La mayoría de las bombas se siguen arrancando con métodos electromecánicos convencionales, tales como arranque directo en línea y estrella-delta, lo que significa que el riesgo de golpe de ariete siempre está presente. Hoy en día se dispone de diversas soluciones mecánicas, como válvulas hidráulicas y tanques de presión para evitar dicho efecto. Aunque son bien conocidas, estas soluciones resultan costosas y demandan un mantenimiento importante y, en el caso de los tanques de presión, necesitan mucho espacio. El golpe de ariete en un sistema de abastecimiento de agua reduce de manera considerable la vida útil de las tuberías, válvulas y juntas, provocando interrupciones del servicio no deseadas y altos costos de mantenimiento. Por lo general, el uso de partidores suaves reduce la magnitud de los efectos del golpe de ariete, aunque no los pueden evitar en todas las circunstancias. Los partidores suaves se usan normalmente para arrancar y detener motores en casi todas las aplicaciones de motores en corriente alterna porque contribuyen a minimizar el desgaste y las averías mecánicas. Se han desarrollado partidores que pueden controlar motores y bombas de hasta 1.000 kW; gran cantidad de este tipo de productos se utilizan para arrancar y parar motores de corriente alterna en aplicaciones de bombeo. Además de sus aplicaciones en sistemas de bombeo, los partidores suaves se pueden emplear como impulsores de proas en barcos hasta compresores en estaciones de llenado de gas natural o máquinas fabricantes de nieve, así como en aplicaciones industriales más comunes, como ventiladores, compresores y correas transportadoras. Sin embargo, el diseño anterior, con sus incrementos lineales de tensión para arrancar el motor, no es el más adecuado y es necesario mejorarlo si se pretende eliminar completamente el golpe de ariete. Figura 1. Solución inteligente En los partidores suaves convencionales, la tensión suministrada al motor se incrementa linealmente durante la fase de arranque (lo que significa que la intensidad de arranque es baja), o se diminuye durante la fase de parada. Para la mayoría de los motores, de esta forma se consigue una buena aceleración y desaceleración del motor. Aunque el golpe de ariete no es un problema durante la fase de arranque, la situación es bastante diferente durante la fase de parada. En un sistema de abastecimiento y distribución de agua, con muchas válvulas y los motores correspondientes, el efecto de cerrar una de dichas válvulas depende de la configuración del sistema. La dinámica del sistema puede variar de un arranque y parada a otro si el caudal de agua o el número de bombas en funcionamiento cambia. Por ello, aunque la modificación de la configuración de los parámetros puede evitar en un caso determinado el golpe de ariete, esto no significa que suceda lo mismo con otros parámetros del sistema. Una solución más adecuada es tener en cuenta la dinámica del sistema hidráulico cuando se utilizan tiristores en el partidor suave para controlar la entrada de tensión al motor (figura 1). Si se dispone de más mediciones dentro del partidor es posible controlar mejor el caudal de agua. Al mismo tiempo, es posible determinar en qué medida la tensión de entrada al motor afecta al caudal de agua. Controlando la tensión se puede controlar el par, que a su vez controla la velocidad del motor, y en consecuencia, el caudal de agua (figura 2). Figura 2. Distintas mediciones permitirán establecer un algoritmo de bucle para controlar el par, cuya función es controlar la desaceleración del agua en tuberías para evitar el golpe de ariete cuando se paran las bombas. Este es un ejemplo típico de tecnología de bucles de control, pero con la necesidad añadida de que la misma solución debe poderse aplicar para todo tipo de bombas y para toda configuración de tuberías, así como para todos los motores entre 15 y 1.000 kW. Un escenario ideal sería una solución que no requiera el ajuste de los parámetros. Con objeto de comprender mejor las distintas necesidades, una colaboración entre ABB e ITT Flygt dio cuenta de un prototipo de partidor cuyos resultados se detallan a continuación: La solución diseñada para eliminar el golpe de ariete se centra en controlar el par óptimo del motor en función del tiempo. Para determinar el par necesario es preciso efectuar mediciones y cálculos avanzados. El par calculado se compara con una curva ideal de par tanto durante el arranque como durante la parada. Si el par es demasiado bajo se aumenta mediante los tiristores la tensión de entrada al motor. De la misma forma, cuando el par medido es demasiado alto, se diminuye la tensión de entrada. Durante las secuencias de arranque y parada, tanto las mediciones como el control se realizan en tiempo real, y son lo suficientemente rápidos y precisos para controlar el par para todas las bombas y motores posibles en todas las configuraciones de tuberías. El trabajo colaborativo durante el período de diseño inicial permitió efectuar modificaciones en el algoritmo de control en una fase inicial, reduciendo así de forma significativa la fase de desarrollo del producto. El futuro está dado por ampliar el conocimiento de las ventajas de utilizar una bomba sumergible con un partidor suave equipado con el nuevo algoritmo de control de par. |