Ahorro y mejora de la calidad de energía con el uso de variadores de velocidad electrónicos para motores trifásicos de inducción

Abstract

El objetivo del presente trabajo es determinar la aplicación de las tecnologías actuales para obtener ahorro de energía sin desmejorar su calidad, utilizando el variador de velocidad electrónico en una electrobomba centrífuga con motor trifásico de inducción y rotor jaula de ardilla, la cual me suministre agua potable en un edificio habitacional de doce pisos desde una cisterna a un tanque elevado. En esta nueva instalación, se está incorporando un sensor ultrasónico de nivel de agua en el tanque elevado y el control automatizado con PLC. Enfoco la problemática del consumo de energía en los sistemas de bombeo de agua acoplados con motores trifásicos de inducción con métodos antiguos utilizando electrobombas alternativas que trabajan a tensión, frecuencia y velocidad constante que no permitirían dicho ahorro. Planteo sin embargo que actualmente ya lo hay, utilizando el variador de velocidad electrónico, el cual cambia los parámetros de potencia, tensión y frecuencia constantes a variables, pero mantiene la fuerza de impulsión o torque de la bomba incluso para bajas velocidades y a bajas potencias, se eliminan los picos de corriente de arranque convirtiéndolo en rampa, mejora el factor de potencia entre el 50% y 100% de la carga como si se tratase de un motor de OC. Utilizo además las leyes de afinidad de los parámetros hidráulicos en las bombas centrifugas, que me permiten finalmente el ahorro total de energía eléctrica hasta en un 60%, sin desmejorar su calidad, de acuerdo a los estándares mínimos establecido por las Norma Técnica De Calidad De Los Servicios Eléctricos (NTSE) y administrado por OSINERG en nuestro país. La aplicación de este trabajo se ha realizado para un edificio habitacional de doce pisos, se ha calculado y seleccionado la electrobomba, sus componentes, diseñando las instalaciones de los sistemas de fuerza, mando protección y control, configurando, programando y simulando el funcionamiento de los equipos que van a automatizar dicho sistema. Se diseña el proceso de control automatizado con PLC en lenguaje de programación ladder, se simula la operación del proceso, forzando el programa diseñado para observar el cambio de velocidades y comprobar su valor calculado para cada nivel. El análisis económico para el ahorro de energía y el tiempo de la recuperación de la inversión por la compra de los nuevos equipos se hizo comparando costos con y sin variador de velocidad, utilizando operaciones aritméticas, muy similares a los que se utilizan para el mejoramiento del factor de potencia con condensadores.