Poder - ¿Por qué es? ¿Tan dinámico?

En lugar de centrarme en un tipo particular de equipo, pensé que sería bueno volver a lo básico y hablar sobre la electricidad y las opciones de energía que tenemos cuando armamos nuestras instalaciones. Es importante revisar tanto los gastos de capital como los gastos operativos al seleccionar el equipo. El costo de instalar diferentes fuentes de alimentación varía según la ubicación y el tipo.
Uno de los comentarios más frecuentes que escucho es que toda aplicación debe ser con alimentación trifásica. La razón por la que siempre me dan es que es más barato. Examinemos esto más de cerca.

Pagamos los Kilovatios consumidos de la red eléctrica municipal. A primera vista, parece que si tuviera la opción de utilizar un equipo de 115 voltios en lugar de 230 voltios, el de 230 voltios sería más barato porque consume menos amperios, se usa el mismo proceso de pensamiento cuando hablamos de 230 voltios monofásicos en comparación con 230 Voltios trifásicos, etc. Sin embargo, si profundizas, la cantidad de vatios (o kilovatios) que estamos usando es prácticamente la misma.

En aplicaciones monofásicas, la ecuación simple es Amperios multiplicados por Voltios es igual a Watios. Hay una ecuación más complicada que tiene coeficientes para el poder y también hay circunstancias situacionales que pueden entrar en juego, pero por el bien de la demostración, nos quedaremos con la ecuación simple. Una bomba que consume 10,5 amperios a plena carga a 115 voltios usaría 1207,5 vatios. Esa misma bomba tendría una capacidad nominal de 5,4 amperios a plena carga a 230 voltios. Las matemáticas son las mismas. 5,4 amperios multiplicados por 230 voltios equivalen a 1242 vatios. El motor consume una cantidad similar de vatios independientemente de si usa 115 voltios o 230 voltios.

Examinemos una aplicación de energía trifásica; la ecuación para la potencia trifásica se vuelve más compleja porque no se puede ignorar el coeficiente de potencia. En el caso de la energía trifásica, Watts es igual a Amps multiplicado por Volts multiplicado por 1.732 (factor de potencia dictado por la red municipal específica). Dicho esto, un motor trifásico de un tamaño similar al que usamos en el ejemplo monofásico generaría 3,6 amperios a 230 voltios, lo que consumiría 1434 vatios. Tenga en cuenta que siempre habrá un poco de variabilidad entre una comparación de motores monofásicos y trifásicos debido a las eficiencias y los fabricantes. El punto es que la cantidad de vatios utilizados por los tres motores es muy similar.
¿Por qué es todo esto importante? Se vuelve realmente importante cuando se planifica una expansión o una nueva instalación. La potencia disponible a menudo se pasa por alto y se subestima.

Donde cuenta….

Las siguientes consideraciones son importantes al diseñar su expansión o nueva instalación. Una de las primeras preguntas que debe hacerse es si hay energía trifásica disponible en el sitio. Si aún no está en el sitio, ¿dónde está el suministro más cercano? En muchos casos, el propietario debe pagar la instalación de energía trifásica por adelantado, lo que también puede incluir el costo de traer la energía desde la ubicación más cercana. He visto costos de instalación asociados de más de $ 40K, por lo que definitivamente debe estar dentro del presupuesto.
También hay un punto en el que el tamaño importa y el equipo solo está disponible en tres fases. Como regla general, lo ideal es que cualquier bomba con cargas de 3 hp funcione con energía trifásica. Hay bombas monofásicas de mayor potencia disponibles, lo que es útil para aquellos lugares donde la trifásica no es posible o el costo es prohibitivo. La mayoría de los motores de más de 7,5 caballos de fuerza solo están disponibles en tres fases. Tenga en cuenta que, aunque el motor está disponible en una sola fase, los motores suelen estar hechos a medida para los socios de motores OEM (fabricantes de bombas), lo que puede provocar un tiempo de espera prolongado para los reemplazos.
¿Ahorros?

Suponiendo que todo sea igual, ¿dónde está el ahorro al comparar 115 V con 230 V y 230 V monofásico con 230 V trifásico? El mayor ahorro está en los tamaños de las líneas eléctricas. El cableado eléctrico del tamaño adecuado puede ser costoso. Cuanto menor sea el voltaje, menor será el calibre del cable que se requiere. Un cable de menor calibre significa un cable más grueso y más materiales.

Los motores monofásicos requieren condensadores para protegerlos y ayudar con el arranque de la rotación. Los motores trifásicos requieren arrancadores de motor e, idealmente, protección de fase. No es raro perder una "pata" cuando se ejecuta energía trifásica durante tiempos de alto uso. Sin protección de fase, es casi seguro que esto signifique una falla catastrófica del equipo. La energía trifásica también es más peligrosa para trabajar dentro del campo. En todos los casos, se debe utilizar un electricista matriculado al realizar el cableado de cualquier aparato eléctrico. Y aunque todos conocemos las reglas, esta no debe romperse cuando se usa energía trifásica.

Alternativas….

¿Qué pasa cuando no hay energía trifásica y necesitas el equipo más grande? Hay alternativas que requieren costos de capital por adelantado. La instalación puede invertir en transformadores Buck-Boost y/o VFD con alimentación de entrada monofásica. Estos transformadores y VFD pueden tomar energía y aumentar o disminuir el voltaje según la aplicación. Otra opción sería utilizar múltiples piezas de equipo más pequeñas, lo que a su vez también aumenta la redundancia para aplicaciones RAS intensivas. Y, por último, pague para actualizar a energía trifásica si está disponible.

cositas

En pocas palabras, es mejor hacer su tarea cuando se trata de requisitos eléctricos y cuál es la mejor respuesta para su aplicación.