Guía de aplicación de bombas sumergibles con VLT AQUA Drive FC 202
Sistema de Lazo Cerrado de Presión con Protección de Llenado Vertical,
con Danfoss VLT AQUA
Las bombas sumergibles son una solución esencial en aplicaciones de manejo de agua, tanto en la extracción de pozos como en sistemas de distribución. La implementación de un controlador adecuado como el VLT® AQUA Drive FC 202 de Danfoss asegura no solo la eficiencia energética, sino también el cuidado de los componentes del sistema, como los motores y bombas, evitando desgastes prematuros o daños causados por golpes de ariete. En este blog, se detalla el objetivo de la aplicación de bombas sumergibles, cómo programar el sistema, las protecciones necesarias, y la implementación de la función de llenado de tuberías para evitar golpes de ariete.
Objetivo de la aplicación
El propósito principal al utilizar un variador de frecuencia en una bomba sumergible es mantener una presión constante o controlar el nivel de agua en el sistema, mediante el ajuste de la velocidad de la bomba en respuesta a la realimentación de un sensor de presión. Este control dinámico se realiza de forma automática, lo que permite una operación eficiente, evitando el desgaste mecánico y asegurando la durabilidad del sistema.
Propuesta del sistema con VLT® AQUA Drive
El VLT® AQUA Drive FC 202 controla la bomba sumergible mediante un lazo cerrado de control PID que ajusta la velocidad del motor para mantener la presión constante. Un transmisor de presión proporciona una señal de 4-20 mA al variador de frecuencia, lo que permite un control preciso. Este sistema está diseñado para aplicaciones en las que la bomba requiere operar bajo condiciones exigentes, como ambientes húmedos o con motores sumergibles de tipo tambor, que presentan desafíos específicos en términos de rendimiento y refrigeración.
Componentes principales
- Variador de frecuencia VLT® AQUA Drive FC 202: Controla la velocidad del motor y maneja las protecciones necesarias.
- Bomba sumergible: Diseñada con motores de tipo tambor, que requieren un variador ajustado según la intensidad y características específicas.
- Transmisor de presión: Proporciona la señal de realimentación que permite el control en lazo cerrado.
Programación del sistema
Para configurar el variador de frecuencia con una bomba sumergible, se deben ajustar varios parámetros claves:
- Parámetros del motor:
- 1-20 Potencia del motor (kW)
- 1-22 Tensión del motor
- 1-24 Intensidad del motor
- 1-28 Comprobación de rotación del motor.
- Se recomienda utilizar la Adaptación Automática del Motor (AMA) si es posible, para optimizar el rendimiento. Si la AMA falla, es posible introducir manualmente los datos avanzados del motor.
- Protección del sistema:
- Para evitar el desgaste prematuro de los cojinetes, es importante configurar un tiempo de rampa inicial que permita alcanzar rápidamente la velocidad mínima (30 Hz) dentro de 2-3 segundos, lo cual es fundamental para garantizar la refrigeración del motor desde el arranque.
- Detección de funcionamiento en seco:
- Este sistema debe activar la protección contra funcionamiento en seco para evitar daños a la bomba cuando no haya suficiente agua disponible en el sistema.
Evitar golpes de ariete: Llenado de tuberías
El modo de llenado de tuberías es esencial para evitar los golpes de ariete, una situación que puede dañar gravemente tanto la tubería como la bomba. Esta función asegura un incremento suave de la presión en el sistema, llenando lentamente las tuberías después del arranque.
- Parámetros relevantes:
- 29-00 Pipe Fill Enable: Activa el modo de llenado.
- 29-04 Pipe Fill Rate: Establece la tasa de llenado (unidades por segundo).
- 29-05 Filled Setpoint: Define el punto de consigna al que se debe alcanzar la presión durante el llenado.
Guía para evitar golpes de ariete
- Configuración inicial de llenado: Tras el arranque, el variador de frecuencia entra en modo de llenado de tuberías y comienza a incrementar la presión de forma gradual hasta alcanzar el punto de consigna definido.
- Transición a modo normal: Una vez alcanzada la presión, el sistema cambia automáticamente a un funcionamiento de lazo cerrado normal, manteniendo la presión constante según lo solicitado por el controlador PID.
¿Cómo detectar el funcionamiento en seco con un sensor de presión?
En un sistema de lazo cerrado con control de presión, el sensor de presión monitorea continuamente el nivel de presión en las tuberías. Si la bomba está funcionando pero no hay suficiente agua (o ninguna), la presión en el sistema no aumentará como se espera. Este comportamiento puede ser utilizado para detectar un posible funcionamiento en seco.
Configuración en el VLT® AQUA Drive FC 202
Para utilizar el sensor de presión como detector de bomba seca, puedes seguir los siguientes pasos:
- Definir un umbral mínimo de presión:
- Configura un valor de presión mínima que debería alcanzarse cuando la bomba esté operando normalmente. Si el valor de presión se mantiene por debajo de este umbral durante un tiempo definido, se puede asumir que la bomba está funcionando en seco o que hay una falla en el sistema.
- Utilizar los parámetros de alarma y protección:
- 29-50 Validation Time y 29-51 Verification Time: Estos parámetros pueden configurarse para definir el tiempo que el sistema debe operar por debajo de este umbral de presión antes de que se active la protección contra el funcionamiento en seco.
- Parámetro 20-82: Este parámetro puede ajustarse para monitorear el nivel de presión y, si este cae por debajo del umbral mínimo, se activa una alarma o se detiene la bomba para evitar daños.
- Configuración del control PID:
- El sistema PID ajustará la velocidad de la bomba para mantener la presión. Si, a pesar del incremento de velocidad, la presión sigue por debajo del umbral mínimo, se activará la alarma de baja presión o bomba seca.
Ventajas de utilizar el sensor de presión para detectar bomba seca
- Reducción de costos: Al utilizar el mismo sensor de presión que ya está instalado en el sistema, se evita la necesidad de instalar un sensor de flujo adicional, lo que reduce los costos de hardware y mantenimiento.
- Protección integrada: El sistema de control PID puede encargarse tanto del control de presión como de la detección de condiciones de bombeo anormales, integrando todas las funciones de protección en un único sensor.
- Versatilidad: Este método es especialmente útil en sistemas donde la instalación de un sensor de flujo adicional no es práctica.
Conclusión
Implementar correctamente un sistema de bomba sumergible con el VLT® AQUA Drive FC 202 garantiza un rendimiento eficiente y prolonga la vida útil tanto de la bomba como del motor. Las funciones avanzadas como el llenado de tuberías y las protecciones contra golpes de ariete proporcionan la seguridad necesaria para aplicaciones exigentes, al tiempo que reducen costos operativos y de mantenimiento.
