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Ensayo de Motor de Imanes Permanentes (MIP)
en accionamiento de
Bombeo de Cavidad Progresiva(PCP)
Ing. Daniel Tkaczek
Ing. Juan Carlos Revoredo
Junio 2016
INTRODUCCIO
RendimientoN:de Energía en
Motores Eléctricos. Normativa aplicable.
Se estima que en el mundo hay mas de 300 millones de motores eléctricos
funcionando que consumen 7400 TW-H/año que equivale a un 40 % de la
producción mundial de energía eléctrica. De ahi la importancia que se le ha
dado
Norma Internacional : IEC 60034- 30:
(Hasta 1000 V /375 Kw)
•
•
•
•
•
IE 1: Eficiencia
IE 2: Eficiencia
IE 3: Eficiencia
IE 4: Eficiencia
IE 5(Futuro)
ESTANDAR. Actualmente en uso en Argentina
ALTA.
PREMIUM. Equivalente a NEMA Premium
EXTRA PREMIUM
ULTRA PREMIUM (IMANES PERMANENTES)
INTRODUCCIO
N:de Energía en
Rendimiento
Motores Eléctricos. Normativa aplicable.
IE3
IE4
IE2
IE1
Segun Norma IEC 60034- 30:
•
•
•
•
•
IE 1: Eficiencia
IE 2: Eficiencia
IE 3: Eficiencia
IE 4: Eficiencia
IE 5(Futuro)
ESTANDAR.
ALTA.
PREMIUM.
EXTRA PREMIUM
ULTRA PREMIUM
CARACTERISTICAS DEL
MOTOR:
Los adelantos tecnológicos en el campo de materiales
(* ) han permitido
obtener imanes permanentes de alta intensidad y bajas pérdidas de campo
que son utilizados para producir el campo magnético rotórico con la
ausencia de la alta circulación de corriente alterna por las barras de la jaula
de ardilla rotórica. Esto trae las siguientes ventajas:
• Alto rendimiento de energía. Esto es debido que al no tener circuito
eléctrico rotórico( jaula de ardilla) no hay circulación de corriente en el
rotor y las pérdidas por efecto Joule en el rotor son cero.
• Al no haber circulación de corriente en el rotor, hay menor discipación de
calor y se optimiza el dimensionamiento del equipo, lo que resulta de
menor peso y tamaño para la misma potencia. En algunas aplicaciones
puede ser una ventaja clave (BES)
Hechos a partir de una combinacion de neodimio, hierro y boro (NdFeB),
llamados imanes de Tierras Raras
CARACTERISTICAS DEL
MOTOR:
• Amplio rango de variación de velocidad (240 a 3000 rpm) con
torque alto(Par de arranque entre 15 a 20 veces el par nominal) y
constante. En algunas aplicaciones se pueden omitir reductores o
multiplicadores de velocidad
• Por sus características de torque, amplitud de rango de velocidad y
tener control electrónico de funcionamiento, es más flexible para
aplicaciones de automatización.
CARACTERISTICAS DEL
MOTOR:
Bobinas
Estatóricas
Imanes
Permanentes
CARACTERISTICAS DEL
MOTOR:
Relación Peso / Tamaño
Motor de Inducción:
P = 30 Kw
Carcasa 200L
Peso = 265 Kg
Motor de Imanes Permanente
P = 30 Kw
Carcasa 132 M/L
Peso = 76 Kg
OBJETIVOS DEL ENSAYO
1. Comprobar en condiciones reales de uso el ahorro
energético que teóricamente ocurre en motores de
esta tecnología.
2. Evaluar performance del equipo en condiciones
reales de servicio(Confiabilidad, robustez, facilidad
de configuración del accionamiento, etc.)
3.
Identificar usos potenciales de este tipo de motores.
DESARROLLO DEL ENSAYO.
Los datos del equipamiento ensayado son:
• Potencia: 18.5kW
• Tensión : 380 Volt.
• Frecuencia :50 Hz
• Cantidad de Polos: 6
• Velocidad Base: 1500 rpm
• Aislación clase F
• Grado de protección según IEC: IP55
• Designación Fabricante: 6P 160L WFF1 .
• Refrigeración por tiro de aire forzado por
ventilador
• Frame carcasa: 160 L
• Forma Constructiva : B3T
• Tecnología WMagnet System (Imanes
permanentes)
• Regimen de Servicio = S1
• Tablero tipo Petrolero, Tipo IP 54 con
trineo, para arranque del motor anterior
de 18,5kW con Convertidor de
Frecuencia, aplicación bomba PCP
DESARROLLO DEL ENSAYO:
Cronología de eventos salientes:
• Año 2011: Detección de la tecnología y gestión con Fabricante para
alinear objetivos del ensayo y condiciones de provisión del
equipamiento.
• 29/8/2012: Capacitación en Medanito por parte del Fabricante en la
tecnología de motores de Imanes Permanentes.
• 21-12-2012 Monta Variador y motor de imanes permanentes En
pozo LP 623 equipado con un cabezal PCP.
• 10-01-2013 Se encuentra motor con eje cortado. Desmontaje y envío
para su evaluación a fábrica.
DESARROLLO DEL ENSAYO:
Cronología de eventos salientes:
• 08/08/2013 Montaje del nuevo motor en LP 623
• 09 al 11/05/2014 Medición de energía
• 22/05/2014 Montaje en LP 1384
• 28 al 29/05/2014 Medición de energía
• 01/06/2014. Desmontaje final de LP 1384 y traslado a Almacén Rio
Negro para su devolución al Fabricante.
CONCLUSION
ES
1. En los dos pozos ensayados se obtuvo una mejora relativa muy
importante en el consumo de energía. En un caso fue de 36 %(Pozo LP
1384), y en el otro de 23 % (Pozo LP 623)menos de energía consumida,
tomando como referencia el consumo de un motor asincrónico
convencional.
2. En ambos casos hubo mejoras el factor de potencia (18 y 34 %
respectivamente)
3. Al haber potencias muy bajas en juego( 2 y 4.6 Kw
respectivamente) no favorece a poner en evidencia los ahorros en
términos económicos, pero abre muy buenas expectativas para usos de
mayor potencia.
CONCLUSION
ES
4. La ventaja del menor tamaño para una misma potencia, trae como
consecuencia menor robustez mecánica. Este es un factor
potencialmente negativo a considerar. Se debe prestar atención a los
cuidados durante el manipuleo ya que es un motor más pequeño para
la misma potencia. Se registró una rotura de eje , aparentemente
motivada por exceso de tiro en el ajuste de las correas de
transmisión.
5. Desde el punto de vista de Confiabilidad del
conjunto(Accionamiento + Motor) el resultado fue satisfactorio ya que
tuvo una marcha sin paradas atribuibles al equipo en el periodo del
ensayo(1 año)
6. En la marca ensayada solo se puede usar como accionamiento del
motor al provisto por el fabricante, lo que plantearía, a primera vista,
una restricción para su uso con accionamientos de otras marcas.
CONCLUSIONES(Cont.
)
Tabla comparativa
Pozo
Motor
Imedia
Vmedio
Amper
Volt
IP
6.59
391
0.79
3.5
Asíncrono
10.53
385
0.65
4.56
IP
2.3
409
0.77
1.25
Asíncrono
4.25
410
0.65
1.96
Unidades
LP-0623
LP-1384
Potencia
Activa
Media
Cos Phi
Ahorro
KW
23%
36%
Próximos Pasos. Comentarios Finales
•
Continuar la experiencia en usos de mayor potencia, como pueden
ser otros sistemas de levantamiento artificial, tales bombeo
mecánico o electrosumergible.
•
Debido al amplio rango de velocidades de este motor continuar la
experiencia en el desarrollo de cabezales de PCP sin reducción de
velocidad por transmisión mecánica. Es decir que el vástago esté
conectado mecánicamente al eje del Motor de IP sin transmisiones
mecánicas intermedias. Esto sería una simplificación mecánica muy
importante y traería como consecuencia mejor rendimiento
energético global, menores costos de inversión(menos
equipamiento) y menor costo de mantenimiento( menos piezas
móviles)
•
Se debe prestar atención a los cuidados durante el manipuleo ya
que es un motor más pequeño para la misma potencia. Durante el
ensayo se registró una rotura de eje, aparentemente motivada por
exceso de tiro en el ajuste de las correas de transmisión.
Próximos Pasos. Comentarios Finales
•
Durante 2016 están en proceso de compra 10 motores de IP de
potencias entre 15 a 75 CV para instalar en distintos sistemas
extractivos.
•
Los motores en proceso de compra(2016) serán provistos en un frame
(tamaño) equivalente a uno asincrónico normal a los fines de mayor
resistencia estructural y eficiencia IE5
• Antecedentes del ensayo del motor de Imanes Permanentes en
AIB(Aparato Individual de
Bombeo Mecánico) en Yacimiento
Picun Leufu, con ahorro de energía eléctrica del 40 %
• Se están ofreciendo en el mercado nacional Bombas
Electrosumergibles equipadas con motores de Imanes Permanentes.
GRACIAS