26 febrero 2010

Eficiencia energética en detalle de los motores eléctricos (IV)



Continuando con la eficiencia energética de motores (ver PARTE 3), vamoss a centrarnos en esta ocasión en unos elementos bien útiles y versátiles, los variadores de velocidad.
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4ª PARTE. VARIADORES DE VELOCIDAD

El variador de velocidad (VSD, por sus siglas en inglés Variable Speed Drive) es en sentido amplio un dispositivo conjunto de dispositivos mecánicos, hidráulicos, eléctricos o electrónicos empleados para controlar la velocidad giratoria de maquinaria, especialmente de motores un. También es conocido como accionamiento o de velocidad variable (ASD, por sus siglas en inglés Adjustable-Speed Drive).
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APLICACIÓN DE ASDs PARA AHORRAR ENERGÍA
Las cargas típicas que pueden beneficiarse del uso de ASDs incluyen los siguientes:

  • Bombas y ventiladores: En muchas bombas y ventiladores hay requerimientos de caudal variable, y un sustancial ahorro puede conseguirse, ya que la potencia es aproximadamente proporcional al cubo del caudal (y así la velocidad del motor).

  • Compresores centrífugos y enfriadoras. Los compresores usan un 16 % de toda la electricidad usada en los motores de la industria de procesos (datos para USA). La mayoría de los sistemas de compresores tienen un potencial de ahorro significativo. Mejoras de eficiencia por buenas prácticas de ingeniería pueden conseguir ahorrar en un rango del 15 - 30 % del consumo energético (Datos del Fraunhofer 2000). Los compresores centrífugos y enfriadoras (bombas y ventiladores). Los compresores centrífugos y enfriadoras pueden tomar ventaja de controles de motores de la misma forma que en otras cargas cntrífugas (bombas y ventiladores). El uso de dispositivos de estrangulamiento o ciclos on-off son muy derrochadores por lo que deben evitarse. El ahorro en aire comprimido suele además coincidir con los periodos de mayor consumo en planta.

  • Transportadores: El uso de controles de velocidad, tanto en transportadores horizontales como inclinados, permiten acoplar velocidades del flujo de material. Ya que el par de fricción del transportador es constante, puede conseguirse ahorro energético cuando el transportador se opera a velocidad reducida. En largos transportadores, los beneficios del arranque suave sin necesidad de equipo auxiliar son también significativos.

APLICACIONES DE ALTO RENDIMIENTO
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Las aplicaciones de los motores AC han recibido mucha atención en los últimos años al plantearse su sustitución por motores DC en aplicaciones de control de velocidad de alto rendimiento, donde par y velocidad deben controlarse independientemente. Sin embargo, los motores de inducción son mucho más fiables, más compactos, más eficientes y menos caros que los motores DC. Un motor de inducción es mucho más fiable, más compacto, más eficiente y menos caro que los motores DC. Ya que los motores de inducción no tienen conmutación de escobillas de grafito, son especialmente convenientes para ambientes corrosivos y explosivos. En el pasado, los motores de inducción han sido difíciles de controlar ya que se comportan como sistemas no lineales complejos. Sin embargo, la aparición en el mercado de poderosos y económicos microprocesadores han hecho posible implementar en tiempo real los algoritmos complejos requeridos para controlar los motores de inducción.
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El control orientado al campo, también llamado control de vector, permite control exacta de la velocidad y par del motor de inducción, de forma similar al control de motores DC. La corriente del motor y forma de onda del voltaje, junto con la retroalimentación de posición del motor, se procesan en tiempo real, permitiendo que la corriente del motor se descomponga en un componente de producción de campo y un componente de producción de par.
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En las aplicaciones con laminadores, por ejemplo, los motores DC son una fortaleza, debido a la velocidas exacta y requerimientos de par requeridos. Con la tecnología ASD, los motores de AC superan a los DC en todos los aspectos técnicos (fiabilidad, rendimiento par/velocidad, potencia máxima, eficiencia), y son capaces de control exacto a velocidad cero.
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La disponibilidad de gran diámetro, par alto, y transmisión a baja velocidad en AC hace que los motores AC sean adecuados para su uso en aplicaciones tales como molinos de bolas y hornos rotatorios sin necesidad de cajas de engranajes. Este área es también una fortaleza en las transmisiones DC. De nuevo, los Variadores AC tienen la capacidad de ofrecer rendimiento superior en términos de fiabilidad, densidad de energía, capacidad de sobrecarga, eficiencia, y características dinámicas.
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VER PARTE PRIMERA, SEGUNDA Y TERCERA
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Bibliografía: Kerith & Mahajan. Handbook of Energy Efficiency and Renewable.
Palabras clave: ball mill, rotatory kiln
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