ponencia schneider agua jai2010

Soluciones para el segmento delagua

Ponente:

D. Ivn Talln(Responsable de Producto Grandes Potencias, SCHNEIDER ELECTRIC)

LUNES 15, 18:50-20:00

1 SESIN

Schneider Electric 2- Industry Business Ivan Tallon 15-11-2010

1. Introduccin y necesidades2. Eficiencia Energtica3. Mejoras en la calidad de laenerga4. Grandes potencias

ndice:


Situacin actual y futura

En 2007: problemas de escasez en 30 pases (300M de personas)En 2050: 60 pases afectados

Planes de accin:

Incrementar los recursos hdricosPlantas desalinizadoras

Optimizar los recursos hdricos existentesMejorar el proceso de tratamiento de agua potableOptimizar la depuracin del aguas residualesModernizar los sistemas de regados utilizados en la agricultura.

Introduccin


Inversiones en Espaa

Plan A.G.U.A. (2004-2008) 3.800 MDesaladoras (26 plantas, 300hm3/ao): 2.000 MBombeo y Tratamiento: 1.800 M

Plan A.G.U.A. (2009-2010)Desaladoras (400hm3): 2.600 M

Plan Choque de Regados (2006-2007): 290.000 Regantes 2.300 MObras nuevas: 1.800MRenovacin: 500M

Plan Nacional de Saneamiento y Depuracin (2006-2015): 20.000 M 2.000 actuaciones de plantas depuradoras

Introduccin


Proceso de una planta desalinizadora por smosis Inversa

MPOZO

FILTROARENA

FILTROCARTUCHOS

BOMBAALTA PRESION

TURBINA SALMUERA

LIMPIEZAQUIMICA

BASTIDORDE MEMBRANAS

BOMBEOAgua Potable

DEPOSITOALMACEN

TOMA DE AGUA PRETRATAMIENTOBOMBEO

ALTA PRESIONBASTIDORESMEMBRANAS

POST-TRATAMIENTO

ACIDIFICACION

BOMBEOAgua de Mar

Post-tratamiento

Mar

Introduccin


Organizacin geogrfica

Instalacin de campo

Salas tcnicas

Centro de control

IntroduccinComponentes:


Organizacin funcional

Periferia: Instrumentacin, equipos de campo y E/S distribuidas

Control: Controladores

Supervisin: Servidores, puestos de operador y terminales HMI

Comunicaciones: Red de periferia, red de control y red de planta

IntroduccinComponentes:


Gestin de todos los subsistemas de la planta

Dispersin geogrficaVariedad de disciplinas

Propias del proceso (energa, bombeos, regulacin, etc.)

Generales de la planta (climatizacin, iluminacin, control de accesos, etc.)

Geston de la Energa

Eficiencia energtica Calidad energtica

IntroduccinObjetivos:



ndice:

Schneider Electric 11Industry Business Ivan Tallon 15-11-2010

Diseo ms eficiente.Edificio: Doble cristal, aislamiento trmico, etc..Industrial: tipos de reductora, motores ms eficientes, etc..

Control centralizadoMantenimiento preventivo y predictivo

Consumo adaptable a los requerimientos del momentoVariadores de velocidad en los motores.Sensores presencia en la iluminacin

Cmo reducir nuestro Coste energtico ?


Consumo de motores en el mundo.

85% Bombas, Ventiladores y Compresores

Edificio 30% de electricidad

Industria & 60% de electricidadInfraestructuras

25% de la energa consumida


Cmo optimizar su instalacin.

Utilizar Variadores para el control de motores

Ahorro de hasta 10%

Ahorro de hasta 50%

Utilizar motores de alto rendimiento


El OBJETIVO es convertir energa elctrica de tensin y frecuencia constantes en energa elctrica de tensin y frecuencia variables

Principio de funcionamiento del VV

Etapas de control


Tipos de CargasPar constante Par variable

Par

Nn

PnPar

Nn

Pn

rpm rpm


Punto de funcionamiento de 1 bomba.

Potencia suministrada por la bomba

Curva bomba

Curva Circuito

Eficiencia en Bombas


Ajuste del caudal de la instalacin con 1 bomba con VV

Nn

Nn

80%Nn

Potencia Consumida

Prdidas

Ahorro


El caudal Q es proporcional a (N/Nn)

La presin es proporcional a (N/Nn)2

La Potencia es proporcional a (N/Nn)3


Ejemplo de Ahorro

Datos Instalacin:Pot = 100KwZ = 0,5Hn

Rendimiento Motor: a Nn


a 80% de la Nn

Rendimiento Variador:

Al 80% del Caudal Nominal: A velocidad fija (Vvula), 94% de la Potencia consumidaA velocidad variable (VV), 66% de la Potencia consumida


Ejemplo de AhorroEficiencia en Bombas

Potencia elctrica consumida a velocidad nominal:

Potencia elctrica consumida a velocidad variable:

Diferencia de consumo: 25.8kWAhorro Energtico Anual: 226MWh

Ahorro de 11.300 /ao (*) 0,05/kWh!



ndice:

Schneider Electric 22- Industry Business Ivan Tallon 15 de Noviembre de 2010

IntroduccinPrincipales PerturbacionesOcasionadas por un Variador


Principales perturbacionesCompatibilidad Electromagntica

Perturbaciones B.FArmnicos

TensinCorriente

Perturbaciones A.FRFI

Conducidas Radiadas

Introduccin


Introduccin



TensinCorriente



Conducidas Radiadas

Introduccin


Son ocasionadas principalmente por el chopeado del voltaje de salida con altos dV/dt(PWM). --> circulacin de corrientes de fuga --> generacin de ondas electromagnticas de HF.

Las corrientes de fuga son conducidas desde la salida hasta la lnea a travs de los cables y la capacitancia del motor, generando perturbaciones HF hasta 30 MHz.

Las ondas electromagnticas de HF son emitidas al ambiente, generando perturbaciones radiadas de hasta 1GHz

Origen y Consecuencias


RESPETO A LAS NORMAS DE CABLEADO

FILTROS RFI (perturbaciones conducidas y por consiguiente las radiadas) La eleccin del filtro depende del nivel requerido por la

norma, y de la longitud y tipo del cable motor.

Las perturbaciones pueden atenuarse si se tiene en cuenta la CEM en el diseo (ej. Planos internos de masa) .

Las perturbaciones radiadas se minimizan utilizando conducciones metlicas o cables apantallados.

Grandes distancias de cable, inductancias motor y filtros sinusoidales.

FiltroRFI

Filtro de Salida

Recomendaciones


Ambiente 1 residencial

Ambiente 2 Industrial

Categora 2EN55011 Clase A grupo 1

Instalado y puesto en marcha por un profesional

C2

Categora 1EN 55011 Clase B grupo 1

C1

Categora 4SIN REQUERIMIENTOS

> 400 A > 1000 V o sistemas complejos PLAN CEM

C4

Categora 3 EN 55011 Clase A grupo 2

U < 1000V I100A

Puesta en marcha por un profesional

C3

RFI: IEC/EN 61800-3 edicin 2

Normativa


De las perturbaciones aguas abajo del variador

ATV MRFI



Corrientes parsitas Mantener los lmites CEM Disipaciones de calor en la inductancia motor Picos de tensin en los terminales del motor

Factores que limitan la distancia de cable


50 100 150 250 300200 400 500 600 m0

400V

Apantallado

Sin pantalla

690V

Apantallado

Sin pantalla

Inductancia Motor 2 x Inductancia MotorFuncin software

Recomendaciones


Crticas para potencias > 100 kW Problemas a los pocos meses de la instalacin (Vibraciones, ruidos) Estras en los rodamientos y elementos de rodamiento grises o mate (prdia de

grasa)

ATV

Carga

Ib

IbFC

Corrientes parsitas en los rodamientos del motor




TensinCorriente



Conducidas Radiadas

Introduccin


Origen y ConsecuenciasLos armnicos son causados por las corrientes no senoidales.


Origen y ConsecuenciasLas principales consecuencias son:

Incremento de la Corriente r.m.s. Sobrecarga del trafo, cableado, componentes,

Deterioro de la calidad de la alimentacin general

Riesgo de resonancia con las bateras de condensadores


Principales definiciones, frmulas y Normativa relativas a los armnicos


Definiciones

Factor de potencia ()

Desplazamiento de cos igual al Factor de potencia cuando se trata de una U y I senoidal desplazadas un ngulo

)kVA(S)kW(P

=


Cos phi and Lamda (power factor)

Active power [kW]

Reactive power kVAr

Apparent power kVA

Harmonic power kVAr

Total Harmonic power kVAr

Cos phi

Lambda


Distorsin armnica total (THD) Magnitud armnica comparada con la fundamental.

1

240

23

22

2

2

1

...

IIII

IITHD

H

h

hi

+++=

=

=

1

240

23

22

2

2

1

...

UUUU

UUTHD

H

h

hu

+++=

=

=

21 1. irms THDII +=

Definiciones


TDD, Red Pblica, Red Privada y PCC

Red Pblica de Alimentacin

PCC

Instalaciones Cliente 1


Red Pblica de Alimentacin

PCC



Definiciones


IEC/EN 61800-3Normativa Internacional para variadores de velocidadHace referencia a la IEC 61000-3-2 , informe tcnico IEC 61000-3-4 y IEC 61000-3-12

VV I linea Norma THDI Rsce Standard THDI Rsce


Normativa

IEEE 519Prcticas recomendadas y requerimientos para el control de los armnicos en sistemas de potencia elctrica

Gua de utilizacin.

Clasificacin Sistemas BT y lmites de distorsin

Aplicaciones especiales1

Sistemas Generales

Sistemas dedicados2

THD (tensin) 3% 5% 10%

1 Inlcuye hospitales y aeropuertos

2 Un sistemad dedicado es exclusivamente dedicado a convertidores de carga.

5%

Red MT Pblica

IndustrialCliente

PCC

RedBT Privada

Equipami entostMaq. 1

Otras industriasclientes

IEEE 519 - ER G5/4-1

( i.e. IEC 61800-3 como gua )

MT / BT

MT / BT

AT / MT

Edificios

Red BT Pblica

Comercial &Pequeas industrias

IEC 61000-3-12

IEC 61000-3-2 /-3-12

Residencial

PCC

IEC 61000-3-12

HVAC Lift

EN 12015

IEC 61000-3-6 (AT&MT)

(Futura IEC 61000-3-14)

EquipamientostMaq. 2


Soluciones a la mitigacin de armnicos


A nivel de instalacin- Bateras de condensadores SAH- Alimentacin 12, 18 pulsos (THDI


Inductancia

En THDI < 48%, el resultado es equivalente

La inductancia en el bus CC es sensiblemente ms pequea y la cada de tensin es menor.

Una inductancia CA protege el puente rectificador de entrada del variador.

Solucin a nivel de Variador


Filtro pasivo

THDI baja 16%, 13%, 10%, 8%, 5% cuando la inductancia no es suficiente

Circuito LC sintonizado a cada una de las frecuencias de armnicos a filtrar, en paralelo con el dispositivo generador de armnicos.



Alimentacin 12-18p

THDI del 5 a 10%


Delta

Star

Rectificador 6p

Rectificador6p

M

Inversor +L


AFE (Active Front End)

THDI < 5% a nivel de variador

Puente rectificador activo (IGBT) en vez de diodos.

Reversible cuando el VV actua como generador



Batera de condensadores

La batera de condensadores permite compensar reactiva

Riesgo de resonancia amplificando la tasa de distorsin armnica

El uso de bateras de condensadores SAH permiten disminuir considerablemente la THDi de la instalacin.

Solucin a nivel de Instalacin


Filtros Activos y Hbridos

THDI < 5% a nivel de instalacin

Filtros Activos: SineWave, AccuSine y AccuSine HP

Filtro Hbrido: Filtro pasivo (5 Armnico) + SineWave

Solucin a nivel de Instalacin

50A 120A

690V

400V

480V

20A 480A 600A

AccuSine

SineWave

3000A300A

Ud en paralelo

AccuSine HP

AccuSine HP

AccuSine

AccuSine3W

4W

3W

3W

3W: 3 cables4W: 4 cables


Resumen


ResumenLas diferentes soluciones ofrecidas por Schneider Electric en

trminos de potencia y THDi a nivel de variador

2.2kW 15kW 400kW 800kW 2400kW75kW

40%

10%

5%

Choke

Passive filter 12 pulse

C-less (ATV21)

Basic product

ATV12ATV312

ATV21ATV61-71

Active filter 18 24 pulseActive Front End

2.2kW 15kW 400kW 800kW 2400kW75kW

40%

10%

5%

Inductancia

Filtro Pasivo 12 pulsos

C-less (ATV21)

Producto Base

ATV12ATV312

ATV21ATV61-71

Filtro Activo 18 24 pulsosActive Front End

THDi

Pot


ResumenLas diferentes soluciones ofrecidas por Schneider Electric en

trminos de prestaciones y precio a nivel de variador

110% 150% 250%200%

40%

10%

5%

30%

Choke

12 p

AFEActive Filter

C-less

18 p

Pass

ivefilte

r

110% 150% 250%200%

40%

10%

5%

THDi

30%

Inductancia

12 p

AFEFiltro Activo

C-less

18 p

Filtro

Pasiv

o

Precio



ndice:


Requerimientos de las Grandes Potencias

Los equipos de grandes potencias se disean en base a estos criterios:

Continuidad de servicio y reduccin de repuestos

Toman suma importancia las prdidas en los equipos

Mayor Precisin en el algoritmo del lazo de control de motor debido a la baja impedancia

Schneider Electric 56- Industry Business Noviembre 2010

Altivar 61/71 Plus VHP


Cambio de un mdulo IGBTs VHP


Altivar 61/71 Plus VHP

IP23 IP54 Ventilacin Agua-Aire

IP55Ventilacin Agua-Agua

P.Ej. 1800kW Efficiency= 98% 36kW de prdidas.0,11 c/kW 24 h/ da, 320 da/ao 33.000 /ao


Make the most of your energy

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