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

Ing. Daniel Tkaczek

Ing. Juan Carlos Revoredo

Junio 2016

Ensayo de Motor de Imanes Permanentes (MIP)

en accionamiento de

Bombeo de Cavidad Progresiva(PCP)

Rendimiento de Energía en

Motores Eléctricos. Normativa aplicable.

Norma Internacional : IEC 60034- 30:(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)

INTRODUCCIO

N:

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

Rendimiento de Energía en

Motores Eléctricos. Normativa aplicable.

INTRODUCCIO

N:

IE1

IE3

IE2

IE4Segun Norma IEC 60034- 30:

• IE 1: Eficiencia ESTANDAR.

• IE 2: Eficiencia ALTA.

• IE 3: Eficiencia PREMIUM.

• IE 4: Eficiencia EXTRA PREMIUM

• IE 5(Futuro) ULTRA PREMIUM

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

• 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.

CARACTERISTICAS DEL

MOTOR:

CARACTERISTICAS DEL

MOTOR:

Imanes

Permanentes

Bobinas

Estatóricas

CARACTERISTICAS DEL

MOTOR:

Motor de Inducción:

P = 30 Kw

Carcasa 200L

Peso = 265 Kg

Motor de Imanes Permanentes:

P = 30 Kw

Carcasa 132 M/L

Peso = 76 Kg

Relación Peso / Tamaño

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.

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

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.

• 21-12-2012 Monta Variador y motor de imanes permanentes En

pozo LP 623 equipado con un cabezal PCP.

• 10-01-2013 Se encuentra motor con eje cortado. Desmontaje y envío

para su evaluación a fábrica.

DESARROLLO DEL ENSAYO:

Cronología de eventos salientes:

• 08/08/2013 Montaje del nuevo motor en LP 623

• 09 al 11/05/2014 Medición de energía

• 22/05/2014 Montaje en LP 1384

• 28 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.

CONCLUSION

ES1. 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.

CONCLUSION

ES4. 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.

CONCLUSIONES(Cont.

)Tabla comparativa

Pozo Motor Imedia Vmedio Cos Phi

Potencia

Activa

Media

Ahorro

Unidades Amper Volt KW

IP 6.59 391 0.79 3.5

Asíncrono 10.53 385 0.65 4.56 23%

IP 2.3 409 0.77 1.25

Asíncrono 4.25 410 0.65 1.96 36%

LP-0623

LP-1384

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.

• 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.

Próximos Pasos. Comentarios Finales

GRACIAS