Estos dispositivos generan tanto un ahorro en potencia reactiva como en potencia activa, reduciendo la factura energética
Ahorrar energía y reducir los costes relacionados con producirla es el principal reto que tenemos tanto los consumidores como los productores. El concepto de edificios “verdes” ha permitido una nueva orientación tecnológica y un ahorro energético que ha beneficiado tanto al propietario del edificio como a sus ocupantes.
Según algunos estudios realizados, el 40% de la energía consumida en Europa y EEUU se destina a edificios. Si estudiamos qué equipos consumen esta energía, se puede concluir que, como mínimo, el 50-55% de ésta se utiliza en aplicaciones de bombeo, ventilación y compresión. La mayoría de ellas están gestionadas por los sistemas HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado).
Por lo tanto, es muy importante trabajar en la optimización del ahorro energético en estas aplicaciones, ya que con una inversión amortizable en un periodo muy breve, se pueden obtener importantes ahorros en la factura energética.
El rol de los variadores de velocidad en los sistemas HVAC
El mantenimiento de las aplicaciones HVAC requiere de un alto consumo energético. Por eso, gestionar el arranque de motores de estos sistemas mediante un accionamiento de velocidad variable o variador de velocidad acarrea múltiples ventajas.
En líneas generales, se puede dividir el ahorro obtenido en dos puntos fundamentales:
• Ahorro en potencia reactiva
La potencia reactiva es una potencia que circula por la instalación, pero que no es útil. Se genera por cargas no lineales con bajo factor de potencia, como es el caso de los motores. Con un variador de velocidad, la onda de corriente fundamental está en fase con la tensión, es decir, que el cos phi=1, con lo que prácticamente no existe pérdida de potencia reactiva.
Los principales problemas de tener una potencia reactiva elevada son:
- Aumento de la intensidad que circula por la línea.
- Pérdidas en los conductores y fuertes caídas de tensión.
- Incrementos de potencias de los transformadores, aumento de la temperatura de los cables y reducción de su vida útil.
- Aumento de las facturas por consumo de electricidad.
• Ahorro en potencia activa
Hay que tener en cuenta que la mayoría de los sistemas HVAC están diseñados para mantener el edificio fresco en los días más calurosos y caliente en los días más fríos. A lo largo de un año, los sistemas HVAC trabajan a pleno rendimiento durante los 10 días más calurosos del año y los 10 días más fríos del año. Los 345 días restantes puede trabajar a una capacidad reducida. Precisamente, los Variadores de Velocidad pueden adaptar el flujo del aire a la demanda requerida y esto permite ahorrar energía.
Si se prescinde de los variadores de velocidad, el edificio demanda un flujo de aire determinado y la única manera posible para regularlo es a través de obturadores que provocan que el motor trabaje a plena carga sin tener ningún tipo de ahorro energético.
¿Cuánta energía podemos ahorrar?
Generalmente, una bomba centrífuga o un ventilador consumen el 50 % de su potencia para un flujo o caudal del 80%.
El siguiente ejemplo resulta ilustrativo:
Una bomba de 38 kW trabajando 24 h/día los 365 días del año:
- El 25 % del tiempo trabaja al 100% de capacidad.
- El 50 % del tiempo lo hace al 80 % de capacidad.
- El 25 % del tiempo trabaja al 60% de capacidad.
Siguiendo esta lógica, se obtendría la siguiente tabla:
En total, los ahorros conseguidos serían los siguientes:
- Ahorro anual: 6817 €/año
- Ahorro de potencia reactiva: 214817 kWh/año
- Ahorro de potencia activa: 136342 kWh/año
- Amortización estimada en 5 meses
Además, Schneider Electric dispone de software específico para el cálculo del periodo de amortización de la instalación.
Otros beneficios de los Variadores de Velocidad
La ausencia de elementos electromecánicos de potencia y la suavidad de la transmisión de movimiento al motor ocasionan que el mantenimiento necesario en una instalación con variador de velocidad sea mínimo, a la vez que contribuyen a obtener un confort general gracias a un preciso control del caudal de aire. Además, es un sistema de arranque muy silencioso, en comparación con un sistema de arranque directo.
Nuestros variadores de velocidad incorpora todos los elementos necesarios para un gobierno total del motor (no se necesitan protecciones térmicas adicionales para el motor, ni contactores ni otros elementos de arranque).
¿Qué tiene que aportar un variador en una aplicación HVAC?
Tras conocer los beneficios que aportan los variadores en este tipo de aplicaciones, hay una serie de cuestiones a valorar a la hora de seleccionar un variador para HVAC:
• Debe ser específico para aplicaciones HVAC y disponer de los buses de comunicación habituales HVAC (Lonworks, Bacnet, METASYS N2…).
• Debe contar con una tecnología contra perturbaciones armónicas (que reducen el factor de potencia de los equipos), y permitir su utilización de inmediato y sin molestias. Es decir, una tasa de distorsión armónica inferior al 30% (THDI<30%).
• Es necesario que incluya filtros CEM integrados que aseguren que el equipo no perturbará a ningún elemento de la instalación ajeno al variador. La mayoría de los fabricantes no lo incorporan.
• Debe ser un equipo compacto y debe disponer de controles locales para poder probar la instalación de forma local en caso de problemas en la misma.
• Debe ofrecer funciones dedicadas para las aplicaciones HVAC.
Nuestra gama de variadores cumple todos los requerimientos anteriores.
Conciencia Medioambiental
Nuestros variadores son uno más de los productos, sistemas mecánicos y componentes eléctricos que son diseñados y construidos para optimizar la eficiencia energética y conservar los recursos que pueden contribuir a aumentar la conciencia medioambiental.
La automatización y control y la distribución eléctrica de Schneider Electric ha respondido siempre a las necesidades del mercado, diseñando productos y soluciones de eficiencia energética, responsables con el medioambiente. Además, la empresa busca reducir el impacto medioambiental de sus productos y soluciones a través de su ciclo de vida proponiendo soluciones de reciclaje.