La potencia y flexibilidad de la lógica programable integrada en nuestro FRENIC-Ace, fue crucial para poder implementar los cálculos analógicos para poder dar consignas de velocidad al motor. Las lecturas y detecciones en señales como el par (alto, bajo) o los niveles de frecuencia se usaron para poder parar en caso de sobrepresiones o bajas presiones (funcionamiento en vacío de la bomba).

Varios tipos de alarmas e incluso la combinación entre ellas se pudieron también materializar gracias a la lógica programable y la gestión de nuestra Tecnoshot.

En resumen: se ha solucionado una aplicación muy peculiar con un mínimo número de componentes: básicamente, una pantalla HMI (TS1070si) y un variador FRENIC-Ace (FRN0012E2E-4GA) incorporados ambos elementos dentro de un cuadro eléctrico que va montado sobre la misma bomba. Un sistema compacto y portátil de sencillo funcionamiento.

Todas y cada unas de las ventajas incorporadas en nuestras gamas FRENIC-Mini C2 y nuestra pantalla TechnoShot TS1070i, dan como resultado la fácil integración en sistemas industriales nuevos o existentes.

Así mismo y debido a la flexibilidad de uso en ambos elementos (variador y pantalla), el cliente puede ampliar y/o modificar las variables que desea mostrar / cambiar en pocos clicks.

Los problemas planteados por esta aplicación se resolvieron instalando una solución completa de Fuji Electric, versátil, flexible y de calidad, con equipos resistentes y con 3 años de garantía en el caso de los variadores.

Gracias a la solución Fuji Electric se obtuvo un control preciso de los distintos ejes colocados en la línea de proceso: cintas transportadoras, mezcladoras, formado del producto, clasificación, etc.

Por todo ello, con la adecuada instalación de los equipos Fuji Electric, se resolvieron las principales demandas del cliente, independientemente del tipo de máquina realizada, desde la más pequeña hasta la línea de mayor tamaño.

La solución de Fuji Electric fue ofrecer nuestro variador FRENIC-Ace-H de 18,5 kW, que incorpora el control de bombas en su configuración Mono-bomba regulada con una bomba regulada y 4 auxiliares que entraban en función de la necesidad, gracias a la opción de relés OPC-F2-RY.

Además, también se instaló un FRENIC-Mini de 1,5 kW para los cabezales rotativos.

Gracias al sistema de control diseñado se obtuvo un adecuado funcionamiento de esta peculiar aplicación, obteniendo un alto nivel de fiabilidad y control.

El variador FRENIC-HVAC automáticamente estima la temperatura de bulbo húmedo cuando la temperatura de la torre de refrigeración es improbable que baje, a pesar de la alta velocidad de giro del ventilador. El FRENIC-HVAC controlará la velocidad del ventilador para obtener la temperatura del agua de refrigeración de acuerdo con la temperatura estimada de bulbo húmedo.

Gracias al variador FRENIC-HVAC se evita el consumo de energía innecesario.

Según sea la concentración de CO2, el variador regula la velocidad del ventilador (siempre utilizando de base el reglamento de instalaciones térmicas en edificios). En el caso de que se encuentre dentro de los límites marcados por el RITE, uno de los ventiladores puede llegar a pararse, mientras que el otro debe girar a una velocidad mínima.

La implantación de esta aplicación ha dado un resultado de un 96% de ahorro energético.

Las gamas FRENIC-HVAC y FRENIC-AQUA integran todos los requerimientos solicitados en un mismo equipo: están disponibles en IP55 hasta 90 kW, incluyen de serie las entradas de habilitación STO, y cuentan con placas de control barnizadas. Además, permiten añadir la tarjeta opcional de comunicaciones por CANopen, entre otros muchos protocolos. Ofrecen una gran robustez, sencillez de puesta en marcha y mantenimiento. A su vez, ofrecen flexibilidad para ser ampliados con diferentes opciones, o personalizar nuestras propias funciones específicas.

Gracias a los equipos FRENIC-HVAC y FRENIC-AQUA utilizados, se ha obtenido un sistema de control preciso, flexible y robusto, así como una gran eficiencia energética de la instalación. Y todo ello en un espacio reducido, y seguro. La posibilidad de comunicar con otros dispositivos de la instalación permite integrar los variadores en el sistema SCADA y obtener una monitorización de las principales variables en tiempo real por parte del usuario.

Al finalizar la instalación y puesta en marcha del variador, se llevaron a cabo diferentes pruebas para ajustar el modo de control y obtener la respuesta más precisa del sistema.

Finalmente, se obtuvo un funcionamiento satisfactorio en cualquier condición de entrada de material. Picos de intensidad máximos de 450 – 455 A (hasta el 180% de la In del equipo) y sin llegar en ninguna de las pruebas hasta el máximo que puede entregar el FRENIC-MEGA: 200% durante 3 segundos.

Con la instalación de una pantalla HMI se consigue un mayor control de la máquina. Gracias a la recogida de datos podemos organizar mantenimientos preventivos y adelantarnos a las posibles averías de la máquina.

En caso de averías podemos leer directamente en la pantalla qué tipo de alarma existe y actuar de manera más eficaz.

Gracias al FRENIC-Mini C2, la función StopGo y al sistema de cepillado eléctrico con eje flexible, el conducto está protegido en todo momento, evitándose así posibles roturas durante su uso. Además, con la instalación de las pantallas Monitouch Technoshot y la substitución de las botoneras manuales, el cliente consiguió uno de sus objetivos para esta aplicación: la actualización de las máquinas de limpieza para diferenciarse de su competencia.

Excelente control de motores de imanes permanentes en lazo abierto (sin necesidad de encoders). Esto significa que el variador no sabe la posición exacta del motor, por lo tanto, se realiza un envío de una señal estática para saber donde está.

En caso de pérdida de fase en la alimentación de la máquina, nuestro FRENIC-Ace es capaz de usar la energía regenerada por el motor para poder realizar un paro controlado.

Con la solución propuesta, formada por los variadores de la gama FRENIC-Ace, filtros, terminales HMI Monitouch V9, el soporte preventa y mantenimiento posventa de Fuji Electric, el cliente obtuvo lo que necesitaba: una solución robusta y de gran fiabilidad que se adaptara a las extremas condiciones ambientales de trabajo y duro funcionamiento de su aplicación.

Además, con la solución propuesta de variador (con filtro CEM incorporado), pantalla HMI y filtros de armónicos adicionales, se obtuvieron importantes ahorros de energía en el coste total de la factura eléctrica, así como una instalación más eficiente y sostenida.

Todo ello y sumado a los 3 años de garantía para el variador FRENIC-Ace, otorgan una solución fiable y duradera.

La solución propuesta por Fuji Electric consiste en dos equipos FRENIC-MEGA de 132 kW trabajando ambos en lazo cerrado (control vectorial) y usando el seguimiento Maestro / Esclavo para poder sincronizar el funcionamiento de los dos motores.

Gracias a una de las funciones que incorpora el FRENIC-MEGA, "droop-control", que consiste en mantener el mínimo desequilibrio de la carga en sistemas donde existen dos o más motores conectados mecánicamente al mismo eje, se pudo dar solución al principal problema que plantean estos tipos de máquinas.

El resultado, tras 5 años de funcionamiento, es el esperado cuando se instala tecnología Fuji Electric: control en el desequilibrio de la carga, alto par de arranque y mantenimiento de la velocidad para todo el proceso de la máquina. Producto robusto y fiable trabajando en unas condiciones de ambiente muy duras.

Esta es la instalación más alta y rápida que hemos realizado en Europa. La increíble velocidad de este ascensor de prueba de 3,5 m/s y un hueco de 115 m demuestran las capacidades excepcionales de nuestro FRENIC-Lift LM2A combinado con nuestro convertidor regenerativo RHC-C, ambos de 22 kW.

Desde la torre se puede ver una vista panorámica de la ciudad de Northampton. El éxito de las pruebas confirma que la tecnología Fuji Electric está preparada para afrontar los retos más exigentes en el sector de la elevación vertical, combinando velocidad, seguridad y eficiencia energética.

Gracias a la combinación del FRENIC-Ace para Bombeo Solar, junto con la solución para monitorización remota, compuesta por la pantalla V9 y la aplicación V9-APP-SP, se han conseguido solventar satisfactoriamente los requerimientos del cliente.

Por un lado, el variador ofrece la protección necesaria para mantener la instalación a salvo de un posible rebose en la balsa, gracias a la función de detección de tanque o balsa llena que incorpora.

Así mismo, se ofrece una seguridad extra, gracias a la solución de monitorización remota. Ya que permite, tanto al cliente final como al instalador y mantenedor de la instalación, estar seguros de que la instalación está funcionando perfectamente, y que en caso contrario serán avisados por correo electrónico de cualquier alarma que salte en el variador, y además tener la posibilidad de resetearlas.

Gracias a la utilización del FRENIC-Ace para Bombeo Solar el cliente ha podido solventar las peculiaridades de la instalación solicitadas.

El equipo permite ser alimentado, no solo con el campo solar fotovoltaico, si no que puntualmente se utiliza un grupo electrógeno con alimentación trifásica 400 V para poder regar de noche, o cuando las condiciones climáticas no sean adecuadas.

Así mismo, el variador FRENIC-Ace para bombeo solar ha ofrecido solución a la inquietud del cliente por detectar a tiempo una posible rotura en la tubería enterrada. La función de "detección de pérdida presión" permite detectar rápida y fácilmente una posible rotura de la tubería, incluso aunque esta no es visible.

Antes de ajustes:

Poco más de 4h funcionando, 8 arranques.

Después de ajustes:

Casi 11h de riego, 1 arranque, caudal garantizado para refrigerar bomba.

Cliente satisfecho!

Caso real, factura antes:

Caso real, factura después:

AHORRO DE 1.174 € ANUALES

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Gracias a que el FRENIC-Ace para Bombeo Solar incorpora el control de motores de imanes permanentes, el binomio variador / motor ha permitido obtener un mayor rendimiento de la instalación. Al tratarse de motores energéticamente más eficientes, permiten obtener una mejora importante respecto a un motor asíncrono (en mismas condiciones de carga): con la misma energía disponible, hay un aumento del tiempo de bombeo, lo que se traduce en mayor cantidad de agua bombeada.

Por otro lado, y con el fin de conseguir un mayor aprovechamiento del campo fotovoltaico disponible, la instalación se ha ejecutado de la siguiente forma: los ochenta paneles dedicados al bombeo solar están divididos en dos grupos, cuarenta de ellos se utilizan de forma continuada para la bomba de 3 kW dedicada al llenado del pozo, y los cuarenta paneles restantes se utilizan para la segunda bomba de 3 kW encargada del riego de los olivares cuando se requiere dicho uso y, cuando no, se suman a los otros cuarenta paneles para el llenado de pozo. Por ejemplo: de 8 a 10 h de la mañana, los ochenta paneles se usan al completo para el llenado del pozo, y de 10 a 12 h de la mañana, cuarenta de ellos se usan para la bomba de riego y los otros cuarenta siguen dedicándose al llenado del pozo. A partir de las 12 h se vuelven a utilizar los ochenta paneles al completo para el llenado del pozo. La automatización de estas maniobras (reparto del generador fotovoltaico por franja horaria) se llevan a cabo gracias al sistema realizado por el instalador y mediante el control de un programador de riego.

Gracias a todas las funciones específicas para bombeo solar que incluye el FRENIC-Ace para Bombeo Solar, éste se adapta a cualquier tipo de instalación, desde la más sencilla, hasta la más exigente. Como en este caso, en el que las decisiones de riego se toman en función de los datos que se intercambian entre el variador FRENIC-Ace para Bombeo Solar y el resto de dispositivos de la aplicación.

El variador responsable de la bomba de riego es comandado por un programador de riego, el cual toma las decisiones de cantidad y tiempo de riego, en función de las señales obtenidas desde una estación meteorológica que cuenta con pluviómetro y sensores de humedad, entre otros, y conectados por analógica al programador. Además, gracias al variador FRENIC-Ace para Bombeo Solar se garantiza una presión de riego dentro de los límites admisibles.

Por otro lado, se realiza el aporte de fertilizante al agua de riego mediante otra pequeña bomba alimentada, en este caso, por un sistema de autoconsumo formado por un inversor solar y otros 9 paneles fotovoltaicos.

Los variadores de las bombas para los pozos 1 y 2 se controlan con otro programador de riego. Éste intercambia con el FRENIC-Ace para Bombeo Solar las señales de nivel de los pozos y del embalse, y añade además funciones de control de caudal instantáneo (l/s), así como programación horaria y diaria. Esta sección se puede monitorizar remotamente, gracias al uso de un SCADA propio, desarrollado sobre una pantalla HMI.

El programador para el llenado de balsa está conectado a los variadores FRENIC-Ace para Bombeo Solar mediante la entrada digital FWD, como orden de marcha. Así mismo, obtiene de los variadores la señal de cualquier posible alarma mediante la salida a relé programada para tal efecto.

Como vemos, además de un amplio portfolio de producto y un extenso rango de potencias y tensiones, en Fuji Electric, como especialistas en regulación, nos esforzamos en proporcionar las soluciones más adecuadas a nuestro clientes. No solo ofrecemos un producto robusto y duradero, si no que nos preocupamos de que nuestros equipos se integren con fiabilidad en sistemas complejos. Esto es de especial importancia, sobre todo en proyectos de gran potencia, como lo es este caso de éxito.

En cuanto a la selección de los equipos, para la regulación de la bomba principal se ha optado por un variador de la serie FRENIC-Ace para Bombeo Solar de 200 kW – 400 V, con referencia FRN0415E2E-4E-CLI-SOL. Este equipo proporciona 377 A en modo HND, que permite sin necesidad de módulos adicionales un funcionamiento, tanto en aislada, como en hibrido con el apoyo de la red alterna disponible en la instalación a 400 V. De este modo, se garantiza la disponibilidad de energía para impulsar agua, independientemente de las condiciones climáticas, lo cual era de vital importancia para el cliente.

Así mismo, el dpto. técnico de Fuji Electric definió los parámetros necesarios por el transformador de aislamiento. De esta forma se dimensionó teniendo en cuenta las caídas de tensión hasta el motor, principalmente la que se produce en el filtro de salida sinusoidal necesario, dada la alta distancias de cable a motor. Estas son las especificaciones del transformador: una potencia de 225 kVA, con entrada a 400 V y salida a 1.000 V, permitiendo una tensión y frecuencia variable (25-60 Hz).

Por otro lado, la solución de bombeo solar de Fuji Electric se ha integrado perfectamente en la aplicación, junto al inversor solar, con el fin de maximizar el ahorro. El funcionamiento es el siguiente: se limita la potencia del inversor a 25 kW para priorizar la energía disponible en placas para el variador. Una vez que alcanza dicha potencia, se da orden de marcha al variador y se para el inversor. Cuando el variador alcanza los 50 Hz y se mantiene durante un tiempo prudencial (para evitar arranques innecesarios), se vuelve a arrancar el inversor. Si en cualquier momento el variador baja de los 47 Hz, se vuelve a parar el inversor. De este modo se aprovecha la energía disponible para alimentar con el inversor solar los re-bombeos de la instalación. Así mismo, se vierte a red la energía sobrante, siendo bonificada con hasta 0.10 €/kWh de compensación en el recibo. Toda esta maniobra está automatizada gracias a un sistema desarrollado por ENERPROYECTA, y que consiste en un PLC que realiza la gestión de arranque y paro de cada sistema.

Con el fin de evitar los problemas asociados a una instalación con campo solar compartido, donde además se cuenta con alimentación híbrida, el dpto. técnico de Fuji Electric propuso la instalación de diodos, con las siguientes ventajas asociadas: Evitar errores en el conexionado del generador FV. Asegurar que cada equipo no exceda su consumo, y evitar regeneración hacia el campo solar. Evitar problemas (principalmente con las protecciones) de la parte de alterna.

Fuji Electric como gran especialista en bombeo solar y sistemas de automatización ofrece soluciones flexibles y adaptadas a los requerimientos de cada aplicación. En este caso, podemos resumir la solución en dos partes, hardware y software.

HARDWARE: La aplicación ha sido resuelta con un variador FRENIC-HVAC de 300 CV – 575 V trabajando como etapa de potencia, para adaptar el voltaje necesario de 500 V de la bomba y gobernado por un variador FRENIC-Ace para Bombeo Solar que trabaja como "cerebro" del bombeo solar. Como consecuencia, solucionamos los siguientes puntos: 1: El variador admite el voltaje máximo suministrado por el campo fotovoltaico. 2: Proporcionamos al motor de la bomba ya instalada la tensión de 500 V requerida. 3: Dotamos al sistema de riego de la inteligencia, autonomía y funciones especiales que requiere una instalación de bombeo solar. Instalación de filtros de salida para evitar los efectos adversos producidos por la gran longitud de cable desde las bombas al variador (200 m. aprox.) Además, se han instalados filtros CEM de entrada y reactancia DCR para mejorar aun más la eficiencia energética del sistema.

SOFTWARE: El FRENIC-Ace para bombeo solar incorpora todas las funciones especiales y dedicadas necesarias para el buen funcionamiento: Funciones de bombeo solar (MPPT, Paso de nube, etc.), de protección de la bomba (Smart Start, dormir/despertar o pozo seco) y dedicadas al riego como el control de nivel. En este caso con la función "Detección de nivel de tanque", el variador controla la bomba en función del nivel máximo o mínimo de la balsa. Por otro lado gracias a la V9-APP-SP, el cliente puede acceder a su instalación desde cualquier parte, ya sea desde móvil, Tablet o PC. El cliente tiene controlada la instalación y en caso de cualquier alarma recibe aviso de lo ocurrido automáticamente vía email. Diariamente recibe estadísticas de funcionamiento para evaluar su funcionamiento.

FUNCIONAMIENTO: Durante el día se prioriza el funcionamiento en modo 100% solar, siempre y cuando exista energía suficiente para mantener los niveles de balsa deseados. Cuando es necesario, se conecta a red eléctrica de 500 V para trabajar en modo híbrido o durante la noche con tarifas nocturnas más económicas.

Después de varios meses de funcionamiento, los resultados muestran el gran ahorro conseguido en la factura de electricidad gracias a nuestra solución de Bombeo Solar:

La puesta en marcha se realizó el 27 de julio de 2022. Desde agosto a octubre de 2022, la comunidad de regantes certifica un ahorro de 70.000 €. Supone una reducción en el recibo de electricidad de más del 80%, con respecto a los meses previos a la puesta en marcha del sistema de bombeo solar. Se traduce en una gran reducción del precio del metro cúbico de agua bombeada. El periodo de amortización de la inversión se sitúa entorno 4 años.

Por último recordar que gracias a la solución Fuji Electric, la instalación ofrece una gran autonomía, fiabilidad y viabilidad económica a futuro ante la incertidumbre de los costes energéticos.