Eficiencia energética en la industria alimenticia – Parte 1

La solución óptima para el ahorro de energía depende de la aplicación específica del usuario y se determina mejor sobre la base del asesoramiento individual y un análisis detallado del sistema. Por Sew Eurodrive Argentina S.A.

Rendimiento eficiendia energetica

¿Qué es la eficiencia energética?

En el campo tecnológico la eficiencia energética es el cociente entre la energía obtenida de su funcionamiento (energía útil) y la energía suministrada o consumida por la máquina o el proceso.

También conocido como rendimiento, y representado por la letra griega: “eta” (en minúscula).

En el caso de accionamientos industriales no hablamos de energía sino de potencia, y el rendimiento lo expresamos así:

Formula

La solución óptima para el ahorro de energía depende de la aplicación específica del usuario y se determina mejor sobre la base del asesoramiento individual y un análisis detallado del sistema.
La atención se centra en el sistema en general, el objetivo es optimizar la potencia de salida (Pout) y disminuir las pérdidas de potencia (Ploss) mediante el uso del accionamiento correcto, y teniendo en cuenta el proceso existente.

¿Qué es un sistema?
Para los accionamientos industriales, en general en un sistema se encuentra lo siguiente:

Entrada Eléctrica
Accionamiento de variación de velocidad
Motor y entrada eléctrica
Reductor
Elementos de Transmisión
Aplicación básica

Cinta transportadora

Es importante entender que no solo el motor afecta a la eficiencia del sistema sino todos los componentes que intervienen.

En el sistema anterior vemos que la potencia de salida se ve afectada por los rendimientos de cada elemento interviniente. Esto es debido a las pérdidas en la línea pasando por las del convertidor de frecuencia, el motor, el reductor, la transmisión mecánica y terminando en la aplicación

Cuadro de rendimiento

El rendimiento total es el resultado de multiplicar todos estos rendimientos:

Formula

Veamos una lista para verificar el ahorro de energía

Optimizador de potencia

Potencial de ahorro energético:

Hay 3 grandes áreas que ofrecen la oportunidad de reducir el consumo de energía:

1 Incrementar la eficiencia energética del motor
2 Control electrónico de la velocidad con un Convertidor de Frecuencia
3 Optimización del sistema mecánico.

Potencial de ahorro

1. Incrementar la eficiencia energética del motor:

Alrededor de dos tercios de consumo de energía de la industria se utiliza para la operación de motores eléctricos. Los motores convierten la energía eléctrica en energía mecánica. Incrementar la utilización de motores de alta eficiencia puede representar hasta el 10% del potencial de ahorro de energía, según un estudio de ZVEI.

La eficiencia de estos motores en comparación con el viejo motor, asíncrono estándar es de aproximadamente 5% mayor para potencias bajas, y alrededor del 2% para potencias superiores.

Especialmente con carga nominal, los motores de alta eficiencia tienen un mejor rendimiento.

Cuando se tenga que comprar un nuevo motor (para una nueva aplicación o remplaza/repuesto), la eficiencia y el ahorro de energía deben ser incluidos en el cálculo de los costos.

2. Control electrónico de velocidad con un Convertidor de Frecuencia

Los siguientes efectos se producen con un accionamiento de velocidad variable (motor de CA + Convertidor de Frecuencia):

• Se mejoran los procesos mediante la introducción de parámetros que lo hacen más flexible

• La velocidad se puede ajustar a la aplicación

• Función de ahorro de energía dinámica:
La magnetización del motor asíncrono se regula en función de la carga mediante el ajuste de la relación tensión / frecuencia

• El desgaste mecánico se reduce por medio de uso de rampas de arranque y desaceleración

• En caso de funcionamiento con freno, la energía se alimenta de nuevo en el circuito intermedio o al sistema de suministro
(Fuente de alimentación regenerativa)

• La unidad se detiene o se desconecta cuando no está en uso.

3. Optimización del sistema mecánico Potencial de ahorro en la caja reductora

La eficiencia de la caja reductora está influenciada por el sellado del eje de entrada y salida y las pérdidas dentro del reductor, en los engranajes que idealmente son de acero/acero (Tabla I).

Tabla 1
Tabla 1

Cuanto mayor sea la velocidad de entrada, mayor serán las pérdidas por fricción en los rodamientos y las pérdidas por el batido del lubricante. La cantidad de lubricante y el valor correcto de su viscosidad garantizan pérdidas mínimas y operaciones mayores sin desgaste.

Conclusión:

Para la mayoría de las aplicaciones, los reductores de engranajes helicoidales de 2 etapas son la solución ideal respecto a los costos y la eficiencia.

Potencial de ahorro en la transmisión de potencia

En muchos casos, se utilizan correas o cadenas adicionales. Las correas trapezoidales deben evitarse porque son las menos eficientes. Si se utilizan cadenas, asegurar una lubricación suficiente durante el funcionamiento. (Tabla II)

Tabla 2
Tabla 2

En lo posible, no se debería usar elementos adicionales de transmisión de potencia.

Idealmente la potencia se transmite a través de un acoplamiento rígido, y la relación de reducción necesaria se realiza en el reductor montado minimizando las pérdidas. Prácticamente no hay otras pérdidas.

Conclusión:

La solución a esto es un reductor de eje hueco montado directo, es decir, acoplado directamente al eje de entrada de la máquina accionada.

Uso de Frenos

Los frenos electromecánicos están hoy en día por lo general integrados en la unidad de accionamiento. En este tipo de freno, la potencia de frenado se genera por un resorte. Los frenos se liberan durante la operación por medio de una corriente eléctrica. Esta corriente fluye de forma permanente, siempre que el accionamiento este en marcha.

Dependiendo del tamaño del motor y el freno, se requiere entre 20 y 200 vatios para liberar la placa de presión. Desde un punto de vista relacionado con la energía, los frenos electromecánicos no deben usarse si los requisitos de seguridad lo permiten.

EN EL CAMPO
TECNOLÓGICO LA
EFICIENCIA
ENERGÉTICA ES EL COCIENTE ENTRE LA ENERGÍA OBTENIDA DE SU
FUNCIONAMIENTO (ENERGÍA ÚTIL) Y LA ENERGÍA
SUMINISTRADA O CONSUMIDA POR LA MÁQUINA O EL
PROCESO.

Conclusión:

Una función de desaceleración electrodinámica puede ser la solución ideal para las aplicaciones de movimiento horizontal. El mando puede ser detenido sin ninguna energía adicional.

Más información: www.sew-eurodrive.com.ar

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