Una nueva tecnología de motor reduce el consumo de energía, el mantenimiento y el ruido de la extrusora

Tecnología de motor síncrono de reluctancia en beneficio de una aplicación de par constante

Sant Quirze del Vallès, 14 de marzo de 2016 --- Un consumo energético hasta un 15 % menor, una reducción considerable de los costes de mantenimiento del motor y una caída del ruido audible son el resultado de la instalación de un conjunto de motor síncrono de reluctancia y convertidor de frecuencia (SynRM) de ABB en una aplicación con doble extrusora.

La planta de Radius Systems de Derbyshire, Reino Unido, alberga 14 líneas de extrusión, dedicadas todas ellas a producir tubos de polietileno de 16 a 1200 mm, junto con una planta de moldeo por inyección que fabrica acoples relacionados que se destinan a compañías de servicios públicos para el transporte de gas y agua. Ocho de estas líneas están accionadas por motores de CC, muchos de ellos con más de 20 años de servicio. La Línea 12 presentaba una elevada tasa de utilización, pero su motor de CC de 182 kW fallaba frecuentemente y ocasionaba cada vez más paradas y costes de mantenimiento. La compañía calcula que solo las revisiones estáticas y dinámicas, los cambios de escobillas y los costes del trabajo externalizado de un año rondan las 2000 £ por motor.

Monitorización del «antes» y el «después»
Se pidió al partner autorizado de ABB en Derbyshire, Inverter Drive Systems (IDS), que forma parte del programa AVP de ABB, que realizara una monitorización del «antes» y el «después» del motor de CC de la Línea 12, como una forma de determinar el ahorro energético y confirmar que la inversión en un motor de CA y un convertidor de frecuencia cumpliría la política de rentabilización a tres años de Radius Systems.

“La monitorización de la aplicación es vital para el éxito de cualquier instalación”, explica Phil Nightingale, Ingeniero de ventas de IDS. “Nos permite determinar con precisión el potencial de ahorro energético real y así dimensionar correctamente el motor de CA y el convertidor. En ocasiones, podemos reducir el tamaño del conjunto necesario de motor y convertidor a la vez que superamos los objetivos de producción”.

Fue esta monitorización la que permitió a IDS determinar el intervalo de velocidad del motor de CC de la línea, detectándose que era demasiado grande para la aplicación y, por tanto, consumía más energía de la necesaria. Además, a pesar del mantenimiento regular que recibía, el motor ya tenía 20 años y su eficiencia no era ni por asomo aquella para la se diseñó originalmente.

Ancho de banda del ahorro energético
Se calculó que el potencial de ahorro energético de un conjunto SynRM para la Línea 12 oscilaría entre el 8 y el 15 por ciento, con rentabilización en dos años. Además, con la eliminación del mantenimiento del motor de CC, se calcula una disminución de costes superior a las 2000 £.

“Resulta muy difícil cuantificar y elegir un ciclo de producción exacto capaz de permitir una medición energética precisa, y de ahí este intervalo del 8 al 15 por ciento”, explica Rob Betts, Director de ingeniería de Radius Systems. “El ahorro energético real depende de diversas variables de proceso, tales como el tipo de materia prima, los diferentes perfiles y gamas de productos, la temperatura de la boquilla y el cilindro y las condiciones ambientales en general. Por ejemplo, el consumo energético es más elevado en los días fríos, ya que se necesita más energía para calentar el proceso”.

Tecnología avanzada SynRM
El motor síncrono de reluctancia (SynRM) es una solución IE4 de 200 kW y 1500 rpm que, junto con el convertidor de frecuencia industrial ACS880 de ABB, ofrece una eficiencia mucho mayor que los motores de CA de inducción y los convertidores estándar. Es además un conjunto mucho más silencioso que el motor de CC ya existente. “Gracias al SynRM hemos logrado una reducción del ruido en la nave de producción, una ventaja que no nos esperábamos”, afirma Betts. “Aunque no hemos medido los niveles de ruido, todo el mundo ha notado una reducción indudable por toda la planta, lo que en sí es una medida de motivación”.

Un reto que se nos planteó fue el espacio físico ocupado por el motor de CC existente. “Los motores de CC tienden a ser largos y delgados, mientras que los motores de CA tienden a ser más cortos pero mayores en diámetro”, explica Betts. No obstante, el motor síncrono de reluctancia puede llegar a ser hasta dos tamaños de carcasa más pequeño que un motor de inducción convencional, lo que supone una ventaja en las sustituciones directas de los motores de CC.

Los retos del par constante
Aunque el motor síncrono de reluctancia se ha probado exhaustivamente en aplicaciones de par cuadrático, tales como bombas, ventiladores y compresores, existen pocas referencias en cuanto a aplicaciones de par constante, como las extrusoras. A pesar de la escasez de referencias sobre el par constante, Betts confiaba plenamente en esta solución: “En ningún momento sentimos que nos estábamos arriesgando con esta nueva tecnología. Se ha contrastado ampliamente y confiábamos plenamente en ABB como marca de prestigio. En suma, no considerábamos que fuera un riesgo en absoluto. Pudimos planificar meticulosamente la transición de los convertidores de CC al SynRM y la instalación y la puesta en servicio al completo se realizaron en solo cinco días”.

Dentro del plazo, dentro del presupuesto
Betts concluye: “¿Nos plantearíamos adquirir un conjunto SynRM de nuevo? ¡Por supuesto! La eficiencia IE4 y superiores son el camino a seguir y, si el precio es competitivo, el periodo de rentabilización es razonable y la tecnología se suministra dentro de nuestros plazos, nos decidiríamos sin duda por el SynRM.

“Contamos con más de 300 motores en nuestra planta, de los cuales cerca del 20 por ciento son de velocidad variable. A raíz del éxito de esta instalación y la asistencia que recibimos de IDS, hemos decidido usar los convertidores de frecuencia de ABB como estándar en toda la planta. La red de colaboradores que ABB mantiene con IDS es muy importante para nosotros, ya que nos proporciona asistencia local en nuestra planta”.

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