SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA
SISTEMA DE COMPENSACION
[Incrementar el factor de potencia]
Recomendación
Se sugiere instalar un banco automático de capacitores en acometida 440 voltios debido a que el factor de potencia promedio es de 0.662 y el mínimo de 0.585 debiéndose diseñar para elevar el factor de potencia a 0.95
Justificación
Considerando que los valores del factor de potencia están por debajo del mínimo permisible (0.90), la potencia aparente ocasiona un cobro adicional por parte de la Empresa abastecedora de energía eléctrica.
El incremento del nivel actual del factor de potencia ocasionará una reducción en la factura mensual por demanda (kva), además, se reducirán las cargas en los transformadores, se mejorará la calidad del voltaje y reducirán las pérdidas de potencia en las líneas de transmisión.
KVAR = (multiplicador R) (KW)
multiplicador R (de tabla) = 1.058
demanda máxima actual = 141 KW
Factor de potencia mínimo actual = 0.585
Factor de potencia mejorado = 0.95
KVAR requeridos = (1.058) (141kw) = 149 kVA
Banco de capacitores requerido:
De regulador electrónico de potencia reactiva con compensación automática en 4 etapas.
Ahorro monetario
De acuerdo con la empresa comercializadora
Costo de ejecución
Se adjunta proforma del banco de compensación de regulador electrónico de potencia reactiva con
compensación automática en 4 etapas.
El precio correspondiente a la proforma SIEMENS es de Q 45,700
Factor multiplicador
Instalación de programadores de energía en equipo de carga variable que opere a menos del 85% de carga
Descripción
Instalar programadores de energía en los motores de los compresores correspondiente a los sistemas de refrigeración que presente las características adecuadas – operar a menos del 85% de carga, la variación que se ajuste a ciertos valores de la curva polinómica y continuidad en sus características en intervalos de tiempo adecuados.
Justificación
El programador de energía “Microcomputer Controler Load” es un dispositivo digital con microprocesador de tecnología RISC integrado, el cual es capaz de procesar 5 millones de instrucciones por segundo, que garantiza un ahorro del 12 % al 22 % respecto a la energía consumida.
El programador monitorea continuamente la carga en los motores y ajusta la corriente de consumo de acuerdo con la carga real que tiene el motor.
Debido a que el exceso de corriente es eliminado, se obtiene como resultado además de un ahorro muy significativo en el consumo eléctrico (kwh), una reducción drástica de temperatura (10º F), lo cual incrementa considerablemente la vida útil del motor (se calcula un 25% de acuerdo con el laboratorio del departamento de Energía de los Estados Unidos) y reduce los gastos por mantenimiento y reparaciones tempranas.
Motores sugeridos a instalar programadores de energía
SUSTITUCION DE UN COMPRESOR CONVENSIONAL POR EFICIENTE
Descripción
Sustituir el compresor Ingersoll Rand SSR de 200 Hp por un Sullair TS-20, 60 Hz, 200L de 200 Hp de alta eficiencia.
Justificación
Los compresores poseen los siguientes mecanismos para su accionamiento:
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Paro y arranque automático: es un compresor en el cual, si no hay demanda para automáticamente, estos son eficientes en el consumo de energía eléctrica y se producen hasta 25 HP.
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De carga y descarga: en estos compresores cuando la demanda disminuye, el motor continúa funcionado a velocidad constante. Este sistema es eficiente cuando los períodos de descarga son breves, ya que, si se extienden estos períodos, las pérdidas por fricción aumentan y el motor por trabajar a baja carga es ineficiente.
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Control Dual: Este sistema combina el sistema de paro y arranque y el sistema de carga y descarga y funciona con estas variables hasta que la presión del sistema disminuye.
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Modulación: El compresor se adapta a las condiciones del proceso manteniendo una presión constante y variará si la demanda varía. Este control es el característico del mayor número de compresores en las industrias de proceso y es el sistema que utiliza el compresor Ingersoll Rand de 200 HP.
Se sugiere un compresor de desplazamiento variable y dos etapas [válvula de espiral] Super saver; En este compresor, la válvula de espiral gradualmente adapta la capacidad a la demanda al abrirse la válvula espiral parcialmente y regresa el aire succionado a la succión o sea sin comprimirlo. Además, las dos etapas permiten que en lugar de que el compresor de una sola etapa opere con una relación de compresión de 8 a 1; Opera cada etapa con una relación de compresión de 3 a 1, existiendo de esta manera un ahorro considerable en consumo de energía eléctrica. De acuerdo con el fabricante dependiendo del rango de operación del compresor [Porcentaje de carga], se pueden obtener ahorros hasta del 17% [12% por la relación de compresión en los compresores de dos etapas y 5% por la válvula de espiral que retorna a la succión el aire no comprimido en vez de eliminarlo ya comprimido]
Ahorro en energía
Debido al accionamiento de la válvula de espiral que opera a carga media y baja [La cual gradualmente adapta la capacidad a la demanda al abrirse la válvula espiral parcialmente y regresa el aire succionado a la succión o sea sin comprimirlo] y a las dos etapas [el compresor de una sola etapa opera con una relación de compresión de 8 a 1 y el de dos etapas opera con una relación de compresión de 3 a 1, existiendo de esta manera un ahorro considerable en consumo de energía eléctrica].
Grafica correspondiente a la curva de carga del compresor Ingersoll Rand SSR de 200 HP
De la curva de carga se determina que el promedio de la demanda es de 132 kW, que corresponde a un porcentaje de carga del 66%, se sabe que al operar un compresor de dos etapas se obtiene un ahorro del orden del 12% y a baja carga del orden del 17%, debido al accionamiento de la válvula de espiral; Pero como el promedio de carga no baja del 50% se tomará en cuenta únicamente el ahorro debido a las dos etapas, además se tomará en cuenta que un 12% el compresor opera a plena carga.
Demanda promedio correspondiente a monitoreo: 132 kW, demanda promedio en función de los 2,463 kW consumidos en 21 horas de operación la demanda resultante de acuerdo con consumo es de 117
Ahorro monetario
El promedio de la demanda es de 132 kW, que corresponde a un porcentaje de carga del 66%, y se sabe que al operar un compresor de dos etapas se obtiene un ahorro del orden del 12% y a baja carga del orden del 17%, debido al accionamiento de la válvula de espiral; Pero como el promedio de carga no baja del 50% se tomará en cuenta únicamente el ahorro debido a las dos etapas, además se tomará en cuenta que un 12% el compresor opera a plena carga.
Demanda promedio correspondiente a monitoreo: 132 kW, demanda promedio en función de los 2,463 kW consumidos en 21 horas de operación la demanda resultante de acuerdo con consumo es de 117
Al sustituir el compresor Ingersoll Rand SSR de 200 Hp por un Sullair TS-20, 60 Hz, 200L de 200 Hp de alta eficiencia, se obtiene un ahorro monetario anual equivalente a 112,821 quetzales [$ 14,748].
Inversión
El compresor Sullair serie LS-25 200 L de 1,000 CFM de capacidad posee un precio C.I.F. de $ 69,500 [1 $ = 7.65 Q], equivalente a un precio de Q 531,675. Este precio constituye lo básico, o sea que no incluye el separador de agua, prefiltro (para proteger el secador de contaminantes), secador, posfiltro de 0.01 micrón y filtro de carbón activado.
Recuperación de la inversión
Al sustituir el compresor Ingersoll Rand SSR de 200 Hp por un Sullair TS-20, 60 Hz, 200L de 200 Hp de alta eficiencia, se recupera la inversión en 5 años.
Panel de compensación
De acuerdo al factor de potencia mínimo y demanda máxima se calcula la capacidad de los capacitores y a través del monitoreo eléctrico realizado durante 1 semana se determina el número de etapas del panel de compensación.
Programadores de energía
Se aplican en motores eléctricos que operan con carga variable y que no exceda el 85% de carga.
Compresores eficientes
Los compresor son de desplazamiento variable y dos etapas [válvula de espiral] Super saver; En este compresor, la válvula de espiral gradualmente adapta la capacidad a la demanda al abrirse la válvula espiral parcialmente y regresa el aire succionado a la succión o sea sin comprimirlo.
Se pueden obtener ahorros hasta del 17% [12% por la relación de compresión en los compresores de dos etapas y 5% por la válvula de espiral que retorna a la succión el aire no comprimido en vez de eliminarlo ya comprimido]
