Princípios básicos
Compressores de tecnologia inverter, também chamados de VCC ou de velocidade variável, diferem-se dos compressores convencionais, de velocidade fixa, pela possibilidade de alterar a sua velocidade de rotação. Os compressores convencionais possuem velocidade de 3.600 rotações por minuto (rpm), para uma rede de alimentação 60Hz, ou 3.000 rpm para uma rede de 50Hz. Já os compressores inverter variam a sua velocidade de rotação entre 1.800 até 4.500 rpm, podendo ainda exceder esses limites em modelos específicos. Com isso, a capacidade de refrigeração também é variável, uma vez que ela é diretamente proporcional à velocidade de rotação, e é daí que vem a sigla VCC, do inglês, Variable Capacity Compressor, ou Compressor de Capacidade Variável.
Os benefícios dessa tecnologia podem ser observados em equipamentos de refrigeração doméstica, principalmente pela significativa redução do consumo de energia e melhor conservação de alimentos. Já nas soluções comerciais, adicionam-se outros benefícios, como o resfriamento rápido e a capacidade de manter a temperatura interna do equipamento mais estável, favorecendo a preservação de produtos em segmentos específicos como supermercados, cozinhas industriais e laboratórios médicos (material genético, vacinas, medicamentos e bancos de sangue).
Já no segmento de reposição, os compressores VCC demonstram vantagens, uma vez que têm alta flexibilidade de aplicação, graças à capacidade de refrigeração variável. Por exemplo, para cinco tamanhos diferentes de refrigeradores domésticos, os fabricantes devem considerar cinco modelos diferentes de compressores de velocidade fixa no projeto, para obter a capacidade de refrigeração necessária para cada produto. Quando utilizada a tecnologia inverter, esse número pode ser reduzido para apenas 2 ou 3 modelos diferentes de compressores. Assim é a variedade de modelos de compressores diferentes para o mercado de reposição diminui. Aliado a isso, especificamente para esse segmento, é possível utilizar um inversor universal Embraco, que pode ser aplicado em diversos modelos de compressores VCC da mesma marca.
Inversores: o que são?
Tanto os compressores convencionais quanto os VCC necessitam de componentes elétricos para o funcionamento. No caso dos compressores de velocidade fixa, esses componentes são o sistema de partida e o protetor térmico (e em alguns casos, capacitor de partida e/ou funcionamento). Já no caso dos VCC, é necessário a utilização de um módulo eletrônico (normalmente chamado de inversor). Os inversores são mais complexos que os componentes elétricos dos compressores convencionais, e por isso são mais caros. Por isso a tecnologia inverter possui um custo mais elevado, uma vez que o custo do compressor + inversor tende a ser maior que o de um compressor convencional com seus componentes elétricos.
Os inversores são peça-chave no funcionamento dos compressores inverter, uma vez que controlam direta ou indiretamente a velocidade de rotação dos compressores e, consequentemente, a capacidade de refrigeração que o equipamento entrega. Isso porque a capacidade de refrigeração do compressor é diretamente proporcional à sua velocidade de rotação e, como já se sabe, a velocidade de rotação é variável. Isso tudo acontece por meio da eletrônica e, para que tudo funcione da maneira correta, os inversores possuem três métodos de controle diferentes. São eles: Drop-in, Frequência e Serial.
No controle do tipo Drop-in, o inversor usa a sua lógica de controle para aumentar e reduzir a rotação do compressor. Neste caso, o sinal de controle do termostato serve para ligar ou desligar o compressor e a sua velocidade de rotação varia de acordo com os parâmetros de controle da lógica do inversor. Essa solução é a mais simples dos três métodos de controle, uma vez que não obriga o sistema de refrigeração a ter uma eletrônica mais sofisticada embarcada e funciona muito bem com termostatos eletromecânicos.
Já no método de controle de Frequência, um sinal de frequência (onda quadrada de 5 a 12 volts) é o que controla o inversor, que estabelece a velocidade de rotação do compressor de acordo com a frequência de entrada. Ou seja, diferentemente do controle Drop-in, no controle por Frequência o inversor atua de forma indireta. Para utilizar esse tipo de controle, é necessário que o sistema de refrigeração tenha um termostato eletrônico com um algoritmo específico de controle.
Por fim, o controle Serial é um método que, além de controlar a velocidade do compressor, também permite ao sistema receber informações (feedback) do inversor sobre o status e as condições de operação do equipamento. Para isso, é necessário um termostato eletrônico que siga um determinado protocolo de comunicação que o possibilite enviar comandos e obter respostas do inversor. A exemplo do controle por Frequência, neste método de controle o inversor também atua de forma indireta sobre o funcionamento do compressor, uma vez que depende da eletrônica já existente no sistema de refrigeração. Esse método de controle é o mais complexo e menos frequente no mercado nacional e da América do Sul, sendo utilizado em sistemas de refrigeração mais sofisticados.
Independentemente do controle utilizado, os inversores também desempenham papel fundamental para a confiabilidade do compressor, pois as rotações selecionadas sempre atendem aos requisitos de confiabilidade de operação do compressor em nível de modelo, bem como máxima tensão e corrente que o motor foi projetado. Portanto cada inversor deve ser aplicado junto com o modelo de compressor aprovado. Eles são concebidos e desenvolvidos em conjunto e, por isso, nunca se deve substituir um inversor por outro de um modelo diferente (salvo os inversores universais, que podem substituir uma série de inversores originais e serão abordados adiante). Por mais que externamente os inversores sejam muito parecidos, internamente eles são completamente diferentes. O software empregado em cada inversor leva em consideração as condições de operação do compressor no sistema de refrigeração no qual ele será utilizado. Por isso, os inversores são componentes que possuem alta complexidade de fabricação e isso deve ser observado no momento da substituição de um inversor danificado.
Uma vez que existem vários modelos de compressor inverter, existem também diversos modelos de inversor, um para cada compressor. Tendo isso em vista e pensando no mercado de reposição, foram desenvolvidos os inversores universais, que podem ser utilizados em uma vasta gama de compressores inverter de aplicação doméstica, sem comprometer a operação do equipamento. São quatro modelos de inversor, sendo dois do tipo Drop-in (110 e 220V) e dois do tipo Frequência (também disponíveis para 110 e 220V). Assim, os distribuidores não precisam ter em estoque toda a linha de inversores para reposição, o que garante agilidade na substituição do componente, que é primordial para o funcionamento do compressor e consequentemente do sistema de refrigeração. Vale ressaltar que caso seja necessária a reposição de um inversor que opera com controle serial, este deve ser substituído por um inversor idêntico ao original, não podendo ser utilizado um inversor universal ou ainda um modelo similar.
Motor elétrico monofásico x trifásico
Todo compressor possui um motor elétrico, que é o responsável por absorver energia elétrica e transformá-la em energia de movimento, mais precisamente de rotação do eixo do conjunto mecânico. Esse motor elétrico pode ser monofásico ou trifásico e isso é extremamente importante no momento da seleção do compressor correto.
É importante saber que os compressores trifásicos de velocidade fixa não podem ser ligados em redes convencionais de energia monofásica. É necessário ter uma rede de alimentação trifásica para a utilização desses compressores. Caso contrário, se um compressor trifásico for ligado em rede monofásica, ele não funcionará corretamente e poderá ainda ser danificado de forma permanente.
Os motores trifásicos entregam uma potência maior do que os monofásicos. Logo, os compressores trifásicos, em geral, são empregados em sistemas que precisam de uma maior capacidade de refrigeração, em aplicações comerciais. Ou seja, em aplicações domésticas (refrigeradores e freezers) são utilizados, em geral, apenas compressores monofásicos.
A exceção se dá pelos compressores inverter, que são trifásicos e são aplicados em sistemas comerciais e domésticos. A diferença é que por mais que o compressor seja trifásico, no caso dos inverter se utiliza o inversor, que regula o funcionamento do compressor de forma direta ou indireta, conforme mencionado anteriormente. O compressor recebe energia do inversor e não de forma direta da rede elétrica. Por isso, os inverter são aplicados em redes de energia monofásica. O inversor recebe energia da rede, que pode ser 110 ou 220V, e transmite essa energia para o compressor.
Por mais que do ponto de vista elétrico os compressores trifásicos e monofásicos sejam bem diferentes, sob o ponto de vista mecânico eles são praticamente iguais. Os componentes mecânicos são os mesmos, alterando-se apenas as suas dimensões de acordo com o tamanho do compressor. Nos compressores inverter isso não é diferente. Os mesmos componentes mecânicos utilizados nos compressores de velocidade fixa, também são usados nos compressores de velocidade variável. A diferença se dá principalmente nos componentes do motor elétrico do compressor: estator e rotor.
Conteúdo complementar
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