Aplicaciones de los variadores de frecuencia en captación de polvo

Todos los colectores de polvo en operación hoy en día están operando en lo que se denomina un sistema variable. Este es un sistema en el que la resistencia al caudal de aire, también denominada “caída de presión” cambia con el tiempo. El cambio en la caída de presión se debe al envejecimiento de los filtros colectores de polvo. Cuando los filtros colectores de polvo son nuevos, la cantidad de fuerza necesitada para arrastrar el aire es baja. Cuando los filtros envejecen, las partículas de polvo quedan embebidas en el medio filtrante originando que la fuerza necesaria para arrastrar el aire del filtro se incremente.

Comprendiendo un captador de polvo y sistema como un todo

Si no se hace nada para corregir la caída de presión en los filtros, el colector trabajará de la siguiente forma. En las primeras etapas de la vida del filtro cuando la caída de presión es baja, el ventilador moverá más aire que el requerido. Esto produce efectos negativos en el consumo de energía y también causa una velocidad más alta de aire entrando en los filtros. Cuando el aire de alta velocidad entra en los filtros, las partículas de polvo se embeben más profundamente y la vida del filtro se reduce. Al final de la vida del filtro el ventilador es más probable no mueva suficientes cantidades de aire para mantener buena velocidad de captura, y el polvo y los humos pueden no ser colectados a un nivel satisfactorio.

Una representación gráfica de esto se muestra en la figura con la que abrimos este artículo.

Colectores de polvo y trampillas

El método más común de controlar el fenómeno de variar la presión en un sistema de captación de polvo es el uso de trampillas de salida. Las trampillas de salida son un dispositivo mecánico usado para variar la presión estática en un sistema dado. Cerrando una trampilla de salida añadimos presión artificial al sistema, o “presión de trampilla”.

Cuando los filtros son nuevos, la trampilla está más cerrada, añadiendo una alta cantidad de presión de trampilla para compensar la presión baja del filtro. Cuando los filtros envejecen, la trampilla se abre, reduciendo la cantidad de presión de la trampilla cuando la presión del filtro se incrementa. Ajustando la trampilla de esta forma conseguimos un caudal constante en toda la vida de los filtros. Este método es intensivo en mano de obra, sin embargo, propenso al error humano, y no ofrece los beneficios del ahorro energético.

Cuando los filtros envejecen, la trampilla se abre, reduciendo la cantidad de presión de la trampilla ya que la presión del filtro se incrementa. Ajustando la trampilla de este modo proporcionamos un caudal constante en toda la vida de los filtros. Este método es intensivo en mano de obra, sin embargo, propenso al error humano, y no ofrece beneficios de ahorro energético. La representación de un sistema colector de trampilla se muestra a continuación.

¿Qué es un VFD?

VFD es un variador de frecuencia variable. VFSs son dispositivos eléctricos que pueden manipular las características (frecuencia, voltaje, etc.) de la potencia que se está suministrando a otro dispositivo eléctrico. Típicamente el dispositivo suministrado será un motor eléctrico y la característica que se modifica sería la frecuencia.

Ajustando la frecuencia de la potencia de entrada obtenemos un método efectivo para cambiar la velocidad a la que un motor funciona. La relación entre frecuencia y velocidad a la que un motor funciona es directamente proporcional. Un VFD puede cambiar un motor que funciona a 3.600 rpm a 60 Hz para que trabaje a 1.800 rpm a 30 Hz.

¿Por qué usaríamos un VFD en un sistema de captación de polvo?

VFDs son siempre la elección inteligente y una gran inversión para cualquier aplicación de captación de polvo. Proporciona varias ventajas para controlar la trampilla de salida. La primera es que los VFDs llevan la interacción humana fuera del ajuste del ventilador. Cuando los filtros del colector de polvo comienzan a actuar, la velocidad de aire entrando en el colector cae. El VFD puede sentir este decrecimiento en caudal vía un transductor de presión localizado en el conducto de entrada de aire sucio. El VFD automáticamente incrementará la velocidad del ventilador y retorno del sistema para un punto de operación óptimo de caudal y ratio aire /elemento filtrante.

Esto es beneficioso para los usuarios de colectores de polvo debido a que decrece la cantidad de trabajo necesario para mantener el colector ya que no se tiene que ajustar la trampilla de salida rutinariamente. El VFD también asegura que el colector está operando constantemente en el ratio aire/ elemento filtrante óptimo. No hay posibilidad de error humano donde la trampilla de salida pueda operar demasiado lejos y el ratio aire/ elemento filtrante queda sesgado, causando un fallo prematuro del filtro.

El beneficio más atractivo para los propietarios del colector de polvo es el ahorro en costes de energía a largo plazo. Debido a que los ventiladores son dispositivos de par variable, la cantidad de energía necesaria para operarlos varía con la velocidad.  La cantidad de potencia que el ventilador absorbe varía con el cubo del cambio de velocidad, es decir, un ventilador con sólo una reducción de velocidad del 25 % consume solamente el 42 % de la potencia a velocidad nominal, y el mismo ventilador con una reducción del 50 % en velocidad consume solamente el 12 % de la potencia a velocidad nominal.

El cliente puede ahorra un promedio del 30 % en los costes de energía para operar el colector de polvo. Estos ahorros, combinados con incentivos y descuentos de las compañías eléctricas, típicamente permiten un retorno de la inversión muy breve.

Bibliografía:

·         VFDs are the smart choice for every dust collection application. Glacier Technology