TECNOLOGÍA POWER ELECTRÓNICA Consumo eléctrico con la tecnología Invertec

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1 Lincoln Soldando 2 Conocimientos de soldadura: TECNOLOGÍA POWER ELECTRÓNICA Consumo eléctrico con la tecnología Invertec Ahorro de energía Una de las preguntas más comunes al considerar comprar una máquina de soldar es: Qué costo generará en consumo eléctrico al entrar en producción? Lincoln Electric puede responder a esta inquietud, con la tecnología desarrollada, obtienendo nuevos productos más eficientes en su consumo eléctrico. Pero, resulta importante definir, cual es el mecanismo usado para medir este consumo. Ahora, ya existen estos productos nuevos y mejorados, pero, Hasta qué punto esto es verdad?. Las empresas, frecuentemente, están en la búsqueda de ahorrar en el consumo energético, tanto eléctrico como de gas; pero, existen personas que no saben como llegar a obtener estos ahorros de energía. Este artículo tratará de aclararlo lo mejor posible, si Ud. usa la tecnología Invertec de Lincoln. Con esta información podremos aclararle a los que adquieren los equipos Lincoln más eficientes, el porqué de este ahorro de energía eléctrica. Ventajas. Reducción del consumo energético: La reducción en el consumo de energía, disminuye la demanda dentro de las empresas, garantizando un ahorro substancial. Estos incentivos, frecuentemente, son útiles para aquellas empresas que deciden adquirir esta tecnología con menores requerimientos de demanda en el consumo eléctrico. La familia de Invertec y Power Wave incrementan la eficiencia en el consumo y disminuyen el gasto eléctrico. Menos corriente se requiere con la misma capacidad de salida de corriente de soldar. Incremento del factor de potencia: Incrementar el factor de potencia, incrementa la capacidad eléctrica. Al reducir la demanda en la red de distribución, se incrementa la vida útil de todos los equipos conectados a ella.

2 Lincoln Soldando 3 Cómo es afectada la rata de alimentación eléctrica de la máquina? Eficiencia: Eficiencia, es la relación entre la potencia de salida con la potencia real de entrada. La eficiencia es uno de los factores más importantes que deben ser considerados en los costos del consumo eléctrico. Una máquina de una alta eficiencia convierte más potencia de la que recibe de la línea de alimentación eléctrica, lo cual, reduce la cantidad de energía consumida (generalmente se refleja en forma de calor). Una máquina eficiente opera a temperaturas más frías, consume menos potencia y opera con menor costo. Es importante, no confundir la medida de la potencia aparente (kva: Amperios de Entrada x Voltios de Entrada) con la potencia real (kw). La potencia real es considerada como el factor de potencia de la máquina Al realizar la comparación entre dos máquinas, es posible para una de ellas, presentar una corriente de alimentación de entrada alta con una alta eficiencia, y ello se refleja en un costo de operación baja. Factor de potencia: La combinación de incrementar la carga eléctrica y tener un sistema de potencia de distribución envejecido da como resultado, tener una mayor importancia del factor de potencia eléctrica. El factor de potencia se define, como la relación existente entre la potencia real y la potencia aparente. No toda la corriente consumida por la máquina, es usada por la misma. En medios ambientes regulados, el factor de potencia no es afectado significativamente por los cambios. Un alto factor de potencia, significa que un alto porcentaje de la potencia aparente consumida de la línea de alimentación eléctrica es usado completamente por la máquina. Por ejemplo, 0,95 significa que el 95% de potencia aparente es convertida en potencia real. Un factor de potencia pobre requiere de niveles de corriente altas que van a ser consumidas para hacer la misma cantidad de trabajo. Optimizar el factor de potencia puede reducir la carga eléctrica en el sistema de distribución eléctrica. Una solución simple es incrementar la capacidad eléctrica; sin embargo, esto adiciona un incremento adicional a la infraestructura eléctrica en costo. Ejemplo del factor de potencia: Una Planta usa 40 máquinas de soldar, y cada máquina usa 10 kw de potencia. Compararemos la capacidad de kva requeridos para el mismo parque de máquinas con factores de potencia de 0,95 y 0,70: kva = 400 kw / 0,95 = 421 kva ( VA) para un factor de potencia del 0,95. kva = 400 kw / 0,70 = 571 kva ( VA) para un factor de potencia del 0,70. Capacidad requerida para 460V 3 fases: VA / (460 V x 1,73) = 529 amp. por fase (para 0,95 de factor de potencia) VA / (460 V x 1,73) = 718 amp. por fase (para 0,70 de factor de potencia). Ventajas de un alto factor de potencia: Incrementa la capacidad de la potencia suministrada. Reduce la carga de calor en los cables eléctricos. Reduce la demanda de kva. Reduce la caída de voltaje de los cables. Mejora la operación del equipo.

3 4 Existen dos causas generales para un pobre desempeño del factor de potencia: Las cargas reactivas y suministros de equipos electrónicos. 3 FHASE INPUT WELDING INVERTEC OUTPUT Un pobre desempeño del factor de potencia por cargas reactivas, es generado por grandes motores, ella puede ser corregida agregando un capacitor conectado en paralelo a la carga. Los equipos electrónicos (por ejemplo, los Invertec), no pueden ser corregidos agregando un componente reactivo en paralelo. Para mejorar, en este caso, el factor de potencia, el equipo de soldar debe estar diseñado con un factor de potencia corregido (PFC). 3 FHASE INPUT Factor de potencia con corrección pasiva. PFC CONTROL WELDING INVERTEC OUTPUT Para alimentaciones eléctricas trifásicas, la corrección pasiva del factor de potencia es el mejor método para mejorar el factor de potencia. La otra alternativa es usar una corrección activa del factor de potencia. En otras palabras, significa que el equipo debe tener componentes que usan corrección activa y pasiva. Ambos medios permiten obtener un factor de potencia del 95%. Las ventajas de la corrección pasiva del factor de potencia son: La corrección pasiva del factor de potencia / PFC es menos complejo y más confiable. La corrección pasiva del factor de potencia / PFC consume menos carga y es más eficiente. Las máquinas Power Wave 455M, Power Wave 655 Robotic y Power Wave AC/DC 1000 están diseñadas con corrección pasiva del factor de potencia. Medición de la carga de la energía Factor de potencia con corrección activa. Una soldadora consume 6 Kw por 8 horas. La tarifa por kwh entre las 8 am a las 9 pm cuesta 0,10 $, y la tarifa por kwh entre las 9 pm a las 8 am cuesta 0,05 $. Cuántos kwh consume la soldadora si trabaja 8 horas? kwh = 6 kw x 8 h = 48 kwh. Cuánto debo pagar si trabajo entre las 8 am y las 4 pm? Pagar = 48 kwh x 0,10 $/kwh = 4,80 $. Cuánto debo pagar si trabajo entre las 10 pm y las 6 am? Pagar = 48 kwh x 0,05 $/kwh = 2,40 $. consumida: Lincoln Soldando Es la cantidad de energía consumida en un lapso de tiempo, se mide en kwh. La cantidad de carga consumida por kwh varía dentro del lapso de tiempo de un día. Más energía es consumida durante ciertas horas del día (horas picos), y funciona similar a las tarifas de los teléfonos móviles, dependiendo de la tarifa a la que esté registrado el teléfono móvil. Cuánto debo pagar si trabajo entre las 4 am y las 12 pm? 4 am a 8 am = 6 kw x 4 = 2,4 kwh x 0,05 $/kwh = 1,2 $. 8 am a 12 pm= 6 kw x 4 = 2,4 kw x 0,10 S/kWh = 2,4 $ Total: 3,6 $

4 Lincoln Soldando 5 Demanda de la carga consumida: Los usuarios industriales, generalmente, cancelan una tarifa de energía eléctrica menor a los usuarios residenciales. Mientras, que a un usuario residencial, en promedio, se le factura a 0,11 $/kwh, un usuario industrial cancela una tarifa de 0,05 $/kwh. Sin embargo, el usuario industrial incurre en costos adicionales, llamados, Demanda de Carga Consumida. Este cambio está basado en una mayor demanda de carga eléctrica durante ciertos lapsos de tiempo en el día y la compañía de energía eléctrica factura basada en este principio. Por ejemplo, si tenemos dos empresas que consumen la misma cantidad de energía eléctrica, pero, una de ellas, la consume gradualmente y el otro la consume erráticamente, éste último consume una mayor cantidad de energía eléctrica en un corto lapso de tiempo, ello genera un incremento en la demanda de la carga consumida. Esta demanda adicional debe ser cubierta por la empresa de energía eléctrica con un suministro adicional para no colapsar la red de suministro. Por lo tanto, estos picos de demanda de carga son cobrados, por la empresa de energía eléctrica, más caros que los consumos constantes. La demanda de carga consumida está basada en la cantidad de picos de consumo de energía en un lapso de tiempo, para una empresa (las empresas industriales, frecuentemente, se refieren a los picos de tiempo de consumo). En estos puntos, es cuando la demanda de energía eléctrica es más alta, y por lo tanto, eleva la facturación. En aquellos casos, máquinas de soldar que operen con picos de consumo durante determinados lapsos de tiempos contribuyen con los cambios de la demanda de carga consumida. Ahora, si varias máquinas de soldar están siendo usadas al mismo tiempo, ellas no contribuyen a los cambios de la demanda de carga consumida (a menos, que todas las máquinas estén soldando al 100% del tiempo de operación). Esto hace, más complicado el cálculo de la energía consumida para sistemas múltiples que para sistemas simples de equipos de soldar, simplemente se multiplica el consumo de un equipo por el número de éstos presentes. Una planta posee 40 sistemas de soldar, cada uno consume 10 kw de potencia. Los equipos operan con un 50% del ciclo de trabajo para dos turnos por día, (Un turno registra cambios en los picos de consumo), por 22 días al mes. Al ciclo de trabajo del 50%, únicamente 20 sistemas de soldar consumen energía al arrancar. El costo del cambio de energía es de 0,05 $/kwh durante las horas picos y de 0,025 $/kwh fuera de las horas picos. La demanda de carga consumida es de 10,00 $/ kw por carga adicional. Cuántos kwh consume la planta por turno? 40 Sistemas x 10 kw x 4 horas = kwh. Cuál es el consumo de energía por mes? Consumos picos: kwh x 0,05 $ x 22 días = $/mes. Consumo fuera de las horas picos: kwh x 0,025 $ x 22 días = 880 $/mes. Cuál es la demanda de carga consumida? Demanda adicional: 20 sistemas x 10 kw = 200 kw Demanda de carga consumida: 200 kw x 10,00 $/kw = $/mes. Cuál es el costo total de energía consumida? El costo total de energía consumida es de: $ $ $ = $ Comparación en los costos de consumo de equipos de soldar: Las máquinas Invertec Lincoln, como las Power Wave 455M y 655 Robotic, presentan una significativa reducción en el consumo de energía eléctrica debido a que operan a altas frecuencias. Son Invertec altamente eficientes y todo ello se refleja en una salida de energía más económica. Este incremento en la eficiencia del consumo generado al ser trasladado disminuye los costos.

5 6 Cuando se comparan con una fuente de poder rectificador, como la DC-600 y DC-655, las fuentes de poder Invertec generan unos cuantos ahorros en $ por año al presentar menos consumo de energía. Cuando las comparamos con otras máquinas del mercado, como la Miller Axcess, o Invertec Miller XMT, las fuentes de poder Invertec Power Wave son más consistentes en la relación de consumo de energía y, por lo tanto, operan con menos costos. Comparación entre el Invertec V350-PRO vs Miller XMT 350, Miller XMT 304 y Miller Dimensión 302. Experiment Specifications: 300 Amps / 29 Volts / 8.4 hours arc time / 15.6 hours idle time / 250 days per year Lincoln Invertec V350-PRO / Power Wave 355M Miller XMT 350 Miller XMT 304 Miller Dimension 302 Annual Savings Compared to a Dimension 302 $ 1,287 $ 490 $ 1,777 $ 349 $ 1,317 $ 484 $ 1,801 $ 325 $ 1,365 $ 511 $ 1,876 $ 250 $ 1,510 $ 616 $ 2,126 Input Amps (460 Input) Comparación entre Power Wave 455M vs Miller Axcess 450, Miller XMT 456 y Miller Dimensión 452. Experiment Specifications: 450 Amps / 38 Volts / 8.4 hours arc time / 15.6 hours idle time / 250 days per year Annual Savings Compared to a Dimension 452 Lincoln Power Wave 455M $ 2,474 $ 934 $ 3,408 $ 521 Miller Axcess $ 2,502 $ 952 $ 3,454 $ 476 Miller XMT $ 2,619 $ 979 $ 3,598 $ 331 Miller Dimension Input Amps (460 Input) $ 2,818 $ 1,111 $ 3,929 Comparación entre Power Wave 655 vs CV-655, Miller Dimensión 652. Lincoln Soldando Experiment Specifications: 650 Amps / 44 Volts / 8.4 hours arc time / 15.6 hours idle time / 250 days per year Annual Savings Compared to a Dimension 652 Input Amps (460 Input) Lincoln Power Wave $ 4,048 $ 1,525 $ 5,573 $ Lincoln CV $ 4,433 $ 1,726 $ 6,151 $ Miller Dimension $ 4,541 $ 1,757 $ 6,296 63

6 7 Comparación entre Power Wave AC/DC 1000 vs Lincoln AC-1200, DC Experiment Specifications 1000 Amps Lincoln Power Wave AC/DC 1000 TM Lincoln AC-1200 Lincoln DC $ 6,661 $ 2,505 $ 9, $ 7,161 $ 2,888 $ 10, $ 7,345 $ 2,912 $ 10,256 Annual Savings Compared to a DC-1000 $ 1,090 $ 207 Input Amps (460 Input) (1 phase) 97 Conclusiones: El análisis anterior, nos permite vizualizar que existen máquinas de soldar con alta eficiencia que generan un substancial ahorro en el consumo de energía. Los Invertec de Lincoln Electric presentan una alta eficiencia, y por lo tanto, presentan un bajo consumo. La Power Wave 655 Robotic es la más eficiente máquina Invertec, seguida por la Power Wave 455M. Debido a las variaciones en las políticas de facturación de las empresas de energía eléctrica, los ahorros en los costos de energía pueden variar de una zona a otra. Sin embargo, se puede asegurar que, al comprar un Invertec Lincoln, tendrá un ahorro al tener una reducción en el consumo eléctrico. Reducción de costos adicionales: Adicional a los bajos costos operativos, obtendrá incentivos al adquirir un Invertec Lincoln de alta eficiencia. Frecuentemente, las empresas de energía eléctrica ofrecen planes a aquellas empresas que logren reducir su consumo eléctrico, al usar nuevas tecnologías en sus procesos productivos. Esta reducción en el costo efectivo es un buen camino para incrementar la capacidad de energía instalada. Algunos programas de las compañías de energía eléctrica pueden ofrecer: Descuentos al disminuir la carga de consumo eléctrico. Políticas de precios preferenciales para los consumos de cargas picos al poseer equipos de alta eficiencia en el consumo. Programas de asistencia en el cálculo de potencia consumida en planta. Estos serían, en términos generales, los programas más comúnmente ofrecidos por las empresas de energía eléctrica. Para aclarar mejor estos puntos contacte a la empresa de energía eléctrica que le atiende. Lincoln Soldando Jorge R. Velasco S. Gerencia Técnica. LSV.