¿Cómo proteger un sistema de bombeo y optimizar la eficiencia con los variadores Altivar Process ATV600?

Es importante aclarar que el Altivar Process no es solo un variador que se encuentra predeterminado para controlar la velocidad , sino que es todo un sistema de gestión integral que puede entender todo un proceso y que a su vez obtiene información relevante del sistema de bombeo como su nivel de rentabilidad,eficiencia y rendimiento ,el cual conlleva una exitosa gestión de este. A través de este equipo podemos tener una interface con un usuario mucho más amigable vía paneles o inclusive gestión integrada a través internet por el puerto de comunicación Ethernet que viene incluido. 

1. Control 

Medición de flujo y presión - Gracias al Altivar Process podemos monitorear en tiempo real cada proceso del sistema de bombeo de manera que logra ser entendible para el usuario, y a su vez permite tener una integración total de los procesos en el que se incluye el control de presión , flujo, nivel y la compensación de pérdidas de flujo.

Control PID - Altivar Process es de gran ayuda , ya que permite ajustar el flujo y la presión según el valor deseado , y así poder seleccionar el tipo de proceso que se quiera utilizar para algún proceso en específico según se requiera.

Por ejemplo: 

Tenemos como ejemplo las parcelas de riego en la que se necesita regar 3 parcelas teniendo solo un variador Altivar Process y una bomba , para cada parcela se necesitará diferente presión para regar, la pregunta es, ¿Cómo puedo hacer que solo un variador de velocidad tenga un total control de riego para las 3 parcelas?, en primer lugar se va a necesitar un PLC Zelio para que exista un control horario ya que cada parcela se va a regar en diferente hora.

En el caso 1 se puede ver que la parcela 1 está más cerca por lo que existe un punto de presión mínimo de 8 bares para su riego , para que pueda concluir con un correcto riego se cierran las válvulas de las parcelas 2 y 3.

En el caso 2 se cierran las válvulas de las parcelas 1 y 3 , para que la parcela 2 pueda iniciar con el riego con una presión de 12 bares.

En el caso 3 se cierran las válvulas de las parcelas 1 y 2 , para que la parcela 3 pueda iniciar con el riego con una presión de 16 bares, la presión es más alta ya que se encuentra más lejos.

Estos 3 casos son un claro ejemplo de cómo se puede usar el variador Altivar Process y PLC para tener el control de 3 parcelas , con solo un variador Altivar Process podemos configurar hasta 4 PIDs.

Dormir - despertar -  Altivar process cuenta con la función ”Stop & go” la cual permite reducir el consumo de energía hasta en un 30% , por ejemplo si hablamos de la demanda de agua esta es más solicitada durante el día , a diferencia de la noche dónde su demanda es mínima , es ahí donde la función con la que cuenta el Altivar process apaga la bomba cuando no hay mucha demanda para ahorrar energía y cuando hay cierto flujo se prende , esta solicitud de reinicio tarda menos de 2 segundos.

Bomba auxiliar - Esta función nos permite activar la bomba menos potente para generar un menor consumo de energía cuando exista una baja demanda de agua en el sistema.

Anti Atasco de la bomba - Con esta función se le pide a la bomba que realice un ciclo antiatasco en el que se saque el material o residuos que contiene , ya que en algunos casos hay bombas que pueden llegar a bombear agua contaminada con sólidos, esta función se puede activar mediante un pulsador o de manera automática, en cierto tiempo o bajo alguna condición.También es posible configurar esta función en bombas que giran en un solo sentido.

Gestion multibomba uni-maestro - Para esta arquitectura un variador Altivar process activa o desactiva las bombas según la demanda de agua que se requiera en el sistema, en otras para palabras activará una primera bomba en la que le entregará según requiera su aplicación , si se necesita más flujo la segunda bomba será activada por el contactor o arrancador suave a su velocidad nominal y así con la tercera y cuarta bomba. Es de esta forma que Altivar Process puede controlar hasta 5 bombas directamente en línea (o arrancador controladas) además de la de velocidad variable.

Gestion multibomba multi-maestro - Multidrive-link es una tecnología que permite hacer una interconexión entre variadores Altivar Process a través de un puerto de comunicación(Ethernet) ,el cual ya viene habilitado para poder intercomunicarse entre variadores de velocidad , en este caso cada variador tendrá el control de una bomba de forma individual y al realizar la configuración uni-maestro podrá escoger el variador de su preferencia para que realice la función de maestro , este variador seleccionado es el encargado de dar órdenes a los demás variadores de activar o desactivar según la demanda que se requiera y así lograr un menor consumo energético , es mejor tener dos bombas con una velocidad controlada que una bomba que trabaje al 100% y otra que sea regulada.Todos los sensores de presión pueden ser conectados directamente al variador de velocidad y el variador va interpretar la información en un idioma entendible al usuario.

En la configuración de multi-maestro si el variador que hace de maestro llega a fallar , otro variador puede tomar la función del maestro y gestionar así el control del bombeo según la necesidad del sistema. Los variadores Altivar Process permiten optimizar la velocidad de forma que se entrega la demanda solicitada pero con un menor consumo de energía, este sistema es recomendado para el sector comercial e industrial.

Control de llenado - Cuando en industrias hay aplicaciones en las que se requieran realizar un llenado de tanque, existen 3 maneras en las que se puede medir este llenado , a  través de un sensor de nivel, uno de presión o interruptores. El variador Altivar Process es el encargado de llenar el tanque de manera suave para no dañar las tuberías y conexiones , todo esto depende de la configuración que se le haya puesto.

Por ejemplo:

Si el tanque se encuentra vacío , el variador maestro hará que se activen todas las bombas e inicien con el llenado rápidamente , cuando el tanque esté a punto de ser llenado el sensor le dará una señal al variador maestro para que desactive las bombas esclavas , es así como el maestro se encargará de completar el llenado solo.

Control de vaciado - Cuando el tanque se encuentra totalmente lleno y se necesita bombear el agua , se utiliza el sistema multi-drive link en el que el variador maestro indica a las otras bombas que se activen para absorber todo el agua del tanque y una vez que el tanque se encuentre vacío o con poca agua , el variador maestro desactiva las bombas y se encarga de terminar con el vaciado de agua solo.

2. MONITOREO Y PROTECCIÓN

Configuración de la curva característica de la bomba -Para los Altivar process tenemos una función única que es configurar las curvas características de la bomba centrífuga , usualmente los fabricantes de las bombas tienen unas curvas características de bombeo que se encuentran en las fichas técnicas , estas curvas características las puede integrar dentro de su variador Altivar Process.

Existen diferentes tipos de curvas características , entre ellas se encuentra head vs flow (cabeza vs flujo) la cual la puede ingresar dentro de su variador, esta curva la puede agregar también a través del panel del variador o mediante un software de programación SoMove el cual es gratuito , este software le ayudará para una variedad de situaciones a nivel de monitoreo y protección de la bomba.

Configuración del punto de mayor eficiencia (BEP) y supervisión del punto de operación - En la imagen abajo se puede apreciar una curva característica instalada en el variador , se configuran 5 puntos en donde uno es el de mejor eficiencia, esto nos ayudará a saber si realmente se está trabajando en el mayor punto de eficiencia con la bomba. 

Podemos ver que el punto de indicación se está moviendo y está señalando si realmente se está trabajando en el mejor punto de eficiencia , es así como el fabricante te indica con qué velocidad la bomba logra la mejor eficiencia.

Todo ese monitoreo va a apoyarte para que puedas saber si trabajas con la mejor eficiencia o no , en el caso de que no se encuentre en ese punto de eficiencia el variador Altivar Process protegerá la bomba.

¿Con que la protege en qué situaciones?

Una bomba se puede dañar si no trabaja en el punto de mejor eficiencia o según la operación para la que fue diseñada.

 

Esta lista muestra los problemas que puede tener la bomba en el caso de que no trabaje en el punto de eficiencia.

Es por eso que Altivar Process te puede ayudar no solo con el control y variación de la velocidad y torque ,sino también con la gestión de monitoreo y protección de la bomba, gracias a la curva podemos tener una lectura inmediata de la curva de característica  y así garantizar que la bomba no tenga problemas por una mala operación.

El variador cuenta con un sistema de alarma , cuando hay alguna falla.

Por lo general cuando un variador convencional tiene alguna falla, se puede ver el código de fallo en la pantalla del variador por lo que la persona responsable de la operación tiene que buscar el tipo de falla en el manual para poder solucionar el problema.

Sin embargo con Altivar Process se puede escanear el código QR de la pantalla del terminal ya sea por smartphone o tablet, una vez escaneado el código este indicará que tipo de fallo fue y de qué manera se puede solucionar , ahorrando así tiempo valioso al cliente, esta función también te da acceso a descargar los manuales directamente desde el celular.

3. OPTIMIZACIÓN DE LA ENERGÍA

Existe algo llamado leyes de afinidad que son unas leyes que se aplican para equipos centrífugos , principalmente para ventiladores y bombas centrífugas.

¿Qué dice esa ley de afinidad?

Indica que en este tipo de aplicaciones puntualmente el flujo varía linealmente con la velocidad , es decir que a medida que la velocidad del motor aumente , así mismo el flujo va a variar.

A nivel del par y presión varía al cuadrado de velocidad.

Por ejemplo , si yo tengo una bomba que opera al 100% de mi velocidad o 60 hz esta va a consumir el 100% de la potencia de energía , sin embargo con una reducción de velocidad de tan solo el 20% se puede lograr un consumo energético del 50% por sus curvas características.

¿Cómo los variadores de velocidad ayudan a la gestión de energía en el sistema de bombeo?

Los equipos básicamente traen un medidor de energía integrado que mide el consumo energético instantáneo ya sea por hora, día, mes o año.

Logra esta medición de energía a través de:

• La medición de corriente de salida en las 3 fases.

• La medición de la tensión motor.

• La medición de la tensión de entrada.

• La tecnología de medición Sigma-Delta con CPLD.

¿Cuáles son los beneficios? 

Poder lograr una medición de la energía con un error menor al 5% colocando un medidor de energía y realizar la comparación con la información del consumo energético que me brinda el variador Altivar Process, se puede notar que este genera ciertos niveles de información relevante, ya que existen muchas industrias que tienen como objetivo principal disminuir el consumo energético, es así que nos damos cuenta que las bombas centrífugas son una aplicación objetiva efectiva para la disminución del consumo. 

Por ejemplo:

Si el cliente hace un estudio y determina que puede disminuir un poco la velocidad , ¿Puede entonces implementar un variador de velocidad que haga la disminución de consumo energético?, la respuesta es sí , el variador Altivar Process viene de manera estándar con un menú de eficiencia energética que le permite al cliente monitorear el CAPEX para lograr los objetivos de ahorro energético.

El variador Altivar Process te informa básicamente cuánta energía se ha ahorrado desde el momento en que se instaló el variador en comparación con un arranque directo,cuánto dinero has logrado ahorrar desde que instalaste el variador Altivar Process comparado con arranque directo, te dice también cuántos kilovatios ahorraste por hora y cuántos kilovatios ahorraste por metro cúbico en el sistema de bombeo.

A su vez te dice cuánto nivel de CO2 se ha dejado en el ambiente , ya que cabe resaltar que este problema es de interés mundial y que si seguimos consumiendo energía de la manera en la que lo estamos haciendo se va a necesitar nuevas plantas de generación de energía , es importante saber que estas plantas no son de energía renovable por lo que significa, tener un mayor consumo de combustibles fósiles y esto al final resulta la mayor generación de consumo de CO2 , que finalmente terminará el calentamiento global.

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