La planta se construye una vez; el sitio está fijado
Una planta para un proyecto de exportación se arma en un taller y luego viaja a un sitio cuyas condiciones se decidieron mucho antes del pedido. Las dimensiones del contenedor y la ruta de entrega pueden ajustarse en la conversación comercial, pero la frecuencia del suministro y el clima no pueden ajustarse en absoluto. Esa asimetría es la razón por la que las condiciones del sitio deben resolverse temprano.
Los datos del sitio que importan son pocos: la tensión, la frecuencia y el número de fases del suministro; si el suministro es de red o de generador y qué tan estable es; el rango de temperatura y humedad ambiente; la temperatura del agua en el mes más frío; la superficie disponible y el acceso; y el punto de vertido. Cada uno cambia el equipo que puede ofrecerse, y cada uno es más fácil de responder antes de la oferta que después.
Un transformador no puede cambiar la frecuencia
La frecuencia de red la fija el mercado en el que se encuentra el sitio, y pertenece a la familia de 50 Hz o a la de 60 Hz. Un transformador cambia la tensión, y solo la tensión: no puede cambiar la frecuencia del suministro que pasa por él. Una planta construida para una frecuencia no se convierte en una planta para la otra por añadir un transformador.
El equipo al que le importa es cualquier accionamiento cuya velocidad esté ligada al suministro. Un motor de inducción gira más rápido cuando sube la frecuencia, y como la carga que impulsa no sigue en proporción, consume más corriente y se calienta. Una bomba construida para girar a una velocidad, moviendo agua contra una resistencia fijada por la tubería, no simplemente gira más rápido de una manera útil.
Las respuestas reales son electrónicas y no magnéticas. Un variador de frecuencia toma el suministro entrante a la frecuencia que el sitio proporcione y genera su propia frecuencia de salida, de modo que el motor ve la frecuencia para la que fue construido. Un rectificador seguido de un bus de corriente continua hace lo mismo para el equipo que funciona con corriente continua. Ambos deben decidirse antes de la oferta y no después de la entrega.
50 Hz vs 60 Hz: qué se mueve y en qué dirección
Las dos familias de suministro difieren en una quinta parte, y lo interesante es que esa misma quinta parte no llega con la misma magnitud en cada equipo. Las relaciones siguientes son las convencionales y se dan para mostrar la dirección y no para usarse como conversiones; el valor que aplica a una máquina concreta proviene de su propia curva.
- Un motor: la velocidad de un motor de inducción sigue la frecuencia del suministro y el número de polos del bobinado. El mismo motor con un suministro de 60 Hz gira más rápido que con 50 Hz, y la dirección de ese cambio es fija: 60 Hz es la más rápida de las dos para un bobinado dado.
- Una bomba centrífuga: el caudal se mueve aproximadamente en proporción a la velocidad, la altura manométrica aproximadamente con su cuadrado y la potencia al eje aproximadamente con el cubo. Hacer girar una bomba más rápido, por lo tanto, gana caudal en línea recta pero exige potencia de forma desproporcionada, y además desplaza el punto de operación a lo largo de la curva de la bomba, lejos del punto en torno al cual se diseñó la tubería.
- Un ventilador o soplador: el volumen de aire se mueve aproximadamente con la velocidad, la presión aproximadamente con el cuadrado y la potencia aproximadamente con el cubo, igual que en la bomba. Un soplador acelerado para entregar más aire cuesta apreciablemente más energía de lo que sugeriría el aire extra por sí solo, y puede desplazar el punto de operación fuera del rango para el que se seleccionaron los difusores.
- La dirección inversa: un motor bobinado para 60 Hz con un suministro de 50 Hz gira más despacio, así que una bomba entrega menos caudal y un soplador menos aire, y una planta dimensionada con las cifras de placa rendirá por debajo en la aireación antes de fallar en cualquier otra cosa.
- Tensión por hercio: un motor conserva su punto de trabajo magnético de diseño solo si la tensión y la frecuencia del suministro se mantienen en la proporción para la que fue bobinado. Un cambio de frecuencia sin la tensión correspondiente es un cambio de diseño del motor, no un ajuste de este.
- Consecuencias mecánicas: una velocidad mayor también eleva las cargas sobre los rodamientos, la vibración y el ruido de la máquina accionada, lo que es parte de la razón por la que se revisa el equipo accionado además del motor.
Un variador de frecuencia elimina la restricción, porque el motor ve entonces la frecuencia que produce el variador y no la frecuencia del suministro del sitio. Donde se instala un variador, la frecuencia del sitio deja de ser un límite para la máquina; donde no se instala, decide cómo debe bobinarse la máquina. Los dos casos deben resolverse por accionamiento y no para la planta en conjunto, porque una planta normalmente lleva ambos.
La consecuencia práctica es una lista corta que resolver antes de fijar la oferta y no después de que llegue la planta, y pertenece a la misma consulta que la tensión y el número de fases.
- La frecuencia del sitio anotada como un número, junto con el país al que pertenece.
- Qué accionamientos están en un variador de frecuencia y cuáles funcionan conectados directamente a la red.
- La frecuencia para la que está bobinado cada motor, y si la placa de características admite dos valores.
- El punto de operación de la bomba y el volumen de aire del soplador a la frecuencia que el sitio suministra realmente, y no a la frecuencia con la que se probó la máquina.
- Si el tablero de control, los instrumentos y cualquier temporizador o reloj del panel se comportan igual a la frecuencia del sitio.
- Si el sitio también funciona con generador, y si ese generador suministra la misma frecuencia que la red.
Tensión, fases y el suministro para el que está construido el equipo
La tensión es la parte del suministro que un transformador puede manejar, y el número de fases debe fijarse antes de elegir el equipo. Un motor trifásico y un motor monofásico son máquinas distintas, y el tablero de control se construye en torno al que proporcione el sitio.
La tensión de operación publicada de la gama de incineradores aquí es 380 V o 220 V, indicada sobre la base del suministro para el que está construido el equipo. Una planta de aguas residuales lleva su propia especificación eléctrica, fijada durante el dimensionamiento a partir de los datos del sitio, y por eso la lista de verificación pide el suministro eléctrico como tensión, frecuencia y fases en conjunto y no como una tensión sola.
La respuesta práctica es indicar los tres en la consulta. Un sitio descrito solo como 380 V deja abiertas la frecuencia y el número de fases, y una oferta construida sobre una suposición puede tener que revisarse más adelante. Los tres valores juntos permiten elegir de una vez los accionamientos, el tablero de control y cualquier conversión de frecuencia.
Generadores, estabilidad y cargas continuas
Una planta que funciona con generador es un proyecto eléctrico distinto de una conectada a la red, y la diferencia es la forma de la carga y no su tamaño. Los sopladores de aireación y, en una planta de membranas, las bombas de permeado y de limpieza funcionan de forma continua: son la carga base siempre que la planta está trabajando. Un generador tiene que soportar esa carga base más la corriente de arranque del motor más grande, y un suministro adecuado para la demanda media puede fallar cuando arranca un soplador.
La estabilidad importa tanto como la capacidad. En un sitio que funciona con generador o con una red que se cae, un suministro débil es un dato de diseño y no una falla por resolver después: el control y la instrumentación tienen que tolerar la variación, y el proceso debe protegerse contra interrupciones. La guía para sitios remotos lo dice con claridad: la potencia disponible en el sitio decide los accionamientos, el modo de control y cualquier arreglo de respaldo.
Clima: temperatura, humedad y aire costero
Las condiciones ambiente llegan al equipo y a la biología al mismo tiempo. Una temperatura ambiente alta cambia el punto de trabajo de los motores y del equipo eléctrico, y cambia la demanda de oxígeno de la biología, porque el agua caliente retiene menos oxígeno disuelto que la fría. El aire costero añade sal al mismo gabinete, y la humedad añade condensación dentro de los tableros de control. La envolvente del contenedor y los materiales se especifican frente al rango ambiente del sitio por esa razón.
La temperatura del agua en invierno merece su propia línea en los datos del sitio. La nitrificación se ralentiza en agua fría, por lo que el volumen aerobio necesario para cumplir un límite de amoníaco crece a medida que el agua se enfría; y el límite de amoníaco en sí depende de la temperatura, porque el grado lleva un valor entre paréntesis que aplica a 12 °C o menos. Un diseño comparado solo contra el valor de verano puede ser conforme en la temporada cálida y quedar corto en invierno.
Refacciones y soporte remoto
La distancia cambia el plan de mantenimiento. Cuando un técnico está a un vuelo de distancia y una refacción a un ciclo de envío, la planta se elige y se abastece de manera distinta. Una planta de membranas tiene módulos que se limpian periódicamente y se reemplazan con el tiempo, y su estrategia de refacciones sigue ese ciclo. La aireación extendida no tiene membrana que reemplazar, y puede ser la mejor opción cuando el sitio está lejos de un soporte especializado.
La otra mitad del soporte remoto es la documentación que viaja con la planta. Un manual de operación y mantenimiento, una filosofía de control y una lista de refacciones permiten al operador del sitio mantener la planta en marcha entre visitas, y pertenecen a la entrega y no a una solicitud posterior. Las plantas de aquí se prueban antes del envío, lo que acorta la puesta en marcha en el sitio pero no elimina la necesidad de ese expediente del sitio.
Qué escribir en una consulta de exportación
Una consulta que responde a la siguiente lista puede cotizarse sin una ronda de aclaraciones.
- La tensión, la frecuencia y el número de fases del suministro en el sitio.
- Si el suministro es de red o de generador, y qué tan estable es.
- El rango de temperatura y humedad ambiente a lo largo del año, y la temperatura del agua en el mes más frío.
- La superficie disponible y el acceso para una entrega en contenedor con el izaje disponible.
- El punto de vertido y la norma que debe cumplir la planta.
- La ubicación del sitio, para poder planear la ruta de entrega.
- La estrategia de refacciones y de servicio que el sitio puede sostener.
La lista es corta porque los datos del sitio hacen la mayor parte del trabajo. Una planta ajustada a las condiciones en las que trabajará llega lista para conectar; una planta ajustada a condiciones que el sitio no tiene llega con una lista de cambios.