17 abril 2012

Aplicación de los variadores de frecuencia en bombas sumergibles (5ª PARTE)




Válvulas de retención

Debe instalarse una válvula de retención a la salida de la bomba y como máximo a una distancia de 7 m desde la misma.

Aconsejamos que el resto de válvulas se instalen a una distancia de unos 50 m entre cada una de ellas.

La no instalación o defecto de estas válvulas, pueden provocar choques hidráulicos que pueden dañar el motor.

Golpe de ariete

Si la válvula de retención está más alta de 9 metros del nivel del agua, cuando se para la bomba se vacía el tubo de impulsión desde la válvula hasta el nivel del agua. Cuando se vuelve a poner en marcha la bomba, este espacio vacío del tubo se llena a gran velocidad produciendo un choque hidráulico comúnmente conocido como golpe de ariete.

Este golpe debilita las tuberías y también causa importantes daños a las partes mecánicas de los motores, principalmente el cojinete axial.

Backspinning

El motor gira al revés a causa del vaciado del tubo de impulsión a través de la bomba.

Las causas son:


  • Fallo, fugas o ausencia de válvula de retención.
  • Válvulas agujereadas con el objetivo de vaciar tubos de impulsión.

Consecuencias en el motor:


  • Desgaste del cojinete axial y radiales (insuficiente velocidad).
  • Si se pone en marcha el rotor mientras ocurre este fenómeno, el esfuerzo del grupo del motor y la bomba cambia de sentido y puede causar daños en el eje.

Refrigeración del motor

Para que los motores sumergibles tengan una refrigeración adecuada la temperatura del agua a bombear debe ser como máximo la establecida por el fabricante. Esta temperatura oscila normalmente en el rango 25 – 30 ºC.

También deben respetarse las velocidades de circulación del agua, que son menores en las bombas más pequeñas. En un motor de 4” pueden ser del orden de 0,08 m/s

Si no se cumplen las condiciones de refrigeración requeridas se debe instalar una camisa de refrigeración en el motor.

Cálculo de la camisa

Para el cálculo de la camisa de refrigeración Franklin Electric da el siguiente procedimiento:



Ejemplo de cálculo de la camisa de refrigeración:

Q = 10 m3/h
Dmotor = 95,25 mm
V = 0,08 m/sec



Algunas aplicaciones para las que es necesario instalar una camisa de refrigeración en el motor son las siguientes:

  • Tubo demasiado ancho.
  • Acuífero por encima de la bomba.
  • Tanque abierto.

Aplicaciones del variador de frecuencia en el control de bombas sumergidas

Las aplicaciones más comunes del variador de frecuencia en el control de bombas sumergidas son las siguientes:


  • Mantenimiento de la presión constante. Se mantiene la presión independientemente de las variaciones de caudal.
  • Mantenimiento del nivel constante. Mantenemos constante el nivel del pozo del acuífero. Esta aplicación es interesante cuando no deseamos que el nivel del pozo baje de un cierto nivel.
  • Dosificación. Aplicaciones de dosificación de componentes químicos para la depuración del agua o dosificación de abono para riego.
  • Booster.

Aplicaciones del variador de frecuencia en el control de estaciones de bombeo

Las aplicaciones más comunes que podemos utilizar en estaciones de bombeo son las siguientes:


  • Control de una estación de bombeo con un convertidor por bomba, una bomba regula y las otras sirven de apoyo, con rotación redundante.
  • Control de una estación de bombeo con un convertidor por bomba, todas las bombas regulan.

Estimación de los costes de energía del bombeo

Para comparar diferentes sistemas y propuestas de equipo de bombeo deben establecerse algunos hechos básicos.


  • El proceso requerirá variar el caudal, y así será continuamente variable o puede el caudal variar en pasos.
  • ¿Puede usarse un bombeo por lotes on-off?
  • ¿Cuál es el caudal pico y cómo está distribuido en el tiempo

La respuesta a estas cuestiones determinará la forma de regular el caudal. También nos dará algunas guías relativas al diseño del sistema de bombeo. Una forma útil de mostrar la demanda de caudal es usar un diagrama de duración. Estos diagramas muestran de forma simple cuantas horas al año se necesita un caudal dado.

Cuando diseñamos e instalamos un nuevo sistema de bombeo, el coste de capital de un VSD puede a menudo ser compensado eliminando válvulas de control, líneas de bypass, y arrancadores convencionales.

·         Eliminación de válvulas de control: Las válvulas de control se usan para ajustar la salida de la bomba rotodinámica a los requerimientos de variación del sistema. Usualmente una bomba de velocidad constante está bombeando contra una válvula de control, que está parcialmente cerrada durante la mayor parte del tiempo. Incluso en condiciones de caudal máximo, una válvula de control está normalmente diseñada para estar un 10 % cerrada, para propósitos de control.
·         Eliminación de líneas de Bypass: Todas las bombas centrífugas tienen un requerimiento de caudal mínimo. Si la bomba opera a bajos caudales durante periodos prolongados, varios problemas mecánicos pueden ocurrir.  Si los requerimientos de caudal en un sistema caen por debajo de esta capacidad de caudal mínima, es necesario instalar un bypass conmutado o constante para proteger la bomba. El uso de un VSD en gran medida reduce el volumen del bypass.

Bibliografía:


  • Bombas sumergibles y variadores de frecuencia. Pautas de instalación de los motores sumergibles Franklin Electric. Aplicación de los variadores de frecuencia VACON
  • Variable Speed Pumping. A Guide to Successful Applications. U.S. Department of Energy. Energy Efficiency and Renewable Energy
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