Cómo la regulación del control de velocidad puede reducir los costos de energía
VISION DE CONJUNTO
A medida que los fabricantes continúan luchando con el aumento de los costos operativos y la presión para reducir el consumo de energía, los variadores de frecuencia (VFD) se están convirtiendo en una solución popular. Además de los ahorros financieros como resultado de reducir sustancialmente el uso de electricidad y el consumo total de energía, también se pueden obtener otros beneficios. Este informe técnico se centrará en los muchos beneficios de regular la velocidad del motor de las soluciones de control de humos de soldadura que utilizan VFD.
CONTROL DE HUMOS DE SOLDADURA
La soldadura por arco es segura cuando se toman las medidas suficientes para protegerlo de peligros potenciales. Los humos de soldadura contienen compuestos metálicos que pueden presentar riesgos para la salud si no se controlan adecuadamente, por lo que es importante tomar las medidas de seguridad adecuadas.
La Agencia de Protección Ambiental (EPA) tiene requisitos para el control de emisiones de compuestos metálicos. Debe implementar uno o más de los siguientes:
• Utilice un proceso de soldadura con capacidad de generación de humos reducida
• Utilice variaciones del proceso de soldadura, que pueden reducir las tasas de generación de humos.
• Utilice metales de aportación de soldadura, gases de protección, gases portadores u otros procesos para reducir la generación de humos de soldadura.
• Optimice las variables del proceso de soldadura para reducir la cantidad de soldadura
• Utilice un sistema de control y captura de humos de soldadura
Existe una variedad de soluciones portátiles, estacionarias y de ingeniería para el control de humos de soldadura. Dado que el funcionamiento del equipo de control de humos de soldadura se ve afectado por varios factores, incluido el uso y la ubicación adecuados del equipo, el mantenimiento del equipo y el procedimiento y la aplicación de soldadura específicos, es importante ponerse en contacto con un experto para determinar qué solución es la mejor para su aplicación.
CONTROLADORES DE FRECUENCIA VARIABLE
La utilización de una solución de control de humos de soldadura no solo lo ayuda a cumplir con los requisitos ambientales y de seguridad, sino que regular la velocidad del motor mediante el uso de un VFD también puede reducir sustancialmente el uso de electricidad y el consumo total de energía. Un VFD se conoce por muchos nombres, como inversor, variador de velocidad (VSD), convertidor de frecuencia o variador de frecuencia. Todos significan esencialmente lo mismo; un controlador electrónico que ajusta la velocidad de un motor eléctrico modulando la potencia que se entrega. La forma de controlar la velocidad del motor es cambiar la frecuencia de la corriente alterna (CA) en la entrada. Los VFD brindan un control continuo, lo que le permite controlar la salida del equipo para satisfacer las necesidades de la operación.
La soldadura por arco es segura cuando se toman las medidas suficientes para protegerlo de peligros potenciales. Los humos de soldadura contienen compuestos metálicos que pueden presentar riesgos para la salud si no se controlan adecuadamente, por lo que es importante tomar las medidas de seguridad adecuadas.
La Agencia de Protección Ambiental (EPA) tiene requisitos para el control de emisiones de compuestos metálicos. Debe implementar uno o más de los siguientes:
• Utilice un proceso de soldadura con capacidad de generación de humos reducida
• Utilice variaciones del proceso de soldadura, que pueden reducir las tasas de generación de humos.
• Utilice metales de aportación de soldadura, gases de protección, gases portadores u otros procesos para reducir la generación de humos de soldadura.
• Optimice las variables del proceso de soldadura para reducir la cantidad de soldadura
• Utilice un sistema de control y captura de humos de soldadura
Existe una variedad de soluciones portátiles, estacionarias y de ingeniería para el control de humos de soldadura. Dado que el funcionamiento del equipo de control de humos de soldadura se ve afectado por varios factores, incluido el uso y la ubicación adecuados del equipo, el mantenimiento del equipo y el procedimiento y la aplicación de soldadura específicos, es importante ponerse en contacto con un experto para determinar qué solución es la mejor para su aplicación.
CONTROLADORES DE FRECUENCIA VARIABLE
La utilización de una solución de control de humos de soldadura no solo lo ayuda a cumplir con los requisitos ambientales y de seguridad, sino que regular la velocidad del motor mediante el uso de un VFD también puede reducir sustancialmente el uso de electricidad y el consumo total de energía. Un VFD se conoce por muchos nombres, como inversor, variador de velocidad (VSD), convertidor de frecuencia o variador de frecuencia. Todos significan esencialmente lo mismo; un controlador electrónico que ajusta la velocidad de un motor eléctrico modulando la potencia que se entrega. La forma de controlar la velocidad del motor es cambiar la frecuencia de la corriente alterna (CA) en la entrada. Los VFD brindan un control continuo, lo que le permite controlar la salida del equipo para satisfacer las necesidades de la operación.
AHORROS POTENCIALES
Los ventiladores para la extracción de humos se utilizan a menudo sin control de velocidad. En cambio, el flujo se controla tradicionalmente estrangulando con una válvula o amortiguador. Cuando el flujo se controla sin regular la velocidad del motor, el motor del ventilador funciona continuamente a máxima velocidad. Debido a que los sistemas de control de humos de soldadura rara vez requieren un flujo máximo, un sistema que funciona sin control de velocidad desperdicia cantidades significativas de energía y, en consecuencia, dinero durante la mayor parte de su tiempo de funcionamiento.
Los ventiladores para la extracción de humos se utilizan a menudo sin control de velocidad. En cambio, el flujo se controla tradicionalmente estrangulando con una válvula o amortiguador. Cuando el flujo se controla sin regular la velocidad del motor, el motor del ventilador funciona continuamente a máxima velocidad. Debido a que los sistemas de control de humos de soldadura rara vez requieren un flujo máximo, un sistema que funciona sin control de velocidad desperdicia cantidades significativas de energía y, en consecuencia, dinero durante la mayor parte de su tiempo de funcionamiento.
Además del control de velocidad, los VFD brindan un arranque suave que aumenta gradualmente la velocidad de operación del motor en el arranque. Esto no solo ayuda a maximizar la vida útil del equipo al reducir el estrés mecánico y las caídas de voltaje, sino que también reduce el mantenimiento.
Los VFD pueden mejorar el nivel de comodidad de los empleados al modular el flujo de aire en toda la instalación y al reducir el ruido creado por ventiladores y bombas.
MOTOR DE INTERACCIÓN VFD
Para obtener el mejor rendimiento de cada motor, debe buscar las especificaciones del motor, ya que se ven afectadas por las diferentes resistencias de la bobina, así como la resistencia del estator y el rotor. Todos estos parámetros diferentes solo deben ser reconocidos por VFD con capacidad de adaptación automática del motor (AMA). Cuando el motor ha sido apantallado por el VFD, se puede usar un voltaje de salida ideal en cada condición para permitir que el motor funcione con su mejor eficiencia, también conocido como Mejor Punto de Eficiencia (BEP). Encontrar el BEP de un motor puede proporcionar un aumento de eficiencia del 3 al 4 por ciento y, por lo tanto, una reducción de energía.
Después de encontrar el BEP, puede ver los principales ahorros al usar un VFD. Tenga en cuenta que la relación entre las revoluciones del impulsor del ventilador y la potencia consumida está al cubo.
Cuando se emplea el motor a máxima velocidad, el consumo de energía será del 100%, pero si se hace funcionar el motor al 80% de sus rpm, la potencia se valorará en 0.8 x 0.8 x 0.8 = 51.2% del consumo de energía. Consulte el gráfico a continuación.
CONSUMO IDEAL DE ENERGÍA A VELOCIDAD VARIABLE
Los VFD pueden mejorar el nivel de comodidad de los empleados al modular el flujo de aire en toda la instalación y al reducir el ruido creado por ventiladores y bombas.
MOTOR DE INTERACCIÓN VFD
Para obtener el mejor rendimiento de cada motor, debe buscar las especificaciones del motor, ya que se ven afectadas por las diferentes resistencias de la bobina, así como la resistencia del estator y el rotor. Todos estos parámetros diferentes solo deben ser reconocidos por VFD con capacidad de adaptación automática del motor (AMA). Cuando el motor ha sido apantallado por el VFD, se puede usar un voltaje de salida ideal en cada condición para permitir que el motor funcione con su mejor eficiencia, también conocido como Mejor Punto de Eficiencia (BEP). Encontrar el BEP de un motor puede proporcionar un aumento de eficiencia del 3 al 4 por ciento y, por lo tanto, una reducción de energía.
Después de encontrar el BEP, puede ver los principales ahorros al usar un VFD. Tenga en cuenta que la relación entre las revoluciones del impulsor del ventilador y la potencia consumida está al cubo.
Cuando se emplea el motor a máxima velocidad, el consumo de energía será del 100%, pero si se hace funcionar el motor al 80% de sus rpm, la potencia se valorará en 0.8 x 0.8 x 0.8 = 51.2% del consumo de energía. Consulte el gráfico a continuación.
CONSUMO IDEAL DE ENERGÍA A VELOCIDAD VARIABLE
Además de los ahorros cuando un ventilador está funcionando, también debe considerar la corriente de entrada que inducen los motores al arrancar. Estas corrientes de entrada, que son mucho mayores que el consumo de corriente del motor, requerirán cables y fusibles de mayor capacidad. Un arranque DOL regular puede introducir una corriente de arranque hasta ocho veces mayor que la corriente que usa el motor cuando está funcionando en funcionamiento normal. Sin embargo, esta alta corriente será necesaria solo por un corto tiempo. Aún debemos tener esto en cuenta al seleccionar los equipos periféricos utilizados con el motor. En la imagen de abajo, el VFD no excede la corriente nominal al arrancar (es decir, un ventilador SF 1200, motor de 7.5 kW a 380 V 50 Hz con IN de 14A se puede fusionar con fusibles de 3x16A).
CORRIENTES DE ARRANQUE CON DIFERENTES MÉTODOS DE ARRANQUE
CORRIENTES DE ARRANQUE CON DIFERENTES MÉTODOS DE ARRANQUE
REEMBOLSOS E INCENTIVOS DEL GOBIERNO
Además de los beneficios enumerados anteriormente, también se pueden lograr ahorros de costos a través de reembolsos gubernamentales e incentivos financieros, si están disponibles.
• Reembolsos: utilice ahorros adicionales aprovechando los reembolsos del gobierno en compras energéticamente eficientes. Visite www.energy.gov o www.energystar.gov para obtener información sobre los reembolsos en su ubicación.
• Respuesta a la demanda: las iniciativas de respuesta a la demanda ayudan a reducir la demanda de electricidad en las horas pico para evitar tensiones en su sistema. Por ejemplo, los fabricantes pueden recibir incentivos económicos por reducir su consumo de energía en los calurosos días de verano.
• Evaluación comparativa: ENERGY STAR es un programa voluntario de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Que ayuda a las empresas y las personas a ahorrar dinero y proteger nuestro clima a través de una eficiencia energética superior. Visite www.energystar.gov para obtener más detalles.
CONCLUSIÓN
Para darse cuenta de los ahorros de energía que espera, debe asegurarse de que la aplicación se ejecute durante una cantidad significativa de tiempo en un porcentaje significativamente menor que el rendimiento total. Al considerar la instalación de un VFD, tenga en cuenta su programa de funcionamiento, así como el tipo, tamaño y antigüedad del equipo en su instalación.
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Además de los beneficios enumerados anteriormente, también se pueden lograr ahorros de costos a través de reembolsos gubernamentales e incentivos financieros, si están disponibles.
• Reembolsos: utilice ahorros adicionales aprovechando los reembolsos del gobierno en compras energéticamente eficientes. Visite www.energy.gov o www.energystar.gov para obtener información sobre los reembolsos en su ubicación.
• Respuesta a la demanda: las iniciativas de respuesta a la demanda ayudan a reducir la demanda de electricidad en las horas pico para evitar tensiones en su sistema. Por ejemplo, los fabricantes pueden recibir incentivos económicos por reducir su consumo de energía en los calurosos días de verano.
• Evaluación comparativa: ENERGY STAR es un programa voluntario de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Que ayuda a las empresas y las personas a ahorrar dinero y proteger nuestro clima a través de una eficiencia energética superior. Visite www.energystar.gov para obtener más detalles.
CONCLUSIÓN
Para darse cuenta de los ahorros de energía que espera, debe asegurarse de que la aplicación se ejecute durante una cantidad significativa de tiempo en un porcentaje significativamente menor que el rendimiento total. Al considerar la instalación de un VFD, tenga en cuenta su programa de funcionamiento, así como el tipo, tamaño y antigüedad del equipo en su instalación.
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