VFD

Tecnologías de Ahorro de Energía
Para Clientes Industriales
Hitachi, Ltd.
Hitachi México, S.A. de C.V.
0
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1
Línea de productos HITACHI para Ahorro de
Energía y Mayor Confiabilidad
Casa de Máquinas
? Bombas, Enfriadores, Compresores
-
Enfriadores Centrífugos de Alta Eficiencia
Enfriadores de Absorción
-
Compresores de Aire con VFD
-
VFD (Variador de Frecuencia)
(para Bombas, Ventiladores, Compresores)
Fábrica
? Aire Acondicionado
- Aire Acondicionado
en Paquete
? VFD Directo Alto Voltaje
(para Bombas, Ventiladores, Compresores)
?
Equipo de
Sub Estación
- Transformador
Amorfo
? Ahorro de Energía p/oficina
-
Aire Acondicionado
- Aire Acondicionado c/VFD
- Sistema de Control de Energía
1
?
Sistema de
Tratamiento de agua
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Variable Frequency Drive System (VFD)
[Sistema Variador de Frecuencia]
2
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¿Qué es VFD( Variable Frequency Drive)
2-1 Sistema Variador de Frecuencia?
Si un motor es operado sin un VFD, el motor
gira únicamente a velocidad constante.
La velocidad de rotación
depende de la frecuencia del
suministro comercial de
Suministro Comercial de
potencia.
Potencia
Si la carga del motor se
60Hz
vuelve pesada, la velocidad
Motor de
se vuelve más lenta en sólo
Inducción
un dos o tres porciento.
Si un motor es operado con un inversor,
la velocidad del motor puede ser variable.
La frecuencia de un VFD
VFD
puede ser ajustada entre
2 y 60 Hz a voluntad.
Suministro
2~ 60Hz
Ud. Puede controlar la
Comercial de
Potencia
velocidad del motor si
aplica un VFD porque la
60Hz
Motor de
velocidad del motor
Inducción
depende de la frecuencia.
3
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2-2
¿Por qué el VFD es efectivo para ahorrar energía?
Si Ud. usa un ventilador grande
(1) Sin VFD
VFD: Variable Frequency Drive
(Sistema Variador de Frecuencia)
M
Aire
Venti-lador
Suministro Comercial de
Potencia
Compuerta de flujo de
aire
(2) Con VFD
El ventilador es girado a
velocidad constante
y el flujo de aire se ajusta
mediante la compuerta.
Aire
M
Venti-lador
VFD
Suministro Comercial de Potencia
4
Compuerta de flujo de aire
abierta
El ventilador es girado a
velocidad variable
y el flujo de aire se
ajusta mediante la
velocidad del ventilador.
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2-3
Efecto de la tecnología VFD en el ahorro de energía
Velocidad constante
(Control por compuerta)
Consumo
de
Potencia Ahorro
de
energía
VFD: Variable Frequency Drive
(Sistema Variador de Frecuencia)
Velocidad Variable
(Control por VFD)
Flujo de aire
Control por compuerta: Si Ud. Cierra la compuerta para
reducir el flujo de aire, el consumo de potencia NO se
reduce mucho.
Control por VFD: Si Ud. hace más lenta la velocidad del
ventilador para reducir el flujo de aire, el consumo de
potencia se reduce mucho. A menor velocidad de
operación del ventilador, mayor ahorro de energía.
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2-4
Portafolios VFD de HITACHI
Nombre del Modelo
Voltaje
Potencia Aprox.
L200/SJ200 AC/AC
230 – 460V
1/4 – 10 HP
L300P
AC/AC
230 – 460V
15 – 175 HP
SJ300
AC/AC
230 – 460V
0.5 - 535 HP
SJ700
AC/AC
230 – 460V
(Plan 60 - 535 HP)
460 V
5 - 900 HP
400 - 690V
500 – 2,750 HP
3.3 – 6.6 kV
150 – 9000 HP
(Plan - 11,500 – 35,000 HP)
Unidades Modulares
Unidades Contenidas en Gabinetes
HIVECTOL
VSI-S
En línea,
bus DC común
HIVECTOL
VSI-M
AC/AC – AFE – 3 Niveles
HIVECTOL
HVI-S/M/L
AC/AC, DFE –
INVERSOR CELDA
HIVECTOL
AC/AC - AFE – 3 Niveles
VHI-ML/MH Enfr. por aire/por agua
HIVECTOL
VSI-H
6
AC/AC – AFE – 3 Niveles
2.3 kV
1750 – 6,000 HP (12,000 max)
3500 – 12,000 HP(24,000 max)
4 kV
5500 – 17,000 HP(34,000 max)
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Mapa de rangos de Potencia y
2-5 Voltaje de VFD de HITACHI
INVERSORES DE 3
NIVELES, USADOS
PRINCIPALMENTE
PARA APLICACION
A MOLINOS DE
LAMINACION
HIVECTOL
VSI H
HIVECTOL
VHI ML/MH
HIVECTOL
VHI ML/MH
35,000 HP
24,000 HP
12,000 HP
PLAN
HIVECTOL HVI M/S/L
INVERSOR CELDA
MEDIO VOLTAJE
BAJO VOLTAJE
HIVECTOL
VSI-M
HIVECTOL VSI S
INVERSOR DE 3 NIVELES
PRODUCTOS EN GABINETES
PRODUCTOS MODULARES
SJ700
PLAN
SJ300
SJ200
L300P
L200
0.2
HP
7
0.5
HP
1
HP
2
HP
5
HP
10
HP
20
HP
50
HP
100
HP
200
HP
500
HP
1000 2000 5000 10000 20000 50000
HP Potencia
HP
HP
HP
HP
HP
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2-6
VFD Directo Alto Voltaje
¦ Serie DHVECTOL-DI/HI
Voltaje(V)
VFD Directo Alto Voltaje
Sistema Inversor capacidad
8,000KVA para Motor de
Inducción de 6,400kW
?Línea de Productos?
1,100~ 10,000kVA
10kV
(Plan)
6kV 250~ 8,000kVA
Transf. de
Reducción
Alta Eficiencia
La eficiencia se incrementó
hasta 98%, comparada con
94% del método
convencional
8
··
VFD
··
· VFD Directo
Alto Voltaje
IM IM : Motor de
6kV Inducción
? ? ? ?
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2-7
Ahorro de Energía por VFD de Alto Voltaje
Ventiladores,
Bombas, Sopladores
Alta
Alta Eficiencia
Eficiencia
Alto
ño
Alto Desempe
Desempeño
Arreglo
Arreglo Compacto
Compacto
Planta/Fábrica
Ahorro en Consumo de
Electricidad
Consumo de
Energía
Ahorro de
Energía
Mayor Ahorro
De Energía
Velocidad Rotacional
9
Caracter
ísticas
Características
VDF
Motores
Menor
Ahorro de
Energía
MMás
ás del
del 20%
20% de
de
ahorro
ía en
ahorro de
de energ
energía
en
promedio
promedio es
es esperado
esperado
con
ía VFD
con tecnolog
tecnología
VFD
Tiempo
1 mes
Ahorros
Ahorros acumulados
acumulados
de
energí
ía
de energ
energía
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VFD de Bajo Voltaje
2-8 para Compresor tipo Tornillo
¦
COMPRESOR TIPO TORNILLO HITACHI Serie Vplus
con VFD
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2-9
VFD de Bajo Voltaje
para Compresor tipo Tornillo
De acuerdo con la presión predeterminada, la máxima
velocidad rotatoria se ajusta automáticamente.
A baja carga, se incrementa la máxima capacidad de aire.
También se ajusta para mayor presión mediante el
decremento de la máxima capacidad de aire.
MPa
Ejemplo) 37kW
Presión de
Operación (P)
Mayor Presión
El rango
expandido de
operación con
Vplus
0.83
0.69
0.59
0.49
0.44
El rango de operación
del tipo convencional V
Capacidad Incrementada
de Aire
Menor Presión
100 106%
Capacidad de Descarga de Aire (Q)
11
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Ahorro de Energía por VFD de Bajo
2-10 Voltaje para Compresor
Capacidad de Aire
Incrementada
37kW
La tasa de consumo de potencia (%)
100
Control Descarga Típica (0.69MPa)
Descarga Típica + Control de Purga (0.69MPa)
80
Ahorro de
Potencia 40%
60
40
20
0
0
12
0.83MPa
0.69MPa
0.59MPa
0.44MPa
20
En el rango entre 0.830.44MPa, la capacidad
de aire se incrementa
y el efecto de ahorro
de energía es máximo.
106
40
60
80
100
La tasa de consumo de aire (%)
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Ahorro de Energía por VFD de Bajo
2-11 Voltaje para Compresor
Efecto en Ahorro de Energía
Compresor tipo Tornillo 37kW
Parámetros Consumo de aire promedio: 3.8m3/min
Horas de Operación: 6,000 Horas/Año
Ahorro de Energía :
Ahorro en consumo de Electricidad
Ahorro en costo de Electricidad
13
- 34%
-73,200kWh/Year
-109,800Pesos/Año
(1.5Pesos/kWh)
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Transformador Amorfo HITACHI
14
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3-1
Transformador Amorfo HITACHI
Lí nea de Transformadores Hitachi (Trifásicos)
Tipo
TipoMoldeado
Moldeado
Tipo
TipoInmerso
Inmersoen
enAceite
Aceite
Super Amorphous SP
Alta
Super Amorphous MS
Super Amorphous S
Nuevas Series(
07/12)
Cambio de Modelo(
07/12)
Eficiencia
Super Amorphous MC
Super Amorphous C
Estándard para Top Runner
Mandatorio desde
abril de 2006
JIS C4304 (1999)Tr
(JIS-SiT)
15
Estándard para Top Runner
Mandatorio desde
abril de 2007
Super Top Runner
(NúcleoSiFe/T-SiT)
Baja
Super Top Runner
(SiFe Core/T-SiT)
JIS C4306 (1999)Tr
(JIS-SiT)
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3-2
Transformador Amorfo HITACHI
Especificación 1
Acero al
Silicio
Top Runner
Tipo
Estándard
Serie C
Tipo alta
eficiencia
Serie S
Tipo súper
alta
eficiencia
X
1480
(100)
1620
(109)
1790
(121)
Y
1075
(100)
1125
(105)
910
(85)
Z
1510
(100)
1510
(100)
1510
(100)
2700
(100)
3250
(120)
3690
(137)
Pérdida
sin carga
1070
(100)
360
(34)
420
(39)
Pérdida
por carga
8460
(100)
9500
(112)
6300
(74)
Pérdida
Total
9530
(100)
9860
(103)
6720
(71)
Pérdida Total al 50 % de
carga (W)
3185
(100)
2735
(86)
1995
(63)
Item
Dimensión
(mm)
Masa (kg)
Pérdida con
carga al 100 %
(W)
16
Super Amorfo
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3-3
Transformador Amorfo HITACHI
Especificación 2
100.0
Tipo Inmerso en Aceite
3F 1000kVA 6kV/210V 50Hz
Efficiency (%)
S-AMT
C-AMT
SiT
99.5
Estándard D.O.E.
Eficiencia 99.36%
( F.C. 50% )
99.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Load Factor (%)
17
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3-4
Transformador Amorfo HITACHI
Menor Emisión de CO2
Tipo Inmerso en Aceite
3F 1000kVA 6kV/210V 50Hz
Pérdidas (W)
5,000
4,000
Energía Eléctrica
Emisión de CO2 (tasa: 0.555kg/kWh)
28MWh/año
15.5t/año
3,000
2,000
Pérdida por carga (W)
Pérdida sin carga (W)
24MWh/año
13.3t/año
17MWh/año
9.7t/año
2,115
2,375
1,575
1,000
1,070
0
18
Transf. Acero
al Silicio
360
Transf. Amorfo
Serie C
420
Transf. Amorfo
Serie S
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Muchas Gracias!
Hitachi México, S.A. de C.V.
TEL: 55-5282-9040
e-mail : [email protected]
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