Cómo usar los variadores de velocidad en bombas centrífugas para ahorrar energía y evitar problemas operativos

Los variadores de velocidad en bombas centrífugas pueden tratar problemas de recirculación de succión en motores de tipos reciprocantes y correr a una velocidad más baja para ayudar a reducir los daños y dificultades de operación. Sin embargo, es necesario comprender cómo aplicarlos de una manera efectiva, así como conocer las características del sistema y del equipo.

Para evaluar una aplicación de los variadores de velocidad en bombas centrífugas se requiere lo siguiente:

• Información del sistema sobre caída de presión versus flujo. 
• Curvas de rendimiento de la bomba para el impulsor existente.
• Curvas de rendimiento de la bomba para el impulsor máximo.
• Las dimensiones del ojo de entrada de la bomba. 

Dentro de los datos de las curvas de rendimiento se deben incluir el cabezal de la bomba, la eficiencia de la bomba y el cabezal de succión positivo neto (NPSH) requerido en comparación con el caudal. Los cabezales de bombeo y las eficiencias a varias velocidades son útiles para el correcto análisis.

Por lo general, encontramos la información incompleta, pero para hallar los datos faltantes se debe extrapolar y así completar la información faltante. Existe un procedimiento para llevar a cabo este análisis, el cual te permitirá que entiendas los ahorros que los variadores de velocidad pueden ofrecer a tu planta al instalarse en bombas centrífugas.

Procedimiento de análisis para entender cómo los variadores de velocidad en bombas centrífugas ahorran energía y evitan problemas operativos

Una evaluación de los variadores de velocidad en bombas centrífugas involucra múltiples pasos, cada uno mirando un artículo específico. A continuación, se presentan los pasos básicos, teniendo en cuenta que para algunos casos no necesitarán cada paso, mientras que otros pueden requerir otros.

1. Definir la curva del sistema.
2. Examinar la curva de la bomba centrífuga para el impulsor existente a una velocidad fija.
3. Dibujar una curva de velocidad de flujo versus velocidad para el impulsor instalado.
4. Determinar el mejor punto de eficiencia (BEP) del flujo en función de la velocidad para el impulsor máximo.
5. Examinar el cabezal de succión positivo neto (NPSH) versus la tasa de flujo.
6. Graficar la velocidad de flujo en función de la velocidad específica de succión (N ss) para usar los variadores de velocidad en bombas centrífugas y así controlar.
7. Definir la fracción operativa del flujo de BEP versus velocidad específica de succión (N ss).
8. Comparar la fracción de flujo de operación versus velocidad específica de succión (N ss) con la buena práctica.
9. Evaluar la energía de succión de la bomba para determinar el margen del cabezal de succión positivo neto (NPSH).
10. Comprobar la potencia disponible.
11. Si los resultados de la fracción de flujo operativo versus la velocidad específica de succión (N ss) y la evaluación de la energía de succión de la bomba son inaceptables, se deben evaluar soluciones alternativas. 

La curva del sistema traza la altura diferencial requerida frente al caudal, la cual incluye tanto los requisitos de altura estática para el cambio de elevación y presión como los requisitos de altura dinámica de la caída de presión. En aquellos casos donde solo se dispone de la curva de bombeo a una velocidad se pueden generar curvas para otras velocidades usando la ley de afinidad: el cabezal de la bomba varía según el cuadrado de la velocidad de la bomba.

El trazado de la curva de la bomba para una operación de velocidad fija muestra cuánto ahorro pueden proporcionar los variadores de velocidad en bombas centrífugas. Si la curva de la bomba y la curva del sistema no se intersecan a un flujo mayor que para la bomba dada, la bomba es demasiado pequeña. Sin embargo, con la instalación de estos equipos se eleva la velocidad de operación de la bomba a una velocidad más alta que la normal, de modo que la curva de la bomba y la curva del sistema se intersectan al caudal deseado.

La evaluación del rendimiento de la bomba requiere una curva con el mejor punto de eficiencia (BEP) versus velocidad para el impulsor de diámetro máximo. Este punto por lo general varía linealmente con el diámetro y la velocidad de la bomba. También es necesaria una curva NPSH, la cual puede extrapolarse en función del caudal cuadrado si solo está disponible en un punto.

Lo ideal es comparar el rendimiento de la bomba con los valores de energía de succión porque cuanto menor sea la energía de succión, más probable es que la bomba funcione correctamente y utilizar la curva de eficiencia para calcular la potencia con reducciones muy bajas, los ahorros podrían no ser tan grandes como se esperaba. En este punto, es ideal conocer cómo mejorar la eficiencia energética de las bombas centrífugas.

Pero, cuando se opera por encima de las velocidades estándar, el consumo de energía puede ser muy alto, lo que indica que a menor velocidad mayor será el ahorro en costes operativos. Esto es un indicador clave para optar por el uso de variadores de velocidad en bombas centrífugas.

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