Casos de Ahorro de EnergCasos de Ahorro de Energíía mediante a mediante el uso de Variadores de Velocidadel uso de Variadores de Velocidad
Danfoss VLTDanfoss VLT
50%Ahorro de EnergíaEl control de velocidad de
bombas y ventiladores puede
en muchos casos generar un
ahorro de energía significativo
1.000.000 Versiones de HadwarePara tener un producto “personalizado”
que cumpla perfectamente con los
requerimientos de su aplicación, el VLT
puede ser elegido dentro de una oferta
de más de un millón de versiones de
hardware diferentes
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 2
Danfoss es una empresa global con sede en
Dinamarca
Ventas estimadas 2010: >5000 MUSD Empleados: 26.152 a nivel globalProducción: 290.000 ítems por día Millones de drives vendidos hasta el 200970 unidades de producción113 Compañías de ventas
Danfoss Group
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 3
Danfoss Refrigeration & Air Conditioning Controls
Danfoss Commercial Compressors
Danfoss Heating Solutions
Danfoss District Energy
Danfoss Power Electronics
VLT Drives
Danfoss Development
Algunos de nuestros productos
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 4
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
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 5
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.
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 6
Soluciones Danfoss:
Danfoss VLT® Drives
� 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
26millonesDe toneladas menos de CO2
Gracias a los 2,4 millones de convertidores de frecuencia Danfoss VLT instalados globalmente.
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 7
� 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)
Centros de producción de Danfoss VLT Drives:
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 8
La experiencia de La experiencia de
Danfoss VLT DrivesDanfoss VLT Drives
20051998199319881983197819731968
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 9
Pe Pc
Pe Pc
Evaporador
Condensador
Control convencional
M
PT+P
Intercambiador
de calor
VLTc/PID
Bomba glicol
P
VLTc/PID
T
Tc
VLTc/PID
Compressor
Diagrama de refrigeración industrial típicoBomba de glicol modulada por capacidad (temperatura)
Compresor modulado en velocidad para mantener constante la presión de succión de acuerdo a la demanda. (Pe)
Ventiladores de condensadores con variación de velocidad. Control por presión (Pc)
Consigna = Temperatura Exterior + 10°C
Mín. 20°C
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 10
Compresor a pistón Control de capacidad por válvulas solenoides
� Control de capacidad tradicional:
� 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)25%
50%
75%
100%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Piston 1 Piston 2 Piston 3 Piston 4
Capacidad
Pistones
Para un 76% de demanda se requieren los 4 pistones activos. Potencial de ahorro cercano al 25%
� No es posible un control contínuo(control discreto)
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 11
Compresor a pistón – Control de capacidad por variador
de velocidad
� Control de capacidad por variación de velocidad:
� 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)
Para una demanda del 76% se modula la capacidad al 76% (no hay pérdidas de eficiencia)
100,0
87,5
75,0
62,5
50,0
37,5
25,0
12,5
0,0
750 1500 rpm
Capacidad requerida% 8 cil.
6 cil.
4 cil.
2 cil.
Estrategia de control para un compresor de 8 pistones
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 12
Compresor a tornillo – Control de capacidad por válvula
deslizante (Slide valve)
� Control de capacidad tradicional en un compresor a tornillo:
� 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)
Potencial de ahorro alrededor del 20%
� 60% de capacidad requiere 80% de la potencia nominal del compresor
0
20
40
60
80
100
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Capacidad %
Potencia
%
Válvula slide
Variador de velocidad
Ideal
Curva Real
Curva Ideal
Ahorro
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 13
Compresor a tornillo- Control de capacidad por variador
� Control de capacidad por variación de velocidad:
� El variador y la válvula cubren la totalidad del rango de capacidad
� La velocidad del variador estádeterminada 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
0
20
40
60
80
100
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Capacidad %
Potencia
%
Válvula slide
Variador de velocidad
Ideal
Curva Variador
Zona de control
variador
Zona de control
válvula slide
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 14
ConfiguraciConfiguracióón de sistemas multicompresorn de sistemas multicompresor
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 15
Cascade Control - 3 Drives
1
2
3
1
2
3
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 16
Cascade Control 1 Drive & 2 Soft starters
1
2
3
1
2
3
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 17
Caso 1 Caso 1 −− FrFríío para Cervecero para Cervecerííaa
Compresor a pistón SabroeSMS-8-180 300HP
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 18
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
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 19
Análisis de la carga térmica requerida para las diferentes situaciones de producción
Registro de consumo térmico
0
500.000
1.000.000
1.500.000
2.000.000
2.500.000
3.000.000
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Días
CT (kca
l/h)
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 20
Ahorros estimados en base a las diferentes condiciones de operación y de necesidad de frío
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%
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%
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%
99,776,376,3
134,999,799,7
140,8117,329,364,541,15,9
52,823,55,9
35,2105,6105,6140,8129,188,035,25,9
99,75,9
17,6
213.792,0
∆ (KWh) ∆ % cap % cap inv
% cap comp
$19.241,2Ahorro anual estimado− (US$)
0,09Costo de la energía (US$) − KwH
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 21
Los ahorros totales incluyen los debidos a la variación
de carga y a los cambios de temperatura
� Ahorros estimados por variación de carga= 213.792 +Ahorros por cambio de temperatura =130.327 kWh/año
� Ahorros estimados totales: 344.119 kWh/año (22% de reducción)
� Valuación económica US$ 31.000/año
� Pay Back menor a 18 meses
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 22
Mediciones efectuadas – KPI ABInBev (kWh/hl)
3,13
3,38
3,19
2,38
3,48
2,71 2,93
2,30 2,32 2,452,36
1,00
1,40
1,80
2,20
2,60
3,00
3,40
3,80
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec
Arranque del nuevo sistema con variación de
velocidad
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% Ahorro medido 3% mayor que el estimadomayor que el estimado
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 23
Caso 2 Caso 2 −− CervecerCerveceríía en el sur de a en el sur de BrasilBrasil
Compresor de frío a tornillo Mycom N-250 VMD 1000HP
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 24
Segundo caso exitoso Segundo caso exitoso en Brasilen 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
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 25
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
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 26
Lecturas de índice de consumo energético – Compresor NH3 – Tornillo 1000HP - (kWh/hl − Cerveza)
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Implementación del proyecto
Promedio (Real) antes de la implementación = 8,96 kW/hl
Promedio (Real) después de la implementación = 8,13 kW/hl
Reducción del índice de consumo = 0,83 * 40% = 0,33 kW/hl
Representa el 40% del consumo total de la planta
7,00
7,50
8,00
8,50
9,00
9,50
kWh/h
l
8,67
9,11
9,09
8,38
7,83
8,50
8,04
8,02
7,82
8,60
8,22
7,98
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 27
Caso 3 Caso 3 −− Compresores de aireCompresores de aire
Compresor de aire a tornillo Ingersoll Rand 250 HP
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 28
Primer caso exitoso en Primer caso exitoso en ArgentinaArgentina
� 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
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 29
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.
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 30
Caso 4 Caso 4 −− Bombas de aguaBombas de agua
Planta de tratamiento de efluentes ( 4 x 370 KW)
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 31
40% de Ahorro en 40% de Ahorro en ColombiaColombia
� 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
| Danfoss S.A. Argentina | Martes, 12 de Octubre de 2010 | 32
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 | 33
ConclusionesConclusiones
�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 muyatractivo para el mercado
�La experiencia global de Danfoss drives en estos proyectos asegura un resultado positivo
2009.04.24
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIONMUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION