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Refrigeración y Aire Acondicionado
AHORRO DE ENERGÍA
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Confidential / Property of
Danfoss Drives A/S
13 December, 2006
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Contents
¿Qué es HVAC/R?
Es lo que representa nuestro negocio!!!
Ventiladores
Bombas
Compresores
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13 December, 2006
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Contents
OBJETIVOS:
a.- Conocer la esencia del manejo de cargas cuadráticas y su diferencia de las demás cargas.
b.- Poseer el conocimiento necesario para decidir
cuándo utilizar drives, softstarters o bien dejar �la
cosa como está� en ventiladores y bombas.
c.- Conocer el criterio de uso de Drives en
compresores
d.- Utilizar de manera sencilla y rápida la
herramienta Energy Box
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13 December, 2006
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Contents
POTENCIA Y TORQUE.
Un motor eléctrico convierte energía eléctrica en potencia y torque para mover una carga
escencialmente mecánica.
Así pues, es la máquina la que define cómo ha de
comportarse el motor eléctricamente. Esto es
muy importante tenerlo claro.
El torque es proporcional al consumo de corriente y a la potencia eléctrica consumida por el motor.
¿Sabemos realmente lo que es Potencia y Torque?
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13 December, 2006
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Contents
TORQUE CONSTANTE.
�Sin importar a qué velocidad está la aplicación, el requerimiento de torque para mantenerla en
movimiento es el mismo�
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90
100
% RPM
Torque
Ejemplos:
Banda transportadora
Tornillo sinfin
Elevador de Cangilones
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Contents
TORQUE LINEAL.
�El torque que demanda la aplicación a su fuerza motriz es linealmente proporcional a la velocidad
de la misma�
Ejemplos:
Molino de piedra
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90
100
% RPM
Torque Mezclador
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Contents
TORQUE EXPONENCIAL (CUADRÁTICO).
�La demanda de torque a la fuerza motriz es geométricamente proporcional a la velocidad de
la aplicación�
Ejemplos:
Ventiladores
Bombas centrífugas
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90
100
% RPM
Torque
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13 December, 2006
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Contents
CAUDAL, TORQUE Y PRESION EN SISTEMAS
HVAC/R.
La presión absoluta del fluido dentro de un ducto
o una tubería se comporta de manera análoga al
torque. La única diferencia es el exponente que
define su comportamiento.
Presión es proporcional al cuadrado del
porcentaje de velocidad de la aplicación.
Torque es proporcional al cubo de la misma
variable.
¿Qué hay del caudal?
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13 December, 2006
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Contents
CAUDAL, PRESION Y POTENCIA/TORQUE.
0,00%
20,00
%
40,00
%
60,00
%
80,00
%
100,0
0%
Presión
Potencia/Torque
Caudal
133,00%121,00%110,00%110
100,00%100,00%100,00%100
72,90%81,00%90,00%90
51,20%64,00%80,00%80
34,30%49,00%70,00%70
21,60%36,00%60,00%60
12,50%25,00%50,00%50
6,40%16,00%40,00%40
2,70%9,00%30,00%30
0,80%4,00%20,00%20
0,10%1,00%10,00%10
0,00%0,00%0,00%0
PotenciaPresiónCaudal
RPM
(%)
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Contents
AHORRO DE ENERGÍA.
Ejercicio No. 1: Unidades de Manejo de Aire.
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13 December, 2006
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Contents
AHORRO DE ENERGÍA.
Ejercicio No. 1: Unidades de Manejo de Aire.
Potencia Ventiladores: 3 x 30Hp (3 x 22 kW)
El usuario utiliza sólo 2 ventiladores (arranque
directo) ya que cubren suficientemente las
demandas del sistema.
Usted dice �¿Sabía usted que si ponemos los 3 a funcionar con drives ahorrará mucha más energía
que dos encendidos?�. El usuario queda mudo�
¿Se lo demostramos?
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13 December, 2006
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Contents
AHORRO DE ENERGÍA.
Ejercicio No. 1: Unidades de Manejo de Aire.
Situación Actual.
a.- kWh que se consumen actualmente:
Si la torre trabaja 24/7 el consumo anual
en kWh/año es.
22kW x 2 x 24h x 365 días
= 385.440 kWh/año.
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13 December, 2006
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Contents
AHORRO DE ENERGÍA.
Ejercicio No. 1: Unidades de Manejo de Aire.
Situación Deseada.
b.- Para que tres ventiladores aporten el caudal
de dos, deben rotar al 66% de su velocidad
nominal. Así pues, por los tres ventiladores:
22kW x 3 x (0,66)³ x 24h x 365 días
= 166.219 kWh/año.
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13 December, 2006
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Contents
AHORRO DE ENERGÍA.
Ejercicio No. 1: Unidades de Manejo de Aire.
Cálculo del ahorro en kWh.
c.- El ahorro anual en kWh es igual a:
385.440 � 166.219 = 219.221 kWh/año
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Contents
AHORRO DE ENERGÍA.
Ejercicio No. 1: Unidades de Manejo de Aire.
Cálculo del ahorro en KVA contratado mensual.
En la situación actual:
22kW x 2 x 700% / 0,8 = 385 KVA
En la situación deseada:
22kW x 3 / 0,9 = 73,33 KVA
Ahorro:(385 � 73,3)x12 = 3.740,4 KVA/año(*)
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Contents
USO DE DRIVES EN AUTOMATIZACION
HVAC/R (Ventajas, 1/2).
a.- Sistema automático: controla la variable de
proceso de manera dedicada.
b.- Operación suave, gentil y silenciosa del motor.
c.- Elimina stress mecánico en el arranque.
d.- Previene vibración en la ductería.
e.- Protección a cortocircuitos, fallos de fase,
sobrecorrientes, trancamientos, rotura de acoples, bomba sin fluído, etc.
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Contents
USO DE DRIVES EN AUTOMATIZACION
HVAC/R (Ventajas, 2/2).
f.- Funcionalidad para avisar de mantenimiento
programado.
g.- Funciones escenciales de PLC.
h.- Control de presión sin sensores
i.- Funcionalidad de sleep en momentos de muy baja demanda.
j.- Funcionalidad de conversión Presión-Temperatura.
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Contents
TIPOS DE ARRANQUE (1/3).
Las aplicaciones HVAC/R poseen diferentes modalidades de arranque. Ellas son:
Directo: La fuerza motriz toma la totalidad de la
potencia de arranque de red, así pues el arranque
se realiza de la manera más rápida posible. El
consumo pico puede llegar hasta de 7,5 x In.
Estrella-Triángulo: La fuerza motriz comienza su arranque bajo un modo de limitación de
corriente, luego su conexión interna cambia a
modo de arranque pleno. En esa transición el consumo pico puede llegar a 5,5 x In.
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Contents
TIPOS DE ARRANQUE (2/3).
SoftStarter: Es un dispositivo electrónico de potencia que limita (previa configuración) la
corriente de arranque del motor. Por ende, la
aplicación acelerará suave y controladamente. El
SoftStarter no controla la velocidad final del
motor.
Drive: Dispositivo que a través de la variación de
tensión y frecuencia de la alimentación al motor, no sólo controla el arranque, sino adicionalmente
la velocidad de trabajo final de la aplicación. Es
por ello que se utiliza para controlar variables físicas como presión, nivel, caudal o temperatura.
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13 December, 2006
Name/department
Contents
TIPOS DE ARRANQUE (3/3).
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Contents
CRITERIOS DE SELECCIÓN Y CÁLCULO
(1/2):
a.- Es importante preguntar el ciclo de uso de la
máquina. Cuando la aplicación es de poco uso
(menos de unas 6 horas al día), tal vez convenga
sólo la implementación de un SoftStarter o bien
�dejar la cosa como está�.
b.- La necesidad de controlar la variable de
proceso sugiere directamente el uso del Drive.
c.- Saber qué otras cargas eléctricas están
conectadas al sistema ayuda a saber si puede mejorarse la demanda contratada (KVA)
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13 December, 2006
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Contents
CRITERIOS DE SELECCIÓN Y CÁLCULO
(2/2):
d.- Saber si aplica la reducción de KVA es crucial
para asegurar el máximo ahorro de energía y el
mínimo PayBack time.
e.- Existen arrancadores suaves muy pequeños y
económicos, ideales para ventiladores de potencia
reducida.
f.- Por encima de los 55kW, un SoftStarter es
más económico que un estrella triángulo y
protege mejor la aplicación.
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Contents
DRIVES EN COMPRESORES (1/2):
El uso de drives en compresores se ha hecho muy común en muchos países de América Latina.
La implementación de drives en Brasil y México
se está volviendo un standard, sobre todo en la
Industria de Bebidas y Alimentos.
Los factores que deben considerarse son:
a.- Ciclo de uso menor o igual a 75%
b.- Tipo de compresor a manejar: Siempre
consular con el fabricante!
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Contents
DRIVES EN COMPRESORES (2/2):
c.- Compresores Reciprocantes: Debe definirse
la velocidad mínima de la aplicación en función de
la presión mínima de aceite.
d.- Compresores de tornillo: Las velocidades
deben definirse en función de las capacidades de
la válvula slide.
e.- Compresores con lubricación por salpique.
f.- Compresores centrífugos.
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Contents
Preguntas:
El ahorro de energía en aplicaciones HVAC
explota al máximo la figura de:
a.- La variación del caudal de los ventiladores.
b.- La curva exponencial de los ventiladores y
bombas centrífugas.
c.- La alta presión atmosférica en la costa.
Respuesta: �b�
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Contents
Preguntas:
La presión generada en un ducto o tubería
es equivalente a:
a.- Cuadrado del porcentaje de velocidad.
b.- Cuadrado de la potencia del motor.
c.- Cubo de las RPMs.
Respuesta: �a�
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Name/department
Contents
Preguntas:
Una bomba que rote al 85% de su
velocidad nominal consumirá aproximadamente:
a.- el 60% de su potencia nominal.
b.- el 40% de su potencia nominal.
c.- el 85% de su potencia nominal.
Respuesta: �a�
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13 December, 2006
Name/department
Contents
Preguntas:
Una ventilador de reserva se incorpora a un
sistema de tres unidades. Sí se desea mantener el mismo caudal original ¿cuánto será el ahorro
producto de la disminución de velocidad?
a.- No hay ahorro alguno!
b.- El 42%
c.- El 58%
Respuesta: �c�
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Name/department
Contents
Preguntas:
�Lo que no se usa, se atrofia� es un
principio de Charles Darwin. Aplicado a HVAC/R, ¿este proverbio tiene validez?
a.- No, siempre será necesario un equipo de reserva.
b.- Depende de la aplicación HVAC/R y de su
nivel del uso
c.- Sí, siempre hay que usar las reservas para
ahorrar energía.
Respuesta: �b�
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Contents
VLT®Energy Box
Es una
herramienta
ideal para
calcular
retornos de
inversión o
Payback
Time.
Software
sencillo con
seis pasos.
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Name/department
Contents
VLT®Energy Box
Paso 1: Información del Cliente
Paso 2: Datos del sistema (bomba o ventilador)
Paso 3: Comparaciones y Costos
Paso 4: Cálculos de energía.
Paso 5: Ahorros de energía.
Paso 6: Reporte de análisis energético
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Danfoss Drives A/S
13 December, 2006
Name/department
Contents
VLT®Energy Box
Reportes
Generados:
33
Confidential / Property of
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13 December, 2006
Name/department
Contents
VLT®Energy Box
Reportes Generados:
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Danfoss Drives A/S
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Name/department
Contents
VLT®Energy Box
Ejercicio práctico �Cervecería Gallo Claudio S.A.�
Un cliente posee una torre de enfriamiento con motor ventilador de dos velocidades.
Potencia de eje: 7 kW, potencia motor: 7,5kW. El usuario opera esta torre durante todo
el año y asegura que por ser de dos velocidades el ahorro será máximo.
Usted le asegura que no es así y que con un Drive podrá recuperar su inversión en
menos de ____________ meses.
1.- Determinar el menor Payback time posible considerando: (15 ptos).
a.- Costos de instalación (PT-100, TT, honorarios) de 1.200 USD
b.- Costos de mantenimiento de 300 USD/año
c.- Tensión de alimentación de 440V
d.- Costos de energía de 0,11 USD/kWh
e.- Presión de diseño de 5� wg
e.- Setpoint de presión de 0,2� wg y caídas de 0,1� wg
2.- Determinar los cambios comparado con un sistema de volumen constante: (5 ptos)
