MODULOS DE VARIACION DE FRECUENCIA MODULOS DE VARIACION DE FRECUENCIA

PARA COMPRESORES CONVENCIONALESPARA COMPRESORES CONVENCIONALES

OPTIMIZACIOPTIMIZACIÓÓN ENERGN ENERGÉÉTICA DE SALAS DE COMPRESORESTICA DE SALAS DE COMPRESORES

El consumo energEl consumo energéético es el mayor de los costes asociados a una tico es el mayor de los costes asociados a una instalaciinstalacióón de aire comprimido.n de aire comprimido.

COSTO DEL CICLO DE VIDA DE UN COMPRESOR

Consumo de energConsumo de energííaa

MantenimientoMantenimientoInversiInversióónn

7070--80%80%

18-22%88--12%12%

COMO CONSEGUIR LA MAXIMA EFICIENCIA EN LA SALA DE COMO CONSEGUIR LA MAXIMA EFICIENCIA EN LA SALA DE COMPRESORESCOMPRESORES

Para conseguir la mPara conseguir la mááxima eficacia en una sala de compresores xima eficacia en una sala de compresores debemos asegurar que:debemos asegurar que:•• Trabajamos a la mTrabajamos a la míímica presimica presióón posible.n posible.•• Solo trabajan los compresores necesariosSolo trabajan los compresores necesarios•• No hay ciclos de trabajo en vacNo hay ciclos de trabajo en vacíío.o.

•• Para conseguir esto debemos disponer en la sala de:Para conseguir esto debemos disponer en la sala de:•• Gestor integral de sala.Gestor integral de sala.•• Compresor con variaciCompresor con variacióón de frecuencia. n de frecuencia.

MONTAJE DE UN MODULO DE VARICION DE FRECUENCIAMONTAJE DE UN MODULO DE VARICION DE FRECUENCIA

Cuando en una sala disponemos de varios compresores de calidad, con regulación convencional, se debe instalar en uno de ellos un modulo de variación de frecuencia.

Mediante el uso de un variador de frecuencia de la línea del motor eléctrico, permite adaptar las revoluciones del rotor para que el caudal generado por el compresor, sea el que demanda la red.

Con esta tecnología conseguimos:• El consumo de energía es prácticamente lineal desde el 100%

hasta el 50% de plana carga.

• Mantiene la presión estable obteniéndose un importante ahorrode energía y mas eficiencia en el desempeño de las herramientas neumáticas.

• Se evitan ciclos en vacío de los compresores de la sala.

MONTAJE DE UN MODULO DE VARICION DE FRECUENCIAMONTAJE DE UN MODULO DE VARICION DE FRECUENCIA

Elementos imprescindibles para montar con garantElementos imprescindibles para montar con garantíías un modulo as un modulo

de variacide variacióón de frecuencian de frecuencia

Montaje de filtros RFI a la entrada del variadorMontaje de filtros RFI a la entrada del variadorpara reducir la emisipara reducir la emisióón de armn de armóónicos a la red.nicos a la red.

y cumplir la compatibilidad electromagny cumplir la compatibilidad electromagnéética.tica.

Montaje de rodamientos aislados (INSOCOAT)Montaje de rodamientos aislados (INSOCOAT)

en uno de los ejes del motor elen uno de los ejes del motor elééctricoctrico

ConexiConexióón del motor con el variador mediante n del motor con el variador mediante

cables apantallados, conectados a tierra.cables apantallados, conectados a tierra.

Empleo de tomas de tierra de alta calidad.Empleo de tomas de tierra de alta calidad.

MONTAJE DE UN MODULO DE VARICION DE FRECUENCIAMONTAJE DE UN MODULO DE VARICION DE FRECUENCIA

Corrientes parasitas inducidas en el motor elCorrientes parasitas inducidas en el motor elééctrico que ctrico que fluirfluiráán desde el n desde el eje del motor al compresor daeje del motor al compresor daññando el rodamiento del compresorando el rodamiento del compresor

VARIADOR DE FRECUENCIA

MONTAJE DE UN MODULO DE VARICION DE FRECUENCIAMONTAJE DE UN MODULO DE VARICION DE FRECUENCIA

VARIADOR DE FRECUENCIA

ACOPLAMIENTO FLEXIBLE

CABLE APANTALLADO

Soluciones para que evitar las corrientes parasitas.Soluciones para que evitar las corrientes parasitas.

MONTAJE DE UN MODULO DE VARICION DE FRECUENCIAMONTAJE DE UN MODULO DE VARICION DE FRECUENCIA

Par ~ Flujo ~ V / F = cte

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120

8 HP

T = Cte

U/f = U.n = Cte Hz

Voltios

Potencia variable

Zona Operativa Zona No operativa

5 HP

3 HP

1 HP

Pot-Kw

Potencia ConstantePotencia variable

Zona Operativa

P = Cte

V = Cte

∼T 1/n

MONTAJE DE UN MODULO DE VARICION DE FRECUENCIAMONTAJE DE UN MODULO DE VARICION DE FRECUENCIA

CAPACIDAD DE CARGA

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

0 10 20 30 40 50 60 70

Frecuencia hz

PAR

/ PA

R N

OM

INA

L

Motor400v

autoventilado

Compresor7.0 bar

COMO CONSEGUIR LA MAXIMA EFICIENCIA EN LA SALA DE COMO CONSEGUIR LA MAXIMA EFICIENCIA EN LA SALA DE COMPRESORESCOMPRESORES

VF Compresor 1 Compresor 2 Compresor 3

>= 0,1 bar

P vacío

P Carga

0,5 bar0,5 bar

>= 0,2 bar

P vacíoP vacío

P Carga >= 0,2 bar

RegulaciónCompresor VF

0,8 barP Carga

P mínima de la red

0,5 bar

COMO FUNCIONA UN VARIADOR DE FRECUENCIACOMO FUNCIONA UN VARIADOR DE FRECUENCIA

REGULACION TODOREGULACION TODO--NADANADA

VSVS

VARIACION DE FRECUENCIAVARIACION DE FRECUENCIA

Regulación Todo-Nada

Conocidos también como controles de velocidad constante, estos esquemas alimentan el sistema en el modo de “carga” y cuando se alcanza la presión deseada, pasan al modo ‘sin-carga’, donde el compresor sigue trabajando, pero sin entregar aire al sistema; esto permite que el motor opere a velocidad constante.

Al trabajar en vacío (modo ‘sin-carga’), pueden consumir del orden del 35% de la potencia consumida a plena carga.

Para reducir el consumo de energía cuando trabaja sin carga. se debe ventilar el deposito separador de aire/aceite hasta 4 bar -para asegurar el engrase del rotor-. Esta ventilación debe ser lenta (unos 40-100seg.) para evitar que salga el aceite del deposito separador aire/aceite, que esta en forma de vapor.

Este sistema se emplea habitualmente en compresores de media y alta potencia

Regulación Todo-Nada (Teórico)30% de plena carga

TiempoTiempo

kW

0

20

40

60

60

80

0 20 40 60 80 100

120

140

160

180

200

220

240

260

30% del consumo en carga

Seg.

Pote

ncia

con

sum

ida

Pote

ncia

con

sum

ida

Regulación Todo-Nada (mediciones Reales)30% de plena carga

TiempoTiempo

kW

Tiempo de alivio

0

20

40

60

60

80

0 20 40 60 80 100

120

140

160

180

200

220

240

260

30% del consumo en carga

Pote

ncia

con

sum

ida

Pote

ncia

con

sum

ida

Seg.

Exceso de consumo de Energía en condiciones reales

Regulación Todo-Nada (mediciones Reales)60% de plena carga

TiempoTiempo

kW

Tiempo de alivio

0

20

40

60

60

80

0 20 40 60 80 100

120

140

160

180

200

220

240

260

30% del consumo en carga

Pote

ncia

con

sum

ida

Pote

ncia

con

sum

ida

Seg.

Exceso de consumo de Energía en condiciones reales

Regulación Todo - NadaRendimiento regulaciRendimiento regulacióón Todon Todo--NadaNada

1,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% de R% de Réégimen de cargagimen de carga

% c

onsu

mo/

nom

inal

% c

onsu

mo/

nom

inal 0,8

0,6

0,4

0,2

Rendimiento teórico

Rendimiento real

Regulación por variación de la velocidad del motor

Mediante el uso de un variador de frecuencia de la línea del motor eléctrico, permite variar las revoluciones del rotor y adaptar el caudal generado por el compresor a la demanda de la red.

La aplicación de la tecnología de variación de frecuencia, debe hacerse adaptando varios componentes del compresor con regulación mecánica, para obtener un rango amplio de regulación y evitar que el flujo de corrientes parasitas pongan en peligro la fiabilidad del compresor.

El consumo es prácticamente lineal desde el 100% hasta el 20-25% de plana carga, lo que hace a este sistema el ideal para fabricas con grandes variaciones de consumos

Mantiene la presión estable obteniéndose un importante ahorro de energía y mas eficiencia en el desempeño de las herramientas neumáticas.

Regulación por variación de la velocidad del motorArranque suaves sin picos de consumoArranque suaves sin picos de consumo

INTE

NSI

DA

D

Regulación por variación de la velocidad del motor

ComparaciComparacióón del factor de potencian del factor de potencia

1,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% de R% de Réégimen de cargagimen de carga

Fact

or d

e po

tenc

iaFa

ctor

de

pote

ncia

0,8

0,6

0,4

0,2

Compresor -Δ

Compresor VF

Regulación por variación de la velocidad del motor

Ventajas:

Rendimiento optimo en todo el rango de cargas .Presión estable +/- 0,1 barArranque suavePosibilidad ilimitada de arranques.Fuerte reducción de la energía reactivaMenor costo de mantenimientoImportante ahorro de emergía.

Inconvenientes:Sistema caro y complejo5% mayor consumo a plena carga

Rendimiento regulaciRendimiento regulacióón con variacin con variacióón de frecuencian de frecuencia

1,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% de R% de Réégimen de cargagimen de carga

% c

onsu

mo/

nom

inal

% c

onsu

mo/

nom

inal 0,8

0,6

0,4

0,2

Comparativa de la eficiencia a diferentes cargas Parciales de todos los sistemas de regulación.

Costo de explotación a 5 años

Para sacar todo el potencial a los compresores con variación de frecuencia, se debe instalar un solo compresor VF,un solo compresor VF, en paralelo con uno o varios compresores estándar, de manera que estos últimos, solo funcionen a plena carga, para suministrar la demanda estable en el tiempo y el compresor con variación de frecuencia, se encargue de ajustar el caudal generado por el conjunto de la sala a las variaciones de la red.

Sistema combinado de compresores

Compresor 2

Compresor VF

Compresor 1 Compresor 1Compresor VF

Compresor VF