Soluciones de Eficiencia Energética con variación de velocidad.
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Soluciones de Eficiencia Energética con variación de velocidad
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Schneider Electric 2
Principales ejes del Ahorro
Ahorro en potencia reactiva
Ahorro en potencia activa
Ahorro en mantenimiento
Ahorro en tiempo de Instalación
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Schneider Electric 3
El OBJETIVO es convertir energía eléctrica de tensión y frecuencia constantes en energía eléctrica de tensión y frecuencia variables
Principio de funcionamiento del VV
Etapas de control
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Schneider Electric 4
Tipos de CargasPar constante Par variable
Par
Nn
Pn
Par
Nn
Pn
rpm rpm
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Schneider Electric 5
Punto de funcionamiento de 1 bomba.
Potencia suministrada por la bomba
Curva bomba
Curva Circuito
Eficiencia en Bombas
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Schneider Electric 6
Ajuste del caudal de la instalación con 1 bomba a velocidad fija.
Válvula de estrangulamiento Válvula de bypass
Pérdida de potencia.
Punto óptimo de funcionamiento
Eficiencia en Bombas
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Schneider Electric 7
Ajuste del caudal de la instalación con 1 bomba con VV
Nn
Nn
80%Nn
Potencia Consumida
Pérdidas
Ahorro
→ El caudal Q es proporcional a (N/Nn)
→ La presión es proporcional a (N/Nn)2
→ La Potencia es proporcional a (N/Nn)3
Eficiencia en Bombas
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Schneider Electric 8
Variación de la potencia para diferentes tipos de circuitos en función del caudal.
Z
R
A mayor reducción de la velocidad mayor ahorro!
H= Altura de la bombaZ= Altura columna de aguaR = Pérdidas de carga
Eficiencia en Bombas
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Schneider Electric 9
Ejemplo de Ahorro
Datos Instalación:Pot = 100Kw
Z = 0,5Hn
Rendimiento Motor: a Nn a 80% de la Nn
Rendimiento Variador:
Al 80% del Caudal Nominal: A velocidad fija (Vávula), 94% de la Potencia consumida
A velocidad variable (VV), 66% de la Potencia consumida
Eficiencia en Bombas
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Schneider Electric 10
Ejemplo de Ahorro
Potencia eléctrica consumida a velocidad nominal:
Potencia eléctrica consumida a velocidad variable:
Diferencia de consumo: 25.8kW
Ahorro Energético Anual: 226MWhAhorro de 11.300 €/año
(*) 0,05€/kWh!
Eficiencia en Bombas
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Schneider Electric 11
Multibomba: Principio de funcionamiento
Ejemplo de 1 bomba variable + 2 bombas velocidad nominal
→ Mantener la presión adaptándose a la demanda de Q
→ Reducción del número de arranques y paradas
→ Reducción del golpe de ariete y estrés en los motores.
Eficiencia en Bombas
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Schneider Electric 12
Punto de funcionamiento óptimo
Curva Ventilador
Curva Circuito
Eficiencia en Bombas
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Schneider Electric 13
Ajuste del caudal de la instalación con 1 ventilador a velocidad fija
Válvula o damper a la salidaBaja eficiencia
Eficiencia en Ventiladores
Válvula o damper a la entradaMejora de la eficiencia
Otras: Para grandes ventiladores, variación del ángulo de los álabes (gran eficiencia), bypass (baja eficiencia)…
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Schneider Electric 14
Ajuste del caudal de la instalación con 1 ventilador con VV
→ El caudal Q es proporcional a (N/Nn)
→ La presión es proporcional a (N/Nn)2
→ La Potencia es proporcional a (N/Nn)3
Eficiencia en Ventiladores
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Schneider Electric 15
Ejemplo de Ahorro
Descripción instalación:
→Ventilador centrífugo de Pn = 100Kw
→Ventilador ligeramente sobredimensionado. Máximo Q del circuito equivale al 90% Pn
→En un ciclo de 24h la demanda es del 90% durante el día (12h) y 50% durante la noche (12h)
Eficiencia en Ventiladores
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Schneider Electric 16
Ejemplo de Ahorro
Eficiencia Motor:
a velocidad nominal
al 90% de la Nn
al 50% de la Nn
Eficiencia Variador:
a velocidad nominal
Potencia a Velocidad nominal
Potencia a Velocidad Reducida
Salida
Entrada
VV
Eficiencia en Ventiladores
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Schneider Electric 17
Ejemplo de Ahorro
Cálculos:
Ahorro de 5k€ a 20k€ año!
Eficiencia en Ventiladores
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18
Casos reales de ahorros con variación de
velocidad
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Schneider Electric 19
Acción: Regulación Caudal de Aspiración Filtro Molino
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
kW
Ahorro energético al instalar e integrar el variador de velocidad Telemecanique Modelo ATV61HC13N4 o similar dentro del sistema de control existente, para poder telemandarlo y parametrizarlo desde el puesto central.
Control y regulación de velocidad de ventiladores (VSD)
Control y regulación de motores
Ahorros estimados (k€/año)
Inversión estimada (k€)
ROI (años)
8,47 14,6 1,72
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Schneider Electric 20
Acción: Regulación Caudal de Aire Combustión
Ahorro energético al instalar e integrar el variador de velocidad Telemecanique Modelos ATV21HD11N4 y ATV21HD15N4.
Control y regulación de velocidad de ventiladores (VSD)
Control y regulación de motores
Ahorros estimados (k€/año)
Inversión estimada (k€)
ROI (años)
7,5 9,2 1,22
E08-004 Secadero Puzolana Nº2Curva Rendimiento vs Carga
64
66
68
70
72
74
76
78
55 60 65 70 75 80 85
Temperatura salida secador (ºC)
Ren
dim
ien
to C
om
bu
stió
n (
%)
Medidas Secadero 2 Lineal (Medidas Secadero 2)
EE08-004 Secadero Puzolana Nº2(Registro operación 28/03/2008)
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
350,00
400,00
450,00
500,00
00:0
301
:03
02:0
303
:03
04:0
305
:03
06:0
307
:03
08:0
309
:03
10:0
311
:03
12:0
313
:03
14:0
315
:03
16:0
317
:03
18:0
319
:03
20:0
321
:03
22:0
423
:03
00:0
3
Tiempo (h)
Tem
per
atu
ra G
ases
(ºC
)
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
Car
ga
Alim
enta
ció
n (
%)
S2_TEMP_GAS_SAL_CO
% CARGA ALIM
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Schneider Electric 21
Regulación del flujo por demanda térmica en climatizadoras
Control de climatización
Acción: Automatización y Control de climatizadoras
Ahorros estimados (k€/año)
Inversión estimada (k€)
ROI (años)
18,52 26,88 1,45
Climatizador Marca Modelo Potencia
(kW) Velocidad
motor (rpm) Ventilador
Modelo Caudal (m3/s)
Presión (Pa)
1 TERMOVEN CL-2100/E 45 1500 A-542-S/1 23,0 550,0
3 TERMOVEN CL-2100/E 45 1500 A-542-S/1 20,5 750,0
5 TERMOVEN CL-2100/E 45 1500 A-542-S/1 23,0 550,0
6 TERMOVEN CL-2100/E 45 1500 A-542-S/1 20,5 750,0
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22
Acción: Regulación Operación Sistema Hidráulico de Prensas
Ahorro energético al instalar e integrar el variador de velocidad Telemecanique Modelo ATV61
Control y regulación de velocidad de bombas de desplazamiento positivo
Control y regulación de motores
Ahorros estimados (k€/año)
Inversión estimada (k€)
ROI (años)
11,1 53,1 4,82
Descripción Tipo: Marca, nº serie: Potencia: Año fabricación: Potencia vacío
Hidráulica 1200 TN. EMD-120-3,5-AG Ona-pres P-01194 154 Kw. 1997 61,6
Hidráulica 1200 TN. EMD-120-3,5-AG Ona-pres P-01195 154 Kw. 1997 61,6
Hidráulica EMD-80-3,5-z Ona-pres P-01062 86,8 Kw. 1989 34,7
Hidráulica EMD-80-3,5-z Ona-pres P-01061 86,8 Kw. 1989 34,7
Hidráulica 800 TN. Ona-pres, 00953 95,6 Kw. 1985 38,2
Hidráulica Emd-40-s-F Ona-pres nº711 36,8 Kw. 1976 14,7
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
13:3
8:38
13:3
9:00
13:3
9:22
13:3
9:43
13:4
0:05
13:4
0:26
13:4
0:48
13:4
1:10
13:4
1:31
13:4
1:53
13:4
2:14
Time
Am
p D
raw
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Sistemas regenerativos
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Schneider Electric 24
Sistemas de frenado
Métodos de frenado
Basado en pérdidas Basado en la recuperación
Internas IGBTExternas
UF & Resis.
Tiristor
„Rectivar“Freno-CC
Freno-motor Regen-Senoidal
Regen-Simple
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Schneider Electric 25
Frenado mediante regeneración senoidal AFE – Active Front End
L1 UL2 VL3 W
Puente rectificador IGBTs 4Q –B6
Inversor B6- IGBT
t
t
Generador cos = -1
t
t
Motor cos =1
t
t
cos Compensación
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Schneider Electric 26
● Regenera energía eléctrica a la red Operación en 4-cuadrantes (4Q)● Aconsejable para potencias grandes y redes no muy robustas● Opción sencilla para variadores estándar e incrementar sus funcionalidades● Solución para mitigar armónicos THDi ≤ 5%
AIC
LFC
LFM
AFE(Active Front End)
(Line Filter Module) (Active Infeed Converter)
(Line Filter Choke)
3-p
has
e ac
mai
n s
uppl
y50
/ 60
Hz
regenerate electrical energy back
MDU
M
(Motor Drive Unit)
consumption
regeneration
drive
brake
Algunos campos de aplicación:
● Aplicaciones dinámicas y de muy alta inercia
● Elevación● Cintas transportadoras en
plano inclinado● Carros transportados en
cable● Bancos de prueba
Frenado mediante regeneración senoidal AFE – Active Front End
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Schneider Electric 27
● Ejemplo práctico: Grúa de elevación para containers, 250 kW de carga
Tiempo de ciclo 5 min., (1 min. subiendo, 1 min. bajando, 3 min. no movimiento)
Tiempo de operación: 8h/por día, 200 días / año
Coste energía: 0,12 €/kWh
Inversión variador con sistema resistivo: 23.000 €
Inversión variador con sistema AFE: 34.000 €
● Resultado
Consumo de energía(resistencia frenado): 100.000 kWh / a = 12.000 €
Consumo de energía AFE: 40.000 kWh / a = 4.800 €
Coste ahorro energético: 60.000 kWh / a = 7.200 €
Retorno inversión: ~ 1 a 1,5 años
Frenado mediante regeneración senoidal AFE – Active Front End
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28
Make the most of your energy
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