Alucinado

El siguiente es un extracto de mi artículo reciente Blown Away for Water &Wastes Digest. La versión completa se puede leer en línea o en la edición de octubre de la revista.

Las unidades modernas de velocidad variable (VSD) se han utilizado con equipos de desplazamiento positivo durante más de 20 años. La tecnología VSD se originó en la década de 1960 para motores de CC pequeños y evolucionó para su uso en motores de inducción grandes. La tecnología de modulación de ancho de pulso (PWM) que utiliza transistores bipolares de puerta aislada condujo a opciones más pequeñas y económicas y un uso más amplio. Pronto siguieron los diseños de motor de servicio inversor (servicio VSD), junto con el uso generalizado de la tecnología VSD para aplicaciones de carga variable. Los sopladores de desplazamiento positivo (PD) a menudo se usan en estas aplicaciones de carga variable, y la tecnología VSD puede proporcionar ahorros de energía adicionales.

Los sopladores de lóbulos PD se han utilizado desde su invención en 1856 por los hermanos Roots. Como cualquier máquina de PD, el flujo de volumen entregado es aproximadamente proporcional a la velocidad de operación del soplador. La mayoría de los sopladores de lóbulos rotativos son accionados por correa y la velocidad de operación del soplador se establece por la relación de tamaño entre la polea del motor y la polea del elemento del soplador. Como resultado, los sopladores se dimensionaron según las necesidades de la aplicación, con las relaciones de polea correctas en unidades accionadas por correa, durante muchas décadas.

La única forma de ajustar el flujo de salida de una máquina en funcionamiento era mediante el uso de una válvula de alivio para expulsar parte del flujo de aire de descarga o iniciar/detener máquinas en el mismo tubo colector. Estos métodos proporcionan una salida de flujo variable para las aplicaciones que lo requieren, incluida la aireación del tratamiento de aguas residuales, la fermentación aeróbica y el aire de refrigeración y combustión. Sin embargo, esto proporcionó ahorros limitados en eficiencia energética.

Eficiencia VSD

En la década de 1990, la nueva tecnología VSD y los diseños de servicio de inversor para motores de inducción trifásicos hicieron económico proporcionar paquetes de velocidad variable. En lugar de usar una válvula de escape o arrancar/detener, el VSD variaba directamente la frecuencia de salida del soplador. La variación de la velocidad de operación ajusta la curva de presión frente a flujo, y las velocidades de operación más bajas desplazan menos volumen de flujo.

Esto es importante porque reducir la velocidad del soplador puede ser más eficiente que expulsar el aire. Un soplador que funcione a velocidad nominal en un VSD en comparación con una velocidad fija tendrá la misma salida de flujo y requerirá una mayor cantidad de entrada de energía debido a las pérdidas eléctricas. Con equipos VSD modernos, esta pérdida suele ser inferior al 3 %. Sin embargo, con una mayor reducción del flujo, se puede ahorrar más energía. Un soplador de lóbulos que funciona con VSD tiene una reducción de 60 a 70 %, lo que significa que el flujo mínimo es de 60 a 70 % más bajo que el flujo máximo.

Para un soplador que funciona con una válvula de escape, todavía produce la misma cantidad de flujo en el soplador, y una leve disminución potencial en la presión del sistema es el único beneficio energético. Por lo tanto, un VSD puede ofrecer casi un 60 a un 70 % de ahorro de energía en un proceso que requiere un 60 a un 70 % menos de flujo que la salida nominal del soplador. Para cualquier aplicación con una gran demanda de flujo variable, estos ahorros pueden pagar fácilmente el costo de inversión del VSD.

La capacidad de aumentar la velocidad de operación más allá de la frecuencia base (60 Hz en los EE. UU.) es un beneficio adicional del VSD. Los equipos más antiguos se pueden adaptar con VSD y un motor más grande para aumentar el rendimiento. Los costos de inversión para esta modernización son considerablemente más bajos que la compra de nuevos equipos para obtener un flujo ligeramente mayor.

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