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Oct 03, 2023

¿Los variadores de frecuencia mejoran la eficiencia?

Comúnmente, el consumo de energía y la eficiencia se denominan indistintamente con las bombas, específicamente cuando se agrega un variador de frecuencia (VFD) para variar la velocidad del motor y la bomba. En

Comúnmente, el consumo de energía y la eficiencia se denominan indistintamente con las bombas, específicamente cuando se agrega un variador de frecuencia (VFD) para variar la velocidad del motor y la bomba. En realidad, agregar un VFD mientras se mantiene todo lo demás constante no cambiará la eficiencia de la bomba (η) y, de hecho, reducirá la eficiencia general (ηOA).

Representada en la Imagen 1 y la Ecuación 1, la eficiencia de la bomba es la relación entre la potencia de salida de la bomba (Pw, función del caudal y la altura) y la potencia de entrada de la bomba (P), que no se ven afectadas por el VFD a menos que se aumente o disminuya la velocidad.

Ahora, si consideramos la eficiencia general, que en la Imagen 1 es la relación entre la potencia de salida de la bomba (Pw – flecha roja pequeña) y la potencia de entrada del control (VFD) (PDrive – flecha roja grande), podemos ver que la eficiencia general disminuirá debido a pérdidas a través del VFD, lo que resulta en mayor potencia en el VFD que en el motor. También habrá aumentos incrementales en las pérdidas del motor debido a la potencia del VFD, que generalmente son menores y no se representan.

La eficiencia de los VFD es alta, por lo que las pérdidas suelen ser modestas (~3%), que pueden ser superadas en gran medida por la eficiencia del control del sistema. Sin embargo, la discusión anterior sobre la reducción de la eficiencia general al agregar un VFD no significa que el consumo de energía aumentará porque el propósito de un VFD es controlar la velocidad de la bomba y cambiar el punto de operación (altura y caudal), lo que cambiará el potencia de salida de la bomba y potencias de entrada.

El examen de la Imagen 2 revela cómo el rendimiento de la bomba (altura y potencia versus flujo) cambia con la velocidad y por qué el uso de VFD para reducir la velocidad a menudo reduce el consumo de energía, incluso si la eficiencia de la bomba y la eficiencia general disminuyen.

La Imagen 2 muestra un sistema de bomba de velocidad variable diseñado para un caudal máximo de 19,1 millones de litros por día (ML/d) y 95 metros (m) de altura al 100% de velocidad, y un caudal mínimo de 10,4 ML/d y 66 m de cabeza al 80% de velocidad. En realidad, la eficiencia de la bomba disminuye desde el punto de mejor eficiencia (BEP) del 84,5% hasta el caudal máximo de diseño y hasta el 80% en el caudal mínimo de diseño.

Sin embargo, la potencia de entrada de la bomba en kilovatios (kW) disminuye de aproximadamente 245 kW a 100 kW. Por el contrario, si el propietario del sistema decidiera usar una válvula de control (en lugar de usar un VFD para reducir la velocidad) para reducir el caudal, el sistema operaría al 100% de velocidad en el punto de 108 m (potencia = 175 kW) en comparación. a 66 m (potencia = 100 kW) al 80% de velocidad. Este ejemplo ilustra que el consumo de energía implica mucho más que la eficiencia de la bomba.

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