El valor increíble y el rápido retorno de la inversión de los VFD
Bowling Green Municipal Utilities (BGMU) es el lugar de interés más famoso en lo alto de Reservoir Hill, en Bowling Green, Kentucky. Su diseño de pintura único en su tipo no se parece a ningún otro tanque de almacenamiento de agua del país. La imagen del tanque se encuentra en postales, etiquetas adhesivas, placas y logotipos de toda la ciudad.
Cuando resultó necesario sacar el tanque de servicio para volver a y pintarlo, BGMU tuvo que diseñar un método para mantener la presión del agua para la zona de presión a la que prestaba servicio. Proyectaron usar la estación de bombeo de agua que normalmente llena el tanque para suministrar agua directamente al sistema. Para que este proceso funcione, las bombas tendrían que ser controlables para permitir una disminución del flujo de agua en los momentos en que la demanda de agua era más baja en la zona.
BGMU también quería arreglar los picos de amperaje esporádicos que habían estado experimentando. Los picos activaban un disyuntor en la estación de bombeo para que se disparara, pero BGMU no podía aislar la causa del problema. Pensaron que podría ser una sobretensión hidráulica que estaba causando que los arrancadores suaves experimentaran un alto amperaje, lo que luego dispararía los disyuntores.
Así comenzó el proyecto Stars & Stripes Water de BGMU. El objetivo del proyecto era reemplazar los arrancadores suaves con variadores de frecuencia o VFD, de modo que la BGMU pudiera controlar las bombas y ejecutarlas 24/7 en un bucle proporcional-integral-derivado (PID) para un control continuo moderado.
Una transición perfecta a un producto superior
BGMU ya había migrado algunas de sus estaciones de bombeo de alcantarillado sumergible a VFD de Mitsubishi Electric. Comenzaron a instalar estos variadores en sus paneles del sistema de recolección en 2013 y pensaron que sería una buena idea migrar sus bombas de agua potable del sistema también. Obtendrían el beneficio adicional de poder usar las bombas para mantener la presión de descarga y suministrar agua potable a demanda mientras el tanque de agua estaba siendo repintado.
Originalmente decidieron usar VFD de Mitsubishi en sus paneles de bombas de recolección de aguas residuales porque les daba una clasificación de calor más alta que otros fabricantes. Eso significaba que no tendrían que instalar aire acondicionado en los paneles. Para este proyecto optaron por usar el VFD FR-A800 de Mitsubishi Electric para evitar la necesidad de aire acondicionado adicional dentro de la estación de bombeo existente.
BGMU se sintió cómodo con esta decisión debido a su experiencia pasada con los VFD de Mitsubishi Electric y debido a su relación a largo plazo con Air Hydro Power. Durante más de una década, Air Hydro Power ha suministrado productos esenciales a BGMU, incluidos variadores de frecuencia (VFD) de Mitsubishi Electric.
Ed Grayson, especialista en instrumentación y controles de BGMU, dice: "Air Hydro Power nos ayudó a dimensionar el variador para la aplicación. Mitsubishi Electric nos ayudó a diseñar la unidad para cumplir con nuestros requisitos específicos".
Mitsubishi Electric también ayudó a BGMU a instalar un sensor de conmutación por error y luego programarlo en los controladores para garantizar la redundancia con un sensor existente. Para garantizar que no haya interrupciones en el servicio debido a cortes de energía, BGMU instaló un generador eléctrico de reserva en la estación de bombeo.
Ed comentó: “Todo el proceso fue fluido. Todo fue controlado y operado por los VFD. Nunca tuvimos problemas con el sistema de desvío". La transición de vuelta al tanque de agua también fue perfecta. Todo salió según lo planeado.
Una sorpresa agradable: desempeño con eficiencia energética
Después de que se instalaron los VFD, Ed y su equipo estaban en busca de una sorpresa. “Nuestro departamento de medición de la División Eléctrica se contactó para informarnos que el medidor eléctrico de la estación de bombeo no estaba registrando correctamente. En realidad, cambiaron el medidor, pero el “problema” permanecía allí”.
Resultó que no había nada malo con el medidor. Los VFD habían eliminado los picos esporádicos que estaban experimentando con los arranques suaves. “Nos estaban facturando por esos alocados picos. Una vez que se instalaron los VFD, todos desaparecieron y hubo una disminución significativa en la facturación de demanda pico", agregó Ed.
La eliminación de los picos de energía redujo la demanda pico hasta en un 80 %, esto fue una bonificación que proporcionó algunos ahorros de energía para la empresa de servicios públicos. También generó un rápido retorno de la inversión (ROI), una recuperación de aproximadamente 2medio año de la inversión de BGMU en VFD.
Reemplazar los arrancadores suaves con VFD también significa menos tiempo de inactividad del equipo y más vida útil del equipo. "Cuando programa un accionamiento para que aumente y disminuya lentamente, está eliminando mucho del desgaste del equipo. Es un mejor tipo de control. También evita el golpe de ariete en el sistema de distribución, lo que reduce la frecuencia de fugas y roturas de línea”, comentó Ed. La capacidad del VFD para acelerar y desacelerar el control permite que la BGMU tenga la capacidad de amortiguar la sobretensión hidráulica. Agrega: “En mi opinión, esa fue la causa de los problemas de aumento de amperaje que estábamos viendo con la configuración del control de arrancadores suaves”.
“Muchas empresas de servicios públicos de agua de los EE. UU. están en el mismo barco, aunque es posible que no lo sepan”, comenta Ed. Cuando se le preguntó si recomendaría reemplazar los arrancadores suaves con VFD Ed dice: "La brecha de costo entre los variadores y los arrancadores suaves se ha cerrado realmente. Los VFD son más asequibles de lo que solían ser y han sido probados en el campo para mejorar la confiabilidad. Les recomendaría a otras empresas de servicios públicos que las prueben por la eficiencia energética, la protección del motor y la funcionalidad de retroalimentación que obtiene de un variador en lugar de arrancadores suaves”.
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