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Ahorro de energía con Velocidad Variable en Sistemas de Aire Acondicionado Arturo Ibarra Octubre del 2005

Ahorro de energía con Velocidad Variable en Sistemas de Aire Acondicionado arturoibarra

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Ahorro de energía con Velocidad Variable

en Sistemas deAire Acondicionado

Arturo IbarraOctubre del 2005

E l u s o r a c io n a l d e la e n e r g ía

N O e s u n lu jo e s u n a

N E C E S ID A D

¿Que es velocidad Variable?

¿¿Que es velocidad Que es velocidad Variable?Variable?

Analogía con un Carro de Transmisión AutomáticaAnalogAnalogíía con un Carro de a con un Carro de TransmisiTransmisióón Automn Automááticatica

Control de flujoAire, agua orefrigerante

Motor Eléctrico

Control

Velocidad ConstanteVelocidad ConstanteVelocidad Constante

• Freno para disminuir velocidadMAS DESPERDICIO

• Acelerador Siempre Clavado hasta el fondoDESPERDICIO DE ENERGIA

Velocidad VariableVelocidad VariableVelocidad Variable• Control total de acelerador• Freno solo si es necesario

Uso Racional dela Energía.

Fórmula de consumo de energía (Para Compresores, Ventiladores y Bombas Centrífugas)

KW2 = KW1 x (RPM2 / RPM1)3

Si suponemos:RPM1 = 8,000RPM2 = 4,000KW1 = 300

Por lo tanto: KW2 = 300 x (4000 / 8000)3 = 300 x (0.5)3 == 300 x 0.125 = 37.5 KW

Solo el 12.5 % de EnergSolo el 12.5 % de Energííaa

El PrincipioEl Principio

Aplicaciones.Aplicaciones.Aplicaciones.

► Unidades Manejadoras de AireSistemas VAV

► Bombas centrífugasSistemas desacopladosBombeo Agua Potable en edificios

► Chillers

Como Funciona en Manejadoras de AireComo Funciona en Como Funciona en Manejadoras de AireManejadoras de Aire

Vel. Optima del MotorVel. Optima del Motor

Temp. Del cuartoTemp. Del cuarto

Cierre/Apertura VAVCierre/Apertura VAV

Pres. en Pres. en SistSist DuctosDuctos

Punto de ajuste temp.Punto de ajuste temp.

VelVel. Actual del motor. Actual del motor

VSD

Como Funciona en BombasComo Funciona en BombasComo Funciona en Bombas

Vel. Optima del MotorVel. Optima del Motor

Cierre/Apertura Cierre/Apertura ValvsValvs

Pres. en Pres. en SistSist TuberTuberííasas

Punto de ajuste Pres.Punto de ajuste Pres.

VelVel. Actual del motor. Actual del motor

VSD

Como Funciona en ChillersComo Funciona en ChillersComo Funciona en Chillers

Vel. Optima del MotorVel. Optima del Motor

PosiciPosicióón Optima de PRVn Optima de PRV

Temp. Agua HeladaTemp. Agua Helada

Punto de ajuste temp.Punto de ajuste temp.

PresiPresióón Evap / Cond n Evap / Cond

PosiciPosicióón de PRVn de PRV

Vel. Actual del MotorVel. Actual del Motor

VSD

Retrolimentación

(CARGA PARCIAL)

Cerca del 97% de todas las horasde operación del sistema de aire acondicionado es en condiciones

fuera de diseño.

(CARGA PARCIAL)

Cerca del 97% de todas las horasde operación del sistema de aire acondicionado es en condiciones

fuera de diseño.

La Velocidad Variable, con variador de frecuencia (VSD)

optimiza la eficienciaen condiciones fuera de diseño

La Velocidad Variable, con La Velocidad Variable, con variadorvariador de frecuencia (VSD)de frecuencia (VSD)

optimiza la eficienciaoptimiza la eficienciaen condiciones fuera de diseen condiciones fuera de diseññoo

Que tan importante es el rendimiento a condiciones

fuera de diseño?

Que tan importante es el Que tan importante es el rendimiento a condiciones rendimiento a condiciones

fuera de disefuera de diseñño?o?

Otra vez, en sistemas de Aire Acondicionado, MAS DEL

98% DEL TIEMPO SE TRABAJA A CONDICIONES

FUERA DE LA DISEÑO

!!! Así de importantes son !!!

Otra vez, en sistemas de Aire Otra vez, en sistemas de Aire Acondicionado, MAS DEL Acondicionado, MAS DEL

98%98% DEL TIEMPO SE DEL TIEMPO SE TRABAJA A CONDICIONES TRABAJA A CONDICIONES

FUERA DE LA DISEFUERA DE LA DISEÑÑO O

!!! As!!! Asíí de importantes son !!!de importantes son !!!

Ahorros de Energía Y Dinero

En chillers Hasta el 30% anual

En Manejo de aire hasta el 60% anual

En Bombeo de agua helada hasta el 25% anual

• Ejemplo de un caso real para un sistema de 300 Tons de refrigeración de carga máxima

► En Unidades manejadora de Aire 56.5%

► En Bombas de agua Helada 28%

► En Chillers 26%

Para un Sistema de Caudal Variable en UMAs

Porciento de Carga CFM

Porciento del

tiempo

Horas Totales

Horas al año

Consumo unitario

Kw

KW-Hr al año

100 148,750 3 3640 109.20 67.51 7,37290 133,870 5 3640 182.00 55.92 10,17780 119,000 10 3640 364.00 45.90 16,70870 104,220 14 3640 509.60 37.21 18,96260 89,250 18 3640 655.20 29.70 19,45950 74,380 20 3640 728.00 23.30 16,96240 59,500 12 3640 436.80 17.59 7,68330 44,630 9 3640 327.60 12.38 4,05620 29,750 6 3640 218.40 8.10 1,76910 14,880 3 3640 109.20 3.91 427

100 3640 3640.00 103,576

Para Sistema Caudal Constante 3640 x 65.5 = 238,420 KW-Hr al Año

(1 - (103,576/238,420))x100 = 56.5% Ahorro de energía

Ahorro de 134,844 KW-Hr = $10,788.00 USD al año

Para Bombas de agua HeladaPara Bombas de agua Helada►Con Bombas de caudal constante de 720 GPM con consumo

de 12.9 Kw se tendrá un consumo anual, de (12.9 KW) x(3640 Hrs) = 46,956 KW-Hr

►Con Bombas de caudal Variable de 720 GPM con un consumo promedio de 9.3 KW se tendra un consumo anual, de (9.3 KW) x (3640 Hrs) = 33,852 KW-Hr

►Por lo tanto se tendrá un ahorro del 28%, lo que es lo mismo un Ahorro de 13,104 KW-Hr que representan $1,048.00 USD al año.

Para el ChillerPara el Chiller► Para el sistema de velocidad constante se tiene

una eficiencia promedio de 0.58 Kw/Ton en las 3,640 Hrs de trabajo del sistema, por lo que el consumo anual será de (0.58 Kw/Ton) x (3,640 Hrs) x (300 Tons) = 633,640 KW-Hr al año

►Para el sistema de velocidad variable se tiene una eficiencia promedio de 0.43 KW/Ton, por lo que el consumo será de (0.43 Kw/Ton) x (3,640 Hrs) x ((300 Tons) = 469,560 KW-Hr al año

►Ahorro del 26% = 164,080 KW-Hral año = $131,264.00 USD al año.

Para todo el sistema de 300 TonsPara todo el sistema de 300 Tons● Con el sistema de velocidad constante los

consumos son:► Manejo de Aire 238,420 Kw-Hr► Bombeo de agua helada 46,956 Kw-Hr► Chiller 633,640 KW-Hr► Total de 919,016 Kw-Hr

● Con el sistema de Velocidad variable► Manejo de aire 103,576 Kw-Hr► Bombeo de agua helada 33,852 Kw-Hr► Chiller 499,560 Kw-Hr► Total de 636, 988 Kw-Hr

AHORROAHORROAhorro total de

• 919,096 – 636,988 = 279,108 Kw-Hr al año

Ahorro de:

MAS de $22,000.00 USD/Año

¿ INTERESANTE ?

CorolarioCorolario● ¿Nos quedamos como estamos, Velocidad Constante?

• ¿Nos pasamos de conservadores o de miedosos?• ¿Nos costará caro y dejaremos de ser competitivos?

● ¿Damos el paso adelante a Velocidad Variable?• ¿Somos demasiado atrevidos?• ¿Tendremos beneficios reales?

Responder a estas preguntas dará la SOLUCION.

CorolarioCorolario• Para dar respuesta a las preguntas, las consignas son:

• Consulta a los expertos• Cuantificación del COSTO-BENEFICIO

• Evaluación de resultados (Expectativa)

• DECIDIR y TOMAR EL RIESGO o NO

• Evaluación de RESULTADOS (MEDICION)

A todos ustedes,Muchas Gracias por

su Tiempo y Atención