Ahorro de energía con variadores - · PDF fileLa mayoría de los países...

Copyright © 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.

Reduzca los costos de energía mediante el control inteligente de motores

www.infoPLC.net

Copyright © 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 2

Esquema de temas

2. Soluciones para el ahorro de energía

3. Áreas de enfoque

4. Soluciones del variador PowerFlex

5. Estimadores de ahorro de energía

6. Casos prácticos

1. Tendencias de energía y variadores

7. Bajo voltaje versus voltaje medio

www.infoPLC.net


Esquema de temas





6. Caso práctico



www.infoPLC.net


Por qué ahorrar energía en la industria.

• La energía es de suma importancia en todas las industrias.

• En cada compañía existen (o están en formación) grupos de trabajo y comisiones que estudian estos temas y están buscando maneras y soluciones para disminuir el costo total de energía para producir de manera más eficiente y, por lo tanto, menos costosa.

• El protocolo de Kyoto es cada vez más importante y exigente.

• Rockwell Automation puede ayudarlo a construir / modernizar su producción para ahorrar más energía.

www.infoPLC.net


La posición política

• Compromiso para reducir las emisiones de carbono (acuerdo de Kyoto)

• Introducción de la Tasa del Cambio Climático en 2000 (+15%)

• R.U. (país especifico) tiene objetivos ambiguos para los GEI. Hace lo imposible para cumplir con el objetivo del año 1990 de reducir en un 20% el nivel de CO2 para 2010.

• Fomenta industrias – “que tomen medidas para mejorar el ahorro energético de sus propias operaciones y desarrollar tecnologías que ahorren cada vez más energía, además de productos y servicios que podamos y queramos comprar”.

• Carbon Trust es el vehículo utilizado por el gobierno para brindar información, incentivos y conocimientos profundos para lograr estos objetivos. (Iniciativa del R.U. solamente, cada país pone en práctica sus soluciones gubernamentales de manera individual)

• Actualmente, se están implementando nuevas legislaciones para convertir la reducción del carbono en ley. (Iniciativa del R.U. solamente, cada país pone en práctica sus soluciones gubernamentales de manera individual)

¡¡El resultado neto es que El resultado neto es que –– en el futuro haremos men el futuro haremos máás s con menos o lo pagaremos caro!con menos o lo pagaremos caro!

www.infoPLC.net


Ayudas del gobierno:

• Utilice las ayudas del gobierno local. La mayoría de los países brindan asistencia financiera para ahorrar de energía a través de variadores. Se puede encontrar en los sitios web de los gobiernos locales.

GeDIS premie Financiële premie voor aandrijvingen tot 3.750 euro GeDIS, het Gemeentelijk Samenwerkingsverband voor Distributienetbeheer is een overkoepelende organisatie van de gemengde energie-intercommunales in Vlaanderen, namelijk Gaselwest, Intergem, Imewo, Imea, Iveka, Iverlek, Sibelgas en Intermosane. Als distributienetbeheerder is GeDIS verantwoordelijk voor verschillende openbare dienstverplichtingen, waaronder rationeel energiegebruik (REG). Om REG te promoten worden jaarlijks financiële tegemoetkomingen voorzien. Welke premie kan u krijgen? GeDIS keert premies uit aan bedrijven die investeren in energiezuinige toepassingen zoals energiezuinige motoren en aandrijvingen voor ventilatoren, pompen en compressoren. Deze kunnen oplopen tot 3750 EURO en zijn afhankelijk van het

vermogen van de installatie. Deze zijn geldig in 2003 en ook in 2004 voor installaties in België. Hoe kan u de premie bekomen? De premie kan heel eenvoudig worden aangevraagd. U dient enkel het aanvraagformulier ingevuld terug te sturen naar GeDIS samen met een kopie van uw factuur. Wanneer GeDIS over al deze gegevens beschikt, vindt u reeds na enkele weken de premie op uw bankrekening. Alle nuttige inlichtingen voor het aanvragen van de premie vindt u in het aanvraagformulier van GeDIS, cfr link hierbij: http://www.gedis.be/03_reg/files/industrie/6020-F006%20v2.pdf Enkel komen in aanmerking de ondernemingen die in bepaalde gemeentes hun vestiging hebben, cfr www.gedis.be.

www.infoPLC.net


Declaración de la Agencia para el ahorro de energía de la Unión Europa: ¿Por qué el ‘Enfoque sobre la Industria’?

• La industria mundial representa aproximadamente un tercio de toda la energía consumida (la Unión Europea quizás represente un poco menos)

• La industria química/farmacéutica, petroquímica, metalúrgica y siderúrgica, de papel y pulpa utilizan alrededor de dos tercios de la misma, es decir aproximadamente 22% del total

• Los posibles ahorros técnicos totales están entre el 18-26%• En la Unión Europea, se calcula que el posible ahorro acumulado para el 2020

será del 25%, la mayor parte en las industrias antes mencionadas• La mayoría de los ahorros potenciales son de Motores y Variadores, PCCE

(Producción combinada de calor y electricidad)• Estas tecnologías están disponibles y funcionan…

www.infoPLC.net


Evolución del precio de la electricidad en la Unión Europea (industrial)

fuente

Añada datos de un país específico. Están disponibles en internet.

www.infoPLC.net


Evolución del precio del gas la Unión Europea (industrial)

fuente

Añada datos de un país específico. Están disponibles en internet.

www.infoPLC.net


Uso de energía eléctricawww.infoPLC.net


Motores en la industria

• Más de 10 millones de motores en la industria representan más del 60% del consumo de electricidad

• El costo total es de más de £3 mil millones (precios 2000)

• En 10 años de vida útil, un motor podría acumular 100 veces su valor de venta en gasto energético

• El recibo de luz de un mes podría superar el precio de compra de un motor

www.infoPLC.net


Process and conveyors15%

Other compressors14%

Fans23%

Others8%

Air compressors8%

Pumps32%

Los ventiladores, bombas y Los ventiladores, bombas y compresores representan mcompresores representan máás del 75% s del 75%

del uso de motores.del uso de motores.

Motores en la industria

¡Aquí es donde la mayoría de los variadores son utilizados porque es donde está el peso de la ingeniería!

www.infoPLC.net


Costos típicos del ciclo de vida para un ventilador / bomba industrial mediano

Esta diapositiva puede crear un vínculo a nuestro mantenimiento preventivo CSM

www.infoPLC.net


• Las aplicaciones con “par variable” son las principales áreas potenciales para el ahorro de energía. Las aplicaciones típicas son ventiladores, bombas centrífugas y algunos compresores.

• Estos representan más del 75% del uso de motores en la industria.• Muchas están sobredimensionadas y están funcionando con una

eficiencia inferior a la óptima.• Reduciendo la velocidad de una aplicación de par variable en sólo un

20%, ¡se puede ahorrar hasta un 50% de energía!

Energía kW

Flujo

Ahorro en kW

válvula

convertidor

Comparación del consumo de electricidad en Válvula vs Control de velocidad variable en un sistemas de bombas

Potenciales aplicaciones para el ahorro de energía

www.infoPLC.net


Sugerencias para ahorrar energía y obtener mayor productividad

• Concéntrese en grandes máquinas de energía que funcionan más de 8 horas al día

• En variadores de bomba / ventilador, busque señales obvias de obturación – válvulas / reguladores, etc.

• Determine si la carga es variable• Controle el uso de energía en un período regular (día / semana, etc.)• Calcule el ahorro potencial de energía – los proveedores y consultores

independientes como así también Rockwell Automation MPS pueden brindar asistencia

• Para aplicaciones de carga fija, tenga en cuenta las relaciones de transmisión controladas y un motor de dimensiones óptimas.

• Para aplicaciones de carga variable, tenga en cuenta el uso de un convertidor, pero recuerde que serán necesarios algunos controles de bucle cerrado.

www.infoPLC.net


Esquema de temas





6. Caso práctico



www.infoPLC.net


Solución convencionalwww.infoPLC.net


¿Conflictos y costos asociados con este escenario?

¿Soluciones convencionales para el control de motores?

1. Tradicionalmente, los motores de bombas y ventiladores funcionan a cinco

velocidades fijas para bombear el flujo máximo a través del sistema

2. Mientras los dispositivos mecánicos como reguladores / válvulas reguladoras y/o

acoplamientos de fluido se pueden utilizar con motores de velocidad fija para

aceptar diferentes regímenes de flujo, el motor sigue funcionando de manera

eficiente a su velocidad máxima.

Como consecuencia, los costos de energía permanecen constantemente altos

¡¡¡¡aunque la energía realmente necesaria varía de acuerdo al régimen de flujo!!!!

www.infoPLC.net


% Flujo70% 100%

Elevación

Control mediante válvula / regulador

Energía utilizadaEnergía utilizada

B

C

A

Energía utilizada

Cómo se ahorra energía en @ Aplicaciones de bomba y ventilador

¡Una bomba/ventilador funcionando al 80% de velocidad con VFD, sólo consume 50% de energía!¡Una bomba/ventilador funcionando al 70% de velocidad con VFD, sólo consume 34% de energía!

Curva de la bomba

Curva del sistema

Control mediante variador

www.infoPLC.net


• Los ventiladores y las bombas representan > 50% de uso de motores

• Muchos están sobredimensionados y están funcionando con una eficiencia inferior a la óptima

• Reduciendo la velocidad de una bomba o ventilador sólo en un 20%, ¡se puede ahorrar hasta un 50% de energía!

Energía kW

Flujo

Ahorro en kW

válvula

convertidor

Comparación del consumo de energía por Válvula vs Control de velocidad variable en un sistema de bombas

Cómo se ahorra energía en @ Aplicaciones de bomba y ventilador

www.infoPLC.net


Solución para control inteligente de motores – Variadores

www.infoPLC.net


Beneficios para su negocio...

Solución para el convertidor de frecuencia:1. Los variadores de frecuencia variable PowerFlex (de bajo voltaje o voltaje

medio) controlan la velocidad del motor de manera que siempre corresponda exactamente al régimen de flujo requerido. Si es necesario, se puede aplicar el proceso de control de bucle (PID).

2. Utiliza sólo la energía requerida.3. El arranque y el control suaves de las bombas y ventiladores da como

resultado menos esfuerzo en el motor y el equipo accionado y evita demandar picos de corriente al suministro. Reduce significativamente los costos de consumo energéticoEl retorno de la inversión (ROI) puede ser menor a 1..2 añosMenor esfuerzo en el motor, el equipo mecánico y la alimentación eléctrica permite ahorrar costos de mantenimiento

www.infoPLC.net


Beneficios adicionales.

• Además de ahorrar energía, se reduce la tensión mecánica en las bombas, ventiladores, válvulas, tuberías, etc gracias al arranque y parada controlados de estos sistemas, la tensión mecánica, lo cual brinda una vida útil más prolongada y mayor eficiencia. Con el consecuente ahorro adicional de costos.

• Mayor rendimiento del motor– Precisión de velocidad, aplicaciones de par y posicionamiento en

un amplio rango de aplicaciones del motor. • Protección de inversión del motor (aplicación)

– Gran variedad de posibilidades de arranque / parada para disminuir la tensión mecánica y el desgaste para extender la vida útil del motor y

– Funciones de control y diagnóstico que aumentan la eficiencia mediante un mejor y más estrecho seguimiento de la aplicación /

• Fácil de usar y mantener. • Calidad, confiabilidad y durabilidad.

Industrias centradas en la energía

www.infoPLC.net


Esquema de temas





6. Caso práctico



www.infoPLC.net


Aplicaciones de la bomba

• Aplicaciones de la bomba– Bombas de agua principales de la

planta– Bombas dosificadoras– Bombas de circulación del calor– Bombas de impulsión de presión– Bombas de agua de refrigeración– Bombas de torre de refrigeración– Bombas de proceso

www.infoPLC.net


Aplicaciones del ventilador

• Aplicaciones del ventilador– Ventiladores de sistema de ventilación– Ventiladores extractores de gases / polvo– Ventiladores de tiro inducido / forzado– Ventiladores de torre de refrigeración– Ventiladores de evaporación– Secadores– Ventiladores de intercambiador /

recirculación de calor

www.infoPLC.net


Donde se ahorra mejor

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0.37 3.7 37 355

Cost per kW

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

5

0.37 3.7 37 355

Payback (yrs)

Según el costo del precio de lista de un variador, sumando el funcionamiento del 40% del tiempo con carga completa y €0,06 por kWh

Al ahorrar 50% de la energía previamente utilizada, el costo de un variador se puede amortizar en meses.

www.infoPLC.net


Sugerencias para ahorrar energía y obtener mayor productividad

• Concéntrese en grandes máquinas de energía que funcionan más de 8 horas al día

• En bombas / ventiladores, busque señales obvias de obturación – válvulas / reguladores, etc..

• Determine si la carga es variable

• Controle el uso de energía en un período regular (día / semana, etc.)

• Calcule el ahorro potencial de energía – los proveedores y consultores independientes como así también Rockwell Automation MPS pueden brindar asistencia

• Para aplicaciones de carga fija, tenga en cuenta las relaciones de transmisión controladas y un motor de dimensiones óptimas.

• Para aplicaciones de carga variable, tenga en cuenta el uso de un convertidor, pero recuerde que será necesario un control de bucle cerrado.

www.infoPLC.net


Preguntas que debe hacerse

• ¿Cuánto he gastado este año en energía?

• ¿Qué efecto tiene esto en mis ganancias?

• ¿Es la reducción de la energía una prioridad?

• ¿Hay un presupuesto de capital para las iniciativas de ahorro de energía?

• ¿Qué proyectos tengo para el ahorro de energía?

• ¿Necesito ayuda para identificar las oportunidades de ahorro de energía?

• ¿Estoy usando o planeo usar convertidores de frecuencia para reducir el consumo energético en equipos accionados – especialmente en bombas y ventiladores?

Rockwell Automation puede ayudarlo en sus desafíos para ahorrar energía.

www.infoPLC.net


Esquema de temas





6. Caso práctico



www.infoPLC.net


Solución de los variadores PowerFlexwww.infoPLC.net


Familia PowerFlex

0.2 kW 25 MW Fácil de instalar, usar y comunicarse

www.infoPLC.net

Copyright © 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 400.2 50015 2000 kW25000

Rendimiento

7.54

PowerFlex 70

PowerFlex 700/ 700H

PowerFlex 700S

PowerFlex 7000

PowerFlex 400

37

Oferta de PowerFlex

PowerFlex 4M/4/ 40/ 40P

250

www.infoPLC.net


Soluciones especificas de ventilador y bombas: Variadores PowerFlex 400

Optimizado para aplicaciones industriales en bombas y ventiladores. Optimizado para aplicaciones industriales en bombas y ventiladorOptimizado para aplicaciones industriales en bombas y ventiladores. es.

• Variadores PowerFlex 400– Clasificaciones

• 2.2 a 37 kW @ 208/240 V CA• 2.2 a 250 kW @ 400 V CA

• Funciones especiales para ventiladores y bombas– Función Sleep– Controlador interno PID– Rechazar frecuencias– Curvas de ventilador / bomba seleccionables– Entrada de purga– Reinicio automático– Arranque ligero– Control del motor auxiliar– Entrada del regulador

www.infoPLC.net


Soluciones de bajo voltaje y alta potencia para ventiladores y bombas: PowerFlex 700H

• Empezar con una reducción de 160 kW de energía es esencial.

• Reduce el plazo de recuperación.• Soluciones específicas de Rockwell Automation

– PowerFlex 700H • Clasificaciones

– 160 kW a 1.500kW @ 400 a 500 V– 160 kW a 2.300kW @ 500 a 690 V

• IP 20 de IP 54 • Gabinete Rittal TS 8• La misma programación y comunicación que la

serie 70 / 700.• Asistencia de arranque experimentada y calificada de parte

de CSM

www.infoPLC.net


Soluciones de voltaje medio y alta potencia: Familia de variadores MV PowerFlex 7000

• Variadores MV de 3ra generación de Rockwell Automation• Rango de potencia de 150 kW a 25.4 MW• Rango de voltaje de 2400 V a 6600 V

– sin transformadores rebajadores / elevadores• Producto global

– Normas IEC / NEMA / UL / CSA• Variadores enfriados por aire y

enfriados por líquido• Motores síncronos o de inducción• Control de par o de velocidad

www.infoPLC.net


PowerFlex 7000 - Topología

18

36

Los mejores componentes X la menor cantidad de componentes = Confiabilidad más alta

12

60

18

3612

36

18

60

010203040506070

MV SGCT MV IGBT MV IGCT LV IGBT

www.infoPLC.net


PowerFlex 7000 – Direct-to-Drive

El PowerFlex 7000 con tecnología Direct-to-Drive le permite:

– conectar la alimentación eléctrica de la utilidad directamente con el variador sin un transformador de aislamiento y

– conectar un motor nuevo o ya existente directamente al variador, eliminando innecesarios filtros del motor

Tecnología de sección de entrada activa¿Por qué comprar un transformador de aislamiento de variador si no necesita uno?

www.infoPLC.net


PowerFlex 7000 – Adaptado al motor

• Corriente y voltaje casi sinusoidales @ todas las velocidades y cargas

– sin calentamiento adicional del motor o tensión de voltaje en el aislamiento en comparación con operaciones de onda senoidal

• Compatible con motores estándar– motores síncronos o de inducción– sin reducciones– no se requiere actividad del motor del convertidor– aplicaciones nuevas o readaptadas

• Recorrido del cable del motor virtualmente ilimitado– operación estable hasta 15 km– sin acoplamiento capacitivo o funciones dv/dt– uso de cables de motores estándares/existentes

• Operación del motor sin ruidos y suave– Forma de onda de voltaje y corriente de alta calidad– Fluctuación baja de par– Frecuencia de conmutación más baja en comparación con

variadores IGBT (sin reflejar conflictos de ondas)

Formas de onda de motor típicas @ carga completa, velocidad total

•4160 V, 933 kW, 60 Hz

•Parte superior - Corriente de motor

•Parte inferior - Voltaje de motor

www.infoPLC.net


Las ventajas del Direct-to-Drive

Costo total de propiedad más bajoLa simplicidad de la tecnología Direct-to-Drive da como resultado una menor inversión del capital inicial, costos de operación, costos de instalación y costos de mantenimiento más bajos en relación con los variadores que necesitan transformadores de aislamiento:

• Sin el costos del transformador de aislamiento

• Sin aislamiento extra del motor• Sin aislamiento especial del cable

de la línea• Sin aislamiento especial del cable

del motor• Re-utilización de cables existentes

del motor• Sin fisuras de envío• Sin relé de protección del

transformador

• Sin dv / dt, filtro senoidal o terminación del motor

• Sin corrección del factor de potencia• Sin filtro armónico• Sin pérdidas del transformador• Sin transformador de aire

acondicionado

www.infoPLC.net


Esquema de temas





6. Caso práctico



www.infoPLC.net


Herramienta de ahorro de energía en bombas

www.infoPLC.net


Herramienta de ahorro de energía en ventiladores

www.infoPLC.net


Esquema de temas





6. Caso práctico



www.infoPLC.net


Probado ejemplo en industria: Industria del petróleo y gas.

Declaración del cliente:

Bron : Historia de aplicación: Rockwell Automation ayuda a Fluxys a ahorrar energía...

www.infoPLC.net


Probado ejemplo en industria: industria del metal.

Declaración del cliente:

Fuente: Historia de aplicación: Reducción del costo de energía en la producción del acero en Europa

www.infoPLC.net


Probado ejemplo en industria: Minería.

• Cantera Glendinnings• Bomba de 150 kW• Agua bombeada desde la laguna para

utilizar en el proceso de trituración de rocas.

• Reducción de la energía de 124 kW a 59 kW

• Reducción de costo de £8 /hr a menos de £4 /hr

www.infoPLC.net


Ahorro energético

• 1 EURO en ahorro energético = 1 EURO en ganancia neta

www.infoPLC.net


Esquema de temas




5. Estimadores del ahorro de energía

6. Caso práctico



www.infoPLC.net


Comparación Voltaje Bajo – Medio Voltaje

La aparición de los variadores de medio voltaje no significa que la solución a cada aplicación de alta potencia sea un variador de medio voltaje.No hay dos aplicaciones iguales, por lo tanto cuando hay más de una solución posible (es decir, voltaje bajo o medio voltaje), la mejor estrategia es realizar un análisis.

www.infoPLC.net


Ejemplo de comparación de precios

• Ejemplo:– Sistema 1.2 MW– 1500 rpm, B3, motor IP55– Cable del motor de 160 m– El armónico necesita reducirse, sistema mínimo de 12 impulsos

• El cliente tiene un suministro de 690 V y 6.6 kV– 690 V? 6.6 kV?

www.infoPLC.net


Precio del variador

• Variador de 1.2 MW– Precio de venta

• 690 V: €75.000,-• 6.6k V, Direct to Drive: €160,000,-

MV LV

www.infoPLC.net


Precio Variador + motor


• 690 V: €75.000,-• 6.6 kV, Direct to Drive: €160.000,-

• Motor 1.2 MW– Precio de venta

• 690 V: €55.000,-• 6.6 kV: €65.000,-

MV LV

www.infoPLC.net


Precio Variador + motor + transformador


• 690 V: €75.000,-• 6.6 kV, Direct to Drive: €160.000


• 690 V: €55.000,-• 6.6 kV: €65.000,-

• Transformador de 12 impulsos (costo + cableado)

– Precio de venta:• 690 V: €45.000,-• 6.6k V: €0

MV LV

www.infoPLC.net


Precio del cableado

1.2MW motor 690V 6kV Difference

Grand total (€) 76534 17490 59044

Cable price 3-pole 1-poleCable section 240mm² 50mm²Cable price/meter 40.8 6Number of cables 3 3Length (m) 160 160total (€) 19584 2880 16704

Installationmeters/day 30 150price/day 1800 1800total (€) 28800 5760 23040

Connectionhours/connection 3 3total hours 54 18days 6.75 2.25price/day 1800 1800total (€) 12150 4050 8100

Cable trayprice/m 100 30Length (m) 160 160total (€) 16000 4800 11200

www.infoPLC.net


Variador + motor + xfo + precio del cableado


• 690 V: €75.000,-• 6.6 kV, Direct to Drive: €160.000,-


• 690 V: €55.000,-• 6.6 kV: €65.000,-

• Transformador de 12 impulsos (costo + cableado)

– Precio de venta:• 690 V: €45.000,-• 6.6 kV: €0

• Costo de instalación, cable de 160 m– Precio de venta

• 690 V: €76.500,-• 6.6 kV: €17.500,-

MV LV

www.infoPLC.net


Conclusión - Precio

• Sólo el variador– Medio Voltaje = €160.000,-– Voltaje Bajo = €75.000,-– Medio Voltaje es €85.000,- más caro

• Total– Total Medio Voltaje = €242.500,-– Total Voltaje Bajo = €251.500,-– Medio Voltaje es €9.000,- más barato

• Conclusión:– Considerando solamente al variador, el Medio Voltaje siempre será mas caro que el

Voltaje Bajo.– ¡¡Compare el costo total del sistema!!

www.infoPLC.net


Consideraciones: conclusiones

• Al escoger un variador de alta potencia, no sólo considere el precio del variador sino también:– Rango de potencia disponible– Integración con la arquitectura integrada– Topología utilizada– Armónico– Transformador– Motor nuevo o existente– Costo de instalación y cable– Regeneración de la línea– Enfriado por líquido o por aire

www.infoPLC.net


Comparación de la tecnología

MV versus LV

www.infoPLC.net



Tamaño y pesoCuando analice el tamaño y peso, es importante incluir todos los componentes que forman parte de la solución del variador: el VFD; la impedancia de entrada; impedancia de salida; dispositivo desconectado de entrada; y filtros de entrada y salida:

– Los sistemas de medio voltaje, como se entregan tradicionalmente, son soluciones totalmente integradas y cableadas.

– Los sistemas de voltaje bajo proporcionan a menudo los componentes del sistema por separado Generalmente, un sistema de voltaje bajo es más pequeño y liviano que un sistema de medio voltaje, pero la diferencia entre los sistemas es mucho más cercana al utilizar tecnología Direct-To-Drive.

• Ejemplo:– 12 impulsos voltaje bajo 1.2 MW:

Transformador de 12 impulsos 1750 kVA: +/- 5000 kg, 2200 x 2600 x 1300 (ancho x alto x profundidad)Variador voltaje bajo 1.2 MW: +/- 1000 kg, 1600 x 2300 x 1000 (ancho x alto x profundidad)

– D2D medio voltaje 1.2 MW: +/- 6000 kg, 3900 x 2600 x 1000 (ancho x alto x profundidad)

www.infoPLC.net



Eficiencia• El variador de voltaje bajo tiene pérdidas adicionales desde el transformador de entrada

de 12 impulsos (y si se encuentra instalado, el transformador de salida). • La eficiencia del sistema de voltaje bajo completo es menor que en el sistema de 6 kV.• Eficiencia (en voltaje nominal y carga nominal):

– Eficiencia de variador de voltaje bajo: 97.5% + Eficiencia del transformador de entrada 98.5% + Eficiencia del transformador de salida 98.5% = 94.5%

– Eficiencia de variador de voltaje bajo: 97.5% + Eficiencia del transformador de entrada 98.5% = 96%

– Eficiencia del variador de medio voltaje D2D: 97%• ¿Por qué eso es importante? Costo de energía.

– Es decir, por 1 MW, 1% eficiencia diferencia = 10 kW• Por año: 10 kW x 8544 horas x 0.05 €/kWh = €4272,-• En 10 años de funcionamiento, esto es €42.720,-

www.infoPLC.net



EnfriamientoTodo equipo que usa o manipula energía genera calor. Con sistemas de variador de alta potencia, el calor puede representar un problema. Cada pérdida en el sistema de componentes es compuesta.

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

Wat

ts L

oss

150kW 300kW 450kW 600kW 750kW 900kW 1150kW 1300kW 1450kW 1600kW

VFD

Entrada TX

Salida TX

97.5%

98.5%

98.5%

M

www.infoPLC.net



ComunicacionesSi escojo un variador de medio voltaje, ¿obtendré la misma capacidad de integración en las redes de automatización a nivel de la planta que con los variadores de voltaje bajo?

20-XCOMMKit externo

20-COMM-QControlNet

(fiber)

20-COMM-CControlNet

(coax)

1203-SSSRS232 DF1

20-COMM-DDeviceNet

20-COMM-RE/S remotas

20-COMM-SRS485 DF1

20-COMM-IInterbus

20-COMM-PPROFIBUS DP

20-COMM-EEtherNet/IP

20-COMM-HRS485 HVAC

(Modbus)

20-COMM-LLonWorks

1769-SM1Compact I/O

Rockwell Automation ha tomado la delantera con sus variadores PowerFlex de voltaje bajo y medio voltaje. Estos ofrecen las mismas opciones de comunicación y herramientas de software.

Rockwell Automation ha tomado la delantera con sus variadores PowerFlex de voltaje bajo y medio voltaje. Estos ofrecen las mismas opciones de comunicación y herramientas de software.

www.infoPLC.net



Reemplazo de un componente de potenciaEl PowerCage de medio voltaje PF7000• En el variador de medio voltaje, el PowerCage patentado permite al

usuario cambiar los componentes de potencia en 5 minutos, sin utilizar herramientas especiales.

• En el variador de medio voltaje, se utilizan SGCT. Estos componentes no se rompen ni arquean durante una falla.

El Powerstack de voltaje bajo PF700H/S• Con la “base de mantenimiento”, la estructura de potencia se

desliza del gabinete del variador de voltaje bajo• En el variador de voltaje bajo, se utilizan IGBT como componente

de potencia. Estos dispositivos “explotan” (se rompen y arquean) durante una falla, por lo tanto, al reemplazarlos, se puede perder varias horas para “limpiar” el interior del variador.

www.infoPLC.net



Servicio y mantenimientoLos ingenieros de mantenimiento de planta deben preocuparse por las aplicaciones de voltaje medio. Cuán relevantes son estas preocupaciones está actualmente en debate: ciertamente que los productos diseñados en el pasado eran difíciles de manejar y necesitaban atención altamente especializada, muchas veces por encima de lo disponible en el personal interno de la planta. El cambio a sistemas medio voltaje más modulares como los de la familia PowerFlex 7000 simplifica las estructuras de medio voltaje, convirtiéndolas en las más aceptadas y su aplicación es tan fácil de entender como los tipos de voltaje bajo.

www.infoPLC.net



0%2%4%6%8%

10%12%14%16%18%

5th 7th 11th 13th 17th 19th 23rd 25th

AFE

18-Pulse

12-Pulse

6-Pulse

Armónico

Corriente de entrada

Voltaje de entrada

www.infoPLC.net



Calidad de la señal de salida• El PowerFlex 7000 produce un sinoidal perfecto en corriente y voltaje al motor. No se deben tomar precauciones para:

– extensas longitudes de cable: ¡¡longitudes ilimitadas de cable!!

– motores existentes con aislamiento bajo. • No es necesario utilizar cables de motor EMC blindados

• Los variadores de voltaje bajo utilizan tecnología VSI – PWM, el voltaje no es un sinoidal pero un tren de pulso. Este tren de pulso provoca picos de voltaje en el motor (conflicto Onda reflejada). Se deben tomar las precauciones (es decir, filtro sinoidal de salida caro) para:

– extensas longitudes de cable.– motores existentes

• Es necesario utilizar un cable de motor blindado en conformidad con EMC

Corriente de salida

PF7000

Voltaje de salidaPF7000

M/G

Voltaje y corriente de salida del variador de

voltaje bajo

Voltaje del motor

Corriente del motor

www.infoPLC.net



Energía regenerativa• MV: El PowerFlex 7000 tiene el beneficio adicional del freno regenerativo inherente para

aplicaciones donde la carga revisa el motor, o donde las cargas de inercia alta deben ser reducidas rápidamente. El PowerFlex7000 es un variador de 4-cuadrantes estándar.

• Voltaje bajo: Los variadores necesitan recortadores de freno y resistencias de freno adicionales para disipar la energía regenerativa.

Regeneration on Conveyor Application

0

10

20

30

40

50

60

70

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Tim e seconds

Freq

uenc

y H

z

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

Perunit

Speed f/b

RegenerativePower

www.infoPLC.net



Posibilidades de derivación• La derivación sólo es posible cuando la línea y el voltaje del motor son iguales.• La transferencia síncrona es muy fácil de realizar con variadores CSI-PWM como el PowerFlex7000, mientras que, con los variadores VSI, la línea y las formas de onda del motor no están en fase.

www.infoPLC.net


Conclusión

• Si usted compara la solución de voltaje bajo vs medio voltaje, tenga en cuenta:– El costo total del sistema, no sólo el costo del derivador.– Tamaño y peso.– Eficiencia, requisitos de refrigeración.– Armónico.– Señal de voltaje y corriente al motor.– Comunicación con el sistema de control (PLC, DCS,..)– Rendimiento del variador, es decir, regeneración.– Fácil revisión y mantenimiento.– Necesidad de derivación / transferencia síncrona.

www.infoPLC.net


¿PREGUNTAS?

www.infoPLC.net

Ahorro de energía con variadores - · PDF fileLa mayoría de los países...

Documents

Transcript of Ahorro de energía con variadores - · PDF fileLa mayoría de los países...