Las bombas y ventiladores son aplicaciones comúnmente usadas en el ambiente industrial. Los métodos habitualmente utilizados para el control de flujo son:

• Estrangulamiento de válvula de salida.
• Uso de un bypass, que conecta la salida con la entrada.
• Uso de un control ON-OFF.
• Uso de variadores de frecuencia (ver figura 1).

Figura 1: Métodos de control de flujo. De izquierda a derecha: estrangulamiento de válvula, bypass, control ON-OFF, control con variador de frecuencia.

Curvas características

Figura 2: Curvas características de una bomba.

Las curvas características de una bomba centrífuga están representadas esquemáticamente en la figura 2. La intersección entre la curva de la bomba y la curva del sistema define el punto de operación de la bomba (ver figura 2).

Potencia

La potencia relativa, asociada a los diferentes métodos de control de flujo, puede ser estimada a través del área entre los ejes x e y, y el punto de operación, es decir: P ~ Q x H

Mediante el siguiente ejemplo, considerando un flujo promedio de 70%, es posible mostrar la diferencia entre la potencia demandada por cada uno de los diferentes métodos de control de flujo previamente señalados (ver figura 3).

Figura 3: Potencia asociada a cada uno de los métodos de control de flujo.

Estrangulamiento

Corresponde al método de control de flujo mayormente usado. El flujo es controlado a través del cierre parcial de la válvula ubicada a la salida de la bomba, aumentando las pérdidas del sistema. En la figura 3, el punto de operación original (Q=10, H=10) es trasladado a Q=7, H=12.7. Luego, la potencia relativa asociada a este método es P ~ 7 x 12.7 ˜ 89.

Bypass

El flujo de salida del sistema es reducido usando un bypass que conecta la descarga de la bomba con su succión (entrada). En el caso del ejemplo, el flujo total aumenta de 10 a 12.4, pero la presión decrece de 10 a 6.6. Luego, la potencia relativa asociada resultante es P ~ 12.4 x 6.6 ˜ 82.

Control ON-OFF

Con este método, la bomba es encendida y apagada, logrando que el flujo promedio sea 7. La potencia relativa asociada a este método de control está dada por P ~ (7 x 10 x10 + 3 x 0)/10 = 70.

Control con variador de frecuencia

Al variar la velocidad de la bomba, su curva característica también cambia. Como el flujo de salida es directamente proporcional a la velocidad de la bomba centrífuga, si ésta gira a una menor velocidad, la curva se desplaza hacia abajo. Luego, tanto la presión (desde 10 a 6.4) como el flujo (desde 10 a 7) disminuyen, obteniendo una potencia relativa asociada de P ~ 7 x 6.4 ˜ 45.

Este ejemplo muestra que el método de control de flujo más eficiente corresponde a aquél que usa un variador de frecuencia, logrando un 50% de disminución de la potencia requerida.

Principales ventajas del uso de variadores de frecuencia en aplicaciones de bombeo

El uso de variadores de frecuencia en aplicaciones de bombeo, presenta las siguientes ventajas:

• Disminución del costo de vida de la bomba: Los principales costos (ordenados de mayor a menor) asociados a un sistema de bombeo son la energía consumida, inversión inicial y su correspondiente mantención. La disminución de la energía consumida por las bombas se reflejará directamente en la cuenta eléctrica de la industria.

• Menor costo de mantención y reparación: Al usar variadores de frecuencia se pueden reducir los costos de mantención y reparación de las bombas, según:

- Reducción del estrés mecánico de la bomba.

- Reducción de riesgos de cavitación.

- Reducción de daño en bomba debido a cambios bruscos de flujo, asociados a la partida de ésta.

• Permite la aplicación de bombas en paralelo (redundantes), controladas según la demanda de flujo solicitada.