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Ing Carlos Vargas Julio 23 de 2013 Cartagena, Colombia
TECNOLOGÍA DE VSD EN ENFRIADORES DE AGUA
CIAR 2013
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Agenda
JCI
Consumo Eléctrico en Plantas de Agua Fría
Ahorro Energético en Enfriadores
Mitos sobre VSD en Enfriadores
Estrategia de prendido y apagado de Enfriadores (CPO 10)
Ahorro Energético en Bombas de Agua Fría y Torres de Enfriamiento
Secuencias posibles para Bombas y Torres (CPO 10)
Preguntas
2
Building Efficiency Ayudamos a las personas a lograr grandes cosas.
Johnson Controls, organización de clase mundial de $42B
Suministrando interiores a más de 30 millones de
vehículos al año
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de energía
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Administración de sitios de trabajo (FM)
Servicio técnicos para equipos HVAC
Planificación de espacios de trabajo
Mantenimiento y reparación
PLANIFICACIÓN Y DISEÑO
OPTIMIZACIÓN Y RETROADAPTACIÓN
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
CONSTRUCCIÓN
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England/France Trans-Channel Tunnel
Kremlin, Moscow
The Empire State Building
The National Stadium, Beijing “Bird’s Nest”
Aeropuerto el Dorado
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Consumo Energético en Plantas de Agua
Consumo Promedio
8
ELEMENTO % CONSUMO CHILLERS 75%
BOMBAS AGUA CONDENSACIÓN 2% BOMBAS AGUA FRÍA 17%
TE 6% TOTAL 100%
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Consumo Energético en Plantas de Agua
Consumo Promedio
9
75%
2%
17%
6%
CHILLERS
BOMBAS DE AGUA CONDENSACIÓN
BOMBAS DE AGUA FRÍA
TORRES DE ENFRIAMIENTO
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Ahorro Energético en Enfriadores
Consumo Eléctrico en el Compresor
Compresor trabaja dependiendo del Lift
Lift = Temp Entrada Agua Cond – Temp Salida Agua Fría
10 10
BAC
BAF
85° 95°
54° 44°
Condensador
Evaporador
Coil
Torre Enfriamiento
Depende de la Aplicación
Tecnología Piso Falso
Pre tratamiento de Aire
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Ahorro Energético en Enfriadores
Consumo Eléctrico en el Compresor
Compresor trabaja dependiendo al Lift
Lift = Temp Entrada Agua Cond – Temp Salida Agua Fría
11 11
BAC
BAF
85° 95°
54° 44°
Condensador
Evaporador
Coil
Torre Enfriamiento
Depende de la Ubicación
Torre de Enfriamiento Alta Eficiencia
Bajo Approach
Entradas para el control del Compresor:
Temperatura Actual vs Set Point en el Evaporador
Lift
Posición actual de los Vanos de Prerotación
RPM actuales
Ahorro en el Motor
12
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Ahorro Energético en Enfriadores
P2 P1
= RPM2 RPM1
( )3
DELTA RPM DELTA POTENCIA
5% 14.3%
10% 27.1%
15% 38.6%
20% 48.8%
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
1. Es mejor mantener la mayor cantidad de Enfriadores a máxima Carga en una Planta.
13
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
14
Temp de Entrada de Agua Condensación
Diseño Tradicional (Velocidad Constante ECWT de 75°F)
60% de Carga 100% de Carga 80% de Carga
Al 60% de Carga el Chiller es menos eficiente que al 100% de Carga
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
1. Es mejor mantener la mayor cantidad de Enfriadores a máxima Carga en una Planta.
2. Los Chillers no funcionan a Bajas Temperaturas de Condensación.
15
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
16
Orificio Variable
Válvula Modulante en la línea de líquido para Controlar el paso de Refrigerante
Sensor de Nivel de Refrigerante que mantiene nivel óptimo en el Condensador
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
17
Temp de Entrada de Agua Condensación
Con la Tecnología de Orificio Variable se puede bajar a Temperaturas de hasta 55°F
Al 100% de Carga sigue siendo más eficiente que a cargas parciales
Diseño Tradicional (Velocidad Constante ECWT de 75°F)
60% de Carga 100% de Carga 80% de Carga
Nuevo Diseño – Orificio Variable (Velocidad Constante Baja Temp)
60% de Carga 80% de Carga
100% de Carga
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
1. Es mejor mantener la mayor cantidad de Enfriadores a máxima Carga en una Planta.
2. Los Chillers no funcionan a Bajas Temperaturas de Condensación. X
18
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
1. Es mejor mantener la mayor cantidad de Enfriadores a máxima Carga en una Planta.
2. Los Chillers no funcionan a Bajas Temperaturas de Condensación. X
3. No se debe usar VSD en Enfriadores que trabajen a Carga Plena.
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Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
20
Performance de Enfriador al 100% de Carga
Chiller con VSD Performance 0.35 kW/TR 55°F ECTW
Chiller vel Cte Performance 0.41 kW/TR 55°F ECTW
100% de Carga
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
1. Es mejor mantener la mayor cantidad de Enfriadores a máxima Carga en una Planta.
2. Los Chillers no funcionan a Bajas Temperaturas de Condensación. X
3. No se debe usar VSD en Enfriadores que trabajen a Carga Plena. X
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Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
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Temp de Entrada de Agua Condensación
Diseño Tradicional (Velocidad Constante ECWT de 75°F)
60% de Carga 100% de Carga 80% de Carga
Nuevo Diseño – Orificio Variable (Velocidad Constante Baja Temp)
60% de Carga 80% de Carga
100% de Carga
100% de Carga 80% de Carga 60% de Carga
Chiller con Variador de Velocidad
Ahorro 16%
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
1. Es mejor mantener la mayor cantidad de Enfriadores a máxima Carga en una Planta. X
2. Los Chillers no funcionan a Bajas Temperaturas de Condensación. X
3. No se debe usar VSD en Enfriadores que trabajen a Carga Plena. X
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Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
1. Es mejor mantener la mayor cantidad de Enfriadores a máxima Carga en una Planta. X
2. Los Chillers no funcionan a Bajas Temperaturas de Condensación. X
3. No se debe usar VSD en Enfriadores que trabajen a Carga Plena. X
4. Los VSD sólo ahorran energía en 1 sólo Enfriador
5. La mejor eficiencia posible es 0.50 kW/Ton
24
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
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ECWT
Enfriador Velocidad Cte 0.622 kW/ton
Enfriador con Orificio Variable 0.575 kW/ton
Enfriador con VSD 0.587 kW/ton
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
26
ECWT
A 75°F ECWT
2 Enfriadores Tradicionales a Velocidad CTE a Carga Plena = 0.578 kW/Ton
1 Enfriador Tradicional a Carga Constante a Carga Parcial = 0.61 kW/Ton
Eficiencia Total de la Planta = 0.584 kW/Ton
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
27
ECWT
A 75°F ECWT
2 Enfriadores con Orificio Variable a Carga Plena = 0.493 kW/Ton
1 Enfriador con Orificio Variable a Carga Parcial = 0.53 kW/Ton
Eficiencia Total de la Planta = 0.500 kW/Ton
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
28
ECWT
A 75°F ECWT
2 Enfriadores con VSD a Carga Plena = 0.473 kW/Ton
1 Enfriador con VSD a Carga Parcial = 0.418 kW/Ton
Eficiencia Total de la Planta = 0.462 kW/Ton
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
29
ECWT
A 75°F ECWT
3 Enfriadores con VSD a Carga Parcial = 0.418 kW/Ton
Eficiencia Total de la Planta = 0.418 kW/Ton
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
30
Enfriador Tradicional Velocidad Cte Eficiencia de Planta Total = 0.584 kW/ton
Enfriador con Orificio Variable Eficiencia de Planta Total = 0.500 kW/ton
Enfriador con VSD Eficiencia de Planta Total = 0.462 kW/ton
Enfriadores con VSD operando a Carga Parcial
Eficiencia Total de la Planta = < 0.418 kW/ton
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
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La máxima eficiencia en chillers con VSD ocurre entre el 30% y el 80%
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
1. Es mejor mantener la mayor cantidad de Enfriadores a máxima Carga en una Planta. X
2. Los Chillers no funcionan a Bajas Temperaturas de Condensación. X
3. No se debe usar VSD en Enfriadores que trabajen a Carga Plena. X
4. Los VSD sólo ahorran energía en 1 sólo Enfriador. X
5. La mejor eficiencia posible es 0.50 kW/Ton. X
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Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Mitos sobre VSD en Enfriadores
Sin Importar cuantos Chillers los VSD en los enfriadores Ahorran Energía con respecto a los enfriadores de velocidad Constante.
La mayor eficiencia se da en cualquier lugar del mundo pues mantiene la eficiencia con diferentes condiciones de Condensación.
La eficiencia más alta es a carga parcial con VSD
33
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Ventajas de Utilizar VSD
Ahorro Energético
Protección Eléctrica
Corrección automática del FP a más de 0.95.
Niveles de Ruido más Bajos
Filtro de Armónicos
Std 26%
Con Filtro adicional se cumple IEEE 519-92
Arrancador Suave
Incrementa la Vida útil del Equipo
Minimiza el Overshoot de Corriente
Reinicio Rápido
Permite reiniciar el chiller en 3 minutos
Sin VSD se requiere una espera de 30 minutos
34
Para maximizar la eficiencia las plantas deben ser diseñadas y operadas buscando este fin
Bombas y Motores
Variadores de
Velocidad
Elementos y componentes para realizar Ahorro
Torres de Enfriamiento
Chillers
Automatización y Optimización
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Estrategia de Prendido y Apagado en Enfriadores CPO 10
36
Enfriador con VSD Típico Eficiencia Aproximada Ef Aproximada por el CPO
Punto Bajo % Load
Punto Alto % Load
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Estrategia de Prendido y Apagado en Enfriadores CPO 10
37
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Co
effi
cen
t o
f P
erfo
rman
ce
Tons
Carga del Edificio vs. Eficiencia (3 Chillers)
500T 800T 1000T
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Co
effi
cen
t o
f P
erfo
rman
ce
CO
P
Tons
Carga Vs Eficiencia (3 Chillers)
500T 800T 1000T 500T & 800T
500T & 1000T
800T & 1000T
3 Chillers
Selección de la combinación más Eficiente
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Estrategia de Prendido y Apagado en Enfriadores CPO 10
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Estrategia de Prendido y Apagado en Enfriadores CPO 10
Cuatro Estrategias para Ubicar el Punto
1. Medición de Consumo eléctrico del Enfriador
2. Medición de delta de Temperatura
3. Medición de BTU
Medición de Flujo
Medición de Delta Temperatura
4. Sistema Primario Variable Secundario Variable
39
40
Sistema Primario Constante Planta de Agua Fría
41
Sistema Primario Variable Planta de Agua Fría
Flujo
VSD Presión
VALVULAS MODULANTES
Sistema de Agua Fría Primario Variable (Varios Chillers)
43
Agua Fría
Común Dedicado
Primario Variable A B
Primario / Secundario C D
Primario Constante E F
Agua de Condensación
Común Dedicado
Flujo Variable 1 2
Flujo Constante 3 4
Tecnología VSD en Plantas de Agua Fría Estrategia de Prendido y Apagado Bombas CPO 10
Un mundo más cómodo, seguro y sustentable
MUCHAS GRACIAS
¿PREGUNTAS?