Optimización del consumo energético de motores de bombas

Jorge Caroca, Jefe de Mantenimiento de Agrosuper; Miguel Vargas, Gerente de Mantenimiento de Agrosuper; Denis Arnault, Encargado de Ventas de SHH; Jorge Alvarado, Subgerente de Proyectos y Servicios de SHH.Preocupados por reducir el consumo eléctrico de sus instalaciones, el departamento de Mantenimiento de esta planta faenadora de Agrosuper está constantemente evaluando diversas alternativas para lograr este objetivo. Tras analizar las repetidas partidas de las bombas de oxigenación de su laguna biológica, sus encargados pensaron en usar un variador de frecuencia para controlar los arranques de sus grandes motores eléctricos de 110kW. Si bien muchos proveedores evaluaron la implementación de esta solución, sólo SHH Electrónica Industrial tuvo la visión para materializar esta idea que Faenadora San Vicente visualizó hace al menos dos años.

Con una participación que supera el 60% del mercado nacional de pollo, Agrosuper es la empresa del rubro agroindustrial más importante de Chile, y su planta Faenadora San Vicente, ubicada en San Vicente de Tagua Tagua (Región del Libertador General Bernardo O’Higgins), representa en la actualidad más de la mitad de su capacidad de faenación de pollos. Inaugurada en 1993 y posteriormente destruida en un incendio sufrido el año 2006, esta planta fue reconstruida y puesta nuevamente en operaciones en 2007.

Hace algunos años, y a medida que la preocupación por la eficiencia energética aumentaba, la empresa impulsó a sus directivos y trabajadores a tomar medidas para reducir el consumo energético de sus instalaciones. En la planta Faenadora San Vicente, Miguel Vargas, Gerente de Mantenimiento de la planta, y Jorge Caroca, Jefe de Mantenimiento, comenzaron a evaluar distintas alternativas de solución, decidiendo que la disminución del consumo de las bombas de oxigenación de su laguna biológica era una de las opciones más atractivas en ese entonces.

“Al buscar opciones para hacer más eficiente nuestro consumo energético, ser más amigables con el entorno y, tomando en cuenta la reducción de costos que teníamos que realizar, debimos mirar hacia dentro del proceso y ver qué se podía hacer. De este modo, nos decidimos por disminuir los peaks de partida de las bombas”, acotó Caroca.

“Esta piscina biológica es parte del Proceso de Tratamiento de los RILES de la planta, y para su funcionamiento y mantenimiento, es vital que los niveles de oxígeno sean los adecuados”, explicó Vargas. “Entonces, hemos instalado varios sensores para medir los niveles de este gas. De este modo, cuando un sector de la laguna está bajo en oxígeno, arranca el motor para dar oxigenación al sector de la laguna que lo requiera, deteniéndose sólo cuando se alcanza el nivel adecuado”.

Por esta razón, los motores eléctricos de 110 kW oxigenan la laguna, los cuales están partiendo y deteniéndose varias veces durante el día (aproximadamente 200 veces), y cada arranque representaba un peak en el consumo de 3,5 kW. “Al evaluar cuánto significa el arranque de estos motores, y considerando la cantidad de partidas que hay durante el día, dicho consumo no es para nada despreciable”, agregó el Ingeniero Vargas.

Por esta razón se decidió implementar una solución de variación de frecuencia que permitiera un arranque suave y controlado de estos equipamientos, evitando el golpe de ariete y logrando un uso eficiente de la energía (y su consiguiente ahorro).

No obstante, los proveedores consultados para el desarrollo de este proyecto, presentaron soluciones de implementación de varios accionamientos (generalmente, un vdf controlando cada motor), lo que encarecía el proyecto haciéndolo inviable desde el punto de vista financiero. El desafío para el equipo de mantenimiento y SHH era usar un vdf único, lo que podría reducir los costos de implementación del proyecto y de los mantenimientos posteriores.

Frente a este planteamiento, varios integradores afirmaron que era muy difícil por el trabajo de ingeniería que representaba controlar las frecuentes (y repentinas) partidas de los motores; pero este equipo lo logró de manera altamente exitosa.

Entra SHH Electrónica Industrial

Hace algunos meses, el proyecto llegó a las oficinas de SHH Electrónica Industrial, cuyos ingenieros (tras conocer los requerimientos en terreno) plantearon una alternativa que se acomodaba a los requerimientos de Faenadora San Vicente. Aparte de un problema en la planificación de los trabajos, el proyecto se desarrolló sin mayores dificultades.

En primer lugar, la empresa desarrolló un proyecto de ingeniería basado en la instalación de un vdf MasterDrive de Siemens, y de un complejo sistema de contactores, que apoyaba al accionamiento en el encendido y apagado de los motores eléctricos. Estos componentes dejan que, por ejemplo, los motores eléctricos arranquen con un período de pocos segundos entre sí, permitiendo que disminuya la temperatura del drive entre partidas.

Otro de los puntos a favor de esta iniciativa fue que se conservó y reutilizó gran parte del equipamiento eléctrico existente en la planta, sin necesidad de grandes modificaciones. Esto impactó de forma importante el costo del proyecto, aspecto relevante en una compañía que trata de minimizar sus costos. Además, esta solución permite que ante una potencial falla, se pueda volver al sistema antiguo, evitando problemas graves de oxigenación en la laguna.

Con la implementación del sistema MasterDrive, se logró “aplanar” la curva de arranque de los 10 motores eléctricos sin impactar el funcionamiento de la Laguna Biológica. Según las mediciones realizadas, el sistema presenta un ahorro mínimo de la demanda (kWh) de un 7% aproximadamente, pero se estima que este ahorro puede aumentar por la disminución de la Potencia Reactiva, pudiendo en definitiva generar un ahorro superior.

Asimismo, este proyecto logró evitar problemas mecánicos de las bombas, que se habían manifestado con anterioridad en otras plantas. “El golpe de ariete iba dañando los ejes y rodamientos (entre otros componentes) de los motores, por lo que este sistema nos permitió disminuir la posibilidad de ese problema y alargar su vida útil”, explicó Caroca.

En la actualidad, ambas empresas están evaluando otras alternativas en conjunto para reducir el consumo energético de la planta Faenadora San Vicente.

Publicado en Revista ElectroIndustria, edición de Noviembre 2012.