Los sistemas de bombeo a menudo
se usan para transferir y/o filtrar fluidos y lubricantes. Por ejemplo, los
sistemas de bombas de lubricantes pueden usarse para transferir un lubricante
desde el depósito de reparte de un suministrador al tanque de almacenamiento
del cliente. Debido al amplio cambio de temperatura y al amplio rango de
viscosidades presentadas por los lubricantes comunes, los sistemas de bombas de
lubricantes eléctricos a menudo deben operar a bajos caudales para mantener las
cargas de motores bajo los límites de los circuitos disponibles. Utilizando
bajos caudales estos sistemas operan durante periodos de tiempo extendidos no
deseables. Las bombas de lubricantes operadas por aire han sido desarrolladas
para bombear más rápidamente lubricantes de bombas que tengan viscosidades
variables. Sin embargo, a veces es deseable utilizar sistemas eléctricos de
bombeo de lubricantes en vez de sistemas de bombeo operados por aire.
El motor eléctrico puede incluir
cualquier elemento o combinación de elementos operables para rotar basándose en
la señal de potencia proporcionada por el controlador del VFD. En algunas
configuraciones, el motor eléctrico puede incluir un motor (AC) de corriente
alterna que tenga una configuración de inducción trifásica o monofásica. Sin
embargo, en algunas disposiciones el motor eléctrico puede incluir un motor
síncrono AC. El motor eléctrico puede también incluir un amperímetro operable
para supervisar la corriente extraída del motor eléctrico. El motor eléctrico
puede incluir o ser acoplado con un motor DC, tal como un motor sin escobillas.
En algunas configuraciones, el
conector que adquiere la señal eléctrica de entrada puede ser asociado con un
sensor de voltaje que opera para supervisar el voltaje proporcionado por el
circuito eléctrico – tal como el voltaje de la señal de entrada. Por ejemplo,
el sensor de voltaje puede adaptarse para detectar cuando el voltaje
proporcionado por el circuito eléctrico cae para permitir al controlador del
variador tomar acciones correctivas de potencia. El sensor de voltaje puede ser
cualquier elemento o combinación de elementos operable para detectar el voltaje
proporcionado por el circuito eléctrico al conector. Por ejemplo, el sensor de
voltaje puede incluir un voltímetro que se acopla con el conector y/o
controlador VFD para medir el voltaje suministrado. El sensor de voltaje puede
incluir muchos componentes digitales y analógicos para medir voltaje,
incluyendo potenciómetros, detectores de nulo, circuitos integrados y otros
componentes digitales tales como los amplificadores operacionales, lógica
analógica discreta y digital, y otras. En algunas configuraciones, el sensor de
voltaje puede ser integral con el controlador VFD. El sensor de voltaje puede
medir continuamente o periódicamente el voltaje proporcionado por el circuito
eléctrico y proporcional una señal analógica y/o digital para ser usada por el
controlador VFD.
El controlador del VFD se acopla
con el conector y motor eléctrico para controlar su operación y velocidad
rotacional. El controlador del VFD puede utilizar la señal de entrada eléctrica
para generar una señal de potencia con una frecuencia particular para causar
que el motor rote a la velocidad deseada.
El sensor de voltaje puede medir
continuamente o periódicamente el voltaje proporcionado por el circuito
eléctrico y proporcionar la velocidad deseada. Por ejemplo, la velocidad de
rotación del motor eléctrico puede ser determinada por la frecuencia de la
señal de potencia y el número de polos en el devanado del estator:
Donde RPM es la velocidad
rotacional del motor eléctrico en revoluciones por minuto, f es la frecuencia
de la señal de potencia en hercios, y p es el número de polos en el devanado
del estator del motor eléctrico. Como p es constante, el controlador VFD puede
variar la velocidad rotacional del motor eléctrico variando la frecuencia de la
señal de potencia. Por ejemplo, un incremento en la frecuencia de la señal de
potencia dará como resultado un incremento en la velocidad rotacional del motor
eléctrico.
El controlador VFD puede incluir
cualquier elemento o combinación de elementos operables para recibir la señal
de entrada desde el conector y generar la señal de potencia con una frecuencia
deseada. En algunas configuraciones, el controlador del VFD puede incluir
varios dispositivos de estado sólido, tales como conmutadores de semiconductor,
rectificadores, inversores, convertidores de fase, puentes de diodo o una
combinación, para convertir la señal de entrada en la señal de potencia deseada.
Por ejemplo, el controlador del VFD puede convertir la señal de entrada AC
proporcionada por el conector en una señal DC intermedia para conversión en una
señal de potencia cuasi-sinusoidal para su uso por el motor eléctrico. El
controlador del VFD puede alternativamente o adicionalmente proporcionar una
señal DC para impulsar el motor eléctrico.
En algunas configuraciones, el
controlador VFD puede adicionalmente o alternativamente incluir un
microcontrolador, microprocesador, dispositivo lógico programable, procesador
de señales digitales, lógica analógica y digital, o una combinación, para
generar la señal de potencia deseada para ser usada en el motor eléctrico. El
controlador VFD puede ser implementado en hardware, software y una combinación.
Por ejemplo, el controlador VFD puede comprender software operable que se
ejecuta por uno o más dispositivos de procesado y/o control para hacer
funcionar elementos de bombeo de la manera deseada.
En algunas configuraciones, el
sistema de bombas puede incluir una pluralidad de entradas para facilitar la
operación del controlador VFD. Por ejemplo, para adquirir el máximo nivel de
corriente asociado con el circuito eléctrico, el sistema de bombeo puede
incluir una entrada de corriente máxima operable que el operador hará funcionar
para establecer el nivel de corriente máximo asociado con el circuito
eléctrico. La máxima corriente de entrada puede comprender una o más entradas
funcionales, tales como botones, diales, e interruptores.
Las entradas asociadas con el
sistema de bombeo pueden adicionalmente o alternativamente incluir una entrada
de velocidad rotacional y una entrada de modo. La entrada de velocidad
rotacional es operable para funcionar según una velocidad deseada del motor
eléctrico u otras características de rendimiento del sistema de bombeo, tales
como la presión de salida deseada. La entrada de velocidad rotacional puede
comprender una o más entradas funcional, tales como botones, diales y
conmutadores. Por ejemplo, la entrada de velocidad rotacional puede incluir u
dial operable que se haga funcionar por el operador para establecer la
velocidad rotacional deseada, tal como entre 0 a la máxima velocidad rotacional
operable que se alcanza por el motor eléctrico y la bomba. El controlador VFD
puede utilizar señales proporcionadas por la entrada de velocidad rotacional
para acoplar la velocidad del motor eléctrico a la velocidad seleccionada. En
algunas configuraciones, la entrada de velocidad rotacional puede corresponder
a la característica detectada del fluido viscoso bombeado por la bomba para
permitir que el operador instruya al controlador del VFD para acoplarse a la
característica indicada. Por ejemplo, la entrada de velocidad rotacional puede
funcionar a la presión de salida deseada y/o porcentaje de presión de salida
correspondiendo a la presión de salida del fluido viscoso bombeado.
Para permitir al controlador VFD
acoplarse a las características establecidas por la entrada de velocidad
rotacional a una o más características supervisadas por el sensor, el sistema
de la bomba puede incluir un sensor de salida operable para sentir una
característica del fluido viscoso bombeado. Por ejemplo, el sensor de salida
puede ser operable para sentir la presión del fluido del viscoso bombeado para
permitir al controlador del VFD controlar la velocidad rotacional del motor
eléctrico para producir una presión del fluido viscoso bombeado que corresponde
a la presión del fluido viscoso indicada por el operador utilizando la entrada
de velocidad rotacional. Adicionalmente o alternativamente, el sensor de salida
y la entrada de velocidad rotacional puede corresponder con otras
características relativas al fluido viscoso bombeado, tal como el caudal,
volumen de caudal, temperatura del fluido, densidad del fluido o combinaciones.
Así, el operador puede fácilmente controlar la presión de salida, u otras
características del fluido viscoso bombeado, haciendo funcionar la entrada de
velocidad rotacional para facilitar la filtración y otras aplicaciones de
bombeo a, por ejemplo, extender y/o optimizar la vida y funcionalidad del
sistema de bombeo.
El sensor de salida puede incluir
cualquier elemento o elementos operables para sentir una o más características
del fluido viscoso bombeado. Por ejemplo, en algunas configuraciones el sensor
de salida puede incluir transductores de presión operables para sentir una
presión del fluido viscoso bombeado. Sin embargo, en otras configuraciones, el
sensor de salida puede adicionalmente o alternativamente incluir un termómetro,
una escala digital o analógica, un sensor de caudal, un sensor de densidad, o
combinaciones.
En algunas configuraciones, el
controlador VFD puede incluir una memoria con una tabla de consulta que
correlaciona la corriente extraída con la velocidad rotacional para el motor eléctrico
particular utilizado por el sistema de bombeo. Tales configuraciones permiten
al controlador VFD determinar rápidamente la velocidad rotacional para prevenir
que la corriente utilizada por el motor eléctrico exceda el máximo nivel de
corriente asociado con el circuito eléctrico. Adicionalmente o
alternativamente, el controlador VFD puede recibir información del amperímetro
asociado con el motor eléctrico del motor para controlar la corriente utilizada
por el motor eléctrico en tiempo real para incrementar o decrementar la
frecuencia de la señal de potencia. En algunas configuraciones, el controlador
VFD puede ser operable directamente para calcular directamente la corriente
utilizada por el motor basándonos en la velocidad rotacional del motor sin usar
la tabla de consulta.
Para identificar un nivel de
corriente asociado con el circuito eléctrico, el controlador VFD puede usar
información proporcionada por el sensor de voltaje. Por ejemplo, el controlador
VFD y/o sensor de voltaje puede detectar una caída en el voltaje proporcionado
por el circuito eléctrico que indica una caída en el nivel de corriente
disponible asociado con el circuito eléctrico cuando los cambios en voltaje y
corriente son proporcionales donde resistencia/inductancia es generalmente
constante.
De esta forma, incluso donde la
viscosidad del fluido varía notablemente, el sistema de bombeo puede ser
utilizado para bombear el fluido sin sobrecargar el circuito eléctrico sin
sobrecargar el circuito eléctrico o requerir una tediosa supervisión manual. El
controlador VFD previene también que la corriente utilizada por el motor
eléctrico exceda la corriente disponible en el circuito eléctrico.
El controlador VFD puede ser
operable para supervisar las condiciones de sobrecarga asociadas con el motor
eléctrico para prevenir que el motor eléctrico opere a altas cargas o
velocidades excesivamente lentas durante periodos de tiempo extendidos que
puedan causar el sobrecalentamiento del motor. Si una condición de sobrecarga
se detecta por el controlador del VFD, el motor eléctrico puede apagarse para
prevenir sobrecalentamiento y daño asociado al motor. El controlador VFD puede
supervisar las condiciones de carga controlando la corriente, velocidad
rotacional, temperatura del motor, caudal, densidad del caudal o combinaciones.
En algunas configuraciones, el
sistema de bombeo puede incluir un elemento filtrante para al menos
parcialmente filtrar el fluido viscoso bombeado.
Bibliografía
·
Pump
system including a variable frequency drive controller. US 2009/0087319
A1
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