Transcript Title :

Soluciones de Eficiencia
Energética con variación
de velocidad
Principales ejes del Ahorro
Ahorro en potencia reactiva
Ahorro en potencia activa
Ahorro en mantenimiento
Ahorro en tiempo de Instalación
Schneider Electric
2
Principio de funcionamiento
del VV
Etapas de control
El OBJETIVO es convertir energía eléctrica de tensión y frecuencia
constantes en energía eléctrica de tensión y frecuencia variables
Schneider Electric
3
Tipos de
Cargas
Par constante
Par variable
Par
Par
Pn
Pn
Nn
Schneider Electric
rpm
rpm
Nn
4
Eficiencia en Bombas
Punto de funcionamiento de 1 bomba.
Curva
bomba
Curva
Circuito
Potencia
suministrada por la
bomba
Schneider Electric
5
Eficiencia en Bombas
Ajuste del caudal de la instalación con 1 bomba a velocidad fija.
Pérdida de potencia.
Punto óptimo de
funcionamiento
Válvula de estrangulamiento
Schneider Electric
Válvula de bypass
6
Eficiencia en Bombas
Ajuste del caudal de la instalación con 1 bomba con VV
Potencia Consumida
Pérdidas
Nn
Ahorro
→ El caudal Q es proporcional a (N/Nn)
Nn
80%Nn
Schneider Electric
→ La presión es proporcional a (N/Nn)2
→ La Potencia es proporcional a (N/Nn)3
7
Eficiencia en Bombas
Variación de la potencia para diferentes tipos de circuitos en
función del caudal.
H= Altura de la bomba
Z= Altura columna de
agua
R = Pérdidas de carga
R
Z
!
A mayor reducción de la
velocidad mayor ahorro
Schneider Electric
8
Eficiencia en Bombas
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
Schneider Electric
9
Eficiencia en Bombas
Ejemplo de Ahorro
Potencia eléctrica consumida a
velocidad nominal:
Potencia eléctrica consumida a
velocidad variable:
Diferencia de consumo: 25.8kW
Ahorro Energético Anual: 226MWh
Schneider Electric
!
Ahorro de 11.300 €/año
(*) 0,05€/kWh
10
Eficiencia en Bombas
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.
Schneider Electric
11
Eficiencia en Bombas
Punto de funcionamiento óptimo
Curva
Ventilador
Curva
Circuito
Schneider Electric
12
Eficiencia en Ventiladores
Ajuste del caudal de la instalación con 1 ventilador a
velocidad fija
Válvula o damper a la salida
Baja eficiencia
Válvula o damper a la entrada
Mejora de la eficiencia
Otras: Para grandes ventiladores, variación del ángulo de los álabes
(gran eficiencia), bypass (baja eficiencia)…
Schneider Electric
13
Eficiencia en Ventiladores
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
Schneider Electric
14
Eficiencia en Ventiladores
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)
Schneider Electric
15
Eficiencia en Ventiladores
Ejemplo de Ahorro
Eficiencia Motor:
a velocidad nominal
al 90% de la Nn
al 50% de la Nn
Salida
Entrada
VV
Eficiencia Variador:
a velocidad nominal
Potencia a Velocidad nominal
Potencia a Velocidad Reducida
Schneider Electric
16
Eficiencia en Ventiladores
Ejemplo de Ahorro
Cálculos:
!
Ahorro de 5k€ a 20k€ año
Schneider Electric
17
Casos reales de
ahorros con
variación de
velocidad
18
Acción: Regulación Caudal de Aspiración Filtro Molino
Control y regulación de
motores
Control y regulación de
velocidad de ventiladores (VSD)
Ahorros estimados
(k€/año)
Inversión estimada
(k€)
ROI (años)
8,47
14,6
1,72
60,00
50,00
kW
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0:00
2:00
4:00
6:00
8:00
10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
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.
Schneider Electric
19
Acción: Regulación Caudal de Aire Combustión
Ahorros estimados
(k€/año)
Inversión estimada
(k€)
ROI (años)
7,5
9,2
1,22
E08-004 Secadero Puzolana Nº2
Curva Rendimiento vs Carga
Medidas Secadero 2
Lineal (Medidas Secadero 2)
78
76
Rendimiento Combustión (%)
Control y regulación de
motores
Control y regulación de
velocidad de ventiladores (VSD)
74
72
70
68
66
64
55
60
65
70
75
80
85
Temperatura salida secador (ºC)
S2_TEMP_GAS_SAL_CO
500,00
100,00
450,00
90,00
400,00
80,00
350,00
70,00
300,00
60,00
250,00
50,00
200,00
40,00
150,00
30,00
100,00
20,00
50,00
10,00
0,00
0,00
Tiempo (h)
Ahorro energético al instalar e integrar el variador de velocidad
Telemecanique Modelos ATV21HD11N4 y ATV21HD15N4.
Schneider Electric
20
Carga Alimentación (%)
% CARGA ALIM
00
:0
3
01
:0
3
02
:0
3
03
:0
3
04
:0
3
05
:0
3
06
:0
3
07
:0
3
08
:0
3
09
:0
3
10
:0
3
11
:0
3
12
:0
3
13
:0
3
14
:0
3
15
:0
3
16
:0
3
17
:0
3
18
:0
3
19
:0
3
20
:0
3
21
:0
3
22
:0
4
23
:0
3
00
:0
3
Temperatura Gases (ºC)
EE08-004 Secadero Puzolana Nº2
(Registro operación 28/03/2008)
Acción: Automatización y Control de climatizadoras
Control de
climatización
Regulación del flujo por
demanda térmica en
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
Schneider Electric
21
Acción: Regulación Operación Sistema
Hidráulico de Prensas
Control y regulación de
motores
Control y regulación de velocidad de bombas de
desplazamiento positivo
Ahorros estimados
(k€/año)
Inversión estimada
(k€)
ROI (años)
11,1
53,1
4,82
Descripción
Hidráulica
Hidráulica
Hidráulica
Hidráulica
Hidráulica
Hidráulica
Tipo:
1200 TN. EMD-120-3,5-AG
1200 TN. EMD-120-3,5-AG
EMD-80-3,5-z
EMD-80-3,5-z
800 TN.
Emd-40-s-F
Marca, nº serie:
Ona-pres P-01194
Ona-pres P-01195
Ona-pres P-01062
Ona-pres P-01061
Ona-pres, 00953
Ona-pres nº711
Potencia:
154 Kw.
154 Kw.
86,8 Kw.
86,8 Kw.
95,6 Kw.
36,8 Kw.
Año fabricación: Potencia vacío
1997
61,6
1997
61,6
1989
34,7
1989
34,7
1985
38,2
1976
14,7
50
45
40
Amp Draw
35
30
25
20
15
10
Ahorro energético al instalar e integrar el variador de
velocidad Telemecanique Modelo ATV61
5
13:
42:
14
13:
41:
53
13:
41:
31
13:
41:
10
Time
13:
40:
48
13:
40:
26
13:
40:
05
13:
39:
43
13:
39:
22
13:
39:
00
13:
38:
38
0
22
Sistemas regenerativos
Sistemas de
frenado
Métodos de frenado
Basado en pérdidas
Internas
Freno-CC
Freno-motor
Schneider Electric
Externas
UF & Resis.
Basado en la recuperación
IGBT
Regen-Simple
Tiristor
„Rectivar“
Regen-Senoidal
24
Frenado mediante regeneración
senoidal AFE – Active Front
End
Puente rectificador
IGBTs 4Q –B6
Inversor
B6- IGBT
L1
L2
L3
Motor cos j =1
Schneider Electric
U
V
W
t
t
t
t
t
t
Generador cos j = -1
cos j Compensación
25
Frenado mediante regeneración
senoidal AFE – Active Front
Regenera energía eléctrica a la red  Operación en 4-cuadrantes (4Q)
End
●
●
●
●
Aconsejable para potencias grandes y redes no muy robustas
Opción sencilla para variadores estándar e incrementar sus funcionalidades
Solución para mitigar armónicos  THDi ≤ 5%
AFE
●
●
●
●
●
Aplicaciones dinámicas y de
muy alta inercia
Elevación
Cintas transportadoras en
plano inclinado
Carros transportados en
cable
Bancos de prueba
3-phase ac main supply
50 / 60 Hz
Algunos campos de aplicación:
(Active Front End)
LFM
AIC
MDU
(Line Filter Module)
(Active Infeed Converter)
(Motor Drive Unit)
LFC
(Line Filter Choke)
M
regenerate electrical energy back
consumption
regeneration
Schneider Electric
drive
brake
26
Frenado mediante regeneración
senoidal AFE – Active Front
End
● 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:
Coste ahorro energético:
40.000 kWh / a = 4.800 €
60.000 kWh / a = 7.200 €
Retorno inversión: ~ 1 a 1,5 años
Schneider Electric
27
Make the most of your
energy
www.schneiderelectric.es
28