eficiencia record electric

EFICIENCIA EN

MOTORES ELÉCTRICOS

EFICIENCIA EN MOTORES

ELECTRICOS

La creciente demanda de energía eléctrica para atender las necesidades de desarrollo global, implica grandes inversiones en generación y transmisión de energía, así como el uso derecursos naturales cada vez más escasos y bajo presiones ambientales. Nuestro Paraguay no es ajeno a estas cuestiones.

Evolución del Motor C.A.

MOTOR DE INDUCCION TRIFASICO:

ESTATOR1

PARTES:

Carcaza;

Núcleo de Chapas;

Devanado Trifásico.

2 Eje;

Núcleo de Chapas;

Barras y anillos de corto.

3

ROTOR

OTRAS PARTES Tapas;

Ventilador;

Caja de conexión;

Rodamientos;

Placa de Identificación;

Tapa defletora, etc.

NOCIONES FUNDAMENTALES

Carcazas

NUCLEO DE CHAPAS Y BOBINADO

ROTORES

TAPASBRIDAS

RODAMIENTOS / VENTILADOR / TAPA DEFLETORA / CAJA DE CONEXIONES

OTRAS PARTES

PORTA ESCOBAS (LEVANTAMIENTO AUTOMATICO)

MANCAL DE RODAMIENTO

OTRAS PARTES

USO EFICIENTE

DE LA ENERGIA

Del total de energía primaria en el mundo

SE EMPLEA APROXIMADAMENTE EL

El 63% son pérdidas en los procesos

La energía y el ambiente

• El sector energético, con todos sus sub-sectores, es el mayor productor de CO2

• Las mayores cantidades se han producido en los países industrializados desde mucho tiempo atrás.

• LAC es responsable solo del 5% de las emisiones a nivel mundial.

Desarrollo sostenible

• Desarrollo que llena las necesidades de la presente generación sin comprometer la habilidad de las futuras generaciones de satisfacer las suyas.

• Comprende tres ejes: Ambiente, Economía y Equidad.

• Componente muy importante en LAC, la eficiencia energética.

Motivaciones y Bases Teóricas

EE

Escenario de Referencia Mundial IEA (WEO 2009)

EE: principal fuente energética mundial a partir del 2011-2012

16

Definición

Eficiencia energética es la capacidad de usar menos

energía para producir la misma cantidad de iluminación, calor,

transporte y otros servicios energéticos

El uso eficiente de la energíaeléctrica es un concepto cuyaaplicación beneficia por igual a:

Al usuario final:

Porque para iguales resultados,necesita menos recursos

A la ANDE:Porque al reducir los picos de la curvade carga o demanda máxima, permiteincorporar mayor cantidad de usuarioscon las instalaciones existentes y por lotanto sin nueva inversión en unprincipio y una inversión mejoraprovechable en el futuro.

Al País:

Por cuanto permite mejoraprovechamiento de sus recursosno renovables, si los poseen, o unamenor erogación de divisas, si nolos posee. Por cada 1 DÓLARaplicado a Programas de EE el paísse ahorra 10.

Al planeta tierra:

Pues disminuye la contaminaciónglobal en gases tóxicos, como aquellosque contribuyen al efecto invernadero

Este concepto no tienecompetidores ya que es difícilencontrar algo cuya aplicacióntraiga únicamente beneficios. Sinembargo es poco conocido y menosutilizado


ELECTRICOS

50-60% del consumo mundial de energía eléctrica esta relacionado con el uso de motores.

70 a 75% del consumo industrial corresponde a motores, de los cuales la gran mayoría trabaja mas de 12 horas al día


ELECTRICOS

Pérdidas en motores Eléctricos:

• Pérdidas Joule generadas por el bobinado en el estator (40%).

• Pérdidas Joule generadas por el rotor (20%).

• Pérdidas en el Hierro (20%).

• Pérdidas mecánicas: rodamientos, ventilación, etc. (7,5%)

• Pérdidas adicionales: armónicos, rebarbas en la chapa del estator (12,5%)

Estator40%

Rotor20%

Hierro20%

Rozam./Vent.

7%

Disp.13%

Pérdidas


ELECTRICOS

La mejor manera de hacer frente a la problemática energética que afecta a nuestro país y al mundo es combatir el desperdicio y aumentar la eficiencia energética. En este escenario de cambios tecnológicos nuestro proveedor WEG desarrollo la nueva línea de

motores W22


ELECTRICOS

•Reducción de los niveles de ruido y vibración.

•Aumento de los niveles de Eficiencia Energética (Ahorros del 16% al 40% en energía).

•Facilidad de Mantenimiento.

•Crecimiento de las aplicaciones con velocidad variable a través de la utilización de convertidores de frecuencia.

•Flexibilidad.

Economía de Energía.

Durante la vida de un motor eléctrico, el 92,8% de los costos son referidos a costos de consumo de energía, el 3% a costos de mantenimiento y solo 4,2% al costo de adquisición inicial. Con la Línea W22, WEG excede los valores de rendimiento previstos por la norma IEC 60034-2-1 y la NBR 17094


ELECTRICOS

0,00%20,00%40,00%60,00%80,00%

100,00%

Costos

Costos

EFICIENCIA EN MOTORES W22

Chapas magnéticas de bajas pérdidas

Rotor tratado térmicamente

Sistema de disipación térmica

mejorado

Bobinado camada mixta con mayor

cantidad de cobre

Anillos de Corto y Barras de Rotor con

diseño especial

Entrehierro menor

Caja de conexiones: Mayor Volumen, Varias

posiciones

Anillos de fijación de cojinetes: Mayor disipación de calor

Tapas: Estructura reforzada, mayor

disipación de calor

Tapa deflectora aerodinámica,

estructura reforzada del ventilador.

Carcaza: menores niveles de vibración,

aletas dimensionadas para mayor disipación de calor y para evitar

acumulación de líquidos

EFICIENCIA EN MOTORES ELECTRICOS

Nuevo Sistema de VentilaciónEl proyecto del sistema de ventilación de la línea W22 proporciona menores niveles de ruido y permite una mejor distribución del flujo de aire sobre el motor, minimizando los puntos calientes en la superficie, aumentando la confiabilidad y longevidad del motor.• Reducción de la elevación de temperatura en los cojinetes, resultando en mayores intervalos de lubricación.


ELECTRICOS

Estructura de la carcazaEl diseño reduce la dispersión del flujo de aire y contribuye al aumento de la transferencia térmica entre el motor y el ambiente.• Lugares específicos para el posicionamiento de sensores de vibración .• Pies macizos, facilitando el alineado y la consecuente instalación además de aumentar la capacidad de absorción de impacto debido a que son parte de la carcaza de hierro fundido gris de alta resistencia


ELECTRICOS

Sistema de aislación WISEEl exclusivo sistema WISE (WEG Insulation System Evolution) ofrece una resistencia más prolongada a la degradación por temperatura de la aislación a través del Mejoramiento de los materiales que componen el sistema, tales como: alambres, papeles aislantes, sistema de impregnación, barniz, cables ydemás componentes.


ELECTRICOS

Aplicación con convertidores de frecuenciaLa tecnología exclusiva de aislación WISE (WEG Insulation System Evolution) de categoría F (Δt = 105 K), asegura características de aislamiento eléctrico superiores. Los estatores son aptos a operar con convertidor de frecuencia.

Curva de Derating


ELECTRICOS

Aplicación con convertidores de frecuenciaLa solución de Flujo Optimo fue concebida para aplicaciones en bajas frecuencias con cargas de par constante, no debiendo, por lo tanto, ser utilizada con cargas de par variable o arriba de la frecuencia nominal de operación.Son aun condiciones para aplicación del Flujo Optimo:•Motores con eficiencia mínima IE2;•Motor accionado con convertidor de frecuencia WEG CFW-09 (versión 2.40 y arriba) o CFW-11;•Aplicación con control vectorial sensorless (sin encoder).


ELECTRICOS

Versiones DisponbiblesLa línea W22 esta disponible en tres versiones de eficiencia de acuerdo con larecien publicada norma IEC 60034-30: Standard Efficiency (IE1), High Efficiency (IE2) y Premium Efficiency (IE3).


ELECTRICOS

Eficiencia ExtendidaEl proyecto eléctrico de la línea W22 fue concebido de manera que las eficiencias se mantengan prácticamente constantes en el rango de 75% hasta 100% de carga. Deesta manera, mismo que el motor no opere en carga nominal su eficiencia no sufre cambios considerables lo que garantiza elevados niveles de eficiencia energética.


ELECTRICOS

Sustitución de motores.

Se verifica que la retirada de un motor convencional existente que esté funcionando adecuadamente por un motor equivalente de alto rendimiento representa un retorno de la inversión de 2 a 3 años. Pero para el caso de nuevos proyectos y ampliaciones industriales se justifica plenamente, obteniéndose un retorno del diferencial de precios entre los motores de 5 a 12 meses


ELECTRICOS

Ejemplo:

•Una Cinta transportadora es accionada por un motor de 100 CV – 1430 RPM –380 V

•Funcionamiento: 8.000 horas / año – 75% de la potencia nominal.

•Motor Convencional:

Rendimento a 75% del nominal = 88%

• Motor Alto Rendimento W22:

Rendimento a 75% del nominal = 93,5%

• Economía de Energia =100 CV x 0,736 x 0,75 x 8.000 h x (100/88 – 100/93,5)

Economía de Energia = 29.520 kWh / año

Costo del kWh = Gs. 296,56 / kWh (Consumo Industrial Pliego N° 20).

Economia anual = 29.520 kWh /año x Gs. 296,56 / kWh

Economia anual = 8.754.450 Gs. /año.

Diferencial de precios = 20%

Retorno de la inversión = 7 meses.


ELECTRICOS


ELECTRICOS

Metodología Aplicada a Proyectos de EficienciaEnergética en Motores:

Etapa 1: Análisis de Datos y definición de motores potencialmente ineficientes. Etapa 2: Estudio General de los Procesos. Etapa 3: Diagnóstico de las condiciones operacionales. Etapa 4: Sustitución de Motores. Etapa 5: Medición para evaluación de resultados.


ELECTRICOS

Beneficios de los proyectos Reducción de rutina y costos de mantenimiento. Reducción de stock de partes y piezas.Aumento de la confiabilidad de la planta. Reducción de cantidad de motores.Reducción de la demanda instalada. Disponibilidad de Mano de Obra.


ELECTRICOS

Eficiencia Energética con conversores de frecuenciaLa posibilidad del control electrónico de la velocidad en motores de inducción permite la economía de la energía en sistemas donde se necesita variación de caudal.

3

2

1

2

1

n

n

P

P

M Bomba

Motor

Válvula

Red

M Bomba

Motor

Red

Convertidor deFrecuencia

COMPARATIVO ENTRE SISTEMAS DE CONTROL DE CAUDAL / PRESION

Sistema Convencional(Válvula)

Sistema con Variación de Velocidad (Convertidor de Frecuencia)


ELECTRICOS

100%

100%

%Energía

% Caudal

Estrangulamiento

Variación de Velocidad

Caudal Potencia Solicitada a la Red

% Válvula % Inversor %

80 92 60

90 96 74


ELECTRICOS

Ventajas en la aplicación de conversores de frecuencia en sistemas de velocidad variable:•Mejor control del proceso.•Aumento de la vida útil del equipamiento (bomba/ventilador), mancales y vedaciones.•Reducción de ruido y vibraciones.•Mejoría del factor de potencia•Eliminación de la elevada corriente de partida y reducción del pico de demanda.


ELECTRICOSEjemplo:

Una bomba de alimentación de proceso en una industria de alimentos tiene las siquientes características:

• Potencia del Motor: 75 CV – 4 polos.

• Restricción del caudal: 80% del nominal.

• Potencia Solicitada:

• Con válvula de control: 92% de la potencia nominal.

• Con inversor de frecuencia WEG CFW-11: 60% de la nominal.


ELECTRICOSEjemplo:• Reducción de potencia por el uso del conversor de frecuencia CFW-11:RP = 75 CV x 0,736 x (0,92 – 0,60)RP = 17,6 kW

•Uso anual de la bomba = 8.000 horas•Economia Anual de Energía = 17,6 kW x 8.000 h = 140.800 kWh /año

•Economia Monetaria= 140.800 kWh / año x Gs. 296,56/ kWh = Gs. 41.756.000 / año

•Retorno de la inversión TOTAL = 9 meses

CORRECTO DIMENSIONAMIENTO DE MOTORES

CARACTERÍSTICAS

DETERMINACIÓN DE VELOCIDAD DEL MOTOR

DETERMINACIÓN DE POTENCIA NOMINAL DE LA CARGA

2

3

1

DETERMINACIÓN DE POTENCIA NOMINAL DEL MOTOR4

DETERMINACIÓN DEL CONJUGADO MEDIO DEL MOTOR5

DETERMINACIÓN DEL CONJUGADO MEDIO DE LA CARGA6

CÁLCULO DEL TIEMPO DE ACELERACIÓN7


ELECTRICOS

•Acciones de bajo o nulo costo para buscar la eficiencia energética en motores:

•Verificar condiciones de acoplamientos: correcta alineación, eliminar “juegos” que dan origen a vibraciones, Tensiones en correas.

•Limpieza y Lubricación de cojinetes y rodamientos: la acumulación de polvo y la falta de lubricación causan aumento de perdidas en 40%.

•En procesos donde el motor permanece en vacio un cierto tiempo, es conveniente desconectar el motor si el tiempo en vacio es 10 veces mayor que el tiempo de partida.

•Verificar ambiente de instalación: recordar la Ley de Montsinger: 8 a 10°C por encima de la

temperatura limite permitida por el aislamiento reduce la vida útil por la mitad.

PREGUNTAS...?

MUCHAS

GRACIAS!

Hugo González Villasanti

Coordinación DTEC

RECORD ELECTRIC S.A.E.C.A.

Tel: 0983-446431

E-mail: [email protected]

eficiencia record electric

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