ESTUDIO TECNICO-ECONOMICO PARA LA IMPLANTACION DE UN SISTEMA DE VARIACION DE FRECUENCIA EN LAZO CERRADO, PARA EL CONTROL DE LA PARTE HIDRAULICA DE UNA INYECTORA CON MOTOR DE 45 KW Cliente: XXXXXXXX S.L. En Ibi, junio de 2012
INFORME RESUMEN DE AHORROS OBTENIDOS Cliente: XXXXXXXXX S.L. Máquina: Lien Yu (Euroinj - Raorsa) Motor: Teco - Pn = 45 kw - Nº polos = 6 - Vn = 380 V - N = 1000 rpm El objeto del presente informe es dar a conocer los resultados obtenidos tras instalar un equipo de variación de frecuencia en la máquina descrita. Se trata de una inyectora hidráulica que equipa una bomba de paletas accionada por un motor de 45 kw de potencia nominal. Se ha trabajado en interacción con la hidráulica y electrónica original de la máquina para conseguir adaptar la frecuencia de trabajo del motor (revoluciones al eje) de forma que el caudal y presión salientes de la bomba hidráulica sean los estrictamente necesarios para realizar los movimientos que en cada momento se demanden contando, evidentemente, con un margen de seguridad que impida que el sistema se vea entorpecido por la adición del sistema de ahorro energético al sistema de control original de la máquina. El sistema de ahorro energético, aparte de incidir sobre el ahorro en la potencia activa consumida por la máquina también revierte en otros beneficios asociados como son: - Reducción de la potencia reactiva - Aumento del factor de potencia de la instalación (cos phi) - Reducción del stress mecánico en las piezas de desgaste hidráulicas - Disminución significativa del ruido ambiental - Aumento de la vida útil del aceite hidráulico - Reducción de las necesidades de refrigeración del aceite hidráulico
Durante los días 6 y 7 de junio de 2012 se realizó la puesta en marcha y calibración definitiva del sistema de ahorro energético. Esto significa que una vez funcionando, el sistema no deberá ser reprogramado de nuevo. Al tratarse un sistema dinámico en lazo cerrado con el control original de la inyectora, siempre existe una lectura, respuesta y adaptación continua de los parámetros de variador (y por consiguiente, del motor y bomba hidráulica) a las necesidades reales de la inyectora. Es decir, aunque se realice un cambio de molde, un cambio de material o un cambio en la metodología de inyección, la respuesta de la máquina será la misma que si estuviera trabajando con conexión directa a la red eléctrica comercial, siendo el sistema de ahorro energético no intrusivo e imperceptible para el operario y para la productividad de la inyectora. A continuación, se muestran las gráficas de las medidas recogidas tras la puesta en marcha y optimización del sistema: Nota: Se ha empleado un analizador ELSPEC G4500 Black Box convenientemente calibrado. - Potencia Activa Primer ajuste del sistema Directo a la red: 50 Hz Ajuste final del variador
- Potencia Reactiva Primer ajuste del sistema Directo a la red: 50 Hz Ajuste final del variador - Factor de potencia Primer ajuste del sistema Directo a la red: 50 Hz Ajuste final del variador
A continuación, se muestran numéricamente los porcentajes de ahorro / mejora para cada uno de los parámetros antes grafiados. Nota: La máquina quedó funcionando bajo las condiciones de ajuste final, es por ello que a continuación se enfrentan los resultados trabajando con el conmutador by-pass activado (centro de la gráfica, 50 Hz consumo directo de la red) vs. Regulación definitiva con variador de frecuencia (parte derecha de la gráfica, ajuste final). Potencia Activa - Directo a la red (conmutador by-pass activado) Potencia activa demandada: 25, 49 Kw - Variador de frecuencia (configuración definitiva) Potencia activa demandada: 10,60 Kw Reducción de la demanda en potencia activa del 58,41 % Potencia Reactiva - Directo a la red Potencia reactiva demandada: 32,79 KVAr - Variador de frecuencia Potencia reactiva demandada: 2,07 KVAr Reducción de la demanda en potencia reactiva del 93,68 %
Factor de potencia (cos phi) - Directo a la red Factor de potencia: 0,45 - Variador de frecuencia Factor de potencia: 0,80 - Costes del sistema completo y Retorno de inversión En cuanto al ahorro energético que produce la instalación, los números son los siguientes: Potencia activa Horas de trabajo anuales = 5.304 horas (suponemos 221 jornadas de 24 horas al año) kw.h ahorrados por año = 5.304 (25,49-10,60) = 78.976,56 kw.h Precio del kw.h: 0,0997 (valor facilitado por XXXXXX S.L.) Total ahorro = 78976,56 0,0997 = 7.873,96 por año Potencia reactiva Horas de trabajo anuales = 5.304 horas (suponemos 221 jornada de 24 horas al año) kvar.h ahorrados por año = 5.304 (32,79 2,07) = 162.938,88 kvar.h Precio del kvar.h: 0,041554 (valor fijado en las tarifas eléctricas vigentes) Total ahorro = 0,041554 162.938,88 = 6.770,76 por año Como en el caso de XXXXXX, tenemos una batería de compensación del factor de potencia en cabecera de la instalación, la empresa no está pagando recargos por reactiva, con lo que éste valor último de ahorro, no lo consideramos para la amortización del sistema. Sin embargo, sí que hay que tener en cuenta que la instalación del variador en la máquina, lo que
nos produce es que la linea eléctrica que alimenta a la máquina, funciona con una intensidad considerablemente menor (ya que la parte de potencia reactiva necesaria para la máquina, no la suministra la batería de condensadores, sino el propio variador, con lo que por la linea solo circulará la potencia activa que demanda la máquina) y por tanto trabajará mucho más descargada, y además con unas pérdidas de potencia por calentamiento mucho menores (ya que estas pérdidas son función del cuadrado de la intensidad que circula). El coste de instalación (equipo completo montado, software de funcionamiento optimizado, pruebas de funcionamiento y puesta en marcha a régimen) del sistema de variación de frecuencia en bucle cerrado, para el control de la parte hidráulica de ésta máquina de inyección es de: Coste de instalación = 8.520 En base a los cálculos anteriores, la instalación resulta con un periodo máximo de amortización de 12,98 meses. Como ya se ha mencionado anteriormente, aparte de los ahorros registrados y el beneficio económico calculado en base a las medidas reales de la instalación, existen otras ventajas asociadas al sistema (mayor duración del aceite, menor necesidad de mantenimiento, menor necesidad de refrigeración del aceite, menores pérdidas por calentamiento en los cables de alimentación) que reportan a XXXXXXX S.L. una ventaja competitiva adicional a su sistema de producción. En Ibi, junio de 2012 SSI Sistemas de Eficiencia Energética c/ Constitución, nº13-1º 03440 Ibi Tf.- 965552830