161109 jornada eficiència schneider electric

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Eficiencia Energética en la Industria

Variadores de Velocidad

Ponente : Francisco Venero

[email protected]

Departamento Drives

Fecha : 09 Noviembre 2016

mailto:[email protected]



2

Indice

Introducción general

Soluciones y Aplicaciones

Productos

Schneider Electric 3 Industry - Drives – Francisco Venero & Adrián Iglesias – Jornadas EE - Mayo 2015

Consumo de la Energía

Repartición del uso de la Energía en el Mundo :

principal consumo de la energía es para calefacción, refrigeración, motores, iluminación,

27% Transportes

38%

Industria

& Infraestructuras

15% Residencial

18% Edificios

<2% Centro de Datos &

Redes


Consumo de motores en el mundo.

85% de los motores son

Bombas, Ventiladores, Compresores

● Edificio, consumo de motores

30% de electricidad

● Indu&Infr, consumo de motores

60% de electricidad

28% de la energía consumida en todo el

Mundo motores


Eficiencia Energética en Motores Costes Globales del Motor

Factura Eléctrica = costes Motor x 100

Energía

97%

Inversión : 1%

Instalación

& Mantenimiento : 2%

Costes globales durante la vida del Motor (media 15 años)

• A dónde va su dinero?

Gran Motor:

Factura eléctrica de 1 Mes = Coste Motor

Más allá de la inversión, el punto clave es asegurar un control eficiente del motor


Cómo se pierde su dinero ?

● ejemplo en un Coche :

…intente regular la velocidad de su coche

● manteniendo un pie en el acelerador

● el otro en el freno.

● ejemplo en una Bomba :

… intente ajustar la salida de una bomba

● haciendo funcionar el motor a velocidad nominal

● controlando el flujo con una Válvula

Freno

todavía uno de los métodos de control más habituales en la industria

….. con una considerable pérdida de energía

Eficiencia Energética en Motores Pérdidas de Energía


Como optimizar su instalación

● Usar Variador para controlar

el motor

Ahorro de hasta 10%

Ahorro de hasta 50%

● Usar motor de alto rendimiento


Tipos de motores en función de su eficiencia

Nivel de eficiencia Antigua normativa

IEC/EN 60034-2

Nueva normativa

IEC 60034-30

Super Premium - IE4

Premium - IE3

Alta EFF1 IE2

Estándar EFF2 IE1

Baja EFF3 -

● El objetivo de la directiva es prohibir la introducción de motores no eficientes en el mercado Europeo.

● Esto reducirá el consumo de eléctricidad y por tanto los costes de energía y las emisiones de CO2.

● Nueva Directiva Europea de motores BT (IEC 60034-30):

Nueva Directiva Europea de motores BT


Nueva Directiva Europea de motores BT

● Fase 1 (Desde 16 de junio, 2011):

● Fase 2 (Desde 1 de Enero, 2015):

● Fase 3 (Desde 1 de Enero, 2017):

IE2 (Alto rendimiento)

IE3 (Rendimiento Premium)

IE2 + VSD (Alto rendimiento)

Potencias entre

7,5 y 375 kW

IE3 (Rendimiento Premium)

IE2 + VSD (Alto rendimiento)

Potencias entre

0,75 y 375 kW

● Fases de implementación


Sistemas tradicionales de control de caudal

y desventajas

Métodos convencionales del control de caudal en instalaciones:

• Cortinas guiadas en la entrada de la ventilación.

• Damper en la salida.

• Damper tipo « By-Pass ».

• Válvula de estrangulación.

Desventajas de usar estos sistemas de control de caudal:

• Pérdidas térmicas.

• Pérdidas por fricción.

• Mayor mantenimiento de las instalaciones.

• Muy bajo rendimiento.

• Muy bajo Factor de Potencia eléctrico.


●…contribuir a reducir emisiones C02.

●…reduce su factura de energía

●…optimizar su inversión

●Actor contra el Calentamiento Global

●Ahorrar dinero

● Incrementar productividad

●Reducir coste mantenimiento

●Mejorar procesos productivos

…. ¿Como pueden ayudar los Variadores de Velocidad?


Los ahorros energéticos están en el proceso, el VSD permite beneficiarnos a través de la

regulación de velocidad del sistema.

Bomba

Rendimiento 85%

Motor

Rendimiento 96% Válvula

Rendimiento 74%

Bomba

Rendimiento 85%

Motor

Rendimiento 96%

ATV

Rendimiento 98%

100% - 75% = 25% Ahorro

En que se basa el principio básico


En que se basa el principio básico

Flujo

Potencia ● Control con Válvula :

●Motor siempre trabaja a máxima velocidad

●Solo pérdidas mecánicas son reducidas

● Control con Variador:

●Velocidad es reducida,

●Consumo energía es proporcional al cubo de

la Velocidad.

●Una reducción de velocidad del 20%

representa un ahorro de energía del 50%

95%


Altura (m)

Caudal (m3/h)

Curva característica de la

bomba

Curva de carga

del sistema

Q

H

Curva del sistema

La válvula se cierra un 20% Presión antes de la

válvula

Presión después de la

válvula

Q1

Válvula cerrándose

H1

Como funciona el sistema sin VVD


Altura (m)

Caudal (m3/h)


bomba

Curva de carga

del sistema

Q

H

Curva del sistema

La válvula se cierra un 20%

Presión antes de la

válvula

Presión después de la

válvula

Q1

Válvula cerrándose

Q2

Curva del sistema

La válvula se cierra un 50%

H2

H1

Como funciona el sistema sin VVD


Altura (m)

Caudal (m3/h)


bomba

Curva de carga

del sistema

H


bomba al 80% de su velocidad

nominal

Q1 Q

Reducción de la velocidad

H1’

Como funciona el VVD


Altura (m)

Caudal (m3/h)


bomba 100%

Curva de carga

del sistema

H Curva característica de la

bomba al 80% de su

velocidad nominal

Q1 Q

Reducción de la velocidad

H1’

Curva característica de la bomba al

50% de su velocidad nominal H2’

Q2

Como funciona el VVD


Head (m)

Flow (m3/h)Q

H

Q2

H2’

H2

●Regulación con válvula

● La bomba entrega H2 x Q2

● Pérdidas en la válvula (H2-H2’) x Q2

● La red consume H2 x Q2

●Regulación con VVD

● La bomba entrega H2’ x Q2

● La red consume H2’ x Q2

Comparando los dos sistemas

Altura (m)

Caudal (m3/h)

Consumo H2 x Q2 >> Consumo H2’ x Q2

19

¿Que le puede ofrecer Schneider Electric ?

Amplio rango de:

Aplicaciones y

Soluciones

Productos

20


Amplio rango de:

Aplicaciones y

Soluciones

21 Confidential Property of Schneider Electric

Aplicaciones en AGUA

Water &

waste water

Aplicación

Estación de Bombeo

Pozo

Bombas de Traída

Tornillo de Arquímedes

Dosificación

Otros usos

Control de olores

Aireación

Compresión de gas

Transporte de lodos

Decantadora (centrífuga)


Trituradora Centrífugadora

Mezclador

Transportador

Bombas

Food &

Beverage

Aplicaciones en ALIMENTACIÓN

Aplicación

Cinta transportadora

Trituradora

Mezcladora

Bombas de agua

Centrifugadora

Secador giratorio

Soplante/Ventilador

de secado


Trituradora

Molinos

Pila de mineral

Hydro Metalurgia

Transportador

Almacenamiento y carga

Aplicaciones en MINERÍA

MMM

Extracción del mineral



Aplicación

Transportador de larga distancia (carga severa)

Rueda de cangilones (Excavadora)

Elevación

Trituradora / Machacadora

Molinos trituradores: de bolas, SAG , AG…

(semi/autógenos)

Flotación y Espesamiento

Separadores de espiral y magnéticos

Extracción de agua y filtración

Bombas de pozo

Recuperadores y Apiladores (cintas)

Cargadores a transporte

Maquinaria móvil

Plataformas vibradoras (vibrofeeders)


Molino de cemento

Trituradora Horno

Molino de crudo

Transportador Ventiladores

Mezclador Almacenamiento y carga


Tratamiento minerales-cemento MMM



Tratamiento minerales-cemento

Aplicación

Trituradora / Machacadora

Cinta transportadora

Molinos

Ventilador de tiro inducido (Preheater Fan)

Ventilador de horno de gas

Ventilador de refrigeración (Cooler Exhaust Fan)

Horno principal

Molino vertical de rodillos (separador, VRM)

Bomba de agua

29 Schneider Electric - Drives-Skill development - B Jacqz - March 2014

Period April - February

2007- 2008

Without VSD

2008 - 2009

With

VSD Saving

Electric Consumption 277 MWh 106 MWh 61,7%

Schneider Solutions Example : Schneider Electric Grenoble (F) : Primary Pumps on Heating

● Services actions

● Installation of Variable Speed Drives on primary pumps of

the installation of heating

● Two Altivar 15 kW installed on the 2 primary pumps which

provide the heating of buildings T1, T2 and T7 on Grenoble

plant

● Project in collaboration with Dalkia

● Benefits :


● Objetivo reducir niveles CO²

● Proyecto & Servicio

● Registrar y analizar consumo

● Instalar Variadores de velocidad

● Confirmación del Ahorro final

● Beneficio obtenido por Tarmac:

SIN

VSD

CON

VSD

Ahorro

Power/ motor (media) 104 kW 40 kW

62% CO2 relación por año 459 T 175,5 T

Coste total anual 34,9 k£ 13,3 k£

Periodo Amortización 10 meses

Ventilación túnel en Tarmac (UK)


Spain – ATV630 – Pumping

Customer Challenge: It is a big investment Project in order to get energy savings about more than 200 ornamental fountains in Madrid city, at the same time to reduce

drastically OPEX expenditures.

Whichever Project, the end user is strongly interested in order to increase the ROI, but only through of a fine specification can achieve it.

In this case, UTE LUZ MADRID OESTE company has a role of installer and maintainer at the same time, because this company will assume all OPEX

expenditures of this project for 8 years

Solution: implementation of the "ATV Process" on-site sources madrid city in order to reduce

Opex costs> 8%, and Capex> 10%, plus 20% decrease in the risk of downtime for maintenance.

Keys to success with this project • Maximum optimization in outdoor environments,

Altivar Process work until 60ºC (derating)

and very well adapted to hard environments (3C3 and 3S3).

•A great WEB Server

Remote monitoring by Ethernet or wirelessly through a web server

•Hydraulic Curve, more performance

the first speed drive launched to the market which allow

to introduce the pump hydraulic curve and to display

on HMI drive in real time the BEP (Best Efficiency Point)

Fuentes ornamentales de Madrid

60ºC



Amplio rango de:

Productos


Gama Variación Velocidad (BT/MT)

desde Compactos y en Armario IP23/54

●El rango de los equipos en BT permite alcanzar hasta 2.400kW y en MT hasta los 12.000kW


Gama Variación Schneider Electric - 2016

Page 34 Confidential Property of Schneider Electric |

ATV61* & ATV71*

ATV312* & ATV32*


Variador Orientado a Servicios del Proceso

Nuevo lanzamiento

Altivar Process

Simplemente “más que un producto”


ATV660 Variadores en Armario

400V

Altivar Process

0,75 5,5 11 22 45 90 110 160 315 500 800 1500 kW

ATV630-ATV650 de Montaje en Pared 230V/400V

ATV630F-ATV650F

Armario completo

400V

ATV680 “Low Harmonic”

Variadores en Armario

400V

ATV660

(sólo 690V )

ATV680

(sólo 690V)

IP21, IP23,

IP54, IP55 Rangos de potencia


10 años de vida • Aplicaciones estándar Pn (Sobrecarga de 110%)

• Aplicaciones alto par Pn-1 (Sobrecarga de 150%)

• Motor de Inducción y de Imanes permanentes

Consola remota (HMI):

• Muchos idiomas (más de 20)

• Personalizable (unidades,…)

• Visualización Consumo/hidráulica (bomba)

• Control Tendencias y derivas en la bomba

• Funciones dedicadas

• HMI extraíble con RTC, kit de fácil montaje

(agujero Diam22), en caso de fallo activación

fondo pantalla en rojo

Emisiones Conducidas IEC/EN 61800-3

• Hasta 45kW 400v C2 50m C3 150m

• Por Encima 45kW C3 150m

IEC61000-3-12 cumplimiento:

• Rango THDi 48% desde el 100% hasta el 80%

de la carga nominal del motor

Ambiente adverso:

• Químico 3C3

• - H2S, Ozone, SO2

• - Niebla salina

• Mecánico 3S3

• - Grado de contaminación 3

• - Placas barnizadas

Altitud:

• hasta 4800m dentro de las condiciones definidas

Altivar Process

Temperatura de operación:

• -15°C hasta +50°C sin declasificación

• Hasta +60°C con declasificación

Integrado bus de campo:

• Ethernet Modbus TCP

• Modbus

Opciones de Fieldbus:

• Ethernet IP/Modbus TCP (dual port)

• DeviceNet

• CANopen

• Profibus y ProfiNet

2 ranuras para opciones “SHI “ :

• Fieldbus

• Digital & Analog E/S

• Relés (3)

Características


Fuera de la Planta

Uso de la gestión de red

Dentro de la Planta

rôqe Conectado por Cable

…

Inalámbrico

Centro de Operaciones

Phone line

Ethernet Integrado : Acceso sencillo a datos y transferencia masiva de datos

Siempre conectado … “Internet de las cosas”

En cualquier lugar, en cualquier momento


Interface Variador & Usuario (HMIs)

HMI del variador

Herramienta industrial Integrada

(Parte frontal del armario)

Visualizador de Código QR

Dinámico

Almacenamiento de datos masivo

del variador (formato CSV)

DTM - So Move 2.0

Integración en Soluciones SE

Herramienta de ingeniería para

el diseño y el mantenimiento

Acceso completo a los datos

del variador

Altivar Process Webserver

100% estándar (0 software – 0 versiones)

HMI Online, focalizado en facilitar la explotación y

mantenimiento

Movilidad


Kit de montaje en puerta:

- Fijación simple del armario con agujero de 22 mm

- Adaptador RJ45/RJ45 para conexión estándar con el

variador

Pantalla con IP65 de serie / tipo 12

IP65/Tipo 12 Integrado

- Rueda táctil capacitiva

Funciones de almacenamiento masivo

-Mini USB para intercambio de archivos con el ordenador

- Capacidad de almacenar 4 configuraciones

- Archivos de registros de datos

Mejoras - Información y funciones personalizadas

- Reloj en tiempo real

- Gráficos

- Visualizador de código QR dinámico

- Luz Roja de aviso


QR código 2 doc:

-Acceso contextual a documentación técnica avanzada

Solución de Problemas

Configuración de las funciones

- Lector de código estándar QR

- Con las mismas ventajas de alta resolución y pantalla de

color de un smart phone

Acceso directo con código QR Dinámico

jsmith

John.smith@schneider-...

“QR código 2 caso”: Link directo al centro de

Atención al Cliente

- Creación automática de solicitud de soporte técnico

-Información a enviar número de serie y referencia del variador

- Contacto Directo con el CAC


Permite Optimización de su instalación: Tablero de visualización de Energía y Proceso

Flexibilidad:Página de Inicio Configurable;Personalización de interfaz de usuario;Gestión de perfiles de usuario

Webserver


Curvas de la Bomba integradas => Optimización del Proceso;

Trabaja Próximo al punto BEP (Best Efficient Point) Fácil de configurar (5 puntos de la curva) para la visualización gráfica del punto de operación

y el punto de Mejor Eficiencia

Control de la Bomba

Cuadros de mando de la Bomba => Gestión del Proceso

Valores claves de la bomba, Eficiencia, KPI del proceso, volúmenes acumulados


BEP Área

Flujo

bajo

Área final de

curva

Flujo

Altura manométrica

Rango de

operación

Funciones de protección del bombeo:

● Protección del sensor térmico

● Cavitación Preventiva de la Bomba

● Protección de Bajo Caudal

● Protección de Alto Flujo

● Protección Presión de Entrada

● Protección Presión de Salida

● Final de Curva

● Reducción de potencia con la temperatura

Protección de su Bomba

Isolating Valve

Flow Sensor

Flow Switch

Pressure Sensor

High Pressure switch

Low Pressure switch

Low flow protection

Flow Sensor

Flow Switch

Pressure Sensor

High Pressure switch

Low Pressure switch

Pump 2

No Return

& Isolating

Valve


¿Qué aporta Altivar Process?

En el coste total de la Propiedad

Gestión

Energía

Prestaciones

Proceso

Gestión

Activos

Reducción costes energéticos

• Medidor de potencia <5%

• Lecturas de energía • Detección derivas de la bomba

• Función “Stop & Go”

Reducción costes mantenimi.

• Altas protecciones

• Mantenimientos predictivos • Ambientes severos

• Diseño pensado Servicios

Reducción costes en paradas

• Código dinámico QR • Acceso histórico mantenimiento

• Potente Web Server • Robusto a condici. ambientales

• Reemplazamiento rápido

Reducción en la Explotación

• Captura de datos

• Orientado a objetos

• Ethernet de serie

• Mejores prestaciones control • Control motor mas robusto

• Más robusto a las perturbaciones de red

• Doble puerto Ethernet

Reducción de costes en la instalación &

Puesta en marcha

• Muy fácil de conectar

Reducción costes ambientales

• Certificado Green Premium

Reducción en costes fijos indirectos

• Muy compacto

• Montaje fácil en pared

Coste inicial en la inversión

Coste inicial

Reducción costes en diseño

• Optimizado diseño en refrigeración

• Abierto a cualquier arquitectura

de proceso

Reducción costes en ingeniería

• Fácil cableado

• Bloques de función • Funciones de aplicación

• Funciones de seguridad

Reducción costes Instalación & Puesta en

marcha

• Herramientas sencillas de uso

• Fácil conexionado

• Uso de tecnología FDT/DTM Servicios Schneider Electric

Drives con un

Alto Valor Añadido

Schneider Electric Industry - Drives – Francisco Venero & Adrián Iglesias – Jornadas EE - Mayo 2015

Software de configuración

SOMOVE 2.1


SoMove – Software para VSD

El SoMove® es un software de puesta en marcha de fácil manejo para PC, destinado a la

instalación de los diferentes dispositivos de control motor de Schneider Electric.

Dispositivos DTM

Variadores de velocidad: ATV 12/ 312/ 32/ 61/ 71/Altivar Process.

Arrancadores progresivos: ATS 22 / 48.

Arrancadores –controladores: TeSys U,

Sistemas de gestión de motores: TeSys T,

Servodrivers: Lexium 32 y 28

El software SoMove integra funcionalidades destinadas a las diferentes fases de

desarrollo de una aplicación, la configuración, puesta en marcha y el

mantenimiento.

Link: http://www.schneider-electric.com/en/product-range-download/2714-somove

http://www.schneider-electric.com/en/product-range-download/2714-somove










Mantenimiento

● Comparar la configuración del dispositivo conectado con la

guardada en el PC,

● Transferir una configuración a un dispositivo,

● Registrar los fallos.

Puesta en marcha

● Transferir la configuración al dispositivo,

● Osciloscopio, la visualización de parámetros.

● Control del variador con el panel de control,

● Guardar la configuración final.

Configuración

● Ajuste de parámetros en modo online.

● Configuración de los parámetros en modo

desconexión.

● Guardar Configuración.

● Imprimir la configuración.

● Exportar configuración

SoMove®

SoMove – Software para VSD


Página WEB dedicada

> Drives landing page

http://www2.schneider-electric.com/sites/corporate/en/products-services/product-launch/drives/altivar-speed-drives.page

http://www.vcampus.schneider-electric.com/psx/resource-centre/plantstruxure-offer/telemetry/variable-speed-drives-altivar-process













Conclusiones El uso del variador parece imprescindible !

Variadores

…….que podría cambiar !

● Ahorro en consumo de hasta -50%

● Menos pérdidas mecánicas , evitar estrés, ruidos y vibraciones

Cambiar el modo de control de los Motores

Electromecánico

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Engineering

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