Accionamientos de centrífuga decantadora con bus de CC compartido: recuperar la energía regenerada del sinfín

Una centrífuga decantadora separa sólidos de líquido de forma continua. El tambor y el sinfín —el transportador helicoidal interior— giran en el mismo sentido a velocidades ligeramente distintas. La suspensión entra en el cuerpo interior del sinfín, se acelera y se deposita contra la pared del tambor por fuerza centrífuga; el sinfín empuja los sólidos acumulados hacia el extremo cónico y los descarga por las lumbreras, mientras el líquido clarificado rebosa por el extremo cilíndrico. Nada en el proceso se detiene, así que la diferencia de velocidad entre tambor y sinfín es la única palanca que tiene el operador sobre la calidad de separación.

Esa diferencia de velocidad es la razón por la que la máquina necesita dos accionamientos y no uno. El accionamiento principal gira el tambor; otro más pequeño sobre el sinfín mantiene el diferencial. Como el sinfín es retenido respecto al tambor, su motor pasa buena parte del tiempo siendo arrastrado por el proceso en lugar de arrastrarlo: regenera. En una instalación convencional esa energía no tiene otro destino que una resistencia de frenado, donde se convierte en calor en la sala eléctrica.

La solución es un bus de CC compartido. Ambos variadores YD580 —un YD580T4-55G/75P-T para el motor principal de 55 kW y un YD580T4-11G/15PB para el motor del sinfín de 15 kW— se conectan a un enlace de CC común. La energía regenerada por el sinfín eleva la tensión del bus, y el accionamiento principal, que toma de ese mismo bus, la absorbe. El calor que antes se disipaba ahora realiza trabajo útil sobre el tambor. El accionamiento principal funciona en V/f o vector en lazo abierto, el del sinfín en vector en lazo abierto, y ambos reportan velocidad y par al controlador de planta por RS485 con Modbus-RTU, que es también el modo en que se calcula y muestra el diferencial.

La puesta en marcha fue breve porque los conjuntos de parámetros pueden copiarse entre variadores desde el teclado LCD: algo útil cuando un fabricante entrega cientos de máquinas y quiere un comportamiento idéntico en todas. La verificación se hizo con osciloscopio sobre la máquina en marcha: corriente de entrada en fase R del variador de 55 kW para comprobar interferencias, corriente de salida en fase U para comprobar vibración y tensión del bus de CC para la estabilidad global.

La economía del bus compartido se midió en una instalación real de una planta municipal que trata 100.000 t de agua residual al año con dos centrífugas. Con un diferencial de 10 rpm y 15 N·m en el eje del sinfín, cada máquina recupera aproximadamente 1,5 kW. A 10 horas al día y 300 días al año son unos 4500 kWh por máquina, alrededor de 2840 CNY al año, es decir unos 5680 CNY por la pareja. El mismo fabricante había montado antes variadores importados en esta familia de máquinas; el YD580 los sustituyó sin cambio en el comportamiento de funcionamiento, y como la gama de decantadoras abarca de 11/5,5 kW a 132/55 kW, la misma arquitectura escala en toda la línea de producto.