Monitorear el consumo de energía y las variables del sistema

Medir el consumo energético de un sistema de bombeo puede resultar muy sencillo. Simplemente instalando un medidor frente a la línea principal que suministra energía a todo el sistema de bombeo mostrará el consumo de energía de todos los componentes eléctricos del sistema, como motores, controladores y válvulas.

Otra característica importante del monitoreo de energía en todo el sistema es que puede mostrar cómo el uso de energía cambia con el tiempo. Un sistema que sigue un ciclo de producción puede tener períodos fijos en los que consume más energía y períodos inactivos en los que consume menos energía. Lo mejor que pueden hacer los contadores de electricidad para reducir los costes energéticos es permitirnos escalonar los ciclos de producción de las máquinas para que consuman la menor energía en diferentes momentos. En realidad, esto no reduce el consumo de energía, pero puede reducir los costos de energía al reducir el uso pico.

Estrategia de planificación

Un mejor enfoque es instalar sensores, puntos de prueba e instrumentación en áreas críticas para monitorear el estado de todo el sistema. Los datos críticos proporcionados por estos sensores se pueden utilizar de muchas maneras. En primer lugar, los sensores pueden mostrar el flujo, la presión, la temperatura y otros parámetros en tiempo real. En segundo lugar, estos datos se pueden utilizar para automatizar el control de la máquina, evitando así el error humano que puede surgir con el control manual. En tercer lugar, los datos se pueden acumular a lo largo del tiempo para mostrar las tendencias operativas.

Monitoreo en tiempo real: establezca puntos de ajuste para los sensores para que puedan activar alarmas cuando se excedan los umbrales. Por ejemplo, una indicación de baja presión en la línea de succión de la bomba puede hacer sonar una alarma para evitar que el fluido se vaporice en la bomba. Si no hay respuesta dentro de un tiempo específico, el control apaga la bomba para evitar daños. También se pueden utilizar esquemas de control similares para sensores que emiten señales de alarma en caso de altas temperaturas o altas vibraciones.

Automatización para controlar máquinas: existe una progresión natural desde el uso de sensores para monitorear los puntos de ajuste hasta el uso de sensores para controlar directamente las máquinas. Por ejemplo, si una máquina utiliza un caso dividido Bomba centrífuga para hacer circular agua de refrigeración, un sensor de temperatura puede enviar una señal a un controlador que regula el flujo. El controlador puede cambiar la velocidad del motor que impulsa la bomba o cambiar la acción de la válvula para que coincida con la bomba centrífuga de caja divididaEl flujo a las necesidades de refrigeración. En definitiva se consigue el objetivo de reducir el consumo energético.

Los sensores también permiten el mantenimiento predictivo. Si una máquina falla debido a un filtro obstruido, un técnico o mecánico primero debe asegurarse de que la máquina esté apagada y luego bloquearla/etiquetarla para que el filtro pueda limpiarse o reemplazarse de manera segura. Este es un ejemplo de mantenimiento reactivo: tomar medidas para corregir una falla después de que ocurre, sin previo aviso. Los filtros deben reemplazarse con regularidad, pero es posible que confiar en períodos de tiempo estándar no sea efectivo.

En este caso, el agua que pasa por el filtro puede estar más contaminada de lo esperado y durante un período de tiempo más largo. Por lo tanto, el elemento filtrante debe reemplazarse antes del tiempo previsto. Por otro lado, cambiar los filtros según un horario puede ser un desperdicio. Si el agua que pasa a través del filtro está inusualmente limpia durante un período prolongado, es posible que sea necesario reemplazar el filtro semanas después de lo programado.

El quid de la cuestión es que el uso de sensores para monitorear el diferencial de presión a través del filtro puede mostrar exactamente cuándo es necesario reemplazar el filtro. De hecho, las lecturas de presión diferencial también se pueden utilizar en el siguiente nivel: el mantenimiento predictivo.

Recopilación de datos a lo largo del tiempo: volviendo a nuestro sistema recientemente puesto en servicio, una vez que todo está encendido, ajustado y afinado, los sensores proporcionan lecturas de referencia de toda la presión, flujo, temperatura, vibración y otros parámetros operativos. Más tarde, podemos comparar la lectura actual con el valor del mejor de los casos para determinar qué tan desgastados están los componentes o cuánto ha cambiado el sistema (como un filtro obstruido).

Las lecturas futuras eventualmente se desviarán del valor de referencia establecido al inicio. Cuando las lecturas se desvían más allá de los límites predeterminados, puede indicar una falla inminente, o al menos la necesidad de intervención. Se trata de mantenimiento predictivo: alertar a los operadores antes de que una falla sea inminente.

Un ejemplo común es que instalamos sensores de vibración (acelerómetros) en las ubicaciones de los cojinetes (o asientos de los cojinetes) de bombas y motores centrífugos de caja dividida. El desgaste normal de la maquinaria rotativa o el funcionamiento de la bomba fuera de los parámetros establecidos por el fabricante pueden provocar cambios en la frecuencia o amplitud de la vibración rotacional, que a menudo se manifiestan como un aumento en la amplitud de la vibración. Los expertos pueden examinar las señales de vibración al inicio para determinar si son aceptables y especificar valores críticos que indiquen la necesidad de atención. Estos valores se pueden programar en el software de control para enviar una señal de alarma cuando la salida del sensor alcanza límites críticos.

Al iniciarse, el acelerómetro proporciona un valor de referencia de vibración que se puede guardar en la memoria de control. Cuando los valores en tiempo real finalmente alcanzan límites predeterminados, los controles de la máquina alertan al operador de que es necesario evaluar la situación. Por supuesto, los cambios repentinos y severos en la vibración también pueden alertar a los operadores sobre posibles fallas.

Los técnicos que respondan a ambas alarmas pueden descubrir una falla simple, como un perno de montaje flojo, que puede causar que la bomba o el motor se salgan del centro. Volver a centrar la unidad y apretar todos los pernos de montaje pueden ser las únicas acciones necesarias. Después de que el sistema se reinicie, las lecturas de vibración en tiempo real mostrarán si el problema se ha corregido. Sin embargo, si la bomba o los cojinetes del motor están dañados, es posible que aún sea necesario tomar medidas correctivas adicionales. Pero nuevamente, debido a que los sensores brindan una alerta temprana de problemas potenciales, se pueden evaluar y posponer el tiempo de inactividad hasta el final de un turno, cuando se planifica una parada o cuando la producción se traslada a otras bombas o sistemas.

Más que solo automatización y confiabilidad

Los sensores están ubicados estratégicamente en todo el sistema y, a menudo, se utilizan para proporcionar control automatizado, operaciones de soporte y mantenimiento predictivo. Y también pueden observar más de cerca cómo está funcionando el sistema para poder optimizarlo, haciendo que el sistema en general sea más eficiente energéticamente.

De hecho, aplicar esta estrategia a un sistema existente puede reducir el consumo de energía al exponer bombas o componentes que tienen un margen importante de mejora.