Tarea Nro 1. Control de Accionamientos Eléctricos ELO386 Resultados de Aprendizaje: Al completar esta tarea el alumno será capaz de: • Dimensionar un motor eléctrico para una aplicación de bomba centrífuga. • Identificar potenciales de ahorro en aplicaciones de bombeo con sistemas hidráulicos simples. • Aprovechar los potenciales ahorro de energía y dinero en aplicaciones de bombeo mediante el uso de accionamientos de velocidad variable. • Cuantificar el ahorro económico obtenido mediante el uso de VSD en aplicaciones de bombeo y su impacto en el costo total de vida de un equipo de este tipo. Considere la aplicación de la boba modelo VTP130 con un impulsor de 148 mm de diámetro de Neptuno Pumps (R). Las curva de desempeño a 3000 RPM la puede encontrar en el catálogo de ingeniería provisto por el fabricante [1] y puede ser aproximada por: H = −2,4188 *10-4 Q2 + 0,0019 Q + 25,1436 Esta bomba se usa para “subir” agua a una mezcladora a 6 [m] de altura (HEstática = 6 [m]). El circuito hidráulico es tal que a velocidad nominal 3000 RPM y con las válvulas totalmente abierta la bomba opera en (Q0 = 130 [m3/ h], H0 = 21.3 [m]), muy cercano a su punto de máxima eficiencia. Por razones operacionales esta bomba se opera en el siguiente régimen anual: 100% de su caudal Q0 solo por 1000 h/año. 50% de su caudal Q0 por 6000 h/año. Operación a velocidad fija. a) Dimensione el motor para impulsar esta bomba. Elija un motor adecuado en potencia, velocidad, tensión, número de polos del catálogo de motores WEG [2]:¿Cuál es la eficiencia de este motor? b) Calcule el consumo de potencia para cada uno de los caudales de operación. Considere que la eficiencia del motor es la determinada en a). c) Considerando el régimen de operación descrito calcule el consumo anual de energía (kWh) y su costo considerando un precio de 120 $/kWh. Operación a velocidad variable (VSD). d) Encuentre una expresión analítica para la característica del sistema ajustando un polinomio de segundo orden. e) Considerando que la bomba opera a velocidad variable con la válvula totalmente abierta, escale la curva de desempeño según las leyes de afinidad [3] f) g) h) i) analíticamente y encuentre las velocidades para la cual se logra el 50% del caudal máximo. Grafique la nueva curva de desempeño a la velocidad encontradas, junto con la curva del sistema. Calcule la potencia (eléctrica) consumida para los puntos de operación calculados en el punto anterior. Use una estimación de la eficiencia de la bomba interpolando o extrapolando razonablemente los datos entregados en la curva de desempeño. Asuma que la eficiencia del motor se mantiene según lo estimado en a) y que la eficiencia del VSD es de 95%. Calcule el consumo anual de energía usando VSD. ¿Si el VSD cuesta 2 MM$, y el proyecto es a 15 años cuál de las dos opciones es más económica? Referencias: [1] Catálogo Bombas Neptuno: Engineered Pump Catalog 50 Hz Perfomance Curves, disponible en internet. [2] Catálogo motores Motors/c/EU_MT. WEG: https://www.weg.net/catalog/weg/CL/en/Electric- [3] VSD Pumps Best Practice Guide V2, disponible www.gambica.org.uk/resourceLibrary/vsd-pumps-best-practice-guide--final-version27jun2016--004--pdf.html en Tiempo requerido estimado: 12 horas. (por favor lleve un registro de las horas efectivas de trabajo que requirió el desarrollo de esta tarea (incluyendo búsqueda de información, estudio personal, reuniones con compañeros o consultas al profesor y redacción). Se le consultará, anónimamente, se agradecerá una respuesta franca y realista. Las respuestas se utilizarán con los únicos fines de evaluar la carga de trabajo del curso y ajustarla a futuro y NO tendrá NINGUAN incidencia en la nota ni en la forma de evaluación del curso.
