11 enero 2011

Calculando la energía necesaria para enfriar la leche (2ª PARTE)

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VARIADOR DE FRECUENCIA VARIABLE PARA BOMBAS DE LECHE

Como indicábamos en la primera parte de este artículo, en los equipos convencionales, el caudal de leche durante el ordeño de una bomba de leche puede variar desde cero a 25 - 50 gpm (95 - 190 l/min). En una sala de ordeño con dos bombas de leche, las bombas pueden operar un 10 - 25 % del tiempo mientras las vacas de un lado se están ordeñando. Esto significa que no hay leche fluyendo a través del intercambiador de calor un 75 - 90 % del tiempo y el caudal durante el otro 10 - 20 % del tiempo será alto. Ésta no es una forma eficiente de operar un intercambiador de calor. En el agua del pozo o el agua fría del lado glicol-agua del intercambaidor de calor el caudal necesario srá 50 - 100 gpm durante un 10 al 20 % del tiempo. Esto es difícil.

Para ayudar a aliviar este problema, puede aplicarse un variador de frecuencia variable a la bomba de leche. El concepto aquí es disminuir el caudal de leche del receptor de forma que la bomba de leche opera un mayor porcentaje del tiempo. Esto significa que el caudal de leche a través del intercambiador de calor será más lento y más continuo. Ambos factores mejoran la efectividad del intercambiador de calor.

El control del variador de frecuencia variable está compuesto normalmente por una serie de interruptores de lengüeta montados en una sonda de acero inoxidable hueca. Dependiendo de la longitud de la sonda, se posicionan dos o cuatro interruptores de lengüeta a lo largo de la sonda en localizaciones apropiadas.
Usando un código binario, la salida de frecuencia del VFD (variador de frecuencia), y así la velocidad de la bomba, pueden controlarse según que relés estén cerrados (uno) o abiertos (cero). El VFD puede programarse para proporcionar diferentes velocidades, y el objetivo es que la bomba opere a la velocidad más baja posible el mayor porcentaje de tiempo.

Pero hay que ser cuidadoso cuando se ajusta la velocidad a su nivel más bajo. Casi todas las bombas receptoras son centrífugas (el reparto varía con la altura de presión y las rpm) en oposición a las bombas de desplazamiento positivo en las que el reparto de fluido tiene una velocidad lineal y no queda afectada por la presión de descarga. En las bombas centrífugas, a cierta combinación de presión total y rpm de la bomba, el caudal para. La presión total es la suma de la presión de succión,  entre 0.4 y 0.5 bares, y la presión de descarga que incluye la altura vertical al punto de descarga o altura de la leche en un silo, la pérdida de presión en el filtro, la fricción del intercambiador de calor y la tubería. El rendimiento de la bomba va variando a diferentes velocidades del VFD. La bomba tiene unas características diferentes durante la aceleración y la ralentización.

Otra cuestión que debe considerarse es la agitación de la leche en el interior de la bomba de leche a bajas velocidades.

Veamos un ejemplo:

Cuando la bomba está operando a velocidad nominal (el impulsor está girando a unos 3450 rpm) la velocidd de reparto es de 20 gpm (galones por minuto). Para cada galón de leche transmitida el impulsor gira 172 veces. A baja velocidad el reparto es de menos de 4 gpm pero la velocidad es de 2400 rpm. Ahora el impulsor gira 600 veces por galón o más que tres veces la agitación. El impacto de esta agitación adicional no está estudiada.

Bibliografía: Milk Cooling. Dairyfarmenergy
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