VFD para una estación de bombeo, de un correo italiano a la factura

Un correo desde Italia sobre un VFD para una estación de bombeo

El correo llegó a las 9:40 de la noche.

Estaba a punto de apagar el portátil. Una notificación parpadeó en la esquina. El asunto estaba en italiano. Reconocí inverter y pompe, y supuse que el resto, Richiesta informazioni, significaba una solicitud de información. Cuatro líneas de texto, tres fotos adjuntas.

El remitente era Marco Bellini, de Ceramiche Valle. La dirección correspondía a un pueblo pequeño al norte de Sassuolo. Una fábrica de cerámica.

La primera foto era la sala de bombas, a contraluz, con las tres bombas convertidas en una sola mancha. La segunda era una placa de características, medio oxidada, con la potencia justo en la parte que se había vuelto ilegible. La tercera era el interior del cuadro de control, con la puerta abierta, una capa de polvo sobre todo y dos contactores quemados.

Una frase del cuerpo sí la entendí. Perché le pompe partono e si fermano continuamente. Las bombas no paran de arrancar y pararse.

Esa noche contesté con tres frases. Necesito la placa, el cableado del cuadro y la factura eléctrica del último mes.

Salió a las 10:05 de mi hora, las 4:05 de la tarde en Italia.

Diagnosticar una estación de bombeo a 7.000 km, y por qué no empecé por los datos técnicos

Marco respondió a las 6:30 de la mañana siguiente.

Fotografió las tres cosas que le pedí. Ninguna servía. La placa era la misma placa oxidada desde otro ángulo. El cuadro estaba, pero había demasiados cables para saber cuál entraba y cuál salía. La factura estaba torcida y solo entraba en el encuadre el total.

Cualquiera que venda fuera conoce esto. Si le pides a un cliente que describa algo, se deja cosas. Si le pides que lo fotografíe, fotografía otra cosa. A 7.000 km, lo único que puedes hacer es volver a pedirlo.

Le dibujé un esquema, lo fotografié con el móvil y se lo envié. Tres puntos marcados. La cara de la placa, la regleta de bornes del cuadro, la pantalla del contador. Al lado de cada uno, una línea corta en inglés y un círculo rojo.

Al tercer día las fotos por fin llegaron bien.

La placa decía 45 kW, 400V, 50Hz, cuatro polos, IE3. Tres bombas, mismo modelo, fabricadas con dos años de diferencia. El cuadro era arranque estrella-triángulo, dos contactores y un relé de tiempo, sin arrancador suave y sin variador. El contador era un equipo electrónico trifásico que permitía pasar páginas de energía activa acumulada.

Esa noche hicimos la primera videollamada. Recorrió la sala con el móvil en la mano, la imagen temblaba, de fondo se oían el agua y el zumbido de las bombas.

Se paró delante de la segunda bomba y acercó el móvil al motor. Yo no hablo italiano. Cambió al inglés, palabras cortas. Pressure, start, stop, noise. Una palabra la dijo tres veces antes de que la entendiera. Aspiration. Quería decir succión. En italiano la aspiración se llama aspirazione, y el traductor le había devuelto aspiration.

Esa era la palabra que buscaba. Si el lado de aspiración tiene un problema, la bomba cavita y la presión, claro, no se mantiene.

Le pedí a Marco que apuntara el móvil a la tubería de aspiración y caminara dos metros aguas arriba. Dio unos pasos y en el encuadre apareció un filtro, en Y, con una capa de sarro blanco por fuera de la malla.

En ese momento estaba un setenta por ciento seguro. La presión inestable podía no ser culpa de la bomba.

Turno de día y turno de noche en una fábrica cerámica, y cómo forzaron el arranque y parada de las bombas

Marco envió después un vídeo grabado en el cambio de turno de las siete.

Dos líneas de producción, dijo. El turno de día empieza a las seis, con las dos líneas en marcha. A las seis de la tarde se para una y solo queda una toda la noche. Pulverización, lavado de la línea de esmalte, refrigeración de equipos, todo toma agua de esta estación.

El turno de día consume mucha agua. Las dos bombas trabajan juntas y la presión apenas se sostiene. De noche la demanda cae a un tercio y las dos bombas siguen con la lógica antigua, cargando y descargando. La presión llega a 7 bar y paran. Baja a 5,5 y vuelven a arrancar.

Decenas de arranques por noche.

Le pedí que los contara. Dijo que nunca lo había hecho, pero que los contactores chasqueaban muchas veces al día y el personal de turno ya estaba acostumbrado. Me mandó una grabación con el móvil junto al cuadro. En treinta segundos oí cuatro acoplamientos.

Ahí está el problema. Las bombas se dimensionaron para el pico del turno de día, y de noche seguían trabajando igual. A nadie le parecía mal, porque las máquinas no paraban de girar y el manómetro no paraba de moverse.

Hice la cuenta. Tres bombas, dos en servicio y una de reserva, 45 kW cada una. El electricista del cliente había medido 71 A con la pinza en una bomba en marcha. Con un factor de potencia de 0,86, la potencia de entrada es 1,732 por 400 por 71 por 0,86, que da 42,3 kW, redondeando 42.

Turno de día, dos bombas, 84 kW. Turno de noche, una bomba en marcha intermitente, aproximadamente el cuarenta y cinco por ciento del tiempo.

Aquel número lo apunté en el cuaderno. Todas las cifras de ahorro posteriores salieron de ahí.

Tres bombas, dos en servicio y una de reserva, decidir si esta estación de bombeo merecía una reforma con variador

No todas las estaciones de bombeo de agua deben llevar variador. Antes pasé tres filtros.

Tres condiciones que descartan el proyecto y se ven en las fotos

Aislamiento del motor por debajo de cinco megohmios

Es la trampa más habitual en estaciones viejas. Si el bobinado está húmedo o el aislamiento ha envejecido, los pulsos de alta frecuencia del variador lo perforan. La bomba sobrevive, el motor se quema. Le pedí a Marco que un electricista local midiera el aislamiento. Las tres dieron más de 20 megohmios, así que ese filtro pasó.

Cavitación o fuga en el cierre mecánico

La cavitación suena como si hubiera judías friendo dentro de la carcasa. Una fuga en el cierre deja un charco bajo la bancada. En el vídeo de Marco había una marca de agua bajo la segunda bomba, pero era un goteo, no un chorro. Ese lo pasé con condición. Primero limpiar el filtro en Y, después ver si seguía goteando.

Mucha pérdida de carga por estrangulamiento en la red

Algunas fábricas mantienen la válvula de impulsión medio cerrada para regular la presión. Esos sistemas son los que más ganan con un variador, pero también los que mejor esconden el problema real. Le pedí a Marco la posición de la válvula. Mandó una foto, el vástago arriba del todo, abierta. Eso me dijo algo útil. No estaban regulando por estrangulamiento. Estaban peleando con arranques y paradas.

Tres filtros pasados. El proyecto valía la pena.

Pero no envié presupuesto todavía. Primero le escribí, con una frase delante. Si ese filtro sigue sucio, la presión seguirá inestable después de montar los variadores, y en ese momento no será culpa del variador.

Contestó okay. Adjuntaba una foto del filtro limpio.

Calculé el ahorro con las leyes de semejanza y me equivoqué

Este fue mi error, y hay que escribirlo bien.

Para el ahorro en bombas, los manuales dan una regla preciosa que se llama leyes de semejanza. El caudal es proporcional a la velocidad. La altura es proporcional al cuadrado de la velocidad. La potencia en el eje es proporcional al cubo de la velocidad.

La apliqué tal cual.

La demanda del turno de día es 140 m³/h, repartida entre dos bombas, 70 cada una. Es el setenta por ciento del caudal nominal. El setenta por ciento al cubo es 0,343. 42 por 0,343 son 14,4 kW, y dos bombas hacen 28,8 kW.

En lugar de 84 kW, 28,8 kW. Un ahorro energético del sesenta y cinco por ciento.

Puse esa cifra en el correo del presupuesto y dibujé una curva para acompañarla.

Marco contestó al día siguiente. Decía que el número era tan bueno que no se atrevía a creérselo. Preguntó si se nos había escapado algo.

Tenía razón en preguntar.

Recalcular con la altura estática, y el ahorro energético cayó a la mitad

Lo repasé y el problema era un dato que nunca había pedido.

Esta estación de bombeo no lleva el agua de un nivel bajo a otro nivel bajo. La eleva a un depósito en la zona norte de la fábrica, sobre una plataforma a doce metros de altura. Sumando las pérdidas de tubería, la altura estática ronda los quince metros.

Altura estática significa que, por poco caudal que haya, esos quince metros hay que vencerlos igual. La bomba no puede pararse y la velocidad no puede bajar hasta el mínimo.

Así que el punto de trabajo no se desplaza solo por la curva de semejanza. Hay que resolver dos ecuaciones a la vez.

Simplifiqué la curva de la bomba a una parábola. Altura a caudal cero unos 55 m, punto nominal 48 m a 100 m³/h. Escrito queda H igual a 55 menos 0,0007 por el caudal al cuadrado.

La curva del sistema es altura estática más rozamiento. H igual a 15 más 0,0033 por el caudal al cuadrado.

Donde se cruzan las dos rectas es donde trabaja realmente la bomba.

La relación de velocidad no es la relación de caudal

Este es el paso que se hace mal.

Cuando la demanda baja a 70 m³/h, la relación de velocidad no es 0,7. Es 0,793. El caudal bajó, pero la altura tiene que mantenerse alrededor de 31 m, y si la velocidad cae demasiado la bomba no llega.

Así sale.

Con 70 en las dos curvas, 55 por la relación de velocidad al cuadrado, menos 15, es igual a 0,004 por 4.900. La relación al cuadrado es 0,629 y su raíz es 0,793.

La potencia va al cubo. 42 por 0,793 al cubo son 20,9 kW.

Dos bombas, 41,8 kW. Frente a 84 kW, eso es un ahorro del cincuenta por ciento. No del sesenta y cinco.

De noche, 45 m³/h, relación de velocidad 0,648, 11,4 kW por bomba. Antes, de noche, era una bomba en marcha intermitente, 18,9 kW de media, así que el ahorro es del cuarenta por ciento.

En un día, la situación antigua era doce horas a 84 kW más cuatro horas a 18,9 kW, que son 1.083,6 kWh. Después de la reforma, doce horas a 42 kW más cuatro a 11,4 kW, que son 549,6 kWh.

534 kWh al día, un ahorro del cuarenta y nueve por ciento.

Con 250 días laborables al año, el consumo anual baja de 270.900 kWh a 137.400, un ahorro de 133.500 kWh.

La tarifa de Marco era 0,21 euros por kWh, con impuestos y cargos de sistema incluidos. 133.500 por 0,21 son 28.000 euros.

Envié la versión corregida con una línea arriba. La cifra anterior era errónea, usé una fórmula que no se aplica aquí. Esta es la que vale.

Contestó rápido. Dijo que esta cifra sí se la creía.

Dos cuadros con variador y un lazo de presión, qué no se debe recortar del presupuesto

Las tres partidas del presupuesto que no se pueden quitar

El presupuesto tenía tres bloques.

El primero eran dos cuadros con variador de 45 kW. Por qué no tres. Porque dos bombas trabajan y una está de reserva, y la de reserva solo se conmuta a mano durante el mantenimiento. Poner un variador a la reserva es pagar un cuadro que está sin tensión casi todo el año. Se lo expliqué a Marco dos veces. Al principio quería las tres, decía que más adelante quizá trabajarían tres a la vez.

Le hice la cuenta. Tres bombas a la vez piden 210 m³/h de demanda. Su récord era 160. Ese dinero estaba mejor en otra parte.

El segundo bloque era el hardware del lazo de presión. Un transmisor de 0 a 10 bar, un cable apantallado y un módulo PID dentro del cuadro. Parece poca cosa. Es la parte que decide si la reforma funciona. Pasar de velocidad fija a variable no es cambiar cuadros. Es convertir la presión de una señal de todo o nada en una señal continua. Eso es exactamente un suministro a presión constante, y los cuadros son la mitad fácil.

El tercer bloque era la documentación CE y los filtros EMC. Eso merece su propia sección.

Una línea del presupuesto quedó en blanco a propósito. Instalación y puesta en marcha en obra, a cargo del cliente. La nota explicaba por qué. Nuestra gente no estaría allí y no podíamos asumir la responsabilidad de la obra local. Marco dijo que tenían un electricista de confianza y que le parecía bien.

Un solo cuadro o los tres, Marco estuvo tres semanas dando vueltas

La propuesta salió y no hubo noticias durante tres semanas.

Hice un seguimiento. Dijo que esperaba la firma del dueño. Pregunté más tarde. Dijo que el dueño estaba calculando el retorno.

Al final me contó la verdad. Alguien en la fábrica había sugerido montar un variador primero y añadir el segundo si funcionaba.

Por qué un variador y una bomba de velocidad fija no encajan

Suena a la opción prudente. No se sostiene. Dos bombas en paralelo, una con variador y otra a velocidad fija, no encajan. La de velocidad fija siempre va a tope y el variador se ve obligado a ceder hasta que la fija carga con todo y el variador solo acompaña. El único caso que se puede probar así es el funcionamiento con una sola bomba, es decir, el turno de noche.

Le dibujé un gráfico con dos líneas. Una mostraba el reparto de potencia con las dos bombas con variador. La otra, un variador y una fija. En la segunda el variador se queda casi en la velocidad mínima, su potencia no baja y trabajar mucho tiempo en baja frecuencia empeora su rendimiento.

Lo miró y dijo que no era lo que habían supuesto.

Al final decidió el dueño y se convirtieron las dos bombas. Firmó el cinco de junio.

El marcado CE para Italia, y por qué 400V no es 380V

Un variador vendido en la UE tiene que cumplir dos directivas, compatibilidad electromagnética y baja tensión. En el producto eso significa marcado CE, declaración de conformidad y ensayos.

Su asesor eléctrico lo preguntó en el primer correo. Si teníamos informe EN 61800-3, categoría C2.

C2 es el segundo entorno, el que cubre zonas residenciales, y sus límites de emisión conducida son más estrictos que los de C3 para zona industrial. La estación de bombeo de Marco está en un polígono industrial, así que con C3 habría bastado. El asesor insistió en C2 porque la estación está a ocho metros del muro perimetral y al otro lado hay viviendas.

No discutí. Una etapa más de filtro cuesta dinero, pero elimina el riesgo de una queja más adelante.

En qué se diferencia 400V de los 380V de casa

El nivel de tensión es distinto. En China la baja tensión trifásica es 380V. En la UE es 400V, y ambas van a 50Hz. Veinte voltios no parecen mucho. Importan en varios puntos.

Primero, la tensión nominal de salida del variador se elige para 400V, no para 380V. Un equipo de 380V en una red de 400V trabaja con una tensión de bus continua más alta, y eso castiga los condensadores con el tiempo.

Segundo, la conexión del motor. Un motor IE3 de 45 kW a 400V suele ir en triángulo. La misma potencia en China va a menudo en estrella. El cliente tiene que confirmarlo en obra. Si se conecta mal, en el mejor caso falta par y en el peor se quema el bobinado.

Tercero, el sistema de puesta a tierra. En Italia es habitual el TT, con protección diferencial de 30 mA en la acometida. El variador tiene corriente de fuga por diseño, y con filtros tiene más, así que dispara esa protección sin motivo. Mi consejo a Marco fue cambiar el dispositivo a tipo A o tipo B, subir el disparo a 300 mA y añadir un retardo.

Esos tres puntos entraron en el acuerdo técnico, once páginas en total.

El cajón atascado en Génova, y agosto cerrado en toda Italia

Embarcamos el veinte de junio. Dos cuadros y accesorios, en dos cajones de madera.

Los cajones necesitan fumigación y marca IPPC. Lo hemos hecho muchas veces y no falla. Lo que falló esta vez fueron las marcas de envío.

La dirección de entrega que dio el cliente era su fábrica. El transitario puso un almacén de Milán en el conocimiento de embarque. No coincidían. Cuando la mercancía llegó a Génova, el agente de aduanas dijo que las marcas y el conocimiento no cuadraban y que el cliente tenía que emitir una declaración.

El lado de Marco estaba a punto de entrar en agosto.

En Italia agosto se para. Es nacional, se llama Ferragosto, empieza a mediados de mes y muchas fábricas cierran hasta finales. Leí la respuesta automática de Marco tres veces. La primera en italiano, la segunda en inglés, la tercera escrita por él, diciendo que estaba en la playa, que la señal era mala y que los asuntos urgentes fueran a otra persona.

Durante tres semanas no pude hacer nada.

La mercancía en el puerto y el almacenaje corriendo cada día. Presioné al transitario. El transitario presionó al agente. El agente necesitaba la firma del cliente, y el cliente estaba en la playa.

Se resolvió el veintiséis de agosto. Marco firmó la declaración el primer día que volvió.

Desde entonces, todo lo que enviamos a Europa lleva las marcas contrastadas tres veces contra el conocimiento antes de salir, y preguntamos al cliente cuándo son sus vacaciones.

El electricista cruzó dos fases, y el ruido de una bomba girando al revés

Los cuadros llegaron a la fábrica el dos de septiembre y el cliente empezó la instalación.

El electricista de Marco se llamaba Rossi, más de veinte años en el oficio, un hombre seguro de sí mismo. Cableó según nuestro plano. Al tercer día me escribió. Al dar tensión la bomba no movía agua y el ruido era raro.

Le dije que cortara primero y luego fotografiara la caja de bornes del motor.

Llegó la foto. Bastó un vistazo. U y V estaban cruzadas.

Si inviertes dos fases a la salida del variador, un motor trifásico gira al revés. Eso no daña un motor de inducción. Pero una bomba centrífuga girando al revés no mueve agua, y la válvula de retención se cierra contra el flujo con un golpe seco.

Rossi no estaba convencido. Dijo que los colores de nuestro plano no coincidían con los cables que tenía en la mano. En eso tenía razón. Nuestro plano sigue los colores IEC, marrón negro gris. El cableado en obra se había cambiado en algún momento y los colores no significaban nada.

Eso me enseñó algo. Un plano de exportación no puede fiarse del color. Tiene que llevar números de borne, y tiene que decirle al cliente que mandan los números y que el color es solo una referencia.

Dibujé uno nuevo, marcando cada cable como U1 V1 W1 dentro de círculos rojos, y grabé un vídeo de cuarenta segundos con el móvil, señalando una regleta en mi mesa.

Rossi volvió a cablear después de ver el vídeo. La bomba movió agua.

Le dijo a Marco después que estos chinos eran bastante cuidadosos.

Primera noche de puesta en marcha remota, y una curva de presión con dientes de sierra

La primera sesión seria de puesta en marcha fue la noche del ocho de septiembre. Las tres de la tarde en Italia, las nueve de la noche aquí.

Videollamada conectada. Marco delante del cuadro con el móvil, Rossi trabajando al lado. Pedí consigna de 5,8 bar, banda proporcional del 30 por ciento y tiempo integral de 8 segundos.

La bomba arrancó. La presión subió, se pasó a 6,4 bar, cayó a 5,1 y volvió a subir.

La curva parecía una sierra.

Mi primer pensamiento fue el PID. Amplié la banda al 50 por ciento y estiré el integral a 15 segundos. Mejoró un poco. Seguía oscilando, solo que más despacio.

El transmisor estaba mal colocado y ningún ajuste de PID lo arreglaba

Después de cuarenta minutos así le pedí a Marco que apuntara el móvil al transmisor.

Ahí estaba. El transmisor quedaba a metro y medio de la impulsión, justo detrás de la válvula de retención.

El flujo en ese punto es turbulento. Cada vez que la bomba gira, la presión local da un pico, el transmisor lo reporta como presión del sistema, el variador baja la velocidad, la presión cae y vuelve a subir.

Con el sensor tan cerca, el PID perseguía una señal que no era real, por mucho que se ajustara.

Le pedí mover el transmisor al colector, a cinco metros como mínimo de la impulsión, mejor junto al depósito de presión. Rossi dijo que eso era taladrar una toma nueva y cortar el agua medio día.

Esa noche no terminamos. Cerré la llamada a las 11:30 de mi hora, las 5:30 de la tarde allí. Dijo que se iba a cenar.

Al día siguiente lo movió. Reconectamos. La curva se aplanó, con una oscilación de más menos 0,15 bar.

Pero quedaba un problema.

Alrededor de 42 Hz había una resonancia audible en la tubería, y la impulsión vibraba sobre sus soportes. La frecuencia natural de la tubería se encontraba con la de excitación de la bomba.

La solución es sencilla. Configurar una frecuencia de salto y saltar la banda de 40 a 44 Hz. El precio es que la bomba no puede quedarse en ese rango, tiene que atravesarlo rápido.

Después de eso la resonancia desapareció.

Terminamos a las seis de la tarde en Italia, medianoche aquí. Marco me hizo un gesto de aprobación en pantalla. De fondo, las bombas ya sonaban planas y uniformes.

Así suena una presión estable. No un manómetro que no para de moverse, sino una bomba girando a una velocidad y quedándose ahí.

Tres meses después envió las facturas, un 7% por debajo de mi cálculo

El diecinueve de diciembre Marco mandó un correo con dos facturas adjuntas.

Una cubría de septiembre a diciembre de 2025, la otra el mismo periodo de 2026. La producción era similar, dijo, y la estación mantenía presión constante desde que terminamos. Dos líneas de día, una de noche.

El periodo de 2025 consumió 67.800 kWh. El de 2026, 34.900.

Un ahorro de 32.900 kWh.

Anualizado son 131.600 kWh. Mi cálculo era 133.500, menos de dos mil de diferencia.

El resultado era tan bueno que no me lo creí del todo.

Le pedí fotos claras de las dos facturas y exporté los registros diarios para mirarlos. Entonces lo entendí. Esa comparación no se podía usar tal cual.

Tres razones.

El siete por ciento que falta, tres razones

Primero, este septiembre a diciembre fue más fresco que el año anterior y el turno de noche consumió menos agua. Menos agua es menos velocidad, y eso ya ahorra por sí solo. Esa parte no es mérito de la reforma.

Segundo, Rossi devolvió el variador a frecuencia fija durante once días en octubre. Su razón era que de noche no hay nadie vigilando y le preocupaba una avería. Once días a plena potencia se comieron parte del ahorro.

Tercero, Marco subió la consigna de 5,8 a 6,2 bar. Decía que con más presión el taller trabajaba más a gusto. Cuatro décimas de bar son un escalón más de velocidad, y la potencia acompaña.

Quitando esas tres cosas, el ahorro anual real es de unos 124.000 kWh.

Frente a mis 133.500, faltan 9.500, un siete por ciento.

124.000 por 0,21 euros son 26.000 euros al año.

Equipo y flete marítimo sumaron 21.000 euros. Retorno algo más de nueve meses.

Este proceso de diagnóstico remoto está ahora en nuestra lista de exportación

Después de este proyecto cambié tres cosas.

La primera fue el formulario de consulta. Antes pedíamos datos y aceptábamos lo que llegara. Ahora el primer campo es la altura estática. Sin ese número, cualquier promesa de ahorro es una conjetura. Si no consigo la altura estática, prefiero no presupuestar.

La segunda fue la plantilla de planos de cableado. Fuera colores, solo números de borne, y una página extra que dice que los colores en obra pueden no coincidir con el plano y que mandan los números de borne.

La tercera fue una comprobación triple antes de embarcar. Marcas contra conocimiento de embarque, conocimiento contra factura, factura contra la dirección del cliente. Tres pasadas, y una pregunta sobre cuándo se toman vacaciones.

Esas tres cosas están ahora en nuestra lista de exportación y cada proyecto pasa por ellas.

Mirando atrás, el mayor problema de este trabajo no fue técnico. Fue que quería darle una buena cifra con demasiadas ganas. La curva de la ley de semejanza era tan limpia que no pregunté por la altura estática. Si Marco no hubiera contestado con esa pregunta, si se nos había escapado algo, los cuadros se habrían montado y la primera factura habría mostrado el hueco.

Para entonces ya sería tarde para explicar nada.

Para constancia, el nombre de la fábrica, la ubicación, los nombres de las personas y parte de los datos de operación han sido modificados para proteger al cliente. El método y el razonamiento no han cambiado, y todas las cifras se pueden recalcular con sus propios datos.