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Viernes, Diciembre 04, 2020

Dimensionando correctamente la bomba para uso con variadores de velocidad

Con la guía del experto de EASA (con sede en St. Louis, Mo, USA), Eugene Vogel, un especialista en bombas y vibraciones, se comparten algunas consultas y comentarios que se hicieron en un seminario web que realizó el Sr. Vogel semanas atrás:

1. ¿Puede explicar los conceptos básicos del dimensionamiento de la bomba?

El dimensionamiento de una bomba es una de las muchas consideraciones en la selección de bombas. Centrándose solo en el aspecto del dimensionamiento, las dos consideraciones principales son la confiabilidad y el costo. La elección de una bomba dimensionada para operar cerca de su punto de mejor eficiencia (PME) aborda ambas preocupaciones. Cuando una aplicación requiere flujo variable o altura variable, se deben considerar tanto la velocidad variable como las bombas múltiples. En algunos casos, una combinación de ambos puede producir la solución más eficiente. En cualquier caso, se debe considerar el costo total del ciclo de vida de las bombas.

Las dos preocupaciones mecánicas principales al aplicar variadores de frecuencia (VDF) son la probabilidad de encontrar vibraciones resonantes y el potencial de daños en los cojinetes por las corrientes del eje.

2. ¿Cuál es el alcance de las velocidades de operación del VDF? ¿Cuál es la velocidad más baja que una bomba puede seguir bombeando?

El rango de frecuencia de funcionamiento (rango de velocidad) para un VDF depende de varios factores. Primero, a medida que aumenta la frecuencia, el voltaje debe aumentar. El voltaje de línea disponible es un factor limitante y el voltaje máximo del motor también es un factor limitante. El motor también puede tener limitaciones de velocidad (un tema en sí mismo). Además de esas limitaciones, el VDF puede emitir cualquier frecuencia dentro del diseño del fabricante. Comúnmente eso es hasta 120 Hz, pero eso varía según el fabricante.

La velocidad mínima de la bomba para mantener el flujo depende de la curva del sistema, especialmente la cantidad de carga estática. Obviamente, eso variará según la aplicación específica.

3. Al usar accionamientos en una bomba, ¿qué curva de eficiencia sigue la bomba a medida que aumenta o reduce la velocidad?

Esta es una pregunta fascinante. Una bomba roto-dinámica en particular tiene una curva de eficiencia para cualquier velocidad específica; la curva define la eficiencia a varios caudales. Pero la curva de eficiencia cambia con la velocidad. Y para cualquier bomba particular a cualquier velocidad específica, la curva del sistema determina el caudal. Entonces, para cualquier bomba, la eficiencia es una función de la velocidad de rotación y la curva del sistema. Por lo tanto, existe una curva de eficiencia para una bomba a una velocidad específica, o para una bomba y sistema a varias velocidades, pero no para la bomba sola a varias velocidades.

4. ¿El VDF cuesta más? ¿Cuál es el tiempo objetivo para el retorno de la inversión (ROI)?

Muchas partes interesadas esperan un retorno de la inversión (ROI) en 18 meses. Los proyectos grandes como la generación de energía y las tuberías pueden aprobar un ROI en varios años.

5. ¿Los ahorros de energía generalmente compensan el precio VDF?

Cuando un sistema requiere control de flujo (operación a varias velocidades de flujo), las opciones de velocidad variable generalmente pueden justificarse (El VDF es solo una de varias opciones de velocidad variable). Cuando un sistema tiene un componente de cabezal estático alto, es mucho más difícil justificar las opciones de velocidad variable.

6. ¿Puede hablar sobre el hecho de que, a medida que disminuye la velocidad de la bomba, también disminuye la velocidad del motor, que generalmente es enfriado por un ventilador fijado al eje del motor?

Lo dijiste perfectamente. Muchas aplicaciones de VDF requieren enfriamiento auxiliar para el motor cuando se opera a velocidades más bajas. Para algunas bombas de rotor dinámico, la potencia requerida se reduce junto con la velocidad, por lo que algunas aplicaciones pueden funcionar a una velocidad más baja sin enfriamiento auxiliar. Cada aplicación individual debe evaluar los requisitos de enfriamiento del motor.

7. ¿Puede revisar los cálculos financieros una vez más?

Determinar la reducción de potencia; convertir a kilovatios, multiplicar las horas de operación por período, multiplicar por la tasa de utilidad en kilovatios hora. El resultado es el ahorro por período. Los períodos pueden ser semanas, meses o años.

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