Diapositiva 1 - Schneider Electric

Jornadas Técnicas
Soluciones y Ahorro de Energía con
Variadores de Velocidad
Gerencia IVSD0. MK Soluciones.
Schneider Electric - Ahorro de Energía – Mayo 2009
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Contenido...
1. Introducción
2. La máquina como elemento final de consumo
3. Posibilidades de Ahorro con Variadores de Velocidad
4. En qué aplicaciones se puede ahorrar energía con Variadores
5. Ejemplos de aplicación
6. Nuestras soluciones
7. Eco8. Software para el cálculo del ahorro de energía.
8. Conclusión
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Introducción
● Un variador de velocidad flexibiliza los procesos porque permite que los
motores trabajen a diferentes velocidades. Esto se traduce en:
● mayor productividad
● menor mantenimiento
● Ahorro de energía
● Control más simple
●...
Esta Charla se centra en la máquina como
Elemento Final de Consumo
y las Ventajas del uso del Variador de Velocidad
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La máquina: elemento final de consumo
● Consume Energía Eléctrica para producir Energía Mecánica.
● Ventiladores
● bombas centrífugas
● Compresores
● Elevadores
● Transportadores
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La máquina: elemento final de consumo
● Potencia Mecánica:
Potencia = Fuerza x Velocidad
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Posibilidades de Ahorro con un Variador
● Ahorro en potencia rectiva.
●El FACTOR DE POTENCIA de un convertidor de frecuencia.
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Posibilidades de Ahorro con un Variador
● Ahorro en potencia rectiva.
●El FACTOR DE POTENCIA en función de la carga.
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Posibilidades de Ahorro con un Variador
● Ahorro en la selección del motor.
●La Ecuación Mecánica:
●Par Motriz
≥ Par Resistente + Par Aceleración + Pérdidas.
Ejemplo de un ventilador:
●Par Motriz
≥
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kω2
+
J .dω
dt
.
+ Pérdidas.
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Posibilidades de Ahorro con un Variador
● Ahorro en la selección del motor.
●La Ecuación Mecánica: caso del ventilador
●. . . en arranque directo:
–Par Motriz ≥ kω2 +
–Par Motriz ≥ 100 +
J 100
. 1
100
+ Pérdidas.
+
1 = 201
●. . . con Variador de Velocidad:
–Par Motriz ≥
kω2 +
–Par Motriz ≥ 100 +
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100
J . 10
10
+ Pérdidas.
+
1 = 111
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Posibilidades de Ahorro con un Variador
● Ahorro en mantenimiento:
● Los elementos de transmisión de potencia duran más: ejes, poleas, correas,
reductores, etc.
● Las máquinas duran más: menor desgaste a menor velocidad
● Menor tiempo muerto
● Productividad
● Ahorro en tiempo de instalación
● El variador de velocidad incorpora todos los elementos necesarios para un
gobierno total del motor y su instalación es muy simple
●PID, I/O, alarmas, umbrales, . . .
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Posibilidades de Ahorro con un Variador
●Ahorro en potencia activa
El consumo de potencia activa de un motor conectado a un variador de
velocidad es similar a la potencia mecánica.
– Eficiencia
El Ahorro en Potencia Activa es uno de los
conceptos más importantes de las aplicaciones con
Variador de Velocidad
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Posibilidades de Ahorro con un Variador
●Ahorro en potencia activa
La Cadena Cinemática
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Posibilidades de Ahorro con un Variador
●Ahorro de potencia activa en las máquinas centrífugas
Gracias a las LEYES DE AFINIDAD de las cargas centrífugas se pueden
obtener significativos ahorros de energía a bajas velocidades de
operación del motor.
–
Flujo
=K x
ω
–
Presión
=K x
ω2
=K x
ω3
(Par)
–
Potencia
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Posibilidades de Ahorro con un Variador
● Ahorro de potencia activa en las maquinas centrífugas
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Posibilidades de Ahorro con un Variador
● Ahorro de potencia activa en las maquinas centrífugas
Arranque Directo
Motor con Variador de Velocidad
● La velocidad del Motor es fija : la
variación del flujo es obtenida por un
elemento mecánico como un
damper, válvula . . .
● La velocidad del motor varía de acuerdo
con el flujo requerido
● La reducción de flujo hace variar
muy poco la potencia absorbida.
● Ejemplo de un ventilador :
● Regulación de flujo por damper a
la salida
● al 80% del flujo nominal, el
consumo de potencia es el 95%
de la potencia nominal
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● La reducción de flujo genera una gran
disminución de la potencia absorbida
● Ejemplo de un ventilador equipado con
un Altivar 61:
● La regulación del flujo a través del
Altivar
● al 80% del flujo nominal, el consumo
es el 50% de la potencia nominal
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Posibilidades de Ahorro con un Variador
● Ahorro de potencia activa en las maquinas centrífugas
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En qué aplicaciones se puede Ahorrar
energía con Variadores ?
● En las que la carga varía en función del flujo
● Ventiladores
● Bombas
● Compresores centrífugos y de tornillo
● Leyes de afinidad de las máquinas centrífugas:
● Una pequeña reducción en velocidad produce una reducción
significativa en la potencia
●20% de reducción en velocidad, produce 50% reducción
de potencia
Gracias a las leyes que gobiernan los ventiladores y las
bombas centrífugas, el volumen de agua o aire decrece
directamente con la velocidad del ventilador o la bomba.
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Ejemplos de Aplicación
● Sistemas de Aire Acondicionado
(Bombeo, Ventilación, Compresores)
● Sistemas modulares (split) de aire
acondicionado usados principalmente en
edificios residencialses
● Chillers (Air-cooled or water-cooled)
● Sistemas centralizados de aire
acondicionado para edificios grandes &
construcciones comerciales
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Ejemplos de Aplicación
● Sistemas de Aire Acondicionado
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Ejemplos de Aplicación
● Ventiladores
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Ejemplos de Aplicación
● Bombas Centrífugas
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Ejemplos de Aplicación
● Regulación de Presión de Suministro de Agua.
Objetivo:
Mantener constante la presión de la red sea cual
sea el caudal.
Funcionamiento:
La velocidad de la moto-bomba aumenta cuando
la presión de la red disminuye.
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Ejemplos de Aplicación
● Regulación de CO2 en un parking público.
Objetivo:
Mantener un nivel de CO2 salubre.
Funcionamiento:
La velocidad del ventilador aumenta a medida
que el nivel de co2 aumenta.
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Ejemplos de Aplicación
● Regulación de presión en un compresor de Tornillo.
Objetivo:
Mantener la presión constante en la instalación
neumática.
La velocidad del compresor aumenta a medida
Funcionamiento:
que se abren nuevos puestos de trabajo.
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Ejemplos de Aplicación
● Regulación de velocidad de un agitador de líquidos.
Objetivo:
Variar la velocidad de las aspas para obtener un
producto.
Funcionamiento:
La velocidad del agitador se regula en función
de la textura a del proceso.
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Nuestras Soluciones
● Variador de Velocidad ALTIVAR 61.
Variador específico para
Bombas Centrífugas y
Ventiladores
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Nuestras Soluciones
● Variador de Velocidad ALTIVAR 61.
● Gama UL Tipo 1/ IP21 380/480 V trifásica
● De 0.75 KW a 630 kW
● Filtro CEM (RFI) integrado en todos los
calibres
● Gama UL Tipo 1/ IP21 200/240 V trifásica
● De 0.75 kW a 90 kW
● Filtro CEM integrado hasta 7.5 kW
● Funcionamiento en monofásico hasta 7,5 KW
con desclasificación
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Nuestras Soluciones
● Variador de Velocidad ALTIVAR 61.
Continuidad de Servicio
● Soporta subtensión de red hasta de - 50%.
● Protección contra la polución de las redes con los filtros CEM (RFI)
Integrados
● Funcionamiento hasta 50°C sin declasificación
● Comportamiento configurable ante falla
● Gestión de las alarmas
● Adaptación de la frecuencia de corte
● Gran inmunidad del Variador
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Nuestras Soluciones
● Variador de Velocidad ALTIVAR 61.
Protección del motor contra sobretensiones: específica para grandes
longitudes de cable.
● Limita las sobretensiones en el motor, generadas por las grandes
longitudes de cable entre variador – motor, a máximo 2 veces la tensión del
bus DC.
● Solución para instalaciones has ta 150m (consultar).
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Nuestras Soluciones
● Variador de Velocidad ALTIVAR 61.
Incluye filtro de armónicos.
● Versión UL Tipo 1 / IP20 Idem ATV71:
● P > 18Kw, filtro de armónicos en el bus DC para una THD máxima del 80%.
● Filtro adicional (en bus DC ó en la línea) para THD < 48% (EN61000-3-12)
hasta 90KW
● Filtro incluido en el bus DC para THDI < 48% para Potencias > a 90 Kw
(EN61000-3-12).
PO
M
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Nuestras Soluciones
● Variador de Velocidad ALTIVAR 61.
● Extensión de la Gama 2008
● Enfriado por aire: Disponible fin 2008
● Hasta 2,4 MW en 690 V
● Hasta 1,2 MW en 480 V
● Enfriado por agua: Disponible fin 2008
● Hasta 2,4 MW en 690 V
● Hasta 1,2 MW in 480 V
● Opciones disponibles
● 12 pulsos
● Diseños específicos …
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Nuestras Soluciones
● Variador de Velocidad ALTIVAR 61.
Aplicación a Presión Constante.
● Visualización en tiempo real de la variable leída (presión del sistema) y del
set point (referencia de presión).
Texto editable
12 caracteres
Valor del Set
Point
Valor del
Retorno
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Texto editable 3
caracteres
Texto editable 3
caracteres
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Nuestras Soluciones
● Variador de Velocidad ALTIVAR 61.
Soluciones para motores en Media Tensión.
● Step Down / Step Up transformer.
●Bombas y Ventiladores en Media Tensión
– Petróleo, Cementos, Minería, Química
●Bombas Electrosumergidas (BES)
– Petróleo.
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Nuestras Soluciones
● Variador de Velocidad ALTIVAR 61.
Soluciones para motores en Media Tensión.
● Step Down / Step Up transformer.
Line voltage
Line Voltage
up up
toto6,6
6kVkV
Step-down
Step Down
Transformer
Transformer
Inverter
Inverter
Adapted sinus
Sinewave
motor
filter
Motor Filter
Step-up
Step Up
Transformer
Transformer
MV
motor
Medium
Voltage Motor
ATV
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Nuestras Soluciones
● Variador de Velocidad ALTIVAR 61.
Soluciones para motores en Media Tensión.
● Step Down / Step Up transformer.
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Nuestras Soluciones
● Variador de Velocidad ALTIVAR 61.
Soluciones para motores en Media Tensión hasta 6,6KV, par variable.
● Step Down / Step Up transformer.
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Nuestras Soluciones
● Variador de Velocidad
Altivar 1000 .
Variador de Velocidad en media tensión 0,5 hasta 10MW.
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Eco8. Software
● Software para el cálculo de Ahorro de Energía
● Estimation basada en las características del
motor y del ciclo de operación
● Hoja de resultados :
● Consumo de potencia con y sin el drive
● Ahorros realizados
● Periodo del retorno de la inversión
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