Armario de control de bombas: tipos, esquemas de conexión, resumen de modelos populares

El mantenimiento de un sistema autónomo de suministro de agua incluye el control del equipo de bombeo y el estado de las comunicaciones, la conservación de la red durante ausencias prolongadas, y una gestión automática racional.

La automatización es fácil de implementar instalando en un lugar designado un armario de control de bombas, una estación de distribución compacta que funciona en varios modos. Le explicaremos en detalle cómo realizar correctamente su montaje e instalación. Siguiendo nuestros consejos, usted podrá realizar adecuadamente la conexión del equipo.

Hemos presentado el equipamiento típico del armario de control. Hemos descrito qué funciones adicionales pueden instalarse y utilizarse. La información presentada se ha complementado con útiles ilustraciones y videos.

Finalidad y equipamiento del armario de control de bombas (ACB)

El contenido técnico de diferentes modelos varía, ya que los puntos de control tienen un enfoque funcional individual.

Los fabricantes ofrecen esquemas estándar prefabricados, pero no siempre cumplen con requisitos específicos, por lo que existe un servicio de fabricación de unidades de control bajo pedido. Para empezar, intentaremos examinar los aspectos comunes que unen todos los modelos.

Funciones del armario de control

La función principal de cualquier estación de distribución es organizar el funcionamiento del equipo conectado a ella, en este caso, el de bombeo. Desde un solo panel de control (lo que es conveniente si la distancia entre objetos es grande) se realiza eficazmente el control de los motores de bombas de drenaje, superficiales y de pozo.

La cantidad de unidades conectadas puede variar. La conexión mínima es una bomba de pozo o sumergible que suministra agua y garantiza su presencia en todo el sistema de suministro de agua (calefacción, extinción de incendios). Además, se conecta una bomba de drenaje necesaria para el bombeo de agua en situaciones domésticas y de emergencia.

El encendido/apagado automático de los motores de las bombas facilita la vida de los propietarios de una casa particular, permitiendo pasar el tiempo libre en familia, en lugar de cambiar manualmente los interruptores.

Algunas funciones convenientes más que se pueden «encomendar» a la automatización:

• control de la tensión en la red, necesaria para el funcionamiento ininterrumpido del equipo;
• protección de los mecanismos contra cortes de suministro eléctrico y cortocircuitos;
• control del nivel de agua en el pozo (u otro depósito) y respuesta a su falta;
• registro de picos de presión y ajuste de parámetros óptimos (parada del motor al alcanzar la marca crítica, arranque cuando se igualan los indicadores);
• control remoto de bombas de pozo, a las que no es posible el acceso directo;
• distribución de la carga entre varias unidades o conexión de emergencia de una opción de respaldo.

Como resultado del control automático centralizado, el funcionamiento de las estaciones de bombeo se vuelve más eficiente y la vida útil del equipo eléctrico aumenta notablemente. Los sistemas electrónicos modernos permiten programar los mecanismos y activarlos en un modo conveniente (por ejemplo, solo durante el día).

Imagen de la carcasa y esquema del armario de control con aparatos de arranque y protección y placa de reinicio automático de la carga de reserva sin especificar la modificación concreta (+)

Todos los fallos se registran y, cuando ocurre una situación de emergencia, se activa la alarma. En cuanto a los costes, se ahorra energía y, en consecuencia, se reduce el pago por electricidad.

Ejemplo de esquema estructural de automatización de una estación de bombeo con dos bombas conectadas (380 V), en la que se utiliza un accionamiento eléctrico de frecuencia variable (+)

Descripción breve del equipamiento estándar

La presencia de unos u otros elementos depende de la cantidad y categoría de las bombas, de las capacidades técnicas más o menos amplias, y de la disponibilidad de funciones adicionales.

Control de la bomba Napor 3.3: esquema funcional del dispositivo. Se realiza la parada automática y el registro de situaciones de emergencia por sobrecarga, marcha en seco, cambio del nivel de agua en el depósito (+)

El equipamiento básico de la mayoría de los modelos puestos a la venta es el siguiente:

• Carcasa metálica rectangular con panel de control situado en la parte frontal. La estructura del panel puede variar, pero en él debe haber indicadores y botones del tipo 'Inicio' o 'Parada'.
• Interruptor (uno o varios) que permite encender/apagar la bomba en modo manual.
• Fusibles y elementos de protección.
• Módulo de control que regula la tensión de las tres fases.
• Convertidor de frecuencia necesario para el control del motor asíncrono.
• Bloque de regulación automática responsable de la desconexión programada y de emergencia del equipo.
• Conjunto de sensores que indican la presión y temperatura del agua.
• Relé térmico.
• Juego de lámparas: señalización luminosa.

Las funciones principales integradas en el bloque de control dependen de varios factores. Por ejemplo, cuando hay dos bombas, una principal y otra adicional (de reserva), se instala un programa que permite activar ambos mecanismos alternativamente.

Panel de control de dos bombas que funcionan en modo de reserva. La ventaja de la activación interválica es la distribución uniforme de la carga y el aumento de la vida útil prevista.

El sensor de temperatura protege el equipo contra el sobrecalentamiento y el funcionamiento en modo de marcha en seco (la probabilidad de que ocurra esta situación es frecuente en pozos con caudal insuficiente). La automatización detiene el funcionamiento del equipo y, cuando se dan condiciones favorables para la extracción de agua, vuelve a encender el motor de la bomba conectada.

Los dispositivos de protección contra sobretensiones, pérdida de fases y conexión incorrecta protegen los mecanismos y evitan que funcionen en modo de emergencia. Corrigen los parámetros de la red y solo después de igualar los valores conectan automáticamente el equipo.

La protección contra sobrecargas funciona de manera similar. Por ejemplo, existe una prohibición de activar dos bombas simultáneamente, lo que genera gastos innecesarios y un uso no racional del equipo.

Prácticamente todos los sistemas ajustados tienen la posibilidad de pasar del control completamente automatizado al manual. Esto es necesario para el mantenimiento técnico, trabajos de reparación, sustitución de piezas desgastadas o quemadas.

Supongamos que si una bomba se avería, se puede extraer sin problemas y enviar a reparar, desconectando la automatización y utilizando el control manual.

Opciones y funciones adicionales

Diferentes fabricantes incluyen en el paquete básico funciones adicionales que amplían las posibilidades de control. Por ejemplo, la empresa Alta Group ofrece el sistema AVR (conmutación automática de respaldo) – activación de la alimentación de respaldo en modo automático. La necesidad de esta función se explica porque el funcionamiento de la estación de bombeo forma parte del sistema de soporte vital de la vivienda, por lo tanto, la red debe funcionar de forma continua.

El principio de funcionamiento del AVR es el siguiente: tan pronto como se detiene la alimentación eléctrica principal, se introduce automáticamente la red de respaldo. Esta actúa hasta que se reanude el funcionamiento de la fuente principal.

Al activarse la fuente principal, el sistema inteligente comprueba la optimalidad de los parámetros, y solo si la respuesta es positiva, vuelve a conectar la red principal. Si el análisis de las pruebas no es satisfactorio, el sistema continúa funcionando con la fuente de respaldo.

Las bajas temperaturas y la alta humedad son enemigos del contenido electrónico del armario, por lo que los fabricantes ofrecen un servicio de aislamiento adicional. Esto es relevante para las regiones del norte y para cualquier área si el equipo está ubicado en el exterior.

El llamado «paquete térmico» – es una capa de aislante colocada en el interior. Los armarios de control de bombas con aislamiento térmico funcionan en un rango de temperatura bastante amplio: desde -40 °C hasta +55 °C.

Un complemento bastante común para proteger los motores de las bombas contra la sobrecarga es el sistema de arranque suave. Consiste en un modo cuidadoso y gradual de suministro de tensión, gracias al cual el motor se protege de un arranque brusco, y se pone en funcionamiento de manera lenta y cuidadosa.

La moderna función de despacho permite controlar las estaciones de bombeo a distancia. Los sistemas de alerta remota están constantemente conectados a GPRS, un radiomódem o Internet, por lo que en caso de emergencia se activa inmediatamente el sistema de bloqueo y la señal se transmite a un dispositivo receptor (teléfono o portátil).

Una opción conveniente que permite establecer un programa específico es posible gracias al uso de un controlador. Este, en modo automático, puede influir de forma independiente en el funcionamiento de las bombas, conectar dispositivos adicionales y optimizar el funcionamiento general del sistema.

La indicación implica la ubicación en la tapa del armario de una pantalla electrónica con lecturas de tensión e intensidad de corriente, así como datos estadísticos: número de arranques, horas de funcionamiento de los motores, volumen de agua.

Otra opción acertada que permite obtener información sobre la parada del sistema o la ocurrencia de una situación de emergencia es la instalación de una alarma luminosa y una sirena. Cuando se producen circunstancias de fuerza mayor, la luz intermitente se enciende con una luz brillante y un dispositivo sonoro especial emite una señal sonora fuerte y repetitiva.

Ejemplos de esquemas electrónicos y técnicos de conexión

El montaje del equipo se realiza en condiciones de producción, donde también se elaboran los esquemas eléctricos del armario de control de bombas. Los más sencillos son los esquemas de conexión de una sola bomba, aunque el conjunto de dispositivos adicionales puede complicar la instalación.

Como ejemplo, tomemos el ShUN-0.18-15 (de la empresa Rubezh), diseñado para el control manual y automático de los accionamientos eléctricos de una estación de bombeo. El esquema de control es el siguiente:

En la tapa de la carcasa se encuentran los botones de encendido/apagado, un interruptor que permite seleccionar el modo de funcionamiento, un conjunto de indicadores que señalan el estado del sistema (+).

El fabricante comercializa 19 configuraciones básicas, que difieren en la potencia del motor eléctrico de la estación de bombeo: desde 0,18 kW hasta 55-110 kW.

Dentro de la carcasa metálica se encuentran los siguientes elementos:

• interruptor automático;
• relé de protección;
• contactador;
• fuente de alimentación de respaldo;
• controlador.

Para la conexión se necesita un cable con sección de 0,35-0,4 mm².

Ejemplo de conexión del modelo ShUN-0.18-15 (para bomba de drenaje o de incendios) del fabricante Rubezh con un accionamiento y un controlador que regula el funcionamiento del equipo (+).

Los SHUN Grantor, destinados a trabajos de drenaje, controlan motores asíncronos y tienen dos modos de control: manual y automático. El ajuste manual se realiza desde el panel frontal del gabinete, el automático actúa mediante señales externas de relés (de electrodo o de flotador).

Esquema triple que muestra el funcionamiento del armario para 1, 2 y 3 bombas con automática de flotador. Cuando hay 2 o más bombas, se sugiere la distribución de la carga entre el equipo de trabajo y el de reserva.

Principio de funcionamiento del SHUN en modo automático: con una disminución crítica del nivel de agua en el pozo de captación y la activación del flotador n.º 1, se detiene el funcionamiento de todas las bombas. Cuando el nivel de líquido vuelve a la normalidad, se activa el flotador n.º 2 y se pone en marcha una de las bombas. Al activarse otros flotadores situados a niveles más altos, se incorporan las demás unidades.

Características de la instalación de estaciones de control

Todas las versiones de los SHUN, sin excepción, son dispositivos complejos que funcionan con la red eléctrica, lo que significa que la instalación, puesta en marcha, mantenimiento y reparación del equipo deben realizarse según las instrucciones del fabricante. Las reglas indicadas en las instrucciones de diferentes modelos pueden variar, ya que las estructuras de los mecanismos y las características técnicas también son diferentes.

Esquema de conexiones eléctricas del armario de control de equipos de bombeo OVEN SHUN 1. Gracias al uso de los convertidores de frecuencia de la marca OVEN, el ahorro de energía alcanza el 35%.

Varias reglas generales importantes:

• La instalación se realiza en una zona protegida contra explosiones.
• La temperatura y la humedad en la sala deben cumplir con los parámetros indicados por el fabricante (por ejemplo, temperatura de 0 °C a +30 °C).
• La conexión del equipo eléctrico debe ser realizada por una persona con autorización especial.
• Los parámetros del SHUN deben coincidir con los parámetros de todo el equipo conectado.
• La instalación se realiza según los esquemas eléctricos proporcionados en el anexo de las instrucciones.
• La sección del cable debe coincidir con los datos indicados en las instrucciones.

Las estaciones de control domésticas ubicadas en el sector privado están sujetas a los mismos requisitos que los puntos de control industriales. Deben instalarse en un lugar seco y cálido, de fácil acceso para el mantenimiento. Puede ser un sótano, una habitación especialmente designada, una ampliación de la casa o un cuarto de servicio protegido.

A diferencia de los grandes armarios industriales, los modelos domésticos son compactos y ligeros, por lo que normalmente se fabrican en versión de pared.

La conexión debe realizarse después de que el sistema de suministro de agua esté completamente instalado, se haya tendido la tubería de presión, se hayan tendido los cables, se hayan montado los componentes y se haya realizado el aislamiento de todos los elementos eléctricos. Una vez conectado el SHUN, se debe verificar su funcionamiento tanto en modo manual como automático.

Soporte técnico y servicio de mantenimiento

Algunas empresas fabricantes de cuadros de control afirman que no se requiere mantenimiento técnico. Esto es cierto, sin embargo, es necesaria una revisión periódica de la unidad de control por parte de la organización operadora. Existe una periodicidad establecida por el fabricante, y para el correcto funcionamiento de todos los dispositivos, es obligatorio cumplirla.

Antes de inspeccionar o reemplazar cualquier pieza, es necesario desconectar la tensión y bloquear el equipo para evitar su reencendido. Se puede verificar la fiabilidad de las conexiones por cuenta propia. La lista de posibles fallos, así como las posibles formas de solucionarlos, generalmente también la indica el fabricante.

Cuadro de control de bombas de pozo o sumergible con convertidor de frecuencia para su uso en calderas industriales, servicios públicos o viviendas particulares, fabricado por encargo según especificaciones técnicas individuales.

Por ejemplo, la avería más simple: la lámpara que indica la conexión del sistema al cable eléctrico no se enciende. Puede deberse a tres causas: falta de tensión en la red, un interruptor automático defectuoso o una lámpara fundida. En consecuencia, la solución será suministrar tensión, sustituir el interruptor o la lámpara.

Si se produce una avería que no se puede solucionar por cuenta propia, es necesario acudir a especialistas en un centro de servicio.

Breve resumen de modelos populares

Aunque existe la posibilidad de fabricar CCB a medida, muchas empresas ofrecen modelos básicos. Su ensamblaje se realiza en función de la demanda de los consumidores. Ofrecemos una breve descripción de los cuadros que se pueden adquirir o solicitar en los sitios web oficiales de las empresas o en tiendas en línea.

ACB Grundfos Control MP204

Los cuadros de control Grundfos Control MP204 están diseñados para el funcionamiento automático y la protección de una bomba.

Los parámetros en Grundfos Control MP204 se pueden ajustar en modo manual y automático, existiendo dos valores umbral: el primero es una advertencia, el segundo es una parada de emergencia. El registro de paradas con la lista de causas de activación se almacena en la memoria.

Características técnicas:

• Tensión: 380 V, 50 Hz
• Potencia de los motores del equipo conectado: de 1,1 a 110 kW
• Rango de temperatura: de -30 °C a +40 °C
• Grado de protección: IP54

La ventaja es la posibilidad de transmitir datos CIU y ajustar parámetros a través de Grundfos GO.

ACB de NPO STOIK

Estaciones de control de unidades de bombeo (SUN) de la empresa NPO STOIK. Están diseñadas para el control automático de bombas sumergibles de captación de agua y de drenaje, y pueden dar servicio de 1 a 8 conexiones.

Ejemplo de ejecución de SUN de 30 kW en armario metálico de montaje mural con arrancador suave Aucom y variador de frecuencia Delta

Características técnicas:

• Tensión: 380 V, 50 Hz
• Potencia de los motores del equipo conectado – de 0.75 a 220 kW
• Rango de temperatura – de -10 °C a +35 °C
• Grado de protección: IP54

Entre las funciones básicas se incluye la activación automática de la ventilación cuando la temperatura interior del armario supera el límite normal.

Armarios de la marca Grantor

Los armarios multifuncionales de la marca Grantor están diseñados para el mantenimiento de sistemas de circulación y drenaje.

Modos de funcionamiento posibles: circulación y drenaje mediante sensor analógico o mediante relé de presión. Dos variantes del algoritmo de funcionamiento permiten la activación simultánea o alternada de las bombas.

Características técnicas:

• Tensión – 1x220 V o 3x380 V, 50 Hz
• Potencia de los motores del equipo conectado – hasta 7,5 kW por motor
• Rango de temperatura – de 0 °C a +40 °C
• Grado de protección: IP65

En caso de situación de emergencia y avería del motor eléctrico de la bomba (debido a cortocircuito, sobrecarga, sobrecalentamiento), se produce la desconexión automática del equipo y la conexión de la opción de reserva.

Armarios Wilo SK

Las gamas SK-712, SK-FC, SK-FFS de la marca Wilo están diseñadas para controlar varias bombas, de 1 a 6 unidades.

Varios esquemas automáticos en el armario Wilo SK-712 simplifican enormemente el funcionamiento de las estaciones de bombeo.

Características técnicas:

• Tensión – 380 V, 50 Hz
• Potencia de los motores del equipo conectado – de 0,37 a 450 kW
• Rango de temperatura – de +1 °C a +40 °C
• Grado de protección: IP54

Durante la operación, todos los parámetros técnicos se muestran en la pantalla. En caso de emergencia, se muestra un código de error.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Puede obtener más información sobre el funcionamiento de los armarios de control de bombas en los siguientes videos.

Cómo hacer un SHUN sencillo usted mismo:

Ejemplo de funcionamiento de un SHUN típico en un banco de pruebas:

La aplicación de armarios de control de bombas permite utilizar eficazmente los recursos de los equipos de pozo o drenaje y ahorrar energía. Conociendo las características técnicas de su estación de bombeo, usted puede adquirir un modelo básico de SHUN o realizar un pedido según un esquema individual.

¿Desea compartir su propia experiencia, contar cómo montó, instaló y conectó el armario de control del equipo de bombeo? ¿Tiene información interesante o preguntas que surgieron al revisar la información que le ofrecemos? Por favor, escriba comentarios.