potenciales de ahorro energético con motores eléctricos (1)
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8/16/2019 Potenciales de Ahorro Energético Con Motores Eléctricos (1)
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Potenciales de ahorro energéticocon motores eléctricosFiliberto Bojacá
I DT LD P – Tenjo Colombia
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8/16/2019 Potenciales de Ahorro Energético Con Motores Eléctricos (1)
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Conceptos generales
I DT LD P – Tenjo Colombia
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2013-11-08Páge 3 Bojacá/ I DT LD
Conceptos Generales “Eficiencia”
Un Motor
Transforma
Energía eléctrica en Energíamecánica.
Energía
mecánicaPérdidas
Energía
Eléctrica
Eficiencia =P. de salida
P. de entradaEficiencia =
Pérdidas1 -
P. de entrada
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2013-11-08Páge 4 Bojacá/ I DT LD
Flujo de Potencia
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Determinación de la eficiencia
I DT LD P – Tenjo Colombia
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2013-11-08Páge 6 Bojacá/ I DT LD
Determinación de la eficiencia en losmotores
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7/662013-11-08Páge 7 Bojacá/ I DT LD
Determinación de la eficiencia en losmotores
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_5/url?q=http://sites.ieee.org/r9-sac/ieee/&sa=U&ei=6uFsU6riComAywPyyoKgAg&ved=0CDAQ9QEwAQ&usg=AFQjCNEEfkRrHy6tT2LIGbgM66Xh5DLtIQhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_5/url?q=http://www.iecee.org/&sa=U&ei=sd9sU7G5L6ODywOYhIHgAg&ved=0CC4Q9QEwAA&usg=AFQjCNEKqWsohBlRU4Ru0q9Nz1F1TD1M4Q
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8/662013-11-08Páge 8 Bojacá/ I DT LD
Característica Requerimiento
Sistema de alimentación
Coeficiente de distorsión armónica THD ≤ 0,05
Desbalance de tensión ≤ 0,5%
Variación de frecuencia sin carga ≤ ±0,1%
Variación de frecuencia durante los ensayos ≤ ±0,3%
Sistema de medición
Precisión de los instrumentos ≤ ± 0,2% FS
Precisión de los transformadores (PT, TC) ≤ ± 0,3% FS
Precisión conjunto instrumento y trafo. ≤ ± 0,2% FS
Precisión en la medición de velocidad ≤ 1 rpm
Precisión en la medición de temperatura ≤ 1° C
Condiciones para la ejecución de los ensayos
Determinación de la eficiencia en losmotores
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9/662013-11-08Páge 9 Bojacá/ I DT LD
Determinación de la eficiencia en losmotores
• Laboratorio con condicionesambientales conocidas
• Dinamómetros de carga
• Instrumentos de medida de
alta precisión (eléctricos ymecánicos)
• Personal capacitado
Condiciones para la ejecución de los ensayos
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10/662013-11-08Páge 10 Bojacá/ I DT LD
Instrumentación
Determinación de la eficiencia en losmotores
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11/662013-11-08Páge 11 Bojacá/ I DT LD
Equipos de alta precisión
Determinación de la eficiencia en losmotores
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12/662013-11-08Páge 12 Bojacá/ I DT LD
Condiciones ambientales
25° C
1000msnm
2600msnm
20° C
Correcciones
Determinación de la eficiencia en losmotores
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13/662013-11-08Páge 13 Bojacá/ I DT LD
Secuencia de ensayos
Medición de Resistencia a temperatura ambiente
Temperatura a carga nominal
Con Carga
Sin Carga
Determinación de la eficiencia en losmotores
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14/662013-11-08Páge 14 Bojacá/ I DT LD
Medición de Resistencia a temperatura ambiente
•Medición de resistenciaeléctrica de devanadosestator (Terminales)
•
Microhmetro•Tiempos de Medición
•Resistencia y temperaturade referencia paracorrecciones
•Calculo de la resistencia delos devanados durante losensayos
Determinación de la eficiencia en los motores
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15/662013-11-08Páge 15 Bojacá/ I DT LD
Ensayo de temperatura a carga nominal•Estabilización Térmica
•Estabilización dePotencia
•Valor de aumento detemperatura
•Carga, tensión yfrecuencia Nominal
•Variaciones no mayores
a 1°
C en intervalos de30 min.
•Valor de aumento detemperatura en el motor
Determinación de la eficiencia en losmotores
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16/662013-11-08Páge 16 Bojacá/ I DT LD
Ensayo con Carga•Variación entre 150% y 25% de lacarga nominal
•Restricción en variación detemperatura durante el ensayo
•Tensión y Frecuencia nominal
•Perdidas eléctricas en losdevanados I2R
Determinación de la eficiencia en losmotores
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2013-11-08Páge 17 Bojacá/ I DT LD
Ensayo con CargaCálculo de perdidas residuales
Potencia de entrada-Pérdidas convencionales-Potencia de salida
Determinación de la eficiencia en losmotores
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2013-11-08Páge 18 Bojacá/ I DT LD
Ensayo sin carga
•Ensayo sin carga
•Variación entre el 125% y el20% de la Tensión Nominal
•Frecuencia Nominal
•Estabilización de potencia
•Perdidas magnéticas en el
•Perdidas por fricción yventilación
Determinación de la eficiencia en losmotores
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2013-11-08Páge 19 Bojacá/ I DT LD
Ensayo sin carga
Determinación de la eficiencia en losmotores
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siemens.com/answers
Desarrollo motores eficientes
I DT LD P – Tenjo Colombia
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2013-11-08Páge 21 Bojacá/ I DT LD
NEMA / IEEEIEC
Normalización en eficiencia en motores
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2013-11-08Páge 22 Bojacá/ I DT LD
Desarrollo de laeficiencia en motores
en USA
Normalización en eficiencia en motores
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2013-11-08Páge 23 Bojacá/ I DT LD
Standard
Designación NEMA - MG1Premium Efficient
Energy Efficient
CLASIFICACION DE LOS MOTORES SEGUN SU EFICIENCIA
Norma NEMA - 4 Polos
75.0
80.0
85.0
90.0
95.0
100.0
0 . 7 4
6
1 . 4 9 2
3 . 7 3
7 . 4 6
1 4 . 9 2
2 2 . 3 8
3 7 . 3
5 5 . 9 5
9 3 . 2 5
1 4 9 . 2
2 2 3 . 8
2 9 8 . 4
3 7 3 . 0
P(kW)
E f ( % )
Standard
Premium Efficient
Energy Efficient
Normalización en motoresDesignación NEMA – MG1
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2013-11-08Páge 24 Bojacá/ I DT LD
Qué es EPACT?
•Significa Energy Policy Act.
•Es una ley de USA (Public Law 102-486) sancionada el 24.Oct.1992
•Estableció que todos los motores de propósito general que se vendieran enel país a partir del 24.Oct.1997 deberían cumplir una eficiencia mínimaestablecida por la norma NEMA - MG1
Requerimiento EPACT - 1992
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2013-11-08Páge 25 Bojacá/ I DT LD
A quémotor es ap lic a?
Motores de propósito general, de una velocidad, montados sobre patas, deservicio continuo y de inducción jaula de ardilla.
Diseños Nema A y B.
De 1 a 200 HP
2, 4 y 6 polos
Abiertos y cerrados
Requerimiento EPACT - 1992
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2013-11-08Páge 26 Bojacá/ I DT LD
A quémoto res NO apli ca?
Motores de propósito definido especial.
Diseños Nema C y D.
De CC, sincrónicos, imanes permanentes, de reluctancia, polos sombreados, de rotordevanado.
Motores de varias velocidades.
De montaje vertical
Reconstruidos o reparados
Requerimiento EPACT - 1992
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2013-11-08Páge 27 Bojacá/ I DT LD
• No se aceptan motores de las categorías Standard y Energy Efficient. Solamente seacepta la categoría Premium Efficient
Desarrollo motores eficientes en USAEstado actual
Standard
Designación NEMA - MG1
Premium Efficient
Energy Efficient
• En Mar.2015 entra en vigencia la regulación de motores eficientes para motoresmonofásicos y motores de pequeñas potencias
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2013-11-08Páge 28 Bojacá/ I DT LD
Desarrollo de laeficiencia en
motores en Europa
Normalización en eficiencia en motores
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2013-11-08Páge 29 Bojacá/ I DT LD
• Qué es CEMEP?
Significa European Committee of Manufacturers of Electrical Machines andPower Electronics.
Siemens AG hace parte de este comité
Este comité suscribió un acuerdo voluntario en Mayo.2000 con el objetivo de
reducir al menos al 50% a finales de 2003, la venta de los motores con bajaeficiencia.
Acuerdo CEMEP
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2013-11-08Páge 30 Bojacá/ I DT LD
A quémoto res ap lica el acu erdo?
• A motores totalmente cerrados, IP54 o IP55.
•Trifásicos de corriente alterna, de inducción jaula de ardilla
•De 1.1 a 90 kW, de 2 y 4 polos
•Servicio continuo
•Diseño estándar ( Tipo N)
Acuerdo CEMEP
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2013-11-08Páge 31 Bojacá/ I DT LD
• A quése comprometieron conc retamente?
A clasificar los motores en tres categorías: eff1, eff2 y eff3.
A indicar en los catálogos la eficiencia a plena carga y a ¾ de la misma. (Estameta se debió cumplir en Jun.2000 para 4 polos y en Dic.2000 para 2 polos)
A indicar en la placa la categoría del motor. (Las metas fueron iguales)
Aumento del mercado de los motores eff2 y eff1, y disminución de los eff3
Acuerdo CEMEP
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2013-11-08Páge 32 Bojacá/ I DT LD
CLASIFICACION DE LOS MOTORES SEGUN SU EFICIENCIA
Norma CEMEP - 4 Polos
75,0
80,0
85,0
90,0
95,0
100,0
1,1 1,5 2,2 3,0 4,0 5,5 7,5 11,0 15,0 18,5 22,0 30,0 37,0 45,0 55,0 75,0 90,0
P (Kw )
E f ( % )
eff3eff2
eff1
eff3
Designación CEMEP
eff1
eff2
Acuerdo CEMEP
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2013-11-08Páge 33 Bojacá/ I DT LD
• A quése com prometieron co nc retamente?
Motores de Reducción 30% eff3 Reducción 50% eff3
2 polos * 31.Dic.2002 31.Dic.2003
4 polos ** 31.Dic.2001 31.Dic.2003
* Base año 1999
** Base año 1998 A monitorear el avance de lo planeado en el mercado a través de unasecretaría estadística de CEMEP.
Acuerdo CEMEP
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2013-11-08Páge 34 Bojacá/ I DT LD
Nota tomada de la norma: El nivel IE4 está actualmente bajo consideración ypor tanto no tiene valores límite asignados. Se tiene la expectativa que paradefinir estos valores se reduzcan en un 15% las pérdidas respecto a IE3, peroseguramente se requieren nuevos desarrollos tecnológicos para lograrlo
IE4 Super-Premium
IE3 PremiumIE2 High
IE1 Standard
Designación IEC 60034-30
Clasificación IE – Niveles de eficiencia
Norma IEC 60034- 30
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2013-11-08Páge 35 Bojacá/ I DT LD
IEC 60034-30 – Niveles de eficiencia
Norma IEC 60034- 30
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2013-11-08Páge 36 Bojacá/ I DT LD
Clasificación de los motores por eficiencia
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2013-11-08Páge 37 Bojacá/ I DT LD
• No se aceptan motores de la categoría Standard (IE1). Solamente se aceptan lascategorías High Efficiency (IE2) y Premium Efficiency (IE3)
Desarrollo motores eficientes en EuropaEstado actual
• A partir de 2015 no se aceptan motores IE2. Se aceptarán únicamente si operancon variador de velocidad.
IE4 Super-Premium
IE3 Premium
IE2 High
IE1 Standard
Designación IEC 60034-30
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2013-11-08Páge 38 Bojacá/ I DT LD
Desarrollo de laeficiencia enmotores enColombia
Situación en Colombia
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2013-11-08Páge 39 Bojacá/ I DT LD
Regulaciones en Colombia
PROGRAMACONOCE
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2013-11-08Páge 40 Bojacá/ I DT LD
Programa CONOCE
• Programa de normalización, certificación y etiquetado.
• Su objetivo es impulsar la utilización de tecnologías eficientes en usos finalesde energía y dinamizar su mercado en el país a través de estrategias de tipocultural y comercial.
•Estan incluidos los motores eléctricos de corriente alterna
Situación en Colombia
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2013-11-08Páge 41 Bojacá/ I DT LD
UPME LISTA DE
EQUIPOS DE
USO FINAL DE
ENERGIA
OBJETO DELPROGRAMA
I N F O R M A C I O N
ENERGETICA
TECNOLOGICA
AMBIENTAL
DE MERCADO
REGULATORIA
NORMALIZACIÓN
Situación en Colombia
Fuente: Programa CONOCE- Minenergía
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2013-11-08Páge 42 Bojacá/ I DT LD
Equipos refrigeradores para uso doméstico
· Equipos refrigeradores para uso comercial
· Balastos electromagnéticos para tubos fluorescentes
· Balastos electrónicos
· Bombillas fluorescentes compactas
· Bombillas fluorescentes circulares
· Bombillas fluorescentes tubulares de 1 casquillo
· Bombillas fluorescentes tubulares de 2 casquillos
· Bombillas de vapor de sodio alta presión
· Bombillas de mercurio· Aire Acondicionado para recintos
· Calentadores eléctricos para almacenamiento de agua
Motores eléctricos de corriente alterna
Situación en Colombia
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2013-11-08Páge 43 Bojacá/ I DT LD
LISTA DEEQUIPOS DE
USO FINAL DE
ENERGIA
OBJETO DEL
PROGRAMA ICONTEC
NTC de
Eficiencia
Energética
Situación en Colombia
Fuente: Programa CONOCE- Minenergía
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2013-11-08Páge 44 Bojacá/ I DT LD
NTC 5105
Eficiencia energética en motores eléctricos de inducción.Rangos de eficiencia y rotulado.
Situación en Colombia
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8/16/2019 Potenciales de Ahorro Energético Con Motores Eléctricos (1)
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2013-11-08Páge 45 Bojacá/ I DT LD
SIC
Marco
Regulatorio
ACREDITACION DE ENTESCERTIFICADORES
RECONOCIMIENTO DELABORATORIOSINTERNACIONALES
ACREDITACION DELABORATORIOS EN COLOMBIA
Situación en Colombia
Fuente: Programa CONOCE- Minenergía
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8/16/2019 Potenciales de Ahorro Energético Con Motores Eléctricos (1)
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2013-11-08Páge 46 Bojacá/ I DT LD
LABORATORIOSRECONOCIDOS O
ACREDITADOS PORLA SIC
NTC de
Eficiencia
Energética
ORGANISMOCERTIFICADORRECONOCIDO O
ACREDITADO POR LASIC
Certificado deconformidad
Situación en Colombia
Fuente: Programa CONOCE- Minenergía
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2013-11-08Páge 47 Bojacá/ I DT LD
MarcoRegulatorio
Normas de
Eficiencia
Energética
EntidadCompetente
Reglamentos
Técnicos
Situación en Colombia
Fuente: Programa CONOCE- Minenergía
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8/16/2019 Potenciales de Ahorro Energético Con Motores Eléctricos (1)
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2013-11-08Páge 48 Bojacá/ I DT LD
PreparaciónPRT
3 Versiones
Final 2009
Notificacióna la OMC
Promoción de
la participaciónciudadana
Jul.2010
Presentación
versión final
14.Jul.2010
Reglamento Técnico de Etiquetado- RETIQ
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2013-11-08Páge 49 Bojacá/ I DT LD
Exige la colocación de una etiqueta declarando la eficiencia de los motores y su
clasificación (etiqueta URE)
La clasificación está basada en la norma IEC 60034-30
Aplica tanto a motores de fabricación nacional como a importados
Aplica a motores trifásicos y monofásicos
La etiqueta está definida en su contenido y dimensiones
Entrará en vigencia 6 meses después de su publicación en el diario oficial
Temporalmente se aceptarán declaraciones de primera parte respecto al cumplimientode los requisitos
Reglamento Técnico de Etiquetado- RETIQ
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8/16/2019 Potenciales de Ahorro Energético Con Motores Eléctricos (1)
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2013-11-08Páge 50 Bojacá/ I DT LD
Reglamento Técnico de Etiquetado- RETIQ
RANGO
Límite inferiorEficiencianominal
(incluido)
Límite superiorEficiencianominal
(no incluido)
DESIGNACIÓNCLASE DE
EFICIENCIA
A Valores IE4 100% Eficiencia SuperPremium
B Valores IE3 Valores IE4Eficiencia
Premium (IE3)
C Valores IE2 Valores IE3Eficiencia Alta
(IE2)
D Valores IE1 Valores IE2 Eficienciaestándar (IE1)
E 60% Valores IE1 Baja eficiencia
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8/16/2019 Potenciales de Ahorro Energético Con Motores Eléctricos (1)
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2013-11-08Páge 51 Bojacá/ I DT LD
Regulaciones en Colombia
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8/16/2019 Potenciales de Ahorro Energético Con Motores Eléctricos (1)
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2013-11-08Páge 52 Bojacá/ I DT LD
Resolución 0186 Minambiente
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8/16/2019 Potenciales de Ahorro Energético Con Motores Eléctricos (1)
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2013-11-08Páge 53 Bojacá/ I DT LD
Resolución 0186 Minambiente
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8/16/2019 Potenciales de Ahorro Energético Con Motores Eléctricos (1)
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2013-11-08Páge 54 Bojacá/ I DT LD
Resolución 0186 Minambiente
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8/16/2019 Potenciales de Ahorro Energético Con Motores Eléctricos (1)
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Potenciales de ahorro energético
I DT LD P – Tenjo Colombia
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8/16/2019 Potenciales de Ahorro Energético Con Motores Eléctricos (1)
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2013-11-08Páge 56 Bojacá/ I DT LD
OrganizationalMeasures
Boilers
Heating & WarmWater Distribution
Transportation
Lighting
Air Compressors
OfficeEquipment
ProcessEfficiency
EnvironmentalEquipmentBuilding Insulation
Cooling
Motors & Drives
AirConditioning
ElectricalEnergy
Steam
Cooling
Heat Compressed Air
GasWater
Heat Recovery
Energies and applications in the industrial process
The variety of different products and methods employed in the industrial production ,as well as the highly sensitive production processes, depend on a reliable and efficient supplyof power.
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2013-11-08Páge 57 Bojacá/ I DT LD
Proceso producción de azúcarUsos d e la energía
f 0% f
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8/16/2019 Potenciales de Ahorro Energético Con Motores Eléctricos (1)
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2013-11-08Páge 58 Bojacá/ I DT LD
Drives Account for Approximately 70% ofElectric Energy Consumption in the Industry*)
Reduction of energy demand:
• Reduced production costs
• Increased productivity
• Increased efficiency
• Reinforced competitive advantages
*) Source: Energie Agentur NRW (2010)
“From cost factor to success factor” The entire drive chain has to be analyzed for realizing an overall energy demand reductionof electric drives
Electric energy demand
e.g. Germany Industry
Traffic 3%
Industry
Buildings, etc.
Households
43%
27%
27%
Electric drives
Lighting, IT, etc.
70%
30%
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8/16/2019 Potenciales de Ahorro Energético Con Motores Eléctricos (1)
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2013-11-08Páge 59 Bojacá/ I DT LD
Potenciales de ahorro
"From cost factor to success factor” The entire drive chain has to be analyzed for realizing an overall energy demand reductionof electric drives
*) Source: ZVEI, electric drives division (2008)
Motors
Increase of the share of energy-efficient motors As of 2011: Statutory minimum efficiency class IE2 (EFF1) in
Europe Yet, statutory regulations should only be implemented where
reasonable!
Speed control
Considerable increase of the share of speed-controlled drivesystems with frequency converters from approx. 25% today
System approach
Introduction of LCC analyses (lifecycle costs)(role model function in public procurement)
Fixed-speed drive
Variable-speed drive
System optimization
… instead of mechanical control!
Saving potentialsComponent and system approach
Fixed-speed drive
Variable-speed drive
System optimization
Saving Potentials
Increasing Use ofenergy efficient motors
Electronical SpeedControl instead ofmechanical control
System Optimizationof the complete System
/ Machine
Potenciales de ahorro – Cambio
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2013-11-08Páge 60 Bojacá/ I DT LD
Potenciales de ahorro – Cambiode nivel de eficiencia
IE1
IE2
IE3
Potenciales de ahorro – Cambio
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2013-11-08Páge 61 Bojacá/ I DT LD
Potenciales de ahorro – Cambiode nivel de eficiencia
Potencia nominal kW 55
Potencia nominal HP 73,7265416Eficiencia IE1 % 93,0
Eficiencia IE2 % 94,1
Eficiencia IE3 % 95,4
Pérdidas IE1 kW 4,140
Pérdidas IE2 kW 3,448
Pérdidas IE3 kW 2,652
Horas de servicio al día h/día 24
Días de servicio al año día/año 365
Energía consumida en un año IE1 kWh/año 518.065
Energía consumida en un año IE2 kWh/año 512.009Energía consumida en un año IE3 kWh/año 505.031
kWh/año 6.056
% 1,2%
kWh/año 6.977
% 1,4%
kWh/año 13.033
% 2,5%
Precio del kWh COP/kWh 235
Ahorro IE2 vs IE1 COP/año 1.423.769
Ahorro IE3 vs IE1 COP/año 3.064.075
Ahorro IE3 vs IE2 COP/año 1.640.306
Costo del motor IE1 COP 6.000.000
Costo del motor IE2 COP 7.000.000
Costo del motor IE3 COP 10.000.000
Payback con motor IE2 años 5
Payback con motor IE3 años 3
Payback valor adicional IE2 vs IE1 años 0,7
Payback valor adicional IE3 vs IE1 años 1,3
Payback valor adicional IE3 vs IE2 años 1,8
Ahorro IE2 vs IE1
Ahorro IE3 vs IE1
Ahorro IE3 vs IE2
Potenciales de ahorro – adicionar
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2013-11-08Páge 62 Bojacá/ I DT LD
Potenciales de ahorro adicionarvariador de velocidad
= punto de operación
Q
H
Q
H
Q
H
Bomba Sistema
H = Altura
Q = Flujo
bá i d l b b
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2013-11-08Páge 63 Bojacá/ I DT LD
Leyes básicas de las bombas
El flujo es proporcional a la velocidad del eje:
La presión estática es proporcional al cuadrado de la
velocidad del eje:
La potencia eléctrica absorbida por el motor de la bomba
es proporcional al cubo de la velocidad del eje:
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Potenciales de ahorro –
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2013-11-08Páge 65 Bojacá/ I DT LD
redimensionamiento del motor
• Motor funcionando abaja carga
• Eficiencia menor
Curva de Eficiencia Motor 10HP - 2 Polos
79,00
80,00
81,00
82,00
83,00
84,00
85,00
86,00
87,00
88,00
89,00
90,00
91,00
20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Carga [%]
E f i c i e n c i a [ % ]
• Motorfuncionando amejor condicióncarga
• Eficiencia mayor
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Thanks !
Filiberto Bojacá
I DT LD
Autopista Medellín km 8,5Tenjo - Colombia
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