Como proveedor de unidades de frecuencia variable de 45kW (VFD), he sido testigo de primera mano del impacto transformador que estos dispositivos pueden tener en los sistemas de ventilador y bomba. En esta publicación de blog, profundizaré en la ciencia detrás de VFDS y exploraré cuánta energía pueden ahorrar en estas aplicaciones cruciales.
Comprensión de VFDS
Antes de sumergirnos en los ahorros de energía, primero entendamos qué es un VFD. Un VFD, también conocido como unidad de frecuencia variable o unidad de control de CA, es un dispositivo electrónico que controla la velocidad de un motor eléctrico variando la frecuencia y el voltaje suministrado a él. Esto permite un control preciso de la velocidad del motor, lo que a su vez puede conducir a un ahorro de energía significativo.
ElVariable VFDFunciona convirtiendo la potencia de CA entrante en potencia de CC y luego volver a la potencia de CA a la frecuencia y voltaje deseados. Este proceso se conoce como control de frecuencia variable, y permite que el motor funcione a diferentes velocidades dependiendo de los requisitos de carga.
La importancia de los sistemas de ventilador y bomba
Los sistemas de ventilador y bomba son componentes esenciales en muchas aplicaciones industriales y comerciales. Se utilizan para mover aire, agua y otros fluidos, y consumen una cantidad significativa de energía. De hecho, los sistemas de fanáticos y bombas representan una gran parte del consumo total de energía en muchos edificios e instalaciones industriales.
Al optimizar el funcionamiento de los sistemas de ventilador y bomba, podemos reducir el consumo de energía, reducir los costos operativos y mejorar la eficiencia general de estos sistemas. Aquí es donde entran los VFD.
Cómo los VFD ahorran energía en los sistemas de ventilador y bomba
La clave para comprender cómo los VFD ahorran energía en los sistemas de ventilador y bomba radica en la relación entre la velocidad del motor, el consumo de energía y los requisitos de carga. En un motor tradicional de velocidad fija, el motor funciona a una velocidad constante independientemente de los requisitos de carga. Esto significa que el motor a menudo funciona a toda velocidad incluso cuando la carga es baja, lo que resulta en energía desperdiciada.
Por el contrario, un VFD permite que el motor funcione a una velocidad variable, lo que significa que el motor se puede ajustar para que coincida con los requisitos de carga. Cuando la carga es baja, el VFD puede reducir la velocidad del motor, lo que a su vez reduce el consumo de energía. Esto se conoce como las leyes de afinidad, que establecen que el consumo de energía de un ventilador o bomba es proporcional al cubo de la velocidad del motor.
Por ejemplo, si la velocidad del motor se reduce en un 20%, el consumo de energía se reducirá en aproximadamente un 50%. Esto significa que incluso una pequeña reducción en la velocidad del motor puede dar lugar a un ahorro de energía significativo.
Calcular el ahorro de energía
Para calcular los ahorros de energía que se pueden lograr mediante el uso de un VFD de 45kW en un sistema de ventilador o bomba, debemos considerar varios factores, incluido el perfil de carga, las horas de funcionamiento y la eficiencia del motor y el VFD.
Supongamos que tenemos un sistema de ventilador que opera las 24 horas del día, los 365 días del año, y que el perfil de carga es tal que el ventilador funciona a plena carga durante el 50% del tiempo y a la mitad de la carga para el 50% restante del tiempo. El motor es un motor de velocidad fija de 45kW, y la eficiencia del motor y el VFD es del 90%.
Usando las leyes de afinidad, podemos calcular el consumo de energía del sistema de ventilador a plena carga y a media carga. A plena carga, el consumo de energía del motor de 45kW es de 45kW. A media carga, el consumo de energía del motor es de aproximadamente 11.25kW (ya que el consumo de energía es proporcional al cubo de la velocidad del motor).
Si instalamos un VFD de 45kW en el sistema de ventilador, podemos ajustar la velocidad del motor para que coincida con los requisitos de carga. A plena carga, el VFD operará el motor a toda velocidad, y el consumo de energía será de 45kW. A media carga, el VFD reducirá la velocidad del motor en un 50%, y el consumo de energía será de aproximadamente 2.8kW (ya que el consumo de energía es proporcional al cubo de la velocidad del motor).
El consumo total de energía del sistema de ventilador sin el VFD es:
(45kW x 0.5 x 24 horas x 365 días) + (11.25kW x 0.5 x 24 horas x 365 días) = 236,550 kWh/año
El consumo total de energía del sistema de ventilador con el VFD es:
(45kW x 0.5 x 24 horas x 365 días) + (2.8kW x 0.5 x 24 horas x 365 días) = 194,760 kWh/año
El ahorro de energía logrado mediante el uso del VFD es:
236,550 kWh/año - 194,760 kWh/año = 41,790 kWh/año
Suponiendo un costo de electricidad de $ 0.10 por kWh, el ahorro anual de costos logrado mediante el uso del VFD es:
41,790 kWh/año x $ 0.10/kWh = $ 4,179/año
Otros beneficios del uso de VFD en sistemas de ventilador y bomba
Además del ahorro de energía, hay varios otros beneficios del uso de VFD en los sistemas de ventilador y bomba. Estos incluyen:
- Rendimiento mejorado del sistema:Al permitir que el motor funcione a una velocidad variable, VFDS puede mejorar el rendimiento de los sistemas de ventilador y bomba. Esto puede resultar en un mejor control del flujo de aire y fluido, ruido y vibración reducidos, y una mejor confiabilidad del sistema.
- Costos de mantenimiento reducidos:Dado que los VFD permiten que el motor funcione a una velocidad más baja, pueden reducir el desgaste del motor y otros componentes del sistema. Esto puede dar lugar a costos de mantenimiento reducidos y una vida útil de equipos más larga.
- Seguridad mejorada:VFDS puede proporcionar características de seguridad adicionales, como protección contra sobrecarga y protección contra cortocircuitos. Esto puede ayudar a prevenir el daño del equipo y reducir el riesgo de accidentes.
Conclusión
En conclusión, un VFD de 45kW puede ahorrar una cantidad significativa de energía en los sistemas de ventilador y bomba. Al permitir que el motor funcione a una velocidad variable, VFDS puede coincidir con los requisitos de carga y reducir el consumo de energía. Esto puede dar lugar a menores costos operativos, un mejor rendimiento del sistema y una reducción de los costos de mantenimiento.
Si está interesado en aprender más sobre cómo un VFD de 45kW puede beneficiar a sus sistemas de ventilador y bomba, o si está listo para comenzar a ahorrar energía y dinero, no dude en contactarnos. Somos un proveedor líder deUnidad de control de CAyControladores de motor de frecuencia variable, y estamos comprometidos a proporcionar a nuestros clientes los productos y servicios de la más alta calidad.
Referencias
- Handbook de Ashrae - HVAC Systems y Equipment, American Society of Calefacting, Refrigerating and Airedicioning Engineers, Inc., 2015.
- IEEE Standard 112 - Procedimientos de prueba para motores y generadores de inducción polifásicos, Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, Inc., 2004.
- "Sistemas de motor de eficiencia energética: una guía para la industria", Departamento de Energía de los Estados Unidos, Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable, 2008.