Ensayo de Motor de Imanes Permanentes (MIP) en accionamiento de Bombeo de Cavidad Progresiva(PCP)

Transcripción

1 Ensayo de Motor de Imanes Permanentes (MIP) en accionamiento de Bombeo de Cavidad Progresiva(PCP) Ing. Daniel Tkaczek Ing. Juan Carlos Revoredo Junio 2016

2 INTRODUCCIO Rendimiento N: de Energía en Motores Eléctricos. Normativa aplicable. Se estima que en el mundo hay mas de 300 millones de motores eléctricos funcionando que consumen 7400 TW-H/año que equivale a un 40 % de la producción mundial de energía eléctrica. De ahi la importancia que se le ha dado Norma Internacional : IEC : (Hasta 1000 V /375 Kw) IE 1: Eficiencia ESTANDAR. Actualmente en uso en Argentina IE 2: Eficiencia ALTA. IE 3: Eficiencia PREMIUM. Equivalente a NEMA Premium IE 4: Eficiencia EXTRA PREMIUM IE 5(Futuro) ULTRA PREMIUM (IMANES PERMANENTES)

3 INTRODUCCIO Rendimiento N: de Energía en Motores Eléctricos. Normativa aplicable. IE4 IE2 IE1 IE3 Segun Norma IEC : IE 1: Eficiencia ESTANDAR. IE 2: Eficiencia ALTA. IE 3: Eficiencia PREMIUM. IE 4: Eficiencia EXTRA PREMIUM IE 5(Futuro) ULTRA PREMIUM

4 CARACTERISTICAS DEL MOTOR: Los adelantos tecnológicos en el campo de materiales (* ) han permitido obtener imanes permanentes de alta intensidad y bajas pérdidas de campo que son utilizados para producir el campo magnético rotórico con la ausencia de la alta circulación de corriente alterna por las barras de la jaula de ardilla rotórica. Esto trae las siguientes ventajas: Alto rendimiento de energía. Esto es debido que al no tener circuito eléctrico rotórico( jaula de ardilla) no hay circulación de corriente en el rotor y las pérdidas por efecto Joule en el rotor son cero. Al no haber circulación de corriente en el rotor, hay menor discipación de calor y se optimiza el dimensionamiento del equipo, lo que resulta de menor peso y tamaño para la misma potencia. En algunas aplicaciones puede ser una ventaja clave (BES) Hechos a partir de una combinacion de neodimio, hierro y boro (NdFeB), llamados imanes de Tierras Raras

5 CARACTERISTICAS DEL MOTOR: Amplio rango de variación de velocidad (240 a 3000 rpm) con torque alto(par de arranque entre 15 a 20 veces el par nominal) y constante. En algunas aplicaciones se pueden omitir reductores o multiplicadores de velocidad Por sus características de torque, amplitud de rango de velocidad y tener control electrónico de funcionamiento, es más flexible para aplicaciones de automatización.

6 CARACTERISTICAS DEL MOTOR: Bobinas Estatóricas Imanes Permanentes

7 CARACTERISTICAS DEL MOTOR: Relación Peso / Tamaño Motor de Inducción: P = 30 Kw Carcasa 200L Peso = 265 Kg Motor de Imanes Permanente P = 30 Kw Carcasa 132 M/L Peso = 76 Kg

8 OBJETIVOS DEL ENSAYO 1. Comprobar en condiciones reales de uso el ahorro energético que teóricamente ocurre en motores de esta tecnología. 2. Evaluar performance del equipo en condiciones reales de servicio(confiabilidad, robustez, facilidad de configuración del accionamiento, etc.) 3. Identificar usos potenciales de este tipo de motores.

9 DESARROLLO DEL ENSAYO. Los datos del equipamiento ensayado son: Potencia: 18.5kW Tensión : 380 Volt. Frecuencia :50 Hz Cantidad de Polos: 6 Velocidad Base: 1500 rpm Aislación clase F Grado de protección según IEC: IP55 Designación Fabricante: 6P 160L WFF1. Refrigeración por tiro de aire forzado por ventilador Frame carcasa: 160 L Forma Constructiva : B3T Tecnología WMagnet System (Imanes permanentes) Regimen de Servicio = S1 Tablero tipo Petrolero, Tipo IP 54 con trineo, para arranque del motor anterior de 18,5kW con Convertidor de Frecuencia, aplicación bomba PCP

10 DESARROLLO DEL ENSAYO: Cronología de eventos salientes: Año 2011: Detección de la tecnología y gestión con Fabricante para alinear objetivos del ensayo y condiciones de provisión del equipamiento. 29/8/2012: Capacitación en Medanito por parte del Fabricante en la tecnología de motores de Imanes Permanentes Monta Variador y motor de imanes permanentes En pozo LP 623 equipado con un cabezal PCP Se encuentra motor con eje cortado. Desmontaje y envío para su evaluación a fábrica.

11 DESARROLLO DEL ENSAYO: Cronología de eventos salientes: 08/08/2013 Montaje del nuevo motor en LP al 11/05/2014 Medición de energía 22/05/2014 Montaje en LP al 29/05/2014 Medición de energía 01/06/2014. Desmontaje final de LP 1384 y traslado a Almacén Rio Negro para su devolución al Fabricante.

12 CONCLUSION ES 1. En los dos pozos ensayados se obtuvo una mejora relativa muy importante en el consumo de energía. En un caso fue de 36 %(Pozo LP 1384), y en el otro de 23 % (Pozo LP 623)menos de energía consumida, tomando como referencia el consumo de un motor asincrónico convencional. 2. En ambos casos hubo mejoras el factor de potencia (18 y 34 % respectivamente) 3. Al haber potencias muy bajas en juego( 2 y 4.6 Kw respectivamente) no favorece a poner en evidencia los ahorros en términos económicos, pero abre muy buenas expectativas para usos de mayor potencia.

13 CONCLUSION ES 4. La ventaja del menor tamaño para una misma potencia, trae como consecuencia menor robustez mecánica. Este es un factor potencialmente negativo a considerar. Se debe prestar atención a los cuidados durante el manipuleo ya que es un motor más pequeño para la misma potencia. Se registró una rotura de eje, aparentemente motivada por exceso de tiro en el ajuste de las correas de transmisión. 5. Desde el punto de vista de Confiabilidad del conjunto(accionamiento + Motor) el resultado fue satisfactorio ya que tuvo una marcha sin paradas atribuibles al equipo en el periodo del ensayo(1 año) 6. En la marca ensayada solo se puede usar como accionamiento del motor al provisto por el fabricante, lo que plantearía, a primera vista, una restricción para su uso con accionamientos de otras marcas.

14 CONCLUSIONES(Cont. ) Tabla comparativa Potencia Pozo Motor I media V medio Cos Phi Activa Ahorro Media Unidades Amper Volt KW IP LP-0623 Asíncrono % LP-1384 IP Asíncrono %

15 Próximos Pasos. Comentarios Finales Continuar la experiencia en usos de mayor potencia, como pueden ser otros sistemas de levantamiento artificial, tales bombeo mecánico o electrosumergible. Debido al amplio rango de velocidades de este motor continuar la experiencia en el desarrollo de cabezales de PCP sin reducción de velocidad por transmisión mecánica. Es decir que el vástago esté conectado mecánicamente al eje del Motor de IP sin transmisiones mecánicas intermedias. Esto sería una simplificación mecánica muy importante y traería como consecuencia mejor rendimiento energético global, menores costos de inversión(menos equipamiento) y menor costo de mantenimiento( menos piezas móviles) Se debe prestar atención a los cuidados durante el manipuleo ya que es un motor más pequeño para la misma potencia. Durante el ensayo se registró una rotura de eje, aparentemente motivada por exceso de tiro en el ajuste de las correas de transmisión.

16 Próximos Pasos. Comentarios Finales Durante 2016 están en proceso de compra 10 motores de IP de potencias entre 15 a 75 CV para instalar en distintos sistemas extractivos. Los motores en proceso de compra(2016) serán provistos en un frame (tamaño) equivalente a uno asincrónico normal a los fines de mayor resistencia estructural y eficiencia IE5 Antecedentes del ensayo del motor de Imanes Permanentes en AIB(Aparato Individual de Bombeo Mecánico) en Yacimiento Picun Leufu, con ahorro de energía eléctrica del 40 % Se están ofreciendo en el mercado nacional Bombas Electrosumergibles equipadas con motores de Imanes Permanentes.

17 GRACIAS