Generar a partir de la presión de condensados en una planta de fertilizantes: el variador de cuatro cuadrantes devuelve 80 kW a la red

El condensado que sale de un sistema de vapor por un purgador todavía conserva energía. Para moverlo por la línea de retorno la presión tiene que superar la que necesitan el proceso y el usuario final, y ese excedente suele desperdiciarse cuando el condensado destella o se estrangula. La solución convencionalmente sencilla es dejar que el condensado impulse un pequeño rodete a su paso por la tubería de retorno: el rodete está acoplado al eje de un motor, el condensado en movimiento ofrece resistencia al rodete y el motor gira.

Hacer girar el motor es solo la mitad del trabajo. Una máquina movida por el proceso es un generador, y un generador necesita un destino para su potencia. Los ingenieros de esta planta de fertilizantes en Xinxiang instalaron un variador de cuatro cuadrantes de Yolico para que esa potencia tuviera una ruta de vuelta al suministro en lugar de hacia una resistencia.

La diferencia entre un variador estándar y uno de cuatro cuadrantes es la dirección de flujo de energía que puede admitir. Cuando el motor actúa como motor, la corriente circula del variador al estator. Cuando la máquina genera, la corriente circula del estator de vuelta al variador. Una unidad de cuatro cuadrantes controla activamente ambas direcciones y puede enviar la potencia recuperada a la red en lugar de dejar que el bus de CC suba hasta que el variador dispare por sobretensión.

El dimensionado siguió a la máquina, no al caudal del proceso. El motor es de 132 kW a 750 rpm con una corriente nominal de 194 A y un par nominal de 1680 N·m, por lo que se eligió un variador de cuatro cuadrantes de 250 A y 132 kW. Dos detalles de la disposición física condicionaron la instalación. El tendido de cable entre la sala eléctrica y el motor de la torre de agua supera los 150 m, y los tendidos largos entre variador y motor amplifican los pulsos de conmutación que ve el aislamiento del motor, por lo que se montó un filtro senoidal entre variador y motor, con la advertencia habitual de que los condensadores del filtro nunca deben conectarse directamente al lado de salida del variador. Como el filtro añade inductancia al circuito, hubo que descargar sus parámetros a la placa del variador y modificar los parámetros correspondientes antes de que surtiera efecto.

La puesta en marcha se hizo primero sin el filtro y sin carga en el eje, para aprender limpiamente los parámetros del motor; después se configuraron las entradas analógicas para control local y remoto, con el canal 1 en un potenciómetro local y el canal 2 en una señal remota de 4–20 mA, conmutadas cerrando el terminal I1 con el común. En la instalación la potencia efectiva del variador se lee negativa mientras genera, lo que confirma que la energía sale del motor, y las bobinas del filtro se calientan por la corriente que las atraviesa. Como el cuadro estaba atornillado a otros armarios y no admitía ventiladores en ambos lados, se añadió refrigeración en la parte superior del envolvente; 30 °C dentro del armario con las bobinas en torno a 70 °C es normal en esta disposición. Con 10 m de altura y un caudal de condensado de 4000–5000 m³/h, el contador aguas arriba del suministro de entrada muestra que el grupo de variadores exporta 80–90 kW, lo que a lo largo de un año de 300 días supone del orden de 600.000 kWh generados en lugar de desperdiciados.