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Aplicaciones de bombas sumergibles
con la utilización de convertidores de frecuencia
Por Luis Torrealba, Sales Supervisor Industry-Mining- W&WW de Danfoss. ltorrealba@danfoss.com
En este artículo, revisamos este tipo de aplicaciones y se analizan los beneficios de emplear variadores de frecuencia con funciones específicas para las mismas.

Bombear agua al cliente desde el centro de abastecimiento puede parecer un proceso sencillo. El hecho es que la energía de estas bombas suele representar entre el 60 y el 80% del consumo de energía de todo el sistema de suministro de agua.

Además de obtener un gran ahorro de energía –cercano al 40%-, regular la velocidad del motor eléctrico a través de los convertidores de frecuencia permite limitar el riesgo de presencia de bacterias y contaminación en el agua corriente, y reducirá el riesgo de roturas y de costosas reparaciones de tuberías.

En este artículo, analizaremos una aplicación de una bomba sumergible controlada por un convertidor de frecuencia y un transmisor de presión.

El transmisor suministra una retroalimentación de 4-20 mA, que mantiene una presión constante mediante el control de la velocidad de la bomba. La bomba se coloca en el interior del tubo, que puede ser de hasta 300 metros de profundidad. Está equipada con cojinetes de empuje, lubricados por el agua. El motor está conectado directamente a la bomba situada dentro de la tubería subterránea, y puede soportar las condiciones de humedad en el pozo.

El convertidor de frecuencia debe ser elegido en función a la corriente del motor. La bomba contiene los cojinetes de empuje, que se dañan cuando se ejecuta por debajo de la velocidad mínima, que normalmente es de 30 Hz. Es importante que el sistema sea operado con un mínimo de desgaste de la bomba y el motor. Se recomienda utilizar un filtro sinusoidal, que puede bajar la fatiga del aislamiento del motor y aumentar la vida útil, reduciendo la necesidad del servicio. El rendimiento EMC puede ser difícil de conseguir debido a que el cable de la bomba especial es capaz de soportar las condiciones de humedad en el pozo. Una solución podría ser utilizar un cable apantallado y fijar la pantalla a la tubería del pozo si es de acero (puede también estar hecho de plástico). Un filtro de onda sinusoidal también reducirá la EMC de los cables de motor no apantallados.

El fabricante de las bombas sumergibles recomienda el accionamiento con tiempo de aceleración y desaceleración cortas, casi instantáneas, tiempo aproximados entre 2 a 3 segundos.

El convertidor de frecuencia es diseñado con doble rampa automática, esto especifica una rampa inicial y final para estas aplicaciones. Las rampas inicial y final son dos rampas individuales, donde la rampa inicial, si está habilitada, acciona la bomba desde la velocidad 0 a 30 Hz con una rampa de aceleración entre 1 y 2 segundos, y automáticamente cambia a la rampa normal cuando la velocidad mínima se alcanza.


Funciones específicas integradas

En la actualidad, existen variadores de frecuencia que incorporan funcionalidades específicas para las aplicaciones de agua y bombeo, permitiendo ahorrar energía e incrementar el rendimiento en las mismas.

Condiciones de final de curva: Se producen cuando una bomba está entregando un volumen demasiado alto para asegurar la presión ajustada. Esto puede suceder si existe una fuga en el sistema de tuberías de distribución que causa la caída del punto operativo hasta el final de la característica válida de la bomba para la velocidad máxima.

Modo llenado de tuberías: Útiles en todas las aplicaciones donde el llenado de tubería controlado es esencial, como los sistemas de irrigación y de suministro de agua. El llenado controlado (lazo cerrado) de las tuberías evita los golpes de ariete, que revienten las tuberías o que salten los cabezales de los aspersores. El modo de llenado de tuberías puede usarse tanto en sistemas de tuberías verticales como horizontales.

Detección de situaciones de poco o ningún caudal y modo de reposo: En situaciones de ausencia o escasez de flujo, el convertidor entra en modo de reposo para ahorrar energía. Cuando la presión cae por debajo del punto de ajuste predefinido, el convertidor arranca automáticamente. En comparación con un funcionamiento continuo, este método reduce los costes de energía y el desgaste del equipo y ayuda a aumentar la vida útil de la aplicación.

Compensación del caudal: Un sensor de presión montado junto a la bomba proporciona un punto de referencia que permite el mantenimiento de una presión constante en el extremo de descarga del sistema. El convertidor de frecuencia ajusta constantemente la referencia de presión para seguir la curva del sistema. Este método ahorra energía y disminuye los costos de instalación.

Rampa inicial/final: La rampa inicial proporciona una rápida aceleración de las bombas a la velocidad mínima, a partir de la cual continúa la rampa normal. De este modo, se evitan daños en los rodamientos de tracción de la bomba. La rampa final decelera bombas desde velocidad mínima hasta la parada.


Datos importantes a considerar para la configuración del VDF

Referencia mínima (30 Hz)

Referencia máxima (50/60 Hz)

Rampa de aceleración tiempo inicial (2 seg.)

Rampa final desaceleración (2 seg.)

Rampa de aceleración normal (8 seg. aproximadamente)

Rampa de desaceleración normal (8 seg. aproximadamente)
Mayo 2016
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