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50% 1.000.000 Versiones de Hadware Para tener un producto “personalizado” que cumpla perfectamente con los Ahorro de Energía El control de velocida...
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50%

1.000.000

Versiones de Hadware Para tener un producto “personalizado” que cumpla perfectamente con los

Ahorro de Energía El control de velocidad de bombas y ventiladores puede en muchos casos generar un ahorro de energía significativo

requerimientos de su aplicación, el VLT puede ser elegido dentro de una oferta de más de un millón de versiones de hardware diferentes

Casos de Ahorro de Energía mediante el uso de Variadores de Velocidad Danfoss VLT

Danfoss Group Danfoss es una empresa global con sede en Dinamarca Ventas estimadas 2010: >5000 MUSD Empleados: 26.152 a nivel global Producción: 290.000 ítems por día Millones de drives vendidos hasta el 2009 70 unidades de producción 113 Compañías de ventas

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Algunos de nuestros productos Danfoss Refrigeration & Air Conditioning Controls Danfoss Power Electronics VLT Drives Danfoss Heating Solutions

Danfoss Commercial Compressors Danfoss District Energy

Danfoss Development

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Soluciones Danfoss:

Nuestros clientes operan en un rango muy grande de industrias:      

Calefacción, HVAC (Ventilación y Aire Acondicionado) Alimentos y Bebidas Agua y procesamiento de aguas residuales Industria (Química, Textil, Petróleo y Gas, Minería, Grúas) Automotriz Energía Solar y Eólica

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Danfoss Power Electronics Danfoss VLT Drives



Proveemos soluciones de electrónica de potencia de alta calidad y energéticamente eficientes que le ayudan a ahorrar energía y a optimizar los procesos.

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Soluciones Danfoss:

Danfoss VLT® Drives 

 

26millones De toneladas menos de CO2



Un variador de velocidad permite controlar un motor eléctrico para que gire a la velocidad mínima necesaria para satisfacer los requerimientos del proceso El control de velocidad en bombas y ventiladores permite ahorrar típicamente la mitad de la energía consumida Hoy en día solo el 8% de los motores a nivel global está accionado por un variador de velocidad Productos:

 Variadores de Velocidad (VLT® )  Arrancadores Suaves (MCD® )  Accesorios

Gracias a los 2,4 millones de convertidores de frecuencia Danfoss VLT instalados globalmente.

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Centros de producción de Danfoss VLT Drives:  Graasten, Dinamarca Casa Matriz Producción de Drives hasta 75 KW  Loves Park, Illinois, EUA Producción de Drives de más de 75 KW  Milwaukee, Wisconsin, EUA Producción de tableros  Haiyan, China Producción de Drives VLT® MICRO FC-51  Danfoss Silicon Power, Schleswig, Alemania Producción de Módulos de Potencia (IGBT)

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La experiencia de Danfoss VLT Drives

1968

1973

1978

1983

1988

1993

1998

2005

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Diagrama de refrigeración industrial típico Compresor modulado en velocidad para mantener constante la presión de succión de acuerdo a la demanda. (Pe)

Bomba de glicol modulada por capacidad (temperatura)

VLT c/PID

Ventiladores de condensadores con variación de velocidad. Control por presión (Pc)

VLT c/PID

Consigna = Temperatura Exterior + 10°C Mín. 20°C

P

T+P

Pc VLT c/PID

Compressor

Condensador

P

Evaporador

Intercambiador de calor

Bomba glicol

Pe

T

Tc

M

Control convencional

Pe

Pc | Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 9

Compresor a pistón Control de capacidad por válvulas solenoides

Pistones

 Control de capacidad tradicional:

100%

100%

Capacidad

80%

75%

60%

50%

40%

20%

25%

 La cantidad de pistones activos definen la capacidad (control discreto)  El control se efectúa en base a la presión de succión  Control lento debido a banda muerta de 150 segundos  Los retardos del sistema causan pérdida de eficiencia (menor temperatura de operación que la requerida)  No es posible un control contínuo (control discreto)

0% Piston 1

Piston 2

Piston 3

Piston 4

Para un 76% de demanda se requieren los 4 pistones activos. Potencial de ahorro cercano al 25%

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Compresor a pistón Estrategia de control para un compresor de 8 pistones 100,0

 Control de capacidad por variación de velocidad:

87,5

 Los pistones y el VLT actúan conjuntamente para conseguir la capacidad requerida  La velocidad se define con un PID basado en la presión de succión  No hay banda muerta (Rampas de menos de 30 segundos)  Control lineal en un amplio rango  Velocidad mínima a respetar (ventilación del motor, presión de aceite)

75,0 Capacidad requerida %

– Control de capacidad por variador de velocidad

8 cil. 62,5 50,0 6 cil. 37,5 4 cil. 25,0 2 cil. 12,5

0,0 750

1500 rpm

Para una demanda del 76% se modula la capacidad al 76% (no hay pérdidas de eficiencia)

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Compresor a tornillo – Control de capacidad por válvula deslizante (Slide valve) 100

Curva Real

 Control de capacidad tradicional en un compresor a tornillo:

Potencia %

80

60

Ahorro

40

Curva Ideal 20

0 10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

 Capacidad del compresor definida por la válvula deslizante (slide)  La posición de la válvula se define por un PID basado en la presión de succión  Sistema de control lento por banda muerta de 300 segundos  Los retardos del sistema causan pérdida de eficiencia (menor temperatura de operación)  El COP del compresor disminuye con la capacidad (ver la curva)

Capacidad % Válvula slide

 60% de capacidad requiere 80% de la potencia nominal del compresor

Variador de velocidad Ideal

Potencial de ahorro alrededor del 20%

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Compresor a tornillo Zona de control válvula slide

Zona de control variador

 Control de capacidad por variación de velocidad:

100

80 Potencia %

- Control de capacidad por variador

60

40

20

Curva Variador 0 10

20

30

40

50

60

70

Capacidad % Válvula slide Variador de velocidad Ideal

80

90

100

 El variador y la válvula cubren la totalidad del rango de capacidad  La velocidad del variador está determinada por le PID de la presión de succión  No hay banda muerta (Rampas de menos de 30 segundos)  Tiempo cortos de respuesta permiten trabajar a mayor temperatura  El COP es lineal hasta el 60% de la capacidad  Velocidad mínima a respetar (ventilación del motor, presión de aceite) Eficiencia cercana a la ideal hasta 60% de la capacidad nominal

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Configuración de sistemas multicompresor

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Cascade Control - 3 Drives

3 3 2 2

1 1

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Cascade Control 1 Drive & 2 Soft starters

3 3 2 2

1 1

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Caso 1 − Frío para Cervecería Compresor a pistón Sabroe SMS-8-180 300HP

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Caso testigo en AB-InBev  Compresor a pistón para NH3:  5 Compresores a pistón  Proyecto:  Sistema en cascada  1 Variador para el compresor maestro - 300HP  4 Arrancadores suaves (300HP)  1 Equipo de control UNISAB (existente)  Implementación Q3 2006

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Análisis de la carga térmica requerida para las diferentes situaciones de producción Registro de consumo térmico 3.000.000

2.000.000

1.500.000

1.000.000

500.000

22

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

0 1

CT (kcal/h)

2.500.000

Días

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Ahorros estimados en base a las diferentes condiciones de operación y de necesidad de frío ∆ (KWh) 99,7 76,3 76,3 134,9 99,7 99,7 140,8 117,3 29,3 64,5 41,1 5,9 52,8 23,5 5,9 35,2 105,6 105,6 140,8 129,1 88,0 35,2 5,9 99,7 5,9 17,6

∆ % cap 17% 13% 13% 23% 17% 17% 24% 20% 5% 11% 7% 1% 9% 4% 1% 6% 18% 18% 24% 22% 15% 6% 1% 17% 1% 3%

% cap inv

% cap comp

83% 87% 87% 77% 83% 83% 76% 80% 70% 64% 68% 74% 66% 71% 74% 69% 82% 57% 51% 53% 60% 94% 74% 58% 74% 72%

100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 75% 75% 75% 75% 75% 75% 75% 75% 100% 75% 75% 75% 75% 100% 75% 75% 75% 75%

Costo de la energía (US$) − KwH Ahorro anual estimado − (US$)

0,09 $19.241,2

213.792,0 | Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 20

Los ahorros totales incluyen los debidos a la variación de carga y a los cambios de temperatura  Ahorros estimados por variación de carga = 213.792 + Ahorros por cambio de temperatura =130.327 kWh/año  Ahorros estimados totales: 344.119 kWh/año (22% de reducción)  Valuación económica US$ 31.000/año  Pay Back menor a 18 meses

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Mediciones efectuadas – KPI ABInBev (kWh/hl) Arranque del nuevo sistema con variación de velocidad

3,80 3,48

3,38 3,40

3,13

3,19

3,00

2,71

2,93

2,60

2,30

2,32

2,45

2,36

2,38

2,20 1,80 1,40 1,00 Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sept

Oct

Nov

Dec

Promedio (Real) antes de la implementación = 3,16 kWh/hl Promedio (Real) después de la implementación = 2,36 kWh/hl Ahorros reales totales = 25%

Ahorro medido 3% mayor que el estimado

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Caso 2 − Cervecería en el sur de Brasil Compresor de frío a tornillo Mycom N-250 VMD 1000HP

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Segundo caso exitoso en Brasil  Compresor a tornillo NH3:  7 Compresores a tornillo en el sistema  Proyecto:  1 Variador para el compresor maestro – 1000HP (-1 °C)  1 Variador para el compresor maestro – 1000HP (-10 °C)  1 Sistema de comunicación al UNISAB  UNICOM con software ROTATUNE  Implementación Q2 2008

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Ahorros totales estimados  Los ahorros estimados totales son de 2.172.724 kWh/año  9,27% de reducción en la cuenta de energía eléctrica  Ahorros de US$ 233.000/año  Reducción del índice de consumo energético estimado en 0,32 kWh/hl  Pay Back es menor a 13 meses

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Lecturas de índice de consumo energético – Compresor NH3 – Tornillo 1000HP - (kWh/hl − Cerveza) 9,50

Implementación del proyecto

9,11 9,09

kWh/hl

9,00

8,50

8,67

8,60

8,50

8,38

8,22 8,02

8,00

8,04

7,83

7,98

7,82

7,50

7,00 Ene

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

Ago

Sep

Oct

Nov

Dic

Promedio (Real) antes de la implementación = 8,96 kW/hl Promedio (Real) después de la implementación = 8,13 kW/hl

Representa el 40% del consumo total de la planta

Reducción del índice de consumo = 0,83 * 40% = 0,33 kW/hl

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Caso 3 − Compresores de aire Compresor de aire a tornillo Ingersoll Rand 250 HP

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Primer caso exitoso en Argentina  Compresor a tornillo aire 8 BAR  Proyecto:  1 Variador para el compresor maestro – 250HP (8 BAR)  Aprovechamiento de las capacidades de control dedicadas del VLT FC-202:  PID avanzado incorporado  Modo dormir y cambio automático de consigna  Equipo HPD IP54 con desconector y fusibles de fábrica  Implementación Q3 2008

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Ahorros totales medidos por el propio cliente:  Energía consumida teórica sin Variador de Frecuencia: 1.195.980 kWh  Energía real consumida en el periodo: 938.780 kWh  Energía Ahorrada en el período (11 meses): 257.200 kWh  Esto equivale a un 21,5%  Al costo de la energía en Argentina el Pay back es menor a los 18 meses.  Sancor dado el éxito alcanzado en este primer piloto, ya efectuó la modificación de dos unidades compresoras mas.

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Caso 4 − Bombas de agua Planta de tratamiento de efluentes ( 4 x 370 KW)

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40% de Ahorro en Colombia  4 Bombas HOMA (+ 1 Bomba reserva)  Proyecto:  5 Variadores VLT AQUA dispuestos en sistema Maestro-Seguidor  Las bombas deben asegurar una presión de 15 metros de columna de agua para garantizar un flujo adecuado para la planta de tratamiento.  Aprovechamiento de las capacidades de control dedicadas del VLT AQUA:  PID avanzado incorporado  Función Master-Follower  Implementación Q2 2008

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Ahorros totales en el proyecto:  Costo de la energía consumida por el sistema de control convencional: 583.410 USD/año (0,12 USD/Kwh)  Costo de la energía consumida por el sistema de control con velocidad variable: 328.170 USD/año  Ahorro: 255.240 USD/año  Esto equivale a un 43,7%  Tiempo de Pay back = 6 meses.  Otras ventajas: Menores costos de mantenimiento / mayor vida útil de las bombas. | Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 32

Conclusiones  Se prueba la efectividad del control de capacidad por variación de velocidad  La variación de velocidad puede usarse solo en el maestro o en todas las unidades para maximizar el ahorro y la versatilidad del sistema  El análisis previo es muy útil para verificar el potencial de ahorro de la instalación  Hacer mediciones antes y después de la implementación del proyecto permite verificar la veracidad de los estudios previos  Este tipo de proyectos con Pay back menor a 24 meses resulta muy atractivo para el mercado  La experiencia global de Danfoss drives en estos proyectos asegura un resultado positivo

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MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION

2009.04.24