Bairestron S.R.L. con más de quince años de experiencia en el diseño y fabricación de tableros para equipos de bombeo, aplicaciones industriales, comerciales y civiles. En esta nota el Departamento Técnico de Bairestron, nos ayuda a comprender cuáles son las ventajas y qué tener en cuenta al momento de aplicar un variador de velocidad.
¿Cuándo utilizarlos?
Hay un primer detalle que es definitorio en saber si aplicar un variador de velocidad nos será de utilidad: condiciones operativas variables, es decir cuando se requieren valores de caudal o presión variables (Ej. presurización, aire acondicionado, etc.) es cuando realmente se le saca provecho a este recurso.
Siempre que se esté operando con demandas distintas a la máxima de la bomba, se estará usando más energía de la que realmente se necesita y por lo tanto se estará operando de manera ineficiente.
El variador de velocidad modifica la curva de funcionamiento de la bomba para que coincida con las variaciones en la curva del sistema, asegurando así que la bomba opere dentro de su rango óptimo.
En tales casos, el empleo de un variador de velocidad, puede resultar en ahorros significativos de energía y por lo tanto en los costos operativos, ya que reduce la potencia utilizada por la bomba en momentos de menor demanda. Teniendo en cuenta que los costos de energía pueden superar el 50% y hasta el 80% del costo total de propiedad de un equipo de bombeo, el ahorro será evidente y notorio.
Ventajas adicionales
Se logra un control más preciso, lo que permite corregir rápidamente las fluctuaciones en las condiciones del proceso.
Al evitar que la bomba funcione a velocidades superiores a las requeridas y eliminar la necesidad de arranques y paradas frecuentes, se reduce el desgaste innecesario de los componentes de la bomba y el tablero. Esto, a su vez, prolonga la vida útil de la bomba y aumenta la confiabilidad de todo el sistema.
En el diseño de nuevos sistemas de bombeo, la incorporación de un variador de velocidad a menudo permite prescindir de elementos como líneas de derivación, válvulas reguladoras, y tanques hidroneumáticos de gran tamaño.
¿Cómo funcionan?
Los variadores de velocidad más comunes en aplicaciones de bombeo son los dispositivos conocidos como variadores de frecuencia (VFC). Estos dispositivos controlan las bombas eléctricas ajustando tanto la frecuencia como el voltaje suministrado al motor. Esta opción es ampliamente elegida debido a su costo razonable y efectividad, sobre todo en sistemas con altas pérdidas debidas a la fricción.
Detalles previos a la selección
Es de suma importancia considerar los siguientes aspectos:
- Las pérdidas internas inherentes a los variadores de velocidad, que, si se utilizan adecuadamente, deberían ser insignificantes en comparación con los ahorros energéticos obtenidos.
- El tipo de motor presente en el sistema: al integrar un variador de velocidad en un sistema existente, es esencial asegurarse de que el motor sea compatible con esta tecnología y que no sufra sobrecalentamiento a bajas velocidades debido a una refrigeración insuficiente. Además, el variador de velocidad debe ser dimensionado correctamente para el motor.
- Posibles vibraciones debido a condiciones de resonancia: las frecuencias variables pueden incrementar la probabilidad de encontrar una resonancia que genere problemas de vibración.
- Dinámica del rotor, las fluctuaciones en la velocidad pueden aumentar la probabilidad de que una parte giratoria alcance una velocidad crítica lateral, originando vibraciones no deseadas.
- Conmutación de modulación de ancho de pulso, las formas de onda de voltaje provenientes de un variador de velocidad podrían causar interferencias electromagnéticas que afecten otros equipos. Para combatir este problema, se pueden emplear filtros y cables apantallados entre el variador de velocidad y el motor.
En general, los variadores de velocidad no deben considerarse una solución “mágica” para sistemas mal diseñados, y siempre es necesario realizar un análisis exhaustivo de costo-beneficio para asegurar que la inversión en el producto esté justificada.
Seleccionando
Para implementar un variador de velocidad de forma efectiva y apropiada, es fundamental comprender a fondo los requisitos específicos del sistema de bombeo en cuestión.
Análisis hidráulico. Los variadores pueden ser especialmente idóneos para sistemas que emplean bombas centrífugas (o sus variantes), donde las pérdidas de carga por fricción dominan. Esto radica en que la relación entre el caudal y la velocidad resulta altamente lineal, lo que lleva a una considerable reducción del consumo energético al disminuir la velocidad.
Ahora, en sistemas donde la altura geométrica (o carga estática), el control mediante un variador de velocidad podría resultar más desafiante. En estos escenarios, la disminución del flujo no se ajusta necesariamente de manera proporcional a la velocidad. Una pequeña reducción en la velocidad podría llevar a una disminución mucho más pronunciada en el caudal y en la eficiencia. En estas situaciones, resulta crucial trazar las curvas de funcionamiento de la bomba a diversas velocidades y compararlas con la curva del sistema.
Como siempre, el rango de velocidad en el que debe operar la bomba también se debe considerar con respecto a sus efectos en otros componentes del sistema, como la lubricación, el enfriamiento y el funcionamiento de las válvulas, así como las características del fluido que se bombea. Del mismo modo cuando se incorpora el variador en un sistema preexistente, se deben evaluar los componentes (como controladores, motores y acoplamientos) para determinar su capacidad para trabajar a frecuencias variables. En algunos casos, es posible que sea necesario reemplazarlos.
Cuando se emplean bombas de desplazamiento positivo, el caudal guarda una relación proporcional con la velocidad, sin embargo, la presión podría no hacerlo. Esta discrepancia podría mermar los ahorros energéticos obtenidos al emplear un variador de velocidad para reducir la velocidad.
En qué parámetro se basa el control
El eje central de control por la cual operará el variador de velocidad también es una consideración importante.
La funcionalidad puede estar orientada a mantener:
- Una presión constante a caudal variable: con un sensor analógico de presión para mantener una presión de entrega establecida en el sistema, independientemente de la demanda de caudal del sistema.
- Un nivel constante: con un sensor analógico de nivel permite que el variador de velocidad mantenga un nivel establecido en un recipiente independientemente de la variación del caudal.
- Un caudal constante: con un caudalímetro analógico para alterar la velocidad de la bomba para mantener un caudal establecido en el sistema.
- Una temperatura establecida: se usa un sensor de temperatura analógico para permitir que el variador de velocidad mantenga una temperatura establecida al variar el flujo del líquido calefactor o del líquido refrigerante.
Consideraciones adicionales
Al elegir un método de control para un sistema de bombeo, es importante incluir dentro del análisis la interfaz de usuario, las condiciones ambientales a las que estará expuesto el equipo y cualquier implicación relevante para la seguridad.
La complejidad y variedad de parámetros requeridos y las diferentes variables de lectura de los operadores pueden necesitar una interfaz de usuario más simple o más amplia.
Si se utilizara más de una bomba resulta siempre beneficioso la utilización de un variador por cada electrobomba. No resultara beneficioso mezclar controles variables con arranques directos.
Las condiciones ambientales en el área donde se alojará el variador de velocidad y que pueden tener implicaciones en la seguridad del equipo, del operario y continuo mantenimiento.
El variador de velocidad debe cumplir con todas las normas ambientales y de seguridad pertinentes.
Los variadores cuentan además con muchas funciones programables que pueden maximizar el uso, sumando además una insuperable protección de los motores.
Como con cualquier equipo de esta complejidad, todo hace la diferencia, desde la selección, armado del tablero, la calidad de cada componente, la garantía y el soporte post venta también son factores importantes en la decisión de compra.
En una amplia gama de aplicaciones, un variador de velocidad bien seleccionado y correctamente implementado puede brindar beneficios sustanciales a su sistema de bombeo. Sin embargo, los variadores de velocidad no son una solución de “plug & play” y es importante investigar primero para determinar los requisitos específicos de su aplicación.
La diferencia
Como vemos son muchos los aspectos a tener en cuenta y un variador no es la solución a todas las aplicaciones ni a todas las bombas, y cada particularidad también suma.
Por ellos es importante asesorarse con equipos técnicos idóneos y con amplia experiencia en estas aplicaciones, Bairestron desde el año 2007 trabaja en este tipo de aplicaciones y brinda soluciones a medida para cada caso.
Autor: Departamento Técnico Bairestron S.R.L. Una empresa fundada en el 2007, con oficinas y planta en Buenos Aires, Argentina, pero con productos, servicios y obras en todo Centro y Latino América. Están comprometidos a impactar positivamente en la calidad de vida y trabajo. Por ello asignan recursos de manera eficiente para asegurar los productos y servicios que prestan, protegiendo el medio ambiente, la seguridad y la salud. Impulsando el desarrollo de su gente, empresas proveedoras, clientes y sus comunidades próximas.
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