Consideraciones Técnicas para Motores Sumergibles Franklin Electric

Almacenamiento y Protección contra Congelamiento

Los motores sumergibles Franklin Electric están diseñados para lubricarse mediante el uso de agua. La solución de llenado es una mezcla de agua desionizada y glicol propileno (anticongelante no tóxico). Esta solución previene el daño por congelamiento a temperaturas de hasta -40°F (-40°C). Los motores deben ser almacenados en áreas donde no se presenten estas temperaturas.

• La solución puede congelarse parcialmente por debajo de 27°F (-3°C) sin causar daño alguno.
• Se debe evitar el congelamiento y descongelamiento constante para prevenir la posible pérdida de la solución de llenado.

Durante la operación, se puede dar un intercambio de solución con el agua del pozo. Se debe tener cuidado con los motores removidos de los pozos durante condiciones de congelamiento para evitar daños.

Limitaciones de Tiempo de Almacenamiento por Temperatura

• Cuando la temperatura de almacenamiento no sobrepase de 100°F (37°C), el tiempo de almacenamiento debe limitarse a dos años.
• Cuando las temperaturas lleguen de 100°F a 130°F (54°C), el tiempo de almacenamiento debe limitarse a un año.

La pérdida del líquido en pequeñas gotas no daña el motor, a menos que sea una cantidad mayor. La válvula de retención del filtro permite que se reemplace el líquido perdido con agua del pozo durante la instalación. Si existe la razón para creer que hay una cantidad considerable de fuga, consulte con la fábrica los procedimientos de revisión.

Frecuencia de Arranques y Ciclos de Operación

El número promedio de arranques por día en un periodo de meses o años influye directamente en la vida útil de un sistema sumergible de bombeo. El exceso de ciclos afecta la vida de los componentes de control, como interruptores de presión, arrancadores, relevadores y condensadores.

El ciclaje rápido también puede provocar daños en el eje del motor, daños en el cojinete y puede causar sobrecalentamiento del motor. Todas estas condiciones pueden reducir la vida útil del motor.

Selección de Controles y Tiempo de Espera

El tamaño de la bomba, el interruptor de presión y otros controles deben ser seleccionados para mantener bajo el número de arranques por día para una vida más prolongada. Los motores deben funcionar al menos un minuto para disipar el calor acumulado por la corriente de arranque. Los motores de 6 pulgadas y mayores deben dejar pasar por lo menos 15 minutos entre arranques o intentos de arranque.

Posición de Montaje

Los motores sumergibles Franklin están diseñados principalmente para operar con el eje en posición vertical. Durante la aceleración del motor, el empuje de la bomba aumenta mientras aumenta la carga de salida. En casos donde la carga de operación normal durante el arranque y durante la condición de velocidad a plena marcha, la bomba puede generar un empuje hacia arriba. Esto crea un empuje hacia arriba en el cojinete de empuje axial del motor. Esta es una operación aceptable por periodos cortos en cada arranque, pero el funcionamiento continuo con empuje ascendente puede provocar un desgaste excesivo en el cojinete de empuje axial.

Con ciertas restricciones adicionales mencionadas en esta sección y en las secciones de Sistemas en Línea de Bombeo de Alta Presión de este manual, los motores también son aptos para operar en posición de eje horizontal. A medida que la posición de montaje se aleja de la vertical y se acerca a la horizontal, aumenta la posibilidad de una vida reducida del cojinete de empuje axial.

Capacidad del Transformador (Monofásico o Trifásico)

Los transformadores de distribución deben tener el tamaño adecuado para cumplir con los requerimientos de KVA del motor sumergible. Cuando los transformadores son muy pequeños para suministrar la carga, hay una reducción en el voltaje del motor.

La tabla cuatro (no incluida aquí) presenta la potencia indicada del motor para corrientes monofásicas, los KVA totales efectivos que se requieren y el transformador más pequeño requerido para sistemas trifásicos abiertos o cerrados. Los sistemas abiertos requieren de transformadores más grandes ya que solo se usan dos.

En caso de que se agreguen cargas externas al motor, estas se añadirán directamente a los requerimientos de tamaño de KVA de la batería de transformadores.

Efectos de la Fuerza de Torsión

Durante el arranque de una bomba sumergible, el par de torsión desarrollado por el motor debe ser soportado a través de la bomba, la tubería de descarga y otros apoyos. La mayoría de las bombas giran en la dirección que provoca la torsión de desenroscamiento derecho en la tubería o en las etapas de la bomba. Todas las juntas roscadas, bombas y otras partes del sistema de apoyo de la bomba deben tener la capacidad de resistir la torsión máxima varias veces sin llegar a aflojarse o quebrarse. Las juntas de desenroscamiento del sistema pueden romper el cable eléctrico y causar la pérdida de la unidad bomba-motor.

Recomendaciones de Apriete para Juntas

Para resistir de manera segura las torsiones máximas de desenroscamiento con un factor mínimo de seguridad de 1.5, se recomienda apretar todas las juntas roscadas a un mínimo de 10 lb-pie por caballo de fuerza del motor. Es necesario soldar las juntas de tubería a las bombas de alta potencia en instalaciones poco profundas.

Uso de Generadores (Monofásicos o Trifásicos)

Este es un cuadro general; se debe consultar al fabricante del generador cada vez que sea posible, especialmente para los generadores más grandes.

Tipos de Reguladores de Voltaje

1. Regulados Externamente: Utilizan un regulador externo de voltaje que detecta el voltaje de salida. Cuando el voltaje disminuye al arrancar el motor, el regulador aumenta el voltaje de salida en el generador.
2. Regulados Internamente (Auto-excitados): Tienen un devanado extra en el estator del generador. Este devanado detecta la corriente de salida para ajustar automáticamente el voltaje de salida.

Los generadores deben estar calibrados para suministrar al menos el 65% del voltaje nominal durante el arranque para asegurar una fuerza de torsión adecuada.

Uso de Válvulas de Retención

Se recomienda usar siempre una o más válvulas de retención en instalaciones de bombas sumergibles.

• Si la bomba no tiene una válvula de retención montada, se debe instalar una válvula de retención de línea en la tubería de descarga a menos de 25 pies de la bomba y debajo del nivel dinámico.
• Para instalaciones más profundas, se recomienda que las válvulas de retención de la línea sean instaladas siguiendo las recomendaciones del fabricante.

Quizá sea necesario usar más de una válvula de retención, pero no se deben usar más válvulas de las recomendadas.

Protección de Sobrecarga en Motores Sumergibles Trifásicos

Las características de los motores sumergibles son diferentes de los motores estándar de superficie y requieren una protección especial de sobrecarga.

• Si el motor está atascado, el protector de sobrecarga se debe disparar en 10 segundos para proteger los devanados del motor.
• Se deben usar un relevador de sobrecarga ajustable aprobado por Franklin o un térmico fijo aprobado por Franklin.
• Las sobrecargas del térmico fijo deben ser de tipo compensador de ambiente para mantener la protección en temperaturas ambiente altas y bajas.

Requerimientos para Motores Sumergibles con Variador de Frecuencia (VFD)

Hertz de Operación, Enfriamiento y Configuración de Baja Carga

• El motor nunca debe operar a menos de 30 Hz; esta es la velocidad mínima requerida para proveer una correcta lubricación del cojinete.
• La velocidad de operación del motor debe ser al menos la requerida para que la velocidad del flujo de agua sea 0.5 pies/segundo o mayor para los motores de 6 y 8 pulgadas, y 0.25 pies/segundo para los motores de 4 pulgadas.
• La protección de baja carga del motor es normalmente configurada para accionarse al 80% de la corriente de operación típica del sistema. Sin embargo, el punto de activación para la protección de baja carga debe cumplir también los requerimientos de flujo mínimo para el motor.

Configuración de la Rampa de Arranque y Paro

• El motor debe alcanzar o sobrepasar la velocidad de operación de 30 Hz en 1 segundo a partir de que el motor sea energizado. Si esto no ocurre, los cojinetes del motor se dañarán y la vida del motor se reducirá.
• El mejor método de paro es desactivar la corriente del sistema para que esta naturalmente se detenga.
• Un paro controlado de 30 Hz a 0 Hz es permitido si el tiempo que requiere no excede 1 segundo.

Arranques Consecutivos con VFD

Manteniendo los arranques por día dentro del valor recomendado mostrado en la sección de frecuencia de arranques del Manual AIM, se proporciona al sistema una mayor vida útil. Sin embargo, debido a que la corriente de arranque es típicamente reducida cuando se usa una configuración adecuada del VFD, los motores sumergibles de 3 fases pueden ser puestos en operación con mayor frecuencia. En todos estos casos, deben transcurrir mínimo 7 minutos entre cada paro y reinicio o intento de reinicio.

Elementos Presentes en las Estaciones de Bombeo

A continuación, se detallan los componentes principales encontrados en las estaciones de bombeo:

1. Panel de Control: Controla el flujo de energía desde el generador o el banco de transformadores hacia la bomba, definiendo horarios de trabajo que van desde 6 horas hasta 24 horas de función continua.
2. Bomba y Motor: Trabajan conjuntamente, con una potencia de 50 hp en la mayoría de las estaciones.
3. Banco de Transformadores: Se utilizan para evitar cambios bruscos de voltaje en el fluido eléctrico. Se emplea un banco de 3 transformadores por estación de bombeo.
4. Línea de Conducción: Sirve para conducir el flujo de agua hacia las redes de distribución. La mayoría son tuberías HG con ciertos tramos de tubería PVC.
5. Línea de Distribución: Toda la tubería es PVC y sirve para llevar el flujo de agua desde la línea de conducción hasta los hogares o redes domiciliarias.
6. Caseta: Estructura diseñada para resguardar todo el equipo presente en la estación de la intemperie y de actos vandálicos.

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