo «line-interactive» e «standby» passam a funcionar com a bateria durante as falhas de energia. Funcionam com circuitos de derivação. Não dispõem de regulação contínua da tensão. Oferecem um apoio insuficiente ao arranque de motores.

Ⅳ. UPS industriais em linha: a solução técnica

UPS industriais online utiliza uma topologia de dupla conversão. Isto resolve os problemas relacionados com a carga da bomba. Proporciona uma proteção verdadeiramente contínua.

Funcionamento por dupla conversão

A corrente alternada (CA) de entrada alimenta um retificador. O retificador produz corrente contínua (CC). A corrente contínua alimenta um inversor. O inversor gera uma saída de corrente alternada (CA) limpa. As baterias estão ligadas ao barramento de corrente contínua (CC). Estas fornecem um apoio instantâneo em caso de falhas de energia.

Esta topologia isola as cargas das perturbações da rede. Fornece tensão regulada de forma constante. Elimina a necessidade de interruptores de transferência. Oferece um tempo de transferência nulo.

Gestão da corrente de arranque

BKPOWER UPS industrial online incorpora características de design especiais:

• Inversores sobrevalorizados: Os estágios de saída suportam 1000% da corrente nominal durante 1 segundo. Os módulos IGBT especializados fornecem potência de pico. O design térmico conservador evita o sobreaquecimento.
• Algoritmos de limitação de corrente: Os sistemas de controlo inteligentes distinguem entre avarias e arranques do motor. Permitem sobrecargas temporárias. Limitam a duração das respostas de proteção.
• Aumento da capacidade da bateria: Os grandes condensadores do barramento CC complementam a corrente da bateria. Satisfazem os picos de procura. Reduzem a sobrecarga da bateria.

Capacidade de 1000% durante 1 segundo

A BKPOWER classifica especificamente as unidades para uma sobrecarga de 1000% durante 1 segundo. Isto corresponde aos perfis de arranque dos motores. Um UPS de 10 KVA fornece 100 KVA momentaneamente. Arranca uma bomba de 50 HP de forma fiável. Em seguida, retoma o funcionamento normal.

Figura 2: O UPS de dupla conversão em linha proporciona um condicionamento contínuo da energia e uma elevada capacidade de picos de corrente para cargas motorizadas.

Ⅴ. Aplicações no tratamento de água: onde o UPS é fundamental

UPS para sistemas de bombas de água desempenha várias funções essenciais.

Estações elevatórias de águas residuais

As estações elevatórias recolhem as águas residuais. As bombas transportam-nas para cima. As falhas de energia provocam transbordamentos. As águas residuais não tratadas derramam-se nas ruas. Contaminam os recursos hídricos. Criam riscos para a saúde pública.

O UPS mantém o funcionamento da bomba durante breves cortes de energia. Impede o transbordamento do poço de recolha. Permite operações controladas até que os geradores entrem em funcionamento.

Distribuição de água potável

As bombas de reforço mantêm a pressão. Fornecem água a reservatórios elevados. Abastecem edifícios altos. As falhas de abastecimento provocam perda de pressão. Entram contaminantes nas condutas. Seguem-se ordens para ferver a água.

O UPS mantém as bombas de distribuição em funcionamento. Mantém a pressão do sistema. Impede o refluxo. Protege a segurança pública.

Sistemas de dosagem de produtos químicos

As bombas de cloro e de coagulante requerem um funcionamento preciso. As interrupções perturbam o equilíbrio químico do tratamento. A qualidade da água é afetada. Ocorrem violações regulamentares.

O UPS garante uma dosagem contínua. Mantém o equilíbrio químico. Assegura a eficácia do tratamento.

Retrolavagem de filtração

Os filtros de membrana e de meio filtrante requerem uma retrolavagem periódica. A perda de potência durante a retrolavagem danifica o equipamento. Isso compromete a integridade da filtração.

O UPS realiza ciclos de retrolavagem. Protege as membranas de alto custo. Mantém o desempenho do filtro.

Ⅵ. Orientações para o dimensionamento de aplicações com bombas

A escolha do tamanho correto garante um funcionamento fiável. Siga estes passos para UPS para sistemas de bombas de água:

Passo 1: Determinar a corrente em carga máxima

Verifique as placas de identificação dos motores. Anote a FLA (amperagem em carga total). Registe a tensão e a fase. Verifique fator de potência.

Passo 2: Calcular a corrente de arranque

Multiplique o valor FLA pelo fator de arranque. Utilize o código 600% para motores de arranque direto. Utilize o código 1000% para bombas de binário elevado. Consulte as especificações LRA do fabricante.

Passo 3: Determinar a potência em watts durante o funcionamento

Calcular: Watts = Volts × Amperes × Fator de potência × Eficiência. Ter em conta todas as cargas simultâneas. Incluir controlos e instrumentos.

Passo 4: Selecionar a capacidade do UPS

Selecione um UPS industrial online com base em:

• A potência nominal contínua excede a potência em funcionamento
• O valor nominal de pico excede a corrente de arranque (1000% durante 1 s)
• Capacidade da bateria cumpre os requisitos de execução

Passo 5: Verificar a capacidade do inversor

Confirme se o inversor é capaz de fornecer a corrente de arranque. Verifique as especificações do fabricante relativas aos picos de corrente. A documentação da BKPOWER confirma os valores nominais do modelo 1000% para 1 segundo.

Exemplo de dimensionamento

Uma bomba de 30 HP consome 77 A de corrente nominal de carga (FLA) a 480 V. A corrente de arranque atinge os 770 A (1000%). A carga em funcionamento é igual a 52 kW. Selecione um UPS industrial em linha de 60 kVA. A unidade fornece 600 A de corrente contínua. Suporta picos de 600 A (1000% de 60). Isto permite o arranque fiável da bomba.

Figura 3: As estações elevatórias de águas residuais requerem um sistema fiável energia de reserva para evitar transbordamentos de esgoto durante as falhas de energia.

Ⅶ. Integração com transformadores do tipo seco

A BKPOWER disponibiliza transformadores de tipo seco com potências entre 10 e 100 KVA. Estes integram-se com UPS industrial online sistemas.

Transformação de tensão

Muitas instalações de abastecimento de água utilizam redes de distribuição de 4160 V ou 13,8 kV. Os transformadores redutores alimentam os sistemas UPS. Os transformadores em resina moldada asseguram o isolamento. Eliminam os riscos de derrame de óleo. São adequados para ambientes húmidos.

Mitigação de harmónicas

Os retificadores UPS geram correntes harmónicas. Estas aquecem os transformadores. Provocam correntes no neutro. Os transformadores com classificação K suportam estas cargas. Evitam o sobreaquecimento.

Soluções Combinadas

A BKPOWER fornece pacotes integrados. Os transformadores estão adaptados aos requisitos de entrada dos UPS. As configurações de saída estão adaptadas às tensões das bombas. A responsabilidade de um único fornecedor simplifica os projetos.

Ⅷ. Conclusão: Garantir a continuidade das operações

O tratamento de água não admite interrupções de energia. Os sistemas UPS padrão não suportam cargas de motores. UPS industriais online com elevada capacidade de resposta a picos de procura, oferece a solução.

A BKPOWER suporta uma corrente de arranque de 1000% durante 1 segundo. Isto permite o arranque fiável de bombas de grande porte. Mantém a distribuição de água. Previne catástrofes ambientais.

Especificar UPS para sistemas de bombas de água com base nos requisitos de arranque, e não nas cargas em funcionamento. Opte por uma topologia de dupla conversão. Verifique a capacidade de pico. Planeie uma futura expansão.

Os engenheiros da BKPOWER prestam assistência nos cálculos de dimensionamento. Fornecemos soluções integradas de transformadores e UPS. Oferecemos suporte a aplicações de 10 a 100 KVA. Contacte-nos para manter as suas bombas em funcionamento.

Referências

1. Comissão Eletrotécnica Internacional (CEI)Sítio Web oficial: www.iec.ch
2. Underwriters Laboratories (UL)Sítio Web oficial: www.ul.com
3. Comité Europeu de Normalização (CEN)Sítio Web oficial: www.cen.eu
4. Administração da Normalização da China (SAC)Sítio Web oficial: www.sac.gov.cn
5. Aliança Tecnológica da Indústria de Armazenamento de Energia de Zhongguancun (CNESA)Sítio Web oficial: www.cnESA.org
6. Organização Internacional de Normalização (ISO)Sítio Web oficial: www.iso.org