Mantener las bombas de agua en funcionamiento durante los cortes de suministro

CONSEJOS: Las instalaciones de tratamiento de agua se enfrentan a retos críticos en materia de continuidad del suministro eléctrico. Un SAI industrial en línea ofrece una protección integral para los sistemas de distribución de agua. En este artículo se analiza cómo SAI industrial en línea La tecnología resuelve los problemas relacionados con la corriente de arranque de los motores. Analizamos UPS para sistemas de bombeo de agua en aplicaciones de tratamiento de aguas residuales. La solución de BKPOWER soporta una corriente de arranque de 1000% durante 1 segundo. Descubre por qué las unidades de respaldo de batería estándar no dan la talla con las cargas de los motores de las bombas. Descubre cómo las soluciones especializadas Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) para sistemas de bombas de agua garantiza un funcionamiento ininterrumpido durante los cortes de suministro.

Ⅰ. El reto de la potencia crítica en el tratamiento del agua

Las plantas de tratamiento de agua funcionan las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Los cortes de suministro eléctrico suponen una amenaza para la salud pública. Conllevan el riesgo de contaminación medioambiental. Suponen un incumplimiento de la normativa.

Las bombas constituyen el corazón de estas instalaciones. Las bombas de captación de agua bruta transportan el agua de la fuente. Las bombas de elevación transportan las aguas residuales. Las bombas de alta presión accionan los sistemas de filtración. Las bombas dosificadoras de productos químicos mantienen la calidad del agua.

Los sistemas SAI estándar tienen dificultades con las cargas de las bombas. Las corrientes de arranque de los motores plantean problemas. Estas puntas de corriente alcanzan valores de entre 600% y 1000% de la corriente de funcionamiento normal. Duran entre 0,5 y 2 segundos. La mayoría de los SAI no pueden suministrar esta potencia de pico. Se desconectan por sobrecarga. No consiguen poner en marcha las bombas cuando más se necesitan.

En este artículo se explica por qué SAI industrial en línea La tecnología es importante. Analizamos Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) para sistemas de bombas de agua Requisitos de diseño. Analizamos la capacidad de corriente de arranque del modelo 1000% de BKPOWER.

Ⅱ. Conceptos básicos sobre la corriente de arranque de los motores (corriente de irrupción)

Los motores eléctricos se comportan de forma diferente durante el arranque. Comprender este comportamiento permite explicar Selección de SAI criterios.

Física del arranque de motores

Cuando un motor arranca desde parado, consume corriente de rotor bloqueado (LRA). El rotor aún no gira. No existe fuerza electromotriz (FEM) inversa. La corriente fluye libremente a través de los devanados. Esto genera un campo magnético. El campo vence la inercia del rotor.

La corriente de arranque suele ser entre 5 y 8 veces la corriente a plena carga (FLA). Las bombas de gran tamaño pueden alcanzar hasta 10 veces la FLA. Este es el fenómeno denominado “corriente de arranque 1000%”. Dura hasta que el motor alcanza aproximadamente el 80% de su velocidad nominal.

El perfil de carga de la bomba

Las bombas centrífugas plantean retos específicos. Requieren un par de arranque elevado. Aceleran lentamente debido a la masa de agua. La duración del arranque es mayor que en otros tipos de motores.

Como se muestra, una bomba de 50 HP requiere 1300 amperios con una corriente de arranque de 1000%. La mayoría de los SAI comerciales no pueden suministrar esta corriente. Carecen de capacidad de picos de corriente. Utilizan inversores de baja potencia. Se desconectan inmediatamente.

Figura 1: Los sistemas UPS industriales destinados a aplicaciones con bombas de agua requieren un dimensionamiento específico para hacer frente a las elevadas demandas de corriente de arranque.

Ⅲ. Por qué los sistemas SAI estándar no dan la talla con las cargas de las bombas

Muchos ingenieros intentan utilizar sistemas UPS estándar. Los eligen en función de los vatios de funcionamiento, pero no tienen en cuenta los requisitos de arranque. Los resultados son decepcionantes.

Disparos de la protección contra sobrecargas

Los SAI estándar incorporan una protección electrónica de acción rápida. Detectan picos de corriente. Anticipan los cortocircuitos. Se desconectan en milisegundos. Esto evita que se dañe el inversor. Sin embargo, impide que el motor arranque.

Limitaciones de corriente del inversor

Los inversores UPS comerciales utilizan valores nominales de semiconductores. Estos solo se corresponden con la carga continua. Los valores nominales de picos suelen alcanzar entre 125% y 150% durante breves periodos. Nunca se acercan a la capacidad de 1000%. El inversor, sencillamente, no puede suministrar suficiente corriente.

Desgaste de la batería

Los intentos de arranque de los motores someten a las baterías del SAI a un gran esfuerzo. Se producen caídas de tensión. La demanda de corriente supera la capacidad de las baterías. La vida útil de las baterías se reduce drásticamente. Esto provoca un fallo prematuro.

La topología incorrecta

Los SAI de línea interactiva y en modo de espera pasan a funcionar con batería durante los cortes de suministro. Funcionan mediante vías de derivación. Carecen de regulación continua de la tensión. Ofrecen un soporte deficiente para el arranque de motores.

Ⅳ. SAI industriales en línea: la solución técnica

SAI industriales en línea Utiliza una topología de doble conversión. Esto resuelve los problemas relacionados con la carga de las bombas. Proporciona una protección verdaderamente continua.

Funcionamiento de doble conversión

La entrada de CA alimenta un rectificador. El rectificador genera CC. La CC alimenta un inversor. El inversor genera una salida de CA limpia. Las baterías se conectan al bus de CC. Proporcionan un suministro de reserva instantáneo durante los cortes de suministro.

Esta topología aísla las cargas de las perturbaciones de la red eléctrica. Proporciona una tensión regulada de forma constante. Elimina la necesidad de interruptores de transferencia. Ofrece un tiempo de transferencia nulo.

Gestión de la corriente de arranque

BKPOWER SAI industrial en línea incorpora características de diseño especiales:

• Inversores sobrevalorados: Las etapas de salida admiten 1000% de corriente nominal durante 1 segundo. Los módulos IGBT especializados proporcionan potencia de ráfaga. El diseño térmico conservador evita el sobrecalentamiento.
• Algoritmos de limitación de corriente: Los sistemas de control inteligentes distinguen entre averías y arranques del motor. Admiten sobrecargas temporales. Limitan en el tiempo las respuestas de protección.
• Ampliación de la batería: Los condensadores grandes del bus de corriente continua complementan la corriente de la batería. Satisfacen los picos de demanda. Reducen la carga sobre la batería.

1000% con capacidad de 1 segundo

BKPOWER clasifica específicamente las unidades para una sobrecarga de 1000% durante 1 segundo. Esto se ajusta a los perfiles de arranque de los motores. Un SAI de 10 KVA suministra 100 KVA de forma momentánea. Arranca una bomba de 50 HP de forma fiable. A continuación, continúa con su funcionamiento normal.

Figura 2: El SAI de doble conversión en línea proporciona un acondicionamiento continuo de la energía y una elevada capacidad de soporte de picos de tensión para cargas de motor.

Ⅴ. Aplicaciones en el tratamiento del agua: la importancia de los SAI

Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) para sistemas de bombas de agua desempeña múltiples funciones fundamentales.

Estaciones de bombeo de aguas residuales

Las estaciones de bombeo recogen las aguas residuales. Las bombas las transportan cuesta arriba. Los cortes de electricidad provocan desbordamientos. Las aguas residuales sin tratar se derraman por las calles. Contaminan los suministros de agua. Suponen un riesgo para la salud pública.

El SAI mantiene el funcionamiento de la bomba durante cortes de corriente breves. Evita el desbordamiento del pozo de recogida. Permite un funcionamiento controlado hasta que se pongan en marcha los generadores.

Distribución de agua potable

Las bombas de refuerzo mantienen la presión. Suministran agua a los depósitos elevados. Abastecen a los edificios de gran altura. Las interrupciones del suministro provocan una pérdida de presión. Entran contaminantes en las tuberías. A continuación, se emiten órdenes de hervir el agua.

El UPS mantiene en funcionamiento las bombas de distribución. Mantiene la presión del sistema. Evita el reflujo. Protege la seguridad pública.

Sistemas de dosificación de productos químicos

Las bombas de cloro y de coagulante requieren un funcionamiento preciso. Las interrupciones alteran el equilibrio químico del tratamiento. La calidad del agua se ve afectada. Se producen incumplimientos normativos.

El sistema UPS garantiza una dosificación continua. Mantiene el equilibrio químico. Asegura la eficacia del tratamiento.

Retrolavado de filtración

Los filtros de membrana y de lecho requieren un retrolavado periódico. La pérdida de potencia durante el retrolavado daña el equipo y compromete la integridad de la filtración.

El sistema UPS completa los ciclos de retrolavado. Protege las costosas membranas. Mantiene el rendimiento del filtro.

Ⅵ. Directrices para el dimensionamiento de aplicaciones con bombas

Elegir el tamaño adecuado garantiza un funcionamiento fiable. Sigue estos pasos para Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) para sistemas de bombas de agua:

Paso 1: Determinar la corriente a plena carga

Comprueba las placas de características de los motores. Anota el valor de FLA (amperios a plena carga). Anota la tensión y la fase. Comprueba factor de potencia.

Paso 2: Calcular la corriente de arranque

Multiplica el valor FLA por el factor de arranque. Utiliza el modelo 600% para motores de arranque directo. Utiliza el modelo 1000% para bombas de alto par. Consulta las especificaciones LRA del fabricante.

Paso 3: Calcular los vatios de funcionamiento

Cálculo: vatios = voltios × amperios × factor de potencia × eficiencia. Ten en cuenta todas las cargas simultáneas. Incluye los controles y los instrumentos.

Paso 4: Seleccionar la capacidad del SAI

Selecciona un SAI industrial en línea según:

• La potencia nominal continua supera los vatios de funcionamiento
• La intensidad de pico nominal supera la corriente de arranque (1000% durante 1 s)
• Capacidad de la batería cumple con los requisitos de tiempo de ejecución

Paso 5: Comprobar la capacidad del inversor

Comprueba que el inversor pueda suministrar la corriente de arranque. Consulta las especificaciones del fabricante relativas a las picos de corriente. La documentación de BKPOWER confirma los valores nominales del modelo 1000% durante 1 segundo.

Ejemplo de tallas

Una bomba de 30 HP consume 77 A de corriente nominal a 480 V. La corriente de arranque alcanza los 770 A (1000%). La carga en funcionamiento es de 52 kW. Seleccione un SAI industrial en línea de 60 kVA. La unidad suministra 600 A de forma continua. Admite picos de 600 A (1000% de 60). Esto permite arrancar la bomba de forma fiable.

Figura 3: Las estaciones de bombeo de aguas residuales requieren un sistema fiable energía de reserva para evitar desbordamientos de aguas residuales durante los cortes de suministro.

Ⅶ. Integración con transformadores de tipo seco

BKPOWER ofrece transformadores de tipo seco de 10 a 100 kVA. Estos se integran con SAI industrial en línea sistemas.

Transformación de tensión

Muchas instalaciones hidráulicas utilizan una red de distribución de 4160 V o 13,8 kV. Los transformadores reductores alimentan los sistemas SAI. Los transformadores de resina moldeada proporcionan aislamiento. Eliminan el riesgo de derrames de aceite. Son adecuados para entornos húmedos.

Mitigación de armónicos

Los rectificadores de los SAI generan corrientes armónicas. Estas calientan los transformadores. Provocan corrientes en el neutro. Los transformadores de clase K soportan estas cargas. Evitan el sobrecalentamiento.

Soluciones combinadas

BKPOWER ofrece paquetes integrados. Los transformadores se adaptan a los requisitos de entrada de los SAI. Las configuraciones de salida se ajustan a las tensiones de las bombas. El hecho de contar con un único proveedor simplifica los proyectos.

Ⅷ. Conclusión: Garantizar la continuidad de las operaciones

El tratamiento del agua no admite cortes de suministro eléctrico. Los sistemas SAI estándar no soportan las cargas de los motores. SAI industriales en línea con una elevada capacidad de respuesta ante picos de demanda ofrece la solución.

BKPOWER admite una corriente de arranque de 1000% durante 1 segundo. Esto permite poner en marcha bombas de gran tamaño de forma fiable. Mantiene el suministro de agua. Evita desastres medioambientales.

Especifique Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) para sistemas de bombas de agua Teniendo en cuenta los requisitos de arranque, no las cargas en funcionamiento. Elija una topología de doble conversión. Compruebe la capacidad de picos. Prevea una futura ampliación.

Los ingenieros de BKPOWER le ayudan con los cálculos de dimensionamiento. Ofrecemos soluciones integradas de transformadores y SAI. Damos soporte a aplicaciones de 10 a 100 kVA. Póngase en contacto con nosotros para mantener sus bombas en funcionamiento.

Referencias

1. Comisión Electrotécnica Internacional (CEI)Sitio web oficial: www.iec.ch
2. Underwriters Laboratories (UL)Sitio web oficial: www.ul.com
3. Comité Europeo de Normalización (CEN)Sitio web oficial: www.cen.eu
4. Administración de Normalización de China (SAC)Sitio web oficial: www.sac.gov.cn
5. Zhongguancun Energy Storage Industry Technology Alliance (CNESA)Página web oficial: www.cnESA.org
6. Organización Internacional de Normalización (ISO)Sitio web oficial: www.iso.org