Sistemas de control en torres de refrigeración

Sistemas de control en torres de refrigeración

Resumen de la aplicación

    En equipos grandes de refrigeración, el agua que extrae el calor del condensador refrigerador, se enfría de nuevo en torres refrigeradoras. La temperatura decrece y por evaporación, una parte de esa agua se queda en el aire circundante.

    Las torres refrigeradoras de aire forzado aumentan la capacidad de enfriamiento mediante un ventilador (el ventilador aumenta el flujo del aire y por lo tanto, aumenta  la evaporación del agua).

    Para controlar la velocidad del ventilador de la torre refrigeradora se puede usar un variador Fuji Electric, permitiendo mantener constante la temperatura del agua fría gracias a las funciones del PID del variador. Se puede lograr un gran ahorro de energía mediante la combinación de la función de ahorro energético automático integrado y el control de temperatura del bulbo húmedo.

    Requerimientos de la aplicación

    Recibimos la solicitud, por parte de un cliente, de aplicar una regulación a un ventilador en una torre de refrigeración.

    Una estrategia básica de control se consigue mediante un control PID (temperatura de agua fría). En función de esta temperatura, el variador variará la velocidad del ventilador para controlar la evaporación de agua. Tener una respuesta de control rápida, es esencial para mantener constante la diferencia de temperatura, independientemente de las condiciones de funcionamiento.

    Es importante una interfaz apropiada para conectar sensores de temperatura. La función de enganche al vuelo y otras funciones específicas para el control de ventilador son necesarias.

    Solución Fuji Electric

    Regulación en torre de refrigeración

    La solución que aporta al mercado Fuji Electric, para el control de ventiladores en sistemas de torres refrigeradoras, se basa en el variador FRENIC-HVAC usando el control PID integrado.   

    Ahorro energético y eficiencia

    Los sensores de temperatura se pueden conectar fácilmente usando una tarjeta opcional (OPC-PT). El control de temperatura del bulbo húmedo, es una función que está incorporada en el variador y puede llevar a un ahorro energético adicional.

    Equipos instalados

    FRENIC-HVAC (FRN22AR1L-4E)

    OPC-PT

    Sistemas de control en torres de refrigeración

    Ventajas de la solución

    Potente

    Potente control PID integrado en el variador (1 PID principal, 2 juegos de ganancias y 3 PID auxiliares). Tarjeta de opción OPC-PT para conectar 2 sensores de temperatura, se pueden conectar diferentes tipos de sensores (JPt100, Pt100, Pt1000 o Ni1000). 

    Respetuoso con el medio ambiente

    Función de ahorro energético automático, que permite alcanzar mayores ahorros de energía a velocidades bajas. Búsqueda de velocidad automática en el arranque: El variador puede comprobar la velocidad del ventilador para recuperar el motor suavemente desde la velocidad actual.

    Todo integrado

    Reactancia de CC y filtro CEM integrado hasta 90 kW (cumple categoría C2, 2º entorno), filtro CEM integrado de 110 kW hasta 710 kW (cumple categoría C3, 2º entorno).  

    Máxima protección

    Grado de protección IP21 o IP55 (hasta 90 kW). 

    Resultado obtenido

    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.

    ¿comenzamos?

    ¿Necesitas ayuda para tu aplicación?

    Control de turbina extractora

    Control de turbina extractora

    Resumen de la aplicación

      El sistema actual de la turbina extractora, que consiste en arrancar el motor mediante un arrancador suave y la extracción de humos, se controlaba mediante una regulación mecánica. El ventilador giraba siempre a máxima velocidad sin importar las condiciones de carga del horno, haciendo poco eficiente la regulación (energéticamente hablando).

      El equipo recomendado para llevar a cabo la modernización del sistema fue un FRENIC-HVAC, con el fin de ajustar la velocidad del ventilador en función de las condiciones de carga.

      Gracias a las funciones integradas del FRENIC-HVAC, se obtuvo un óptimo funcionamiento del ventilador, consiguiendo un importante ahorro energético.

      Requerimientos de la aplicación

      El principal requerimiento o problema a solucionar en esta aplicación era la optimización energética, pasando de una regulación mecánica (compuerta) para la extracción de humos y el funcionamiento fijo del motor (mediante arrancador suave) al control y regulación del ventilador en función de la carga mediante nuestro FRENIC-HVAC.

      Solución Fuji Electric

      Ahorro energético

      Gracias a la función de “auto energy saving”, el variador reduce automáticamente el consumo del motor (en función de la carga) cuando esté girando a velocidad constante. Así mismo, hay una reducción de consumos, al no aplicar rampa de deceleración al pasar a paro. Y finalmente, mediante la función de “enganche al vuelo”, antes de iniciar la marcha, el variador detecta la velocidad del ventilador, cuando gira por inercia, adaptándose a la velocidad actual y consiguiendo un arranque suave.

      Funciones anti-alarmas

      En caso de fallo esporádico en la red de alimentación, si se detecta una caída de tensión (microcorte), el variador no se bloquea. Por otro lado y mediante la función anti regenerativa, se realiza un control del bus de corriente continua durante la deceleración, para evitar alarmas de sobretensión.

      Equipos instalados

      FRN280AR1S-4E

       

      Control de turbina extractora

      Ventajas de la solución

      Ahorro energético

      Función de ahorro energético automático, que permite alcanzar mayores ahorros de energía a velocidades bajas. Búsqueda de velocidad automática en el arranque: El variador puede comprobar la velocidad del ventilador para recuperar el motor suavemente desde la velocidad actual. 

      Evita problema mecánicos

      : Tres valores de frecuencia de salto seleccionable, para evitar las frecuencias de resonancia mecánica. Herramienta fácil y rápida integrada en el teclado del variador para ajustar esas frecuencias durante la puesta en marcha.  

      Potente

      Potente control PID integrado en el variador (1 PID principal, 2 juegos de ganancias y 4 PID auxiliares).   

      Completo

      Reactancia CC y filtro CEM integrado hasta 90 kW (categoría C2, 2º entorno). Filtro CEM integrado de 110 kW hasta 710 kW (categoría C3, 2º entorno). Grado de protección IP21 o IP55 (hasta 90 kW). 

      Resultado obtenido

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

      ¿comenzamos?

      ¿Necesitas ayuda para tu aplicación?

      Control de CO2 en sala de hospital

      Control de CO2 en sala de hospital

      Resumen de la aplicación

      El sistema de ventilación de los pasillos de un hospital está gobernado por un controlador horario, que arranca y para dos ventiladores (extracción e impulsión) en función de un horario preestablecido por el usuario. 

      En esta instalación, se deseaba optimizar el sistema, mediante el control del nivel de CO2 en el aire. La idea es sencilla, cuanta más gente haya en el interior del hospital, mayor será la concentración de CO2, y a la inversa. Por lo tanto, haciendo un control sobre el nivel de CO2 se pueden optimizar las necesidades de ventilación del sistema.

      Requerimientos de la aplicación

      Mediante la lectura de dos sensores de CO2, se desea que el diferencial de CO2, entre el exterior y el interior del hospital, se mantenga dentro de unos límites preestablecidos.

       El sistema debe trabajar de manera automática modificando la velocidad de ambos ventiladores y, si fuera necesario, pudiendo llegar a parar uno de ellos.

      En la actualidad, ambos ventiladores (extracción e impulsión) están arrancando en directo sin la posibilidad de realizar un control eficiente del consumo eléctrico de los motores.

       

      Solución Fuji Electric

      Ahorro energético del sistema.

      Para obtener el máximo rendimiento del sistema se han instalado dos FRENIC-HVAC y, gracias a ello, se eliminan los picos de corriente durante el arranque y se puede adecuar la velocidad de cada ventilador a las necesidades reales del sistema reduciendo los consumos de la instalación.

      Regulación precisa de los ventiladores.

      Gracias a la realimentación de los sensores instalados, el FRENIC-HVAC realiza un control PID preciso ajustando la velocidad de cada uno de los motores que acciona los ventiladores. De esta forma se ofrece un sistema autónomo y robusto en la gestión del nivel de CO2 en la sala.

      Equipos instalados

      1x FRENIC-HVAC (FRN7.5AR1L-4E) IP55

      1x FRENIC-HVAC (FRN5.5AR1L-4E)  IP55

      Control de CO2 en sala de hospital

      Ventajas de la solución

      No se precisan controladores externos. Instalación compacta.

      Gracias a las funciones integradas en el FRENIC-HVAC, se pudo realizar el control del nivel de CO2 deseado sin la necesidad de un controlador externo. Filtros CEM y DCR (harmónicos) incluidos de serie con grado de protección IP55.

      Unidades de usuario.

      El FRENIC-HVAC incorpora funciones que permiten trabajar en unidades de usuario. Los sensores de CO2 son 0-10 V; 0-20000 ppm. Al ajustar el rango y las unidades del sensor, todo el ajuste se realiza en “ppm”.

      Funciones avanzadas.

      El control PID del FRENIC-HVAC incorpora funciones que permiten realizar operaciones aritméticas con las entradas analógicas (suma, resta, valor medio, valor máximo, valor mínimo).

      PLC integrado.

      Reloj calendario integrado.

      Ahorro energético automático.

      Rearme automático, después de un fallo en la alimentación.

      Función de enganche al vuelo (detección de la velocidad del ventilador girando libre).

      Funciones de seguridad.

      El FRENIC-HVAC incorpora funciones de seguridad que paran el sistema en el caso de rotura de la correa que une los motores y los ventiladores.  

      Resultado obtenido

      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.

       

      ¿comenzamos?

      ¿Necesitas ayuda para tu aplicación?

      Cámaras frigoríficas con compresores de amoníaco de 90 kW

      Cámaras frigoríficas con compresores de amoníaco de 90 kW

      HVAC

      Resumen de la aplicación

      Instalación llevada a cabo en una cooperativa de frutas y hortalizas de Almería, para el control de temperatura de las cámaras de entrada y salida de género.

      Se trata de una instalación frigorífica de amoniaco, con una potencia instalada de 1.000 kW en frigoríficos en dos regímenes (+35 ºC / -3 ºC y +3 ºC).

      Es una instalación indirecta: el equipo frigorífico enfría agua glicolada (anticongelante) y éste es el fluido que enfría las cámaras frigoríficas.

      En el circuito principal, el amoniaco es impulsado por tres compresores de 90 kW. Mediante un intercambiador de frío, se refrigera agua glicolada en el circuito secundario, la cual es impulsada hasta la zona de las cámaras gracias a cinco bombas refrigerantes de 15 kW cada una.

      1

      CÁMARAS FRIGORÍFICAS

      Cámaras a refriguerar para la entrada y salida de género.

      2

      ESQUEMA DE LAS BOMBAS REFRIGERANTES

      SCADA del circuito de agua glicolada, impulsada por 5 bombas de 15 kW.  

      3

      ESQUEMA DE LOS COMPRESORES

      SCADA del circuito de amoniaco, impulsado por 3 compresores de 90 kW. 

      Requerimientos de la aplicación

      En esta aplicación se requerían equipos con alto grado de protección (en este caso, IP55), para poder montarse fuera del cuadro eléctrico, debido a la falta de espacio en los mismos.

      Así mismo, era muy importante que los equipos contaran con tarjetas de control barnizadas para protegerse frente a varios fenómenos adversos como la humedad, las bajas temperaturas y ciertos agentes corrosivos.

      Por otro lado, era necesario integrar el protocolo de comunicaciones CANopen para poder comunicarse con el autómata existente.

      Por último, los equipos debían de integrar las entradas de habilitación (STO) acorde EN ISO 13849-1, mediante las cuales se interrumpe la circulación de corriente hacia motor de forma segura.

       

      Solución Fuji Electric

      Grado de protección IP55.

      Versiones IP55 disponibles en las familias FRENIC-HVAC y FRENIC-AQUA, hasta 90 kW. Elevado grado de protección, que permite el montaje del equipo fuera del cuadro eléctrico. De este modo se libera espacio y se consigue un ahorro económico, al no ser necesario el armario eléctrico. Mismo tamaño en versión IP55 que la versión IP21. 

      Alta inmunidad ambiental.

      Placas de control barnizadas con protección 3C3 para sulfuros (SO2) y nitritos (NO2), y 3C2 para todos los gases, según IEC 60721-3-3. Además, proporciona una gran protección frente humedad y salinidad, y otras condiciones ambientales.

      Equipos instalados

      3 ud. FRENIC-HVAC de 90 kW 400 V, versión IP55 (FRN90AR1L-4E) + 3 ud. Tarjeta de comunicación CANopen (OPC-COP2)

      5 ud. FRENIC-AQUA de 15 kW 400 V, versión IP55 (FRN15AQ1L-4E) + 5 ud. Tarjeta de comunicación CANopen (OPC-COP2)

      Cámaras frigoríficas con compresores de amoníaco

      de 90 kW

      Ventajas de la solución

      Las familias FRENIC-HVAC y FRENIC-AQUA incluyen de serie la DCR, conforme a la normativa EN61000-3-12. Así mismo, también incorporan el filtro CEM, conforme IEC 61800-3. Todo ello se traduce en un importante ahorro energético, y en una gran reducción de los harmónicos.

      Lógica programable integrada de serie.

      Mediante un sencillo lenguaje de programación gráfica es posible realizar funciones personalizadas: pequeñas secuencias, activar salidas digitales, cálculos, procesar señales analógicas, etc. Esto permite adaptar el funcionamiento del equipo a todo tipo de aplicaciones.

      Versiones IP55 de igual tamaño a las versiones IP21.

      5 años de garantía en las familia FRENIC-HVAC y FRENIC-AQUA.

      Gracias a la calidad y gran durabilidad de los condensadores, módulos de potencia y el resto de componentes utilizados en su fabricación, los variadores FRENIC-HVAC y FRENIC-AQUA presentan una larga vida útil.

      Resultado obtenido

      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.

      ¿comenzamos?

      ¿Necesitas ayuda para tu aplicación?