11/03/2002
No todas las aplicaciones de bombeo se benefician del control por VFD. La
única manera de determinar si el VFD es necesario, es hacer un análisis
completo. En las instalaciones de bombeo, normalmente se incluye una variador de velocidad,
o VFD (variable frequency drive), para asegurar un mejor control del proceso
y ahorrar energía. Los VFD actuales son unidades compactas bien desarrolladas,
relativamente fáciles de instalar y menos costosas que en el pasado. Sin
embargo, el control por VFD no es la solución óptima o más económica para
todas las aplicaciones de bombeo. El análisis es esencial. El VFD se usa
para controlar la velocidad y de ese modo el caudal de la bomba, reduciendo
las pérdidas en el sistema y en muchos casos el consumo energético total.
Un sistema con control VFD puede ser una solución práctica en
aplicaciones donde el proceso realmente exige un cuadal continuo variable,
como en las fábricas de papel. La manera normal de controlar el caudal
en estas aplicaciones es por estrangulamiento, pero en la mayoría de los
casos, el uso de un VFD producirá ahorros energéticos importantes. Además,
en aplicaciones como estaciones de bombeo de aguas residuales, si el cuadal
se controla a través de un sistema VUD en vez de un sistema por reguladores
de marchal parada, el cuadal de la bomba se puede regular para que sea
igual al caudal de entrada en la estación, reduciendo al mínimo las pérdidas
en el sistema. Las bombas reguladas mediante un sistema de arranque-parada
funcionan a máxima velocidad, causando pérdidas elevadas en el sistema
de tuberías. Cuando el cuadal de entrada en una estación de bombeo controlada
por un sistema de marcha / parada es inferior a la capacidad de las bombas,
éstas vaciarán el pozo muy rápidamente. Luego las bombas quedarán paradas
hasta que el pozo se llene. Sin embargo, en algunos casos, puede que un
VFD no sea la solución económica más conveniente.
Con un VFD, cuando se reduce la velocidad de la bomba, cambiará el rendimiento
hidráulico, a menos que se trate de un sistema de pérdidas puras. En sistemas
con pérdidas elevadas respecto a la altura manométrica, el beneficio del
control por VFD es grande; en sistemas con pérdidas bajas respecto a la
altura manométrica, el beneficio es insignificante, en el mejor de los
casos.
Además, el propio VFD no es un componente ideal. Tiene pérdidas
internas, y además causa pérdidas en el motor eléctrico. "Si se tienen
pérdidas bajas respecto a la altura manométrica, al igual que en las estaciones
de bombeo para riego, probablemente no se ganará mucho instalando un VFD,
"aconseja Anders Wallbom-Carlson, ingeniero de ITT Flygt. "Incluso se
puede perder rendimiento".
Como ejemplo, Wallbom-Caríson pone el caso de una bomba centrífuga con
un frecuencia nominal de 50 Hz. Con la bomba instalada en un sistema de
pérdidas puras y funcionando a una velocidad reducida de 35 Hz, con el
punto de trabajo igual al punto de máximo rendimiento para la curva nominal
(74% con un caudal de 93 litros por segundo y una altura manométrica de
9,3 metros) la potencia en el punto de máximo rendimiento es de 11,5 Kw.
Cuando se calcula un nuevo punto de trabajo, el caudal disminuye proporcionalmente
a la frecuencia. A 65 litros por segundo, la altura manométrica útil disminuye
proporcionalmente a la frecuencia.
A 65 litros por segundo, la altura manométrica útil disminuye y la potencia
baja a 3,9 Kw. pero el rendimiento hidráulico sigue siendo el mismo. Si
la bomba está en un sistema con una altura manométrica de seis metros,
los resultados son bastante diferentes. El punto de trabajo para la velocidad
máxima es el mismo, pero el caudal disminuye a 28 litros por segundo,
la altura manométrica se reduce a 6,3 metros, la potencia en el eje baja
a 3,4 Kw y, lo que es más importante, el rendimiento hidráulico baja el
50%. La energía necesaria para bombear un metro cúbico de agua es la misma,
0,034 Kw., cuando funciona a máxima velocidad y a 35 Hz. Los efectos positivos
logrados al reducir la velocidad de la bomba y, por lo tanto, las pérdidas,
se han eliminado por la caída del rendimiento hidráulico.
Regular la velocidad por debajo de 35 Hz implica que se perderá energía
en comparación con funcionar a máxima velocidad. Como la altura manométrica
útil y el rendimiento de la bomba y, por lo tanto, el consumo energético,
cambian con el caudal de entrada, se necesita un diagrama de duración,
que muestre el cuadal de entrada en la estación de bombeo a lo largo de
un periodo de un año, para calcular el consumo energético total para una
estación de bombeo y para determinar si el control por VFD es una solución
económica.
Diferentes Factores
Se deben considerar factores adicionales para valorar con precisión los
beneficios de un variador de velocidad (VFD). Independientemente del tipo
de bomba o VFD usados, pueden ocurrir problemas, que incluye:
Atascos: Las bombas con control por VFD a menudo funcionan a velocidades
reducidas, lo que significa que también se reduce la energía disponible
para el impulsor para evitar que se atasque. Cuando la velocidad se reduce
de nominal a media, la energía disponible para el impulsor bajará un 75%.
Sedimentación en las tuberías: Esto se puede evitar manteniendo
la velocidad en las tuberías por encima de 0,7 metros por segundo, incluso
a velocidades bajas.
Interferencias: La emisión de alta frecuencia desde un VFD puede
interferir con los sistemas de control de sensores y otros equipos. El
uso de cables blindados y filtros apropiados evitará esto.
Material provisto por el Dpto. Técnico de Flygt Argentina S.A.
Fuente: Revista
