AHORRO DE ENERGÍA CON EL USO DE VARIADORESDE VELOCIDAD EN APLICACIONES DEBOMBAS Y VENTILADORES by ASHRAE PUCP

TECNOLOGÍAS

EFICIENTES: AHORRO DE ENERGÍA CON EL USO DE VARIADORES DE VELOCIDAD EN APLICACIONES DE BOMBAS Y VENTILADORES

ASHRAE

PUCP Student Branch Ponente: Ing.

Rafael Cortina Mendoza | LV Drives Channel Manager de ABB PERU

Trayectoria:

Ingeniero Electrónico y de Marketing Industrial. Profesional con 6 años de experiencia en la gestión de negocios de productos de automatización y en el diseño e implementación de proyectos de innovación tecnológica. Actualmente

se desempeña como Jefe de Canales y Jefe de Producto de Variadores de Velocidad en la empresa ABB, donde lleva laborando desde el año 2006. Durante este periodo, sus cargos le han permitido American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers promover la eficiencia energética través del uso de variadores de velocidad en los diferentes sectores productivos del país, mediante visitas en lascontribuye empresas, así Tema: Presentación de como el uso de esta tecnología (variadores de velocidad) al uso como, a través conferencias enenferias eficiente de la energía eléctrica de los motores de las bombas y ventiladores utilizados los internacionales del sector de la energía, sectores productivos y de infraestructura, además de cuales sus ventajas y beneficios en electricidad comparación a otras tecnologías existentes y de uso más difundido. y la automatización industrial.

Rafael Cortina, ABB S.A., Noviembre 2011

Tecnología eficientes: Ahorro de energía con el uso de variadores de velocidad en aplicaciones de bombas y ventiladores © ABB Group November 30, 2011 | Slide 2 | Ver. B

Contenido



Eficiencia Energética



Variadores de velocidad



Aplicaciones en bombas y ventiladores



Demostración de eficiencia energética



Cálculo de ahorro de energía

EFICIENCIA ENERGÉTICA © ABB Group November 30, 2011 | Slide 4

Todayâ&#x20AC;&#x2122;s energy challenge Rising demand Europe and North America 5.4%

26%

China 94%

M. East and Africa IEA forecast 2007-30 Growth in primary energy demand Growth in electricity demand ÂŠ ABB Group November 30, 2011 | Slide 5

89%

140%

177%

India

116%

261%

The case for energy efficiency The main source of potential emissions reductions World energy-related CO2 savings by policy measure under 450 Policy Scenario relative to Reference Scenario Source: IEA, World Energy Outlook 2009 40 CO2 emissions (Gigatonnes)

57% Current trend

20%

Energy efficiency

Renewables

Biofuels (3%) 10% 10%

450 Policy Scenario

Nuclear

CCS*

*Carbon capture and storage

2000 ÂŠ ABB Group November 30, 2011 | Slide 6

2007

2020

2030

Cadena de la energía Oportunidades para la reducción de pérdidas Energía primaria Transporte

Generación

Transmisión & Distribución

Procesos Industriales

Producción Industrial

Energía disponible

La tecnología puede duplicar la productividad de la energía Improved well efficiency

Higher pipeline flows

Menores pérdidas en la línea, More efficient subestaciones más Productividad fuel combustion eficientes mejorada

Motores y variadores más eficientes

Automatización De Procesos

Marine & pipelines

Power plant automation

Grid operation

Automatización Variadores & de Procesos motores

Eficiencia energética en edificaciones Edificios representan el 40% de la energía consumida

©

ABB Group

November

30, 2011 | Slide 8



Los sistemas de control en la construcción de ajustan el consumo de temperatura, iluminación y energía de los aparatos eléctricos



Variadores de velocidad y motores de alta eficiencia disminuyen el consumo de energía en bombas y ventiladores de sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado

VARIADORES DE VELOCIDAD © ABB Group November 30, 2011 | Slide 9

¿Qué es un Variador de Velocidad? Es un equipo electrónico que permite regular la velocidad de los motores de inducción de corriente alterna trifásico.

Conexión

motor



Red

Electric

Aplicaciones Ventiladores

Transportadoras

Bobinadores

Bombas

GrĂşas

Maquinas Papel

Centrifugas

Rodillos

Extrusoras

Esquema de Variador de Velocidad Ulinea

UDC

Rectificador L1

Fuente L2 L3

Usalida

Filtro DC + L

Inversor Motor

V1 C

Ud -

Monitoreo Control

漏 ABB Group November 30, 2011 | Slide 12

Control Electr贸nico control, monitoreo y comunicaci贸n

U1 V1 W1

M3~

Variadores de velocidad Datos interesantes



Con el uso de los variadores es posible reducir hasta un 70% del consumo de energía en Ventiladores, 50% en bombas, y 30% en compresores.



Menos del 10% de los motores a nivel mundial utilizan un variadores de velocidad.



La base instalada de los variadores ABB ahorró cerca de 140 millones toneladas de emisiones de CO2 en 2008

APLICACIONES EN BOMBAS Y VENTILADORES © ABB Group November 30, 2011 | Slide 14

Variadores de Velocidad en un sistema de climatizaci贸n 1.

Ventiladores de la torre de enfriamiento

Bomba de agua del condensador

Compresor de la unidad de enfriamiento o Chiller

Bomba de agua del evaporador

Ventilador de alimentaci贸n

Ventilador de aire de retorno

Animaci贸n 漏 ABB Group November 30, 2011 | Slide 15 | Ver. B

Sistema de caudal de aire variable con control de ventiladores de VSD 1.

Ventilador del aire de retorno

Ventilador de alimentación de aire

Unidad de tratamiento de aire (AHU)

Variador del Ventilador de alimentación

Batería de calefacción

Batería de frío

Filtro

Entrada de aire

Salida de aire

10.

Bypass

11.

Sensores de temperatura

12.

Sensor de presión diferencial

13.

Sensor de presión

14.

Variador del ventilador de retorno

Sistema de caudal de aire variable con control de ventiladores de VSD Beneficios 

Reducción del mantenimiento del equipo mecánico, como por ejemplo las correas y cojinetes, debido a la reducción de la velocidad de funcionamiento y a la suavidad de arranque y parada del accionamiento de velocidad variable.



Protección contra la pérdida de fase de la fuente de alimentación gracias a VSD.



Control rápido para mantener los límites de las condiciones de confort.



Bajo consumo de energía eléctrica.



Menor consumo energético de refrigeración y calefacción que en los sistemas de caudal de aire constante.



Bajos niveles de ruido, más fáciles de mantener.

Sistema de agua refrigerada de caudal variable 1.

Bomba del Chiller

Variador de la bomba de agua del evaporador

Evaporador refrigerador

Sensor de presi贸n diferencial

漏 ABB Group November 30, 2011 | Slide 18

Sistema de agua refrigerada de caudal variable Beneficios 

Control rápido para mantener las condiciones de confort.



Control preciso para mantener la calidad de aire deseada.



Eliminación del golpe de ariete o choque hidráulico debido a la suavidad de inicio y parada.



Reducción del consumo de energía eléctrica.



Únicamente se necesita un conjunto de bombas.

Analogía con un auto

Válvula

de control de caudal Motor

eléctrico

AnalogĂa con un auto

Velocidad constante ď&#x201A;§

Acelerador pegado al suelo

ď&#x201A;§

Freno para bajar la velocidad

Analogía con un auto

Velocidad Variable 

Control total del acelerador



Freno solo si es necesario

Leyes de afinidad

Q n Q n

Caudal

Cabeza

H H

1 2

 n1       n2 

Potencia

P P

1 2

 n1       n2 

Efecto de variar la velocidad del motor

ÂŠ ABB Group November 30, 2011 | Slide 25 | Ver. B

Curvas características: del sistema y de la bomba Cabeza H

Q=0 H = Hmax Curva Bomba Punto de operación de la bomba

Curva del Sistema H=0 Q = Qmax

Caudal Q

Control de flujo: Estrangulamiento (vĂĄlvula de control vs. Variador de velocidad)

ÂŠ ABB Group November 30, 2011 | Slide 27

Aumento de la eficiencia energética en aplicaciones de bombas y ventiladores



Los variadores de velocidad ahorran energía en comparación con los otros métodos de control control de flujo como el de regulación de válvula.



Los variadores estandar de ABB tienen incorporados contadores de eficiencia energética que calculan el ahorro de energía de la aplicación en kWh y MWh; el costo de la energía ahorrada en la moneda local y las emisiones de dióxido de carbono (CO2) equivalentes a la energía ahorrada.



La herramienta estadística incorporada Load Analyzer registra información del proceso, como los valores de corriente y torque, los cuales pueden ser utilizados para analizar la eficiencia energética del proceso.



La función de Energy optimizer para el control del motor mejora la eficiencia energética y la operación del sistema hasta en un 10%.

Ejemplo 1 Sistema de ventilación en mina subterránea



El sistema de ventilación en una mina subterránea representa entre el 30% y 40% del total de consumo de energía



La demanda de aire varía durante el día debido a la producción



Los ventiladores axiales de este tipo no pueden ser regulados por damper

Ejemplo 1: Cálculo de ahorro de energía

Ejemplo 2 Sistema de bombeo de agua del condensador



El sistema de bombeo tiene una bomba centrífuga con un motor de 40HP @220V



El flujo de agua está regulado al 40% con una válvula manual



La bomba trabaja todo el tiempo

Ejemplo 2: Calculo de ahorro de energía

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