Para lograr la sustentabilidad en la agricultura y sobre todo en beneficios de café, es necesario aplicar tecnología. Sobre todo porque el café es una de las bebidas más consumidas en el mundo y uno de los productos principales de Centroamérica.
Como por ejemplo, los sistemas de recirculación de agua que se pueden llevar a cabo gracias a Bombas Sumergibles.
Ayudar al medio ambiente y trabajar de manera sustentable en beneficios de café es posible con una Bomba de Sólidos
Para este ámbito, te compartimos cuatro ventajas y te contamos porque son ideales para beneficios de cafe:
Reduce el uso de agua limpia durante los procesos
Acelera el proceso de fermentación del grano de cafe
Gracias a su impulsor abierto, no altera de ninguna manera la calidad del grano
Facilita el tratamiento de aguas residuales
Ayudar al medio ambiente y trabajar de manera sustentable en beneficios de café es posible con una Bomba de Sólidos como tu acompañante, no dudes en contactarnos para seleccionar la más adecuada para tus necesidades.
Los sistemas de presión constante son la opción más moderna para bombeo residencial. Proveen un mayor nivel de confort, economía, ahorro de espacio y reducción de ruidos comparados con los equipos hidroneumáticos tradicionales que se han usado durante décadas en residencias y condominios en todo el mundo.
Gracias a la disminución del costo de las tecnologías de variación de velocidad de motores eléctricos, los sistemas de presión constante ahora están al alcance de los usuarios residenciales que pueden gozar de las ventajas de estos sistemas, antes solo disponible para industrias y edificios de gran escala. Hoy en día los sistemas de presión constante residencial pueden costar lo mismo o incluso menos que los sistemas hidroneumáticos convencionales y, además ahorrar inversión en obras civiles.
TECNOLOGÍA Y LÓGICA DE OPERACIÓN
Estos sistemas están compuestos por una bomba, que puede ser de superficie o sumergible, un Variador de Frecuencia (Panel VDF) y un pequeño tanque hidroneumático de mucho menor tamaño que un sistema tradicional. Su principio de operación permite prefijar la presión de operación que se mantiene constante independientemente de cuántos servicios se operen simultáneamente en cualquier punto del hogar, mediante la aceleración o desaceleración del motor eléctrico, gobernado por sensores de presión de alta precisión. El usuario goza entonces del confort de una presión constante todo el tiempo, especialmente útil en el uso de mezcladoras de agua caliente y fría en las duchas y lavamanos. Esto contrasta con la operación de un rango de presión (digamos arranque en 20 PSI y paro en 40 PSI) en los que operan los sistemas tradicionales.
BENEFICIOS
Al usar esta tecnología de presión constante con velocidad variable, el motor utiliza solo la energía necesaria para producir el caudal que satisface la demanda de la red a la presión prefijada, reduciendo la frecuencia de arranques y paros que acortan la vida útil de los motores. Esto, junto con el arranque suave del motor que permite el VDF, se puede llegar a tener ahorros significativos de hasta un 40% en el costo de operación comparado con los sistemas hidroneumáticos convencionales.
Cuando se combina la tecnología VDF con una bomba sumergible se obtiene el máximo rendimiento y confort. Las bombas sumergibles, antes usadas principalmente en pozos, son generalmente más eficientes que las bombas de superficie, pues elevan la presión a través de etapas múltiples, mientas que las bombas de superficie ya sea tipo jet o centrífugas mono-etapa, por su diseño y forma de instalación consumen más energía para producir la misma presión y caudal.
Esto conlleva un ahorro significativo de energía eléctrica. Al usarse junto con la tecnología de variación de velocidad, el usuario disfrutará del máximo nivel de ahorro posible.
Es también relevante el ahorro de espacio que permite una bomba sumergible. Al ser instaladas directamente dentro del depósito de agua, no requieren de espacio en superficie ni caseta de bombeo para resguardo y protección a la intemperie. Su instalación resulta entonces muy sencilla y práctica. El uso de muy pequeños tanques hidroneumáticos, comparado con los sistemas convencionales, también permite colocarlos en espacios no utilizados en las residencias, tanto dentro como fuera de las mismas, incluso a la intemperie.
Por último, pero no menos importante, el ruido provocado por una bomba de superficie desaparece casi por completo. Este beneficio ha sido reportado por miles de usuarios alrededor del mundo, que pueden dormir mejor gracias a la instalación de un sistema de presión constante con bomba sumergible.
COMPONENTES PRINCIPALES
Panel de Control: El novedoso VDF de AFT es el único en el mercado para operar con motores monofásicos de 2 y 3 líneas y en voltajes de 115 o 230 Voltios. Tiene capacidad para gobernar motores desde 1/3 hasta 2 HP. El gabinete de control cuenta con todas las protecciones necesarias para alargar la vida del equipo: protección por variaciones de voltaje, caída de fase, corto circuito o sobrecarga de los equipos. Es posible también bloquear el acceso a personas no autorizadas a las parametrizaciones predefinidas mediante una práctica pantalla digital. El Panel de Control fabricado en Estados Unidos, cuenta con certificación UL.
Bomba Sumergible: Las bombas sumergibles AFT son perfectas para combinarse con los VDF para operar un sistema de presión constante eficiente y confiable. Hay una amplia variedad de modelos adecuados a cada aplicación. Consulte a su proveedor de confianza.
Tanque de Presión: Esta tecnología permite el uso de tanques de presión de una capacidad de apenas entre un 15-25% del volumen de un sistema tradicional. Los tanques pueden ser instalados en armarios, bodegas o a la intemperie.
Sensor de Presión: El sensor de presión de alta precisión puede ser analógico o digital.
FÁCIL INSTALACIÓN: El Sistema de Presión Constante AquaSmart de AFT es un sistema de fácil instalación y configuración. A continuación presentamos un esquema básico de instalación:
El esquema anterior ilustra la instalación típica de un sistema de bombeo sumergible para un aplicación de presión constante
Bomba y motor AFT: C2+ (Ver ficha técnica de la bomba)
Válvula de cheque
Válvula de alivio de presión: Debe permitir el paso del flujo total de la bomba a 100 PSI.
Tanque hidroneumático
Manómetro
Sensor de presión
Variador de Velocidad AFT
Cable de alimentación eléctrica
Cable de salida a motor
RESUMEN DE APLICACIONES, CARACTERÍSTICAS Y BENEFICIOS
CARACTERÍSTICAS
Proporciona agua a presión constante y protección al equipo en un sistema pequeño y robusto
Arranque suave del motor reduce la corriente necesaria para una mayor vida útil al motor.
Protección efectiva para el motor programable por el usuario
Sensor de presión robusta y confiable.
Programación sencilla mediante pantalla digital
Certicación UL y cULus
Indicadores de funcionamiento en pantalla LED
APLICACIONES
Residencias (Cisterna o Pozo Profundo)
Riego Residencial y Comercial
Centros Comerciales
Condominios
BENEFICIOS
Presión constante para su confort
No necesita caseta de bombeo
Silencioso, no más ruido por la noche
Ahorro de energía
Bajo mantenimiento
Los sistemas de bombeo de Presión Constante AquaSmart de AFT son el futuro del bombeo residencial. Seleccione el suyo, ahorre energía y maximice su confort en el hogar.
Boletin No. 8 Uso de bombas de agua para manejo de sólidos en beneficios del café
El uso de procesos de beneficiado que ahorran agua y otros que reducen el impacto ambiental han sido impulsados por las Universidades y los Centros de Tecnología del Sector Cafetalero en Colombia y Centro América desde hace varios años. El alto consumo de agua para el despulpado del café ha sido uno de los problemas más importantes de resolver en el beneficiado húmedo. Los beneficios húmedos tradicionales utilizan entre 40-60 litros por kilogramo de café pergamino (500-700 galones/quintal). Reciclar el agua durante el proceso de despulpado y lavado puede ahorrar de 30 a 40 litros por kilogramo de café pergamino (350 – 500 galones/quintal) o más dependiendo si se hace un despulpado en seco o a caudales controlados.
Para reducir el consumo de agua en el beneficiado húmedo se han diseñado varios procesos que reducen el consumo de agua en el proceso de despulpado y lavado. Uno de estos procesos se basa en el recirculación de las aguas mieles para reducir el consumo de agua por quintal de café producido. Este proceso consiste en retornar el agua del proceso de despulpado y lavado, utilizando una bomba de caudal dentro de un tanque (de plástico o de concreto) en la parte más baja del beneficio. Este tanque recolector/decantador recibe el agua que fluye por gravedad del proceso para que sea bombeada y reutilizada en el proceso de despulpado y lavado. Este proceso tiene una serie de ventajas importantes, además del ahorro del agua:
Ventajas de la recirculación:
-Reduce el uso de agua limpia
-Acelera el proceso de fermentación
-No altera la calidad del grano
-Facilita el tratamiento del agua residual
PROCESOS DE BENEFICIADO TÍPICO CON RECIRCULACIÓN DE AGUA
Para ello, es común instalar una motobomba en el tanque que recibe las aguas mieles del canal de correteo o lavado para recircularla y reutilizarla en el despulpado. El agua se recircula múltiples veces hasta que su calidad lo permita. Así, se logra reducir significativamente la cantidad de agua por cada quintal de café.
Para bombear el agua, deben utilizarse bombas que tengan capacidad de manejo de sólidos de tamaño igual o superior a un grano de café, para evitar dañar los granos que inevitablemente van a colarse en estas aguas, a pesar de los mecanismos de separación utilizados. Idealmente, estas bombas deben tener impulsores abiertos o semi-abiertos, girar a bajas revoluciones y ofrecer altos caudales (entre 150 y 700 litros x minuto) a alturas bajas a medias (entre 3 y 10 metros). Las bombas sumergibles para manejo de aguas con sólidos son perfectas para esta aplicación pues ofrecen altos rendimiento y las características ideales para el bombeo de aguas mieles que pueden contener granos, pulpa y otros sólidos. Son prácticas, fáciles de instalar y requieren de muy poco mantenimiento.
AFT ofrece una amplia línea de bombas sumergibles para aguas residuales capaces de manejar sólidos como los granos del café sin dañarlos. Las bombas de la Serie RH de la familia SW tienen capacidad para bombear sólidos hasta de 2” y giran a 1750 revoluciones por minuto, perfectas para no dañar los delicados granos. Se encuentran disponibles en potencias desde ½ HP hasta 2 HP en 230 Voltios. Estas últimas se ofrecen también en 230 Voltios, tres fases.
Las bombas de la Serie RH de AFT son perfectas para aplicaciones de reciclado de agua en beneficios de café y se han estado utilizando por años de manera confiable ayudando a los productores a ahorrar agua y reducir el impacto de los beneficios en el medio ambiente. Consulte a su distribuidor autorizado AFT y ahorre usted también en su proceso de beneficiado de café.
Estas circunstancias amenazan con dañar o destruir equipos que se encuentren conectados a la red eléctrica y desprotegidos. Incluso pequeñas sobretensiones pueden degradar el rendimiento de los equipos y reducir su vida útil. Es importante proteger a los equipos sumergibles instalados en los pozos mecánicos por su alto costo de inversión, extracción y reinstalación y porque son una parte crítica del suministro de muchas redes de agua potable y de uso industrial y agrícola. El sistema de puesta a tierra es una parte clave de cualquier instalación eléctrica y tiene como objetivos principales:
Proteger la infraestructura y los motores sumergibles
Garantizar la operación de las protecciones
Estabilizar el voltaje
Disipar las descargas electro-atmosféricas
Limitar las sobretensiones transitorias (picos de voltaje)
Drenar cargas estáticas que presentan las masas metálicas respecto a tierra
¿Qué son los picos de voltaje?
Los picos de voltaje son fenómenos eléctricos temporales con duraciones de microsegundos (una millonésima de segundo o 10-6) a nanosegundos (una mil millonésima de segundo o 10-9) que se conocen también como transientes. Usualmente se dan con corrientes promedio en el rango de los kiloamperios (miles de amperios). Se producen por eventos que se generan y transmiten en las redes de distribución eléctrica tales como descargas electro atmosféricas y electrostáticas, arranque de motores, bancos de capacitores, entre otros y causan daños a circuitos de control y de fuerza, microcontroladores, memorias y procesadores de equipos eléctricos y electrónicos. Estos efectos dañinos se limitan mediante protectores contra sobretensiones transitorias que actúan derivando la energía de la sobretensión hacia la tierra física, evitando así daños en los equipos eléctricos y electrónicos.
Duración de transientes
¿Qué es supresor de picos?
Los supresores de picos eléctricos o sobretensiones eléctricas transitorias (mal llamados Pararrayos), SPD por sus siglas en inglés (Surge Protective Devices), son dispositivos destinados a proteger las instalaciones eléctricas contra estas sobretensiones (elevaciones de voltaje instantáneas) y picos de voltaje generados en una línea eléctrica por fenómenos transitorios, como los describimos arriba. Los SPD desvían la energía de éstos eventos transitorios, recortando parte de la sobretensión y dirigiéndola hacia la tierra, con la finalidad de que la energía excesiva de estos eventos no dañe a los equipos. La utilización de equipos de supresores de picos de voltaje permite la protección de equipos conectados a la red eléctrica y aseguran un funcionamiento correcto y una vida útil larga para cualquier equipo eléctrico, incluyendo los motores sumergibles.
A pesar de la creencia común, los supresores de pico no protegen contra un rayo directo al sistema de control del motor sumergible. Además, los SPD son solo uno de los dispositivos requeridos para la protección integral de un motor eléctrico y deben instalarse de acuerdo a las recomendaciones del fabricante.
Crucial: Una buena conexión a Tierra del Supresor de Picos Eléctricos
Una inadecuada conexión a tierra física es uno de los errores más comunes que encontramos en la instalación de motores sumergibles en pozos de agua. La calidad de protección depende de la efectividad de una adecuada puesta a tierra para su correcto funcionamiento. Un supresor de picos que proteja las 3 líneas de alimentación y adecuado al voltaje y condiciones de instalación del motor debe ser conectado a tierra física, metal con metal en toda la distancia hasta la capa freática para ofrecer una protección efectiva. Si el ademe (casing) del pozo es de metal, este provee una insuperable conexión a tierra, pues va directamente a la capa freática a través de una amplia área de contacto y transmisibilidad. Si el ademe es de PVC, debe utilizarse una cuarta línea conectada también metal con metal directamente al cuerpo del motor. Esta línea debe ser del mismo calibre del conductor de alimentación hacia el motor.
Recomendamos el uso de un interruptor de falla a tierra (GFCI por sus siglas en inglés), para reducir el riesgo de electrocución y daño irreparable al motor en caso de que la conexión a tierra se debilite o se interrumpa en algún momento. Consulte los códigos eléctricos aplicables en su país.
ADVERTENCIA: Aterrizar el supresor de picos a una conexión de tierra del suministro eléctrico o a una varilla activa aterrizada, proporciona poca o nula protección al motor contra picos de voltaje.
Tipos de supresores de picos
Los Supresores de Picos modernos fueron inventados en 1971 por Mike Craddock quien eliminó la necesidad de un arco eléctrico para desviar la corriente mediante el uso de dióxido de silicón que no es conductivo a bajos voltajes pero se vuelve conductor a altos niveles de energía. Hoy en día existen una gran variedad de supresores de picos en el mercado. Hay algunos que tienen un bajo umbral de voltaje de descarga (spark-over) combinado con baja capacidad de voltaje máximo (clamping o discharge voltage). Para proteger adecuadamente los motores sumergibles, debemos escoger aquel supresor de picos que tenga una alta capacidad de voltaje (clamping voltaje) y que responda lo más rápidamente posible, aunque tenga un spark-over más alto. Los SPD con un umbral de voltaje bajo (spark-over bajo), son adecuados para proteger circuitos electrónicos muy sensibles en redes protegidas no sujetas a muy altos voltajes.
Independientemente de cual utilicen, para una adecuada protección de motores sumergibles, se deben instalar supresores de picos exclusivos que protejan todas las líneas (dos en sistemas monofásicos y tres en sistemas trifásicos), conectados directamente a tierra física, en la capacidad y rango de intensidad adecuados. Abajo verán las fotos de algunos de ellos.
TIPO BOTELLA NEMA
CLASE 1 y 2 UL PARA RIEL DIN
TIPO PANEL
En conclusión, para proteger adecuadamente los motores sumergibles, es indispensable la instalación de un Supresor de Picos, que brinda los siguientes beneficios:
Evita daños físicos en los motores causados por picos o descargas eléctricas
Alarga la vida útil de los equipos
Reduce reparaciones o reemplazos del motor sumergible
Reduce suspensiones innecesarias del servicio de agua proveniente de los pozos
Los armónicos son voltajes o corrientes en un sistema eléctrico que pueden causar problemas en la calidad de la energía. Debido a que un motor o equipo puede fallar ante la presencia de altos niveles de armónicos, esta distorsión es siempre una gran preocupación para los diseñadores de equipos sumergibles. Si bien su aparición no significa que una instalación debe dejar de operar, el impacto depende de qué tan susceptible sean los equipos.
¿Qué causan los armónicos? Los armónicos son generados por variadores de frecuencia con cargas no lineales que arrastran la corriente en pulsos cortos y abruptos. Estos causan formas de onda distorsionadas en la corriente, los cuales a su vez generan corrientes armónicas que fluyen de vuelta a otras partes del sistema eléctrico.
Efectos de los armónicos producidos por los VDF en motores sumergibles Las corrientes armónicas aumentan la corriente RMS en las instalaciones eléctricas y deterioran la calidad de la tensión de suministro. Producen estrés en la red eléctrica y potencialmente daños a los equipos sumergibles. Pueden interferir en el normal funcionamiento de los equipos y aumentar los costos de operación.
Los síntomas de un nivel problemático de armónicos incluyen el sobrecalentamiento de los motores y cables, y las fallas de la lógica dispositivos digitales. Además, la vida los equipos se reduce por el aumento de la temperatura de funcionamiento.
Cuando existe VDF en una instalación, se recomienda el uso de filtros de línea CA o de CC para cada variador individual. Esta medida aumenta la vida útil de los equipos y permite utilizar soluciones de reducción que son rentables, por ejemplo, los diferentes filtros que existen de acuerdo al HP y distancia de instalación.
Para distancias de cableado altas, se debe evaluar el uso de reactancias de salida, o combinación de reactancias con resistencias de acoplamiento, a fin de disminuir las sobretensiones que dañen el aislamiento del motor.
Usar motores diseñados para uso con variadores de velocidad. Estos motores, básicamente, poseen una mayor tensión de aislamiento, debido a lo cual su vida útil, al estar expuestos a sobretensiones es mucho mayor que los motores convencionales.
Reactor de Línea
Funcionan tanto en el lado de línea como en el lado de carga para proporcionar una solución fácil que reduce las desconexiones inconvenientes, reduce la distorsión armónica y minimiza los efectos de los conductores largos.
Dado que el tiempo de ascenso de los transistores IGBT está en el rango de unas pocas decenas de nanosegundos (entre 50ns-200ns), en los cables cortos entre Controladores PWM (modulación por ancho de pulsos) y los motores se puede generar el doble de tensión en los terminales del motor debido al fenómeno de la onda viajera, como en las líneas de transmisión. El aislamiento del bobinado del motor podría fallar debido a los picos de sobre tensión si no se toman las precauciones necesarias. Los módulos de filtro dV/dt de salida protegen efectivamente los motores contra picos de alta tensión debido al uso de cables entre controladores de motor basados en IGBT y los motores.
¿Cómo diagnosticar y arreglar los armónicos? Un analizador de armónicos es el instrumento más efectivo para llevar a cabo análisis detallados de la calidad de la energía, los cuales pueden determinar las formas de las ondas del voltaje y la corriente en sus respectivos espectros de frecuencia. Este dispositivo también es útil en instancias en las que la falta de señales obvias previene que los armónicos se tomen con seriedad.
Un analizador de armónicos se emplea para proveer un análisis de la fuente sospechosa. Con estos datos, la relación armónica calcula un valor de 0 a 100 por ciento para indicar la desviación de una onda sinusoidal o no sinusoidal. Este indica la presencia de armónicos.
Conforme la longitud del cable o la frecuencia portadora se incrementan, el pico de voltaje de sobre disparo también incrementa. Picos de voltaje en un sistema de 460 V pueden alcanzar de 1200 a 1600V, Sin embargo, esta mayor frecuencia portadora para la modulación de la onda de salida tiene su efecto pernicioso sobre la vida útil del aislamiento del cable de alimentación del motor y de los propios devanados del motor, ya que una mayor frecuencia de switcheo incrementa el fenómeno conocido como Onda Reflejada, el cual es muy común en líneas de transmisión de energía de gran distancia y bajas frecuencias y en sistemas de comunicación de relativa corta distancia y altas frecuencias de conmutación.
Para evitar esto, hay varias prácticas comunes recomendadas:
Para proteger el cable, si el sistema de alimentación es de 480 VAC o superior, se debe utilizar cable con aislamiento de 1000 Voltios, para evitar que las sobretensiones producidas por el fenómeno de onda reflejada sean superiores a la capacidad dieléctrica del mismo.
Ventajas
Reducción de dV/dt en los bobinados del motor.
Extensión de la vida útil del equipo.
Cumplimiento de normas de motores para fines generales con cables de hasta 100m de longitud.
Solución económica y compacta para instalaciones de cables cortos.
Reducción de interferencia electromagnética en equipos circundantes.
El filtro Sinusoidal
Los filtros de onda sinusoidal están diseñados para proporcionar un voltaje de salida de onda sinusoidal cuando se utilizan variadores de frecuencia (VFD), los filtros de onda sinusoidal eliminan el problema de fallas aislamiento de motor/cable, calentamiento y ruido audible. Los filtros de onda sinusoidal también reducen la interferencia electromagnética (EMI) al eliminar el alto dV/dt asociado con formas de onda de salida de inversor convirtiendo la tensión en una onda senoidal. Recomendado en longitudes mayores de 300 metros.
Los filtros: • Eliminan la distorsión en el Torque. • Eliminan la reflexión de onda de voltaje • Pueden alcanzar 15,000 pies en aplicaciones específicas. • Reducen en el motor Ruido, Vibración y Calor. • Eliminan el problema de fallas aislamiento de motor. • Extienden la vida del motor. • Pueden ser usados virtualmente con todos los motores de inducción de CA, longitudes y tipos de cable de alimentación.
Cargas Lineales Intensidad absorbida es con forma de onda senoidal. Ej: Resistencias, cargas inductivas, en régimen permanente y no saturadas (Motores, transformadores), etc.
Cargas No Lineales Intensidad absorbida es con forma de onda no senoidal. Existencia de armónicos. Ej: Arrancadores, variadores de velocidad, balastros electrónicos, etc.
Uso de Válvulas de Cheque (retención) en Bombas Sumergibles en Pozos Profundos
Generalidades
Todas las bombas sumergibles deben instalarse con al menos una válvula de cheque, la cual debe ser de tipo resorte para uso pesado, de la mejor calidad y capaz de soportar altas presiones y pesos. Jamás deben usarse válvulas cheque de tipo bisagra. Las válvulas de cheque permiten el flujo de agua en una sola dirección y se usan para mantener la columna de agua en el sistema cuando para la bomba. También previenen el giro inverso, golpes de ariete y daños en los componentes mecánicos por empuje ascendente. La instalación adecuada de estas válvulas puede evitar fallas prematuras en la bomba o el motor. Las condiciones más comunes derivadas de la ausencia, daño o inadecuada instalación de válvulas de cheque en un sistema de bombeo sumergibles son:
Giro Inverso – Con una válvula de retención defectuosa el agua del sistema puede regresar por la tubería de descarga cuando se detiene el motor, lo cual puede provocar que la bomba gire en dirección inversa. Si el motor se enciende mientras esto sucede puede presentar una fuerte tensión sobre el conjunto motor-bomba lo cual puede provocar rotura del eje, daños a los impulsores y desgaste excesivo en el cojinete de empuje, etc.
El cuerpo de la válvula de retención está construido para soportar las presiones nominales y el flujo del sistema y para soportar el peso de la bomba sumergible, la tubería y el agua dentro de la misma. No debe subestimarse el peso del agua dentro de la tubería, la cual puede llegar a ser superior al peso de la tubería y de la bomba misma. Además, las válvulas están diseñadas exclusivamente para absorber algunos golpes hidráulicos de agua asociados con el bombeo de agua de pozo.
Empuje Ascendente (Upthrust) – Con una válvula de retención dañada, la bomba puede arrancar con una condición de carga muy baja, fuera de la curva de rendimiento de diseño de la bomba. Esto provoca una elevación o empuje ascendente en el eje motor/bomba y se crea una condición de empuje ascendente en el motor. Este empuje ascendente constante puede causar fallas prematuras en la bomba y el motor, tales como desgaste en la parte superior de los impulsores y desgaste en el cojinete de empuje y sellos del motor.
Golpe De Ariete – Se puede generar un vacío parcial si la válvula de retención inferior está a más de 30 pies sobre el nivel estático, o si una válvula instalada más abajo tiene daño mientras que la inmediata superior funciona adecuadamente. En el siguiente arranque de la bomba, el agua que se mueve a muy alta velocidad llena el vacío y golpea la válvula de retención cerrada, provocando que el agua estancada en la tubería que está arriba de ésta genere un choque hidráulico. Este choque llamado golpe de ariete puede dañar la bomba y/o el motor. El golpe de ariete hace un ruido fuerte fácil de detectar.
El golpe de ariete se produce cuando el agua bombeada que fluye a través del sistema de tuberías cambia de velocidad abruptamente. El agua bombeada tiene una cierta cantidad de energía (peso x velocidad) cuando está en movimiento. Si se detiene el bombeo, el agua continúa moviéndose por y la energía restante se debe absorber de alguna forma. En ocasiones, esta absorción de energía puede crear un ruido no deseado o daños a la tubería y demás componentes. A esto se le denomina golpe de ariete. Los golpes de ariete pueden destruir sistemas de tuberías, válvulas y equipos relacionados y varían en intensidad dependiendo de la velocidad con la que el agua se desplaza cuando la bomba se apaga. Es muy importante para el instalador darse cuenta del potencial del golpe de ariete; además, debe tener esto en cuenta cuando dimensione el sistema y cuando decida el material del cual estarán hechas las válvulas. Se ha comprobado que por cada 1 pie/seg de velocidad, se crean 54 psi de contrapresión. Esto significa que, en una tubería de 1”, un flujo de solo 10 GPM puede crear una contrapresión de 370 psi o más cuando la bomba se apaga y la columna de agua retrocede. ¡En una tubería de 4”, un flujo de 350 GPM puede crear una contrapresión de 860 psi! Las válvulas de cheque de buena calidad están diseñadas para disminuir los efectos, muchas veces dañinos, del golpe de ariete en las tuberías y los equipos relacionados.
INSTRUCCIONES DE INSTALACIÓN IMPORTANTES
Es muy importante instalar correctamente la válvula de cheque para garantizar un sistema de agua que funcione sin problemas. En la parte inferior de esta página hay un diagrama de la instalación típica de una válvula sumergible. Cuando seleccione una válvula de retención sumergible, asegúrese de que tenga la capacidad de manejar el caudal bombeado por la bomba, idealmente que la velocidad de flujo no exceda los 10 pies por segundo. Velocidades de flujo más altas aumentan las pérdidas de fricción, los golpes hidráulicos y la posibilidad de golpes de ariete destructivos lo cual puede provocar una falla grave del sistema y sus componentes.
Presión del sistema: Es importante considerar la carga dinámica total y el caudal para seleccionar el tipo y modelo adecuado de la válvula de cheque. En general, las válvulas tienen una clasificación de presión de 400 PSI (920 pies o 280 mca) de presión de agua o de 600 PSI (1386 pies o 422 mca). Para reducir los golpes hidráulicos en la tubería ascendente, se recomienda instalar una válvula de retención cada 200 pies de tubería de descarga.
Antes de instalar la válvula de cheque: Asegúrese de que la válvula no tenga defectos y de que el mecanismo accionado por resorte de la válvula de retención funcione libremente. Retire cualquier material extraño (por ejemplo, lubricante para tuberías) del asiento de válvula. No aplique lubricante para tuberías a las roscas hembra de la válvula de retención, solo aplíquelo al extremo macho de la tubería.
Instale la válvula de retención de manera vertical, con la flecha apuntando hacia arriba en dirección del flujo de líquido. En las aplicaciones de bombeo sumergible, la primera válvula de retención se debe instalar directamente a la descarga de la bomba. Si la bomba no tiene una válvula de retención incorporada, la primera válvula de cheque se debe instalar no más de 25 pies sobre el nivel dinámico de bombeo del pozo.
Para instalaciones más profundas, además de la primera válvula de cheque en la descarga de la bomba, se recomienda instalar válvulas de cheque adicionales instaladas en intervalos de 200 pies y una más en la superficie del pozo, si hay distancia/altura adicional hasta el tanque de reserva de agua. Como referencia, abajo se identifica el símbolo aceptado para diagramar una válvula de cheque tipo resorte en un plano u un diagrama de sus componentes principales.
SÍMBOLO DE CHEQUE TIPO RESORTE
COMPONENTES BÁSICOS DE UNA VÁLVULA DE CHEQUE TIPO RESORTE
Para más información, escríbenos al correo info@aftpumps.com
¿Pueden trabajar los Motores Sumergibles en posición horizontal?
La respuesta es sí y no. Instalar un motor sumergible en posición horizontal es una condición de operación cada vez más común. Sin embargo, debemos realizar algunas consideraciones preliminares, para asegurarnos que los motores tengan una larga vida instalados en esta posición.
Primero que nada, recordemos que existen varios tipos de motores sumergibles y no todos pueden operar en posición totalmente horizontal. Se fabrican motores sumergibles encapsulados, motores sumergibles de estator abierto, lubricados por agua
o por aceite, incluso con estator seco. Sin embargo, la diferencia de fabricación más importante que impacta la posibilidad de instalarse horizontalmente es el tipo de cojinete de empuje.
Los motores sumergibles encapsulados se diseñaron originalmente para aplicaciones verticales en pozos. Al igual que la mayoría de motores sumergibles lubricados por agua, estos utilizan un cojinete llamado cojinete de empuje, compuesto por dos caras que rotan contra ellas, generalmente una de carbón y otra de acero inoxidable.
Ambas caras son lubricadas por una delgada capa de agua que las lubrica. Este diseño conocido también como tipo Kingsbury, es bastante resistente en instalaciones verticales, pero no así en instalaciones horizontales, pues ambas caras deben quedar perfectamente alineadas para lubricarse adecuadamente y que no haya roce entre ambas. En una instalación horizontal, las caras de los cojinetes no siempre quedan bien alineadas y se produce un desgaste acelerado que provoca fallas prematuras.
Por ello, la mayoría de fabricantes de este tipo de motores recomiendan instalarlos con una inclinación positiva mínima de 35°.
Durante el arranque del motor, la carga de la bomba aumenta mientras aumenta la carga de salida. En casos donde la carga de la bomba permanece por debajo de su rango de operación para la que fue diseñada durante el arranque y durante velocidad a plena marcha, la bomba puede realizar un empuje hacia arriba. Esto a su vez crea un empuje hacia arriba en el cojinete de empuje del motor.
El funcionamiento continuo con empuje ascendente puede provocar un desgaste excesivo en el cojinete de empuje axial. Si la bomba provee la carga adecuada descendente al motor, luego de los 3 segundos iniciales después del arranque, es aceptable instalarlo horizontalmente. AFT Pumps, por ejemplo, recomienda que sus motores sumergibles encapsulados con cojinete de empuje se instalen con por lo menos 5° de inclinación sobre la horizontal. Algunos fabricantes ofrecen la opción de colocar un bushing adicional para un mejor soporte axial y poder operar de manera horizontal o con una leve inclinación de 5°. Sin embargo, es mejor práctica proporcionar inclinación positiva siempre que sea posible, aun si sólo unos pocos grados. (Ver diagrama adjunto)
Por lo tanto, para tener una expectativa de vida razonable operando este tipo de motores en posición “horizontal”, debemos tomar en cuenta las siguientes recomendaciones:
1. Instalar los motores con cojinete de empuje en un ángulo igual o superior a los 35°.
2. Disminuir la frecuencia de arranques,de preferencia a menos de 10 por cada
período de 24 horas. Los motores de seis y ocho pulgadas deben dejar pasar por lo menos 20 minutos entre arranques o intentos de arranque.
3 . No instalarse en sistemas que pueden proveerle al motor una baja carga de empuje el motor a plenas revoluciones, incluso por períodos cortos de tiempo. Estas se producen generalmente cuando la bomba puede operar a cargas demasiado bajas respecto a su curva de operación. La siguiente imagen muestra esta situación:
en posición totalmente horizontal. Nada más alejado de la realidad. Existe un tipo de motor sumergible que tiene un diseño diferente, que sí permite instalarse horizontalmente. Este motor es fabricado con un cojinete axial, tipo balero, que permite ser instalado en posición totalmente horizontal y para lubricarse, utiliza aceite dieléctrico de grado alimenticio, no tóxico, certificado por NSF. Al no tener caras que deban estar alineadas, el cojinete axial queda perfectamente alineado aún en posición horizontal.
Los motores sumergibles AFT que utilizan cojinetes de empuje (encapsulados o de estator abierto lubricados por agua) están diseñados principalmente para operar con el eje en posición vertical y horizontal con un ángulo de > 5°.
Pero y entonces, pareciera que no es posible instalar los motores sumergibles
Al estar inmerso en aceite, se garantiza además una adecuada lubricación aún durante el arranque. Además, es doblemente soportado por un cojinete superior lo que permite estabilidad de giro durante su operación. Entre ambos son capaces de resistir asimismo el empuje axial, discutido arriba.
Además, los motores con este tipo de cojinete, tendrán mayor resistencia a operar sin suficiente carga, como la definimos arriba. No recomendamos operar el equipo de ésta manera, pues aunque el motor resista mejor esta condición, habrán consecuencias negativas sobre los sellos del motor y sobre la columna de impulsores de la bomba.
Un factor que no debe olvidarse es la necesidad de proveerle al motor un adecuado enfriamiento durante su operación.
Dado que los motores sumergibles se instalan cerca del fondo en cuerpos de agua amplios como reservorios, tanques y lagunas, donde no se puede garantizar el flujo de agua por encima del motor, es obligatorio el uso de una funda de enfriamiento en donde el motor quede adecuadamente centralizado dentro de la misma. Solo no será necesaria la funda si el motor se instala con condiciones naturales o artificiales de enfriamiento, por ejemplo en ríos o en cápsulas de rebombeo (booster) en donde la entrada de agua es por la parte inferior de la misma.
Los motores sumergibles Aquapro lubricados por aceite pueden ser instalados en forma totalmente horizontal sin reducir por ello su expectativa de vida útil. Instálelo horizontalmente con funda de enfriamiento sin preocupaciones.
Más allá de la tecnología de motores sumergibles encapsulados
Esta es la tercera nota y última de la serie Más allá de los Motores Sumergibles Encapsulados. Discutiremos en detalle la tecnología de motores sumergibles de estator seco. Como recordarán, hemos discutido las tecnologías más utilizadas a nivel mundial, además de los motores sumergibles encapsulados:
Motores sumergibles rebobinables:
Son motores sumergibles lubricados por agua, de estator abierto. El embobinado está formado por alambre forrado, lo cual le provee a las bobinas el aislamiento necesario. Se lubrican por agua y cuentan con cojinetes de empuje tipo Kingsubry, al igual que los encapsulados.
2. Motores sumergibles lubricados por aceite:
Se lubrican por aceite dieléctrico, no tóxico. Estos motores son generalmente de estator abierto, con los cables de las bobinas forrados. Cuentan con cojinetes radiales lo que permite ser instalados de forma totalmente horizontal.
3. Motores de estator seco: Algunos motores sumergibles son de estator seco, es decir no cuentan con ningún líquido refrigerante internamente. Están sellados, de tal manera que no pueda ingresar agua en su interior. Su enfriamiento se produce principalmente por el flujo del agua externamente al estator y usan generalmente también cojinetes radiales.
Hemos resumido diferentes tecnologías de motores sumergibles en el siguiente cuadro:
Motores sumergibles de estator seco:
Los motores sumergibles de estator seco pueden tener un estator abierto o uno encapsulado en resina epóxica. Aunque hay una gran variedad de diferentes tipos y aplicaciones, generalmente son utilizados en aplicaciones de poca sumergencia, pues al no contar con líquido interno se dificulta balancear la presión interna contra la presión exterior del mismo. Para evitar la entrada de agua, cuentan con sello mecánico o retenedor. Su enfriamiento se logra generalmente por agua circulando al exterior del mismo, ya sea forzada a través de una funda exterior o por disipación en el agua circundante, mediante convección. Dependiendo del tipo, pueden tener un límite de sumergencia de hasta 50 metros (165 pies).
En algunos casos, pueden llevar aceite grado atóxico grado alimenticio para lubricación del sello o cojinete del tipo radial. Muchas veces se limita su producción a bajas potencias, de caballajes fraccionales, precisamente por su limitada capacidad de disipación del calor generado.
Sin embargo, también se fabrican equipos de grandes potencias para drenaje de agua y en aplicaciones en donde se bombeen químicos, líquidos tóxicos, agresivos o explosivos, en donde los motores están totalmente sellados o “blindados”, a prueba de explosión.
Aplicaciones típicas son pequeñas bombas para fuentes y bombas sumergibles tipo vibratorio, tales como las Anauger. Las bombas sumergibles AFT Serie C2+ y algunas bombas para aguas negras se pueden considerar como un híbrido entre motores sumergibles lubricados por aceite y de estator seco.
Abajo algunas imágenes sobre motores sumergibles de estator seco:
Más allá de la tecnología de motores sumergibles encapsulados
En esta segunda nota de la serie Más allá de los Motores Sumergibles Encapsulados, discutiremos en detalle otra tecnología ampliamente utilizada en el mundo en la fabricación de motores sumergibles: los motores sumergibles lubricados por aceite. Vamos a repasar las tecnologías más utilizadas a nivel mundial, además de los motores sumergibles encapsulados:
Motores sumergibles rebobinables: Son motores sumergibles lubricados por agua, de estator abierto. El embobinado está formado por alambre forrado, lo cual le provee a las bobinas el aislamiento necesario. Se lubrican por agua y cuentan con cojinetes de empuje tipo Kingsubry, al igual que los encapsulados.
Motores sumergibles lubricados por aceite: Se lubrican por aceite dieléctrico, no tóxico. Estos motores son generalmente de estator abierto, con los cables de las bobinas forrados. Cuentan con cojinetes radiales lo que permite ser instalados de forma totalmente horizontal.
Motores de estator seco: Algunos motores sumergibles son de estator seco, es decir no cuentan con ningún líquido refrigerante internamente. Están sellados, de tal manera que no pueda ingresar agua en su interior. Su enfriamiento se produce principalmente por el flujo del agua externamente al estator y usan generalmente también cojinetes radiales.
Hemos resumido diferentes tecnologías de motores sumergibles en el siguiente cuadro:
Motores sumergibles lubricados por aceite
Los motores sumergibles lubricados por aceite, son de amplio uso en Asia, África, incluso en Europa, más de lo que en principio se podría pensar. Como su nombre lo indica, utilizan algún tipo de aceite dieléctrico como lubricante y aislante dentro del motor. El estator se conforma usualmente con cable de cobre sin forro, protegido con esmalte aislante horneado. El aceite dieléctrico generalmente es de grado alimenticio, aprobado por la NSF (National Sanitary Foundation) de Estados Unidos, lo que permite instalarse sin riesgo alguno de contaminación ambiental. in embargo, algunos fabricantes utilizan aceite de otros tipos no certificados, así que siempre es bueno corroborar el tipo de aceite utilizado en los motores antes de ser instalados en un pozo o cuerpo de agua.
Los motores sumergibles lubricados por aceite tienen varias ventajas que han tratado de ser minimizados por ciertos fabricantes de motores encapsulados. Sin embargo su popularidad a nivel mundial evidencia que son motores sumamente confiables, aptos para muchas aplicaciones en pozos de poca a mediana profundidad.
En primer lugar, el aceite dieléctrico disipa bien el calor, permitiendo al motor soportar temperaturas más altas que un motor encapsulado estándar lubricado por agua. Esto además le permite tener más arranques por hora. El tipo de embobinado abierto también permite ser rebobinado.
La principal limitación de los motores sumergibles lubricados por aceite es que tienen una menor capacidad de sumergencia comparados con los motores encapsulados. Sin embargo, con una sumergencia de hasta 200 metros (656 pies) de columna de agua por sobre el motor, son adecuados para la gran mayoría de aplicaciones en pozos a nivel mundial. En contraste, los motores sumergibles encapsulados tienen un límite de hasta 300 metros (984 pies) de sumergencia. Aunque es posible que pueda haber unas pocas gotas de aceite que se escapen del motor por desgaste en el sello mecánico, usualmente serán de mínima cantidad y en todo caso, con aceite no tóxico, sin riesgo de contaminación.Los más comunes son los de 4”, en caballajes pequeños hasta 5 HP. En Europa y Asia son también fabricados en 6” en potencias mayores hasta 50 HP.
Estos motores además utilizan cojinetes radiales en vez de un cojinete de empuje, lo cual permite una mayor flexibilidad de ángulo de instalación que un motor encapsulado. Pueden instalarse, de hecho en forma totalmente horizontal sin ningún riesgo de falla prematura del cojinete. Pero quizás la ventaja más evidente es que tiene un menor costo de fabricación, lo que le permite ser la mejor solución valor-precio del mercado. Motores sumergibles AQUAPRO, calidad en la que usted puede confiar.
Más allá de la tecnología de motores sumergibles encapsulados
Cuando nos referimos a motores sumergibles, en esta parte del mundo lo primero que se nos viene a la mente son los motores sumergibles encapsulados. Sin embargo, existe una amplia variedad de tecnologías de fabricación de motores sumergibles, algunas de las cuales son dominantes en otras partes del mundo. Hoy queremos compartir con ustedes algo de lo que hemos aprendido acerca de éstas tecnologías. Luego de una extensa investigación alrededor del mundo, encontramos que se fabrican motores con las siguientes tecnologías, además de los encapsulados:
Motores sumergibles rebobinables: Son motores sumergibles lubricados por agua, de estator abierto. El embobinado está formado por alambre forrado, lo cual le provee a las bobinas el aislamiento necesario. Se lubrican por agua y cuentan con cojinetes de empuje tipo Kingsubry, al igual que los encapsulados.
Motores sumergibles lubricados por aceite: Se lubrican por aceite dieléctrico, no tóxico. Estos motores son generalmente de estator abierto, con los cables de las bobinas forrados. Cuentan con cojinetes radiales lo que permite ser instalados de forma totalmente horizontal.
Motores de estator seco: Algunos motores sumergibles son de estator seco, es decir no cuentan con ningún líquido refrigerante internamente. Están sellados, de tal manera que no pueda ingresar agua en su interior. Su enfriamiento se produce principalmente por el flujo del agua externamente al estator y usan generalmente también cojinetes radiales
Hemos resumido diferentes tecnologías de motores sumergibles en el siguiente cuadro:
En este boletín, hablaremos hoy en detalle acerca de los motores sumergibles lubricados por agua de estator abierto. Estos son los más utilizados en Europa, Asia y Medio Oriente, dada su calidad, resistencia a variaciones de voltaje y capacidad de operar con temperaturas más altas que sus equivalentes encapsulados. Son más usados en motores de 8” en adelante, dada su mayor facilidad de rebobinarse. Su costos de fabricación son menores que los motores encapsulados, particularmente en motores de 8” en adelante.
Este tipo de motores consisten en un embobinado de cable con forro, en una configuración abierta, en donde el aislamiento eléctrico es dado por el forro del cable mismo. Es decir no está encapsulado en resina epóxica aislante, lo cual permite rebobinarse de manera similar a como se rebobina un motor centrífugo de superficie. Por ello se les conoce como motores reparables o rebobinables. Usualmente se utiliza agua con glicol como lubricante/refrigerante interno. En algunos casos se utiliza también aceite dieléctrico, aunque es menos común. Utilizan el conocido cojinete de empuje tipo Kingsbury, al igual que los motores encapsulados.
Se usan diferentes tipos de material de forro del cable del bobinando, siendo el más común el forro de PVC, que es el estándar. Sin embargo, cada vez más se utiliza el forro PE+PA (Polietileno más Poliamida), lo cual le da al motor una mayor resistencia de temperatura y permite utilizarse con variador de frecuencia, sin afectar su durabilidad. Este tipo de motor sumergible proporciona un rendimiento superior comparado con otros tipos de motores sumergibles. Los motores sumergibles pueden alcanzar potencias más altas (hasta un 20% más) que otros tipos de motores y muestran un rendimiento excelente en temperaturas de hasta 50ºC del agua del pozo. Los motores AFT de 6” y 8” utilizan el embobinado con cable PE+PA como estándar lo que les permite utilizarse con agua caliente y con VFD. También usan de norma el sello de carburo de silicio, que lo hace más resistente a la abrasión, en lugar del sello estándar de carbón/cerámica.
En general, los motores sumergibles AFT de estator abierto, son más robustos, durables y económicos que sus equivalentes encapsulados y además son reparables.
MOTORES SUMERGIBLES AFT DE ESTATOR ABIERTO LUBRICADOS POR AGUA CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES
Aislamiento Superior: Clase F
Thrust Bearing Tipo Kingsbury
Sello Mecánico de Carburo Silicio
Embobinado PE+PA Alta Temperatura
Rendimiento excelente en temperaturas de pozo de 50ºC
Aptos para uso con Variador de Frecuencia
Alta resistencia contra fluctuaciones de voltaje
20% más de potencia que un motor encapsulado equivalente
Fabricación bajo norma Europea IEC
Mayor capacidad de arranques por hora que un motor encapsulado
