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AHORRO DE ENERGÍA EN MOTORES ELÉCTRICOS

AHORRO DE ENERGÍA EN MOTORES ELÉCTRICOS. Ing. Gustavo Cadena Bustamante 24 de mayo de 2013. USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA EN MOTORES ELÉCTRICOS SELECCIÓN DE MOTORES MOTORES ALTA EFICIENCIA FACTOR DE POTENCIA VARIADORES DE VELOCIDAD AUTOMATIZACIÓN.

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  1. AHORRO DE ENERGÍA EN MOTORES ELÉCTRICOS Ing. Gustavo Cadena Bustamante 24 de mayo de 2013

  2. USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA EN MOTORES ELÉCTRICOS • SELECCIÓN DE MOTORES • MOTORES ALTA EFICIENCIA • FACTOR DE POTENCIA • VARIADORES DE VELOCIDAD • AUTOMATIZACIÓN

  3. DISTRIBUCIÓN DE LOS CONSUMOS DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

  4. MOTORES ELÉCTRICOS 78% DEL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA Un motor eléctrico es una máquina que transforma energía eléctrica en energía mecánica.

  5. MOTORES ELÉCTRICOS CORRIENTE CONTINUA CORRIENTE ALTERNA SERIE MOTOR COMPOUND SHUNT SIN ESCOBILLAS PASO A PASO SERVOMOTOR SIN NÚCLEO • SÍNCRONO • ASINCRONO

  6. MOTORES ASINCRONOS

  7. MOTORES ASINCRONOS

  8. SELECCIÓN MOTORES ASINCRONOS • DATOS FUNAMENTALES DE LOS MOTORES • Potencia, KW ó HP • Tensión de servicio, KV ó V • Frecuencia, HZ • Velocidad nominal, r.p.m. • Corriente nominal, A • Factor de potencia, cos ángulo, • Eficiencia, n%

  9. SELECCIÓN MOTORES ASINCRONOS • DATOS FUNAMENTALES DE LOS MOTORES • Tipo y tamaño de armazón; P, TCCV, TCCV-X,... • Posición de trabajo; vertical, horizontal • Tipo de flecha; hueca, solida, doble extensión • Par; estandar, alto par • Tipo de acoplamiento; Flexible, brida "C" o "D" • Temperatura de operación; clase de aislamiento; B, F, H

  10. Eficiencia en el uso de la energía en motores eléctricos • Se calcula que hay 1.5 millones de motores trifásico factibles ha ser sustituidos • Alta población de motores de eficiencias muy bajas y con más de 15 años

  11. FACTOR DE POTENCIA • UN FACTOR DE POTENCIA ALTO (MAYOR DE 90) BENEFICIOS: • Evitar cargos por bajo FP y obtener bonificación • Liberación de potencia en el transformador y en la instalación. KVA=KW Toda la potencia produce trabajo • Reducción de corriente en alimentadores • Reducción de pérdidas en alimentadores • Reducción de la caida de tensión • Por lo anterior; Ahorro de energía

  12. FACTOR DE POTENCIA • Los motores requieren de potencia activa y reactiva para funcionar. kW kVAR

  13. Medios de corregir el factor de potencia • Bancos de capacitores. • Motores síncronos. • Condensadores síncronos. • Compensadores estáticos de VARS.

  14. Corrección de factor de potencia mediante bancos de capacitores • Casi siempre son el medio más económico. • Se pueden fabricar en configuraciones distintas. • Son muy sensibles a las armónicas presentes en la red.

  15. 500 KVA Planteamiento de un caso práctico Conductor 600 KCM 6 conductores (2/Fase) 220 Volts FP= 70.0 350 KW 100 M Operación: 20 horas diarias.

  16. 500 KVA Objetivo • Subir el factor de potencia a 0.95 inductivo.

  17. Datos previos Tarifa HM • Costo promedio de kW-H = $ 1.33 • Costo de kW de Demanda Máxima = $ 177.85 • Cargo por bajo factor de potencia :

  18. Datos del recibo • Demanda Máxima medida 350 kW 62,248 • Consumo de Energía 210,000 kWH 279,300 • Facturación 341,548 • Cargo por bajo FP (0.7)58,541 • Subtotal 400,089 • +16% IVA 64,014 • Total 464,103

  19. Ahorros obtenidos • Ahorro mensual obtenido por evitar el pago de cargos por bajo factor de potencia: $58,541 • Ahorro mensual obtenido por la bonificación por alto factor de potencia: $4,494 AHORRO TOTAL : $63,035

  20. BANCOS DE CAPACITORES

  21. VARIADORES DE VELOCIDAD Aplicaciones con alto potencial de ahorro presentes en la industria moderna Ventiladores Bombas Compresores

  22. VARIADORES DE VELOCIDAD

  23. VARIADORES DE VELOCIDAD 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.

  24. VARIADORES DE VELOCIDAD TORQUE CONSTANTE. “Sin importar a qué velocidad está la aplicación, el requerimiento de torque para mantenerla en movimiento es el mismo” Ejemplos: Banda transportadora Tornillo sinfin Elevador de Cangilones

  25. VARIADORES DE VELOCIDAD TORQUE VARIABLE - LINEAL. “El torque que demanda la aplicación a su fuerza motriz es linealmente proporcional a la velocidad de la misma” Ejemplos: Compresor pistón Compresor de tornillo Compresor scroll

  26. VARIADORES DE VELOCIDAD TORQUE VARIABLE - EXPONENCIAL. “La demanda de torque a la fuerza motriz es geométricamente proporcional a la velocidad de la aplicación” Ejemplos: Ventiladores Bombas centrífugas

  27. VARIADORES DE VELOCIDAD Caudal, torque y presión estática en aplicaciones de torque exponencial. 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.

  28. VARIADORES DE VELOCIDAD Leyes de Afinidad.

  29. VARIADORES DE VELOCIDAD AHORRO DE ENERGÍA. Ejercicio No. 1: Torre de Enfriamiento.

  30. VARIADORES DE VELOCIDAD AHORRO DE ENERGÍA. Ejercicio No. 1: Torre de Enfriamiento. 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.

  31. VARIADORES DE VELOCIDAD AHORRO DE ENERGÍA. Ejercicio No. 1: Torre de Enfriamiento. Situación Actual. a.- kWh que se consumen actualmente: Si los ventiladores trabajan 24/7 el consumo anual en kWh/año es. 22kW x 2 x 24h x 365 días = 385.440 kWh/año.

  32. VARIADORES DE VELOCIDAD AHORRO DE ENERGÍA. Ejercicio No. 1: Torre de Enfriamiento. 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.

  33. VARIADORES DE VELOCIDAD AHORRO DE ENERGÍA. Ejercicio No. 1: Torre de Enfriamiento. Cálculo del ahorro en kWh. c.- El ahorro anual en kWh es igual a: 385.440 – 166.219 = 219.221 kWh/año

  34. VARIADORES DE VELOCIDADEN BOMBEO DE AGUA

  35. VARIADORES DE VELOCIDADEN BOMBEO DE AGUA

  36. VARIADORES DE VELOCIDADEN BOMBEO DE AGUA

  37. VARIADORES DE VELOCIDAD Compresores reciprocantes Presiones: Mín: 4 PSI Typ. 45 PSI Máx: 60 PSI

  38. VARIADORES DE VELOCIDAD Compresores reciprocantes La vida útil de las piezas mecánicas de un compresor reciprocante se incrementa en función de la disminución de la velocidad promedio del equipo.

  39. VARIADORES DE VELOCIDAD El consumo de energía en un compresor de pistón es proporcional a la velocidad del mismo.

  40. VARIADORES DE VELOCIDAD Compresores de tornillo

  41. VARIADORES DE VELOCIDAD La vida útil de los compresores manejados por Drives puede incrementarse hasta un 36,5%

  42. CASOS DE EXITO

  43. AUTOMATIZACIÓN • Antes era para mejorar procesos, ahora aplica al ahorro de energía

  44. AUTOMATIZACIÓN • Eficientiza y optimiza el uso de energía; consume lo necesario para poder operar • Evita el desperdicio de energía por tener operando motores en vacío • De manera inteligente permite adecuar a las diferentes necesidades • Monitorea permanentemente el estado de la maquinaria, su desempeño y operación

  45. GRACIAS GUSTAVO CADENA BUSTAMANTE gustavo.cadena@elkon.com.mx Tel: (229) 935 1775, 935 1867 Fax: (229) 935 8139

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