Danfoss FC 101 Design guide [es]
ENGINEERING TOMORROW
Guía de diseño
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
vlt-drives.danfoss.com
Índice Guía de diseño
Índice
1 Introducción
1.1 Propósito de la Guía de diseño
1.2 Versión de documento y software
1.3 Símbolos de seguridad
1.4 Abreviaturas
1.5 Recursos adicionales
1.6 Deniciones
1.7 Factor de potencia
1.8 Cumplimiento de las normas
1.8.1 Marca CE 10
1.8.2 Conformidad con UL 11
1.8.3 Marcado RCM de conformidad 11
1.8.4 EAC 11
1.8.5 UkrSEPRO 11
2 Seguridad
2.1 Personal cualicado
2.2 Medidas de seguridad
6
6
6
6
7
7
7
10
10
12
12
12
3 Vista general del producto
3.1 Ventajas
3.1.1 ¿Por qué utilizar un convertidor de frecuencia para controlar ventiladores y
bombas? 14
3.1.2 Una clara ventaja: el ahorro de energía 14
3.1.3 Ejemplo de ahorro de energía 14
3.1.4 Comparación de ahorro de energía 15
3.1.5 Ejemplo con caudal variable durante 1 año 16
3.1.6 Control mejorado 17
3.1.7 No es necesario un arrancador en estrella / triángulo ni un arrancador suave 17
3.1.8 El uso de un convertidor de frecuencia ahorra energía. 17
3.1.9 Sin un convertidor de frecuencia 18
3.1.10 Con un convertidor de frecuencia 19
3.1.11 Ejemplos de aplicaciones 20
3.1.12 Volumen de aire variable 20
3.1.13 La solución VLT
3.1.14 Volumen de aire constante 21
3.1.15 La solución VLT
®
®
14
14
20
21
3.1.16 Ventilador de torre de refrigeración 22
3.1.17 La solución VLT
3.1.18 Bombas del condensador 23
MG18C805 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. 1
®
22
Índice
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3.1.19 La solución VLT
®
3.1.20 Bombas primarias 24
3.1.21 La solución VLT
®
3.1.22 Bombas secundarias 26
3.1.23 La solución VLT
®
3.2 Estructuras de control
3.2.1 Estructura de control de lazo abierto 27
3.2.2 Control de motor PM / EC+ 27
3.2.3 Control Local (Hand On) y Remoto (Auto On) 27
3.2.4 Estructura de control de lazo cerrado 28
3.2.5 Conversión de realimentación 28
3.2.6 Manejo de referencias 29
3.2.7 Optimización del controlador de lazo cerrado del convertidor de frecuencia 30
3.2.8 Ajuste manual del PI 30
3.3 Condiciones ambientales de funcionamiento
3.4 Aspectos generales de la CEM
3.4.1 Descripción general de las emisiones CEM 36
23
24
26
27
30
36
3.4.2 Requisitos en materia de emisiones 38
3.4.3 Resultados de la prueba de emisión CEM 39
3.4.4 Aspectos generales de la emisión de armónicos 40
3.4.5 Requisitos en materia de emisión de armónicos 40
3.4.6 Resultados de la prueba de armónicos (emisión) 40
3.4.7 Requisitos de inmunidad 42
3.5 Aislamiento galvánico (PELV)
3.6 Corriente de fuga a tierra
3.7 Condiciones de funcionamiento extremas
3.7.1 Protección térmica del motor (ETR) 44
3.7.2 Entradas de termistor 45
4 Selección y pedido
4.1 Código descriptivo
4.2 Opciones y accesorios
4.2.1 Panel de control local (LCP) 48
4.2.2 Montaje del LCP en el panel frontal 48
4.2.3 Kit de protección IP21 / NEMA tipo 1 49
43
43
44
47
47
48
4.2.4 Placa de desacoplamiento 50
4.3 Números de pedido
51
4.3.1 Opciones y accesorios 51
4.3.2 Filtros armónicos 52
4.3.3 Filtro RFI externo 54
2 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. MG18C805
Índice Guía de diseño
5 Instalación
5.1 Instalación eléctrica
5.1.1 Conexión de alimentación y del motor 57
5.1.2 Instalación eléctrica conforme a CEM 62
5.1.3 Terminales de control 64
6 Programación
6.1 Introducción
6.2 Panel de control local (LCP)
6.3 Menús
6.3.1 Menú de estado 66
6.3.2 Menú rápido 66
6.3.3 Menú principal 81
6.4 Transferencia rápida de ajustes de parámetros entre varios convertidores de frecuencia
6.5 Lectura de datos y programación de parámetros indexados
6.6 Inicialización a los ajustes predeterminados
55
55
65
65
65
66
82
82
82
7 Instalación y ajuste de RS485
7.1 RS485
7.1.1 Descripción general 84
7.1.2 Conexión de red 84
7.1.3 Ajuste del hardware del convertidor de frecuencia 84
7.1.4 Ajustes de parámetros para la comunicación Modbus 85
7.1.5 Precauciones de compatibilidad electromagnética (EMC) 85
7.2 Protocolo FC
7.2.1 Descripción general 86
7.2.2 FC con Modbus RTU 86
7.3 Ajustes de parámetros para activar el protocolo
7.4 Estructura de formato de mensaje del protocolo FC
7.4.1 Contenido de un carácter (byte) 86
7.4.2 Estructura de telegramas 86
7.4.3 Longitud del telegrama (LGE) 87
7.4.4 Dirección del convertidor de frecuencia (ADR) 87
7.4.5 Byte de control de datos (BCC) 87
84
84
86
86
86
7.4.6 El campo de datos 87
7.4.7 El campo PKE 87
7.4.8 Número de parámetro (PNU) 88
7.4.9 Índice (IND) 88
7.4.10 Valor de parámetro (PWE) 88
7.4.11 Tipos de datos admitidos por el convertidor de frecuencia 89
MG18C805 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. 3
Índice
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
7.4.12 Conversión 89
7.4.13 Códigos de proceso (PCD) 89
7.5 Ejemplos
7.5.1 Escritura del valor de un parámetro. 89
7.5.2 Lectura del valor de un parámetro 90
7.6 Visión general de Modbus RTU
7.6.1 Introducción 90
7.6.2 Descripción general 90
7.6.3 Convertidor de frecuencia con Modbus RTU 91
7.7 Conguración de red
7.8 Estructura de formato de mensaje de Modbus RTU
7.8.1 Introducción 91
7.8.2 Estructura de telegrama Modbus RTU 91
7.8.3 Campo de arranque/parada 92
7.8.4 Campo de dirección 92
7.8.5 Campo de función 92
7.8.6 Campo de datos 92
7.8.7 Campo de comprobación CRC 92
7.8.8 Direccionamiento de bobinas 93
89
90
91
91
7.8.9 Acceso mediante PCD de escritura/lectura 94
7.8.10 Control del convertidor de frecuencia 95
7.8.11 Códigos de función admitidos por Modbus RTU 95
7.8.12 Códigos de excepción Modbus 95
7.9 Cómo acceder a los parámetros
7.9.1 Gestión de parámetros 96
7.9.2 Almacenamiento de datos 96
7.9.3 IND (índice) 96
7.9.4 Bloques de texto 96
7.9.5 Factor de conversión 96
7.9.6 Valores de parámetros 96
7.10 Ejemplos
7.10.1 Lectura de estado de la bobina (01 hex) 97
7.10.2 Forzar/escribir una sola bobina (05 hex) 97
7.10.3 Forzar/escribir múltiples bobinas (0F hex) 98
7.10.4 Lectura de registros de retención (03 hex) 98
7.10.5 Preajuste de un solo registro (06 hex) 99
96
97
7.10.6 Preajuste de múltiples registros (10 hex) 99
7.10.7 Leer/escribir múltiples registros (17 hex) 99
7.11 Perl de control FC de Danfoss
7.11.1 Código de control conforme al perl FC (Protocolo 8-10 = perl FC) 100
4 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. MG18C805
100
Índice Guía de diseño
7.11.2 Código de estado según el perl FC (STW) 102
7.11.3 Valor de referencia de velocidad de bus 103
8 Especicaciones generales
8.1 Dimensiones mecánicas
8.1.1 Montaje lado a lado 104
8.1.2 Dimensiones del convertidor de frecuencia 105
8.1.3 Dimensiones de envío 108
8.1.4 Instalación de campo 109
8.2 Especicaciones de alimentación de red
8.2.1 3 × 200-240 V CA 109
8.2.2 3 × 380-480 V CA 110
8.2.3 3 × 525-600 V CA 114
8.3 Fusibles y magnetotérmicos
8.4 Especicaciones técnicas generales
8.4.1 Fuente de alimentación de red (L1, L2 y L3) 117
8.4.2 Salida del motor (U, V y W) 117
8.4.3 Longitud y sección transversal del cable 117
8.4.4 Entradas digitales 118
8.4.5 Entradas analógicas 118
104
104
109
115
117
Índice
8.4.6 Salida analógica 118
8.4.7 Salida digital 118
8.4.8 Tarjeta de control, comunicación serie RS485 119
8.4.9 Tarjeta de control, salida de 24 V CC 119
8.4.10 Salida de relé 119
8.4.11 Tarjeta de control, salida de 10 V CC 120
8.4.12 Condiciones ambientales 120
8.5 dU / Dt
120
123
MG18C805 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. 5
Introducción
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
11
1 Introducción
1.1 Propósito de la Guía de diseño
La presente Guía de diseño ha sido confeccionada para
ingenieros de proyectos y sistemas, asesores de diseño y
especialistas en aplicaciones y productos. Se facilita
información técnica para entender la capacidad del
convertidor de frecuencia e integrarlo en los sistemas de
control y seguimiento del motor. Se ofrecen detalles sobre
el funcionamiento, los requisitos y las recomendaciones
para la integración en el sistema. Se facilita información
sobre las características de alimentación de entrada, la
salida de control del motor y las condiciones ambientales
de funcionamiento del convertidor de frecuencia.
También se incluyen:
Funciones de seguridad.
•
Control de situaciones de fallo.
•
Información del estado operativo.
•
Capacidades de comunicación serie.
•
Opciones y funciones programables.
•
También se suministra información sobre el diseño, como:
Las necesidades de las instalaciones.
•
Los cables.
•
Los fusibles.
•
El cableado de control.
•
El tamaño y el peso de las unidades.
•
Otra información fundamental para planicar la
•
integración del sistema.
Revisar la información detallada del producto en la fase de
diseño permite el desarrollo de un sistema bien concebido,
con una funcionalidad y un rendimiento óptimos.
aplicará al convertidor de frecuencia para potencias de 22
kW (30 CV) 400 V IP20, de 18,5 kW (25 CV) 400 V IP54 e
inferiores. Esta función requiere actualizaciones de software
y hardware e introduce restricciones de retrocompatibilidad para los alojamientos de tipo H1-H5 e I2-I4.
Consulte la Tabla 1.2 para conocer las limitaciones.
Compatibilidad
del software
Software antiguo
(versión 3.xx y
anteriores del
archivo OSS)
Software nuevo
(versión 4.xx o
posterior del archivo
OSS)
Compatibilidad
del hardware
Tarjeta de potencia
antigua
(semana de
producción 33/2017
o anterior)
Nueva tarjeta de
potencia
(semana de
producción 34/2017
o posterior)
Tarjeta de control
antigua (semana de
producción 33/2017
o anterior)
Sí No
No Sí
Tarjeta de control
antigua (semana de
producción 33/2017
o anterior)
Sí (solo con la
versión de software
3.xx o anteriores)
Sí (DEBE actualizarse
el software a la
versión 3.xx o
anteriores; el
ventilador funciona
continuamente a la
velocidad máxima)
Tarjeta de control
nueva (semana de
producción 34/2017
o posterior)
Tarjeta de control
nueva (semana de
producción 34/2017
o posterior)
Sí (DEBE actualizarse
el software a la
versión 4.xx o
superior)
Sí (solo con la
versión de software
4.xx o posterior)
VLT® es una marca registrada.
Versión de documento y software
1.2
Este manual se revisa y se actualiza de forma periódica. Le
agradecemos cualquier sugerencia de mejoras.
Edición Comentarios Versión de
software
MG18C8xx Actualización a la nueva versión del
software y el hardware.
Tabla 1.1 Versión del documento y del software
A partir de la versión 4.0x del software (semana de
producción 33/2017 y posteriores), la función de ventilador
de refrigeración del disipador de velocidad variable se
6 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. MG18C805
4.2x
Tabla 1.2 Compatibilidad del software y el hardware
Símbolos de seguridad
1.3
En esta guía se han utilizado los siguientes símbolos:
ADVERTENCIA
Indica situaciones potencialmente peligrosas que pueden
producir lesiones graves o incluso la muerte.
PRECAUCIÓN
Indica una situación potencialmente peligrosa que puede
producir lesiones leves o moderadas. También puede
utilizarse para alertar contra prácticas no seguras.
Introducción Guía de diseño
AVISO!
Indica información importante, entre la que se incluyen
situaciones que pueden producir daños en el equipo u
otros bienes.
1.4 Abreviaturas
°C
°F
A Amperio
CA Corriente alterna
AMA Adaptación automática del motor
AWG Calibre de cables estadounidense
CC Corriente continua
CEM Compatibilidad electromagnética
ETR Relé termoelectrónico
FC Convertidor de frecuencia
f
M,N
kg Kilogramo
Hz Hercio
I
INV
I
LÍM.
I
M,N
I
VLT, MÁX.
I
VLT, N
kHz Kilohercio
LCP Panel de control local
m Metro
mA Miliamperio
MCT Herramienta de control de movimientos
mH Milihenrio (inductancia)
min Minuto
ms Milisegundo
nF Nanofaradio
Nm Newton metro
n
s
P
M,N
PCB Placa de circuito impreso
PELV Tensión de protección muy baja
Regen Terminales regenerativos
RPM Revoluciones por minuto
s Segundo
T
LÍM.
U
M,N
V Voltios
Tabla 1.3 Abreviaturas
Grados Celsius
Grados Fahrenheit
Frecuencia nominal del motor
Intensidad nominal de salida del
convertidor
Límite intensidad
Corriente nominal del motor
Intensidad máxima de salida
Corriente nominal de salida suministrada
por el convertidor de frecuencia
Velocidad del motor síncrono
Potencia nominal del motor
Límite de par
Tensión nominal del motor
Recursos adicionales
1.5
La Guía rápida del VLT® HVAC Basic Drive FC 101
•
proporciona información básica sobre las
dimensiones mecánicas, la instalación y la programación.
La Guía de programación del VLT® HVAC Basic Drive
•
FC 101 proporciona información acerca de cómo
programar el equipo e incluye descripciones
completas de los parámetros.
Software Danfoss VLT® Energy Box. Seleccione
•
Descarga de software para PC en
www.danfoss.com/en/service-and-support/
downloads/dds/vlt-energy-box/.
El software VLT® Energy Box permite realizar
comparaciones de consumo energético de
ventiladores y bombas HVAC accionados por
convertidores de frecuencia de Danfoss y
métodos alternativos de control de caudal. Utilice
esta herramienta para proyectar con exactitud los
costes, los ahorros y la amortización del uso de
convertidores de frecuencia de Danfoss en
ventiladores, bombas y torres de refrigeración
HVAC.
La documentación técnica de Danfoss está disponible en
formato electrónico en el CD de documentación que se
suministra junto al producto, o en formato impreso en su
ocina local de ventas de Danfoss.
Soporte Software de
conguración MCT 10
Descargue el software desde www.danfoss.com/en/service-
-and-support/downloads/dds/vlt-motion-control-tool-mct-10/.
Durante el proceso de instalación del software, introduzca
el código de acceso 81463800 para activar la función FC
101. No se necesita ninguna clave de licencia para utilizar
la función FC 101.
El software más actualizado no siempre contiene las
últimas actualizaciones de los convertidores de frecuencia.
Diríjase a su ocina local de ventas para conseguir las
últimas actualizaciones del convertidor de frecuencia (en
forma de archivos *.upd), o descárguelas desde
www.danfoss.com/en/service-and-support/downloads/dds/vlt-
-motion-control-tool-mct-10/#Overview.
Deniciones
1.6
Convertidor de frecuencia
I
VLT, MÁX.
Intensidad de salida máxima
I
VLT, N
Corriente nominal de salida suministrada por el convertidor
de frecuencia.
U
VLT, MÁX.
La tensión de salida máxima
1 1
MG18C805 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. 7
175ZA078.10
Par max.
0 / min.
Par
Introducción
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
11
Entrada
Par de arranque
El motor conectado puede arrancarse y detenerse
mediante un LCP y entradas digitales. Las funciones se
dividen en dos grupos, tal y como se describe en la
Tabla 1.4. Las funciones del grupo 1 tienen mayor prioridad
que las funciones del grupo 2.
Reinicio, paro por inercia, reinicio y paro por
Grupo 1
Grupo 2
Tabla 1.4 Orden de control
Motor
f
VELOCIDAD FIJA
inercia, parada rápida, freno de CC, parada, y
[O].
Arranque, Arranque de pulsos, Cambio de
sentido, Arranque e inversión, Velocidad ja y
Mantener salida.
Ilustración 1.1 Par de arranque
La frecuencia del motor cuando se activa la función de
velocidad ja (mediante terminales digitales).
f
M
La frecuencia del motor.
f
MÁX.
La frecuencia máxima del motor.
f
MÍN.
La frecuencia mínima del motor.
f
M,N
La frecuencia nominal del motor (datos de la placa de
características).
I
M
La intensidad del motor.
I
M,N
La corriente nominal del motor (datos de la placa de
características).
n
M,N
La velocidad nominal del motor (datos de la placa de
características).
P
M,N
La potencia nominal del motor (datos de la placa de
características).
U
M
La tensión instantánea del motor.
U
M,N
La tensión nominal del motor (datos de la placa de
características).
η
VLT
El rendimiento del convertidor de frecuencia se dene
como la relación entre la potencia de salida y la potencia
de entrada.
Orden de desactivación de arranque
Una orden de parada que pertenece al grupo 1 de las
órdenes de control. Consulte la Tabla 1.4.
Orden de parada
Consulte el Tabla 1.4.
Referencia analógica
Señal transmitida a las entradas analógicas 53 o 54. Puede
ser tensión o intensidad.
Entrada de corriente: 0-20 mA y 4-20 mA
•
Entrada de tensión: 0-10 V CC
•
Referencia de bus
Señal transmitida al puerto de comunicación en serie
(puerto FC).
Referencia interna
Una referencia interna denida que puede ajustarse a un
valor comprendido entre el –100 % y el +100 % del
intervalo de referencias. Pueden seleccionarse ocho
referencias internas mediante los terminales digitales.
Ref
MÁX.
Determina la relación entre la entrada de referencia a un
100 % de escala completa (normalmente, 10 V y 20 mA) y
la referencia resultante. El valor de referencia máximo se
ajusta en parámetro 3-03 Referencia máxima.
Ref
MÍN.
Determina la relación entre la entrada de referencia a un
valor del 0 % (normalmente, 0 V, 0 mA y 4 mA) y la
referencia resultante. El valor de referencia mínimo se
ajusta en el parámetro 3-02 Referencia mínima.
Entradas analógicas
Las entradas analógicas se utilizan para controlar varias
funciones del convertidor de frecuencia.
8 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. MG18C805
Introducción Guía de diseño
Hay dos tipos de entradas analógicas:
Entrada de corriente: 0-20 mA y 4-20 mA
•
Entrada de tensión: 0-10 V CC
•
Salidas analógicas
Las salidas analógicas pueden proporcionar una señal de
0-20 mA, 4-20 mA o una señal digital.
Adaptación automática del motor (AMA)
El algoritmo AMA determina los parámetros eléctricos del
motor conectado cuando se encuentra parado, y
compensa la resistencia en función de la longitud del cable
de motor.
Entradas digitales
Las entradas digitales pueden utilizarse para controlar
distintas funciones del convertidor de frecuencia.
Salidas digitales
El convertidor de frecuencia dispone de dos salidas de
estado sólido que pueden proporcionar una señal de 24 V
CC (máximo 40 mA).
Salidas de relé
El convertidor de frecuencia presenta dos salidas de relé
programables.
ETR
El relé termoelectrónico es un cálculo de carga térmica
basado en la carga presente y el tiempo transcurrido. Su
nalidad es calcular la temperatura del motor y evitar su
sobrecalentamiento.
Inicialización
Si se lleva a cabo una inicialización (parámetro 14-22 Modo
funcionamiento), los parámetros programables del
convertidor de frecuencia se restablecen a los ajustes
predeterminados.
El Parámetro 14-22 Modo funcionamiento no inicializa los
parámetros de comunicación, el registro de fallos ni el
registro del modo incendio.
Ciclo de trabajo intermitente
Una clasicación de trabajo intermitente es una secuencia
de ciclos de trabajo. Cada ciclo está formado por un
periodo en carga y un periodo sin carga. El funcionamiento
puede ser de trabajo periódico o de trabajo no periódico.
LCP
El panel de control local (LCP) constituye una completa
interfaz para el control y la programación del convertidor
de frecuencia. El panel de control es extraíble en las
unidades IP20 y jo en las unidades IP54. Puede instalarse
a una distancia máxima de 3 m (9,8 ft) del convertidor de
frecuencia, p. ej., en un panel frontal con el kit de
instalación opcional.
Bit menos signicativo (lsb)
Bit menos signicativo.
MCM
Sigla en inglés de Mille Circular Mil, una unidad norteamericana de sección transversal de cable. 1 MCM =
0,5067 mm2.
Bit más signicativo (msb)
Bit más signicativo.
Parámetros en línea / fuera de línea
Los cambios realizados en los parámetros en línea se
activan inmediatamente después de cambiar el valor de
dato. Pulse [OK] para activar los parámetros fuera de línea.
Controlador PI
El controlador PI mantiene la velocidad, la presión, la
temperatura y demás parámetros que desee ajustando la
frecuencia de salida para adaptarla a la carga variable.
RCD
Dispositivo de corriente diferencial.
Ajuste
Los ajustes de parámetros se pueden guardar en dos
conguraciones. Alterne entre estos dos ajustes de
parámetros y edite uno de los ajustes mientras el otro está
activo.
Compensación de deslizamiento
El convertidor de frecuencia compensa el deslizamiento del
motor añadiendo un suplemento a la frecuencia que sigue
a la carga medida del motor, manteniendo la velocidad del
mismo casi constante.
Smart logic control (SLC)
SLC es una secuencia de acciones denidas por el usuario
que se ejecuta cuando el SLC evalúa como verdaderos los
eventos asociados denidos por el usuario.
Termistor
Resistencia que depende de la temperatura y que se
coloca en el punto donde ha de controlarse la temperatura
(convertidor de frecuencia o motor).
Desconexión
Estado al que se pasa en situaciones de fallo; por ejemplo,
si el convertidor de frecuencia se sobrecalienta, o cuando
está protegiendo el motor, el proceso o el mecanismo del
motor. Se impide el rearranque hasta que desaparece la
causa del fallo y se anula el estado de desconexión
mediante la activación del reinicio o, en algunos casos,
mediante la programación de un reinicio automático. La
desconexión no debe utilizarse para la seguridad personal.
Bloqueo por alarma
Estado al que se pasa en situaciones de fallo cuando el
convertidor de frecuencia está protegiéndose a sí mismo y
requiere una intervención física; por ejemplo, si el
convertidor de frecuencia se cortocircuita en la salida. Un
bloqueo por alarma solo puede cancelarse cortando la
alimentación, eliminando la causa del fallo y volviendo a
conectar el convertidor de frecuencia. Se impide el
rearranque hasta que se cancela el estado de desconexión
mediante la activación del reinicio o, en algunos casos,
mediante la programación del reinicio automático. El
bloqueo por alarma no debe utilizarse para la seguridad
personal.
1 1
MG18C805 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. 9
Introducción
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
11
Características VT
Características de par variable utilizadas en bombas y
ventiladores.
+
VVC
Comparado con el control estándar de la proporción de
tensión/frecuencia, el control vectorial de la tensión (VVC+)
mejora la dinámica y la estabilidad, tanto cuando se
cambia la velocidad de referencia como en relación con el
par de carga.
Directiva de la UE Versión
Directiva de tensión baja 2014/35/EU
Directiva CEM 2014/30/EU
Directiva ErP
Tabla 1.5 Directivas de la UE aplicables a los convertidores de
frecuencia
Las declaraciones de conformidad están disponibles previa
solicitud.
1.7 Factor de potencia
1.8.1.1 Directiva de tensión baja
El factor de potencia indica hasta qué punto el convertidor
de frecuencia impone una carga a la alimentación de red.
El factor de potencia se dene como la proporción entre I
e I
, siendo I1 la corriente fundamental e I
RMS
la corriente
RMS
RMS total, que incluye las corrientes armónicas. Cuanto
menor es el factor de potencia, mayor es I
RMS
para el
mismo rendimiento en kW.
Potenciapotencia =
3 × U × I1× cosϕ
3 × U × I
RMS
El factor de potencia para el control trifásico es:
Potenciapotencia =
2
I
RMS
= I
+ I
1
2
+ I
5
I1 × cosϕ1
I
RMS
2
+ . . + I
7
I
1
=
puesto quecosϕ1 = 1
I
RMS
2
n
Un factor de potencia elevado indica que las distintas
corrientes armónicas son bajas.
Las bobinas de CC integradas en los convertidores de
frecuencia producen un alto factor de potencia que
minimiza la carga impuesta a la alimentación de red.
Cumplimiento de las normas
1.8
Los convertidores de frecuencia están diseñados conforme
a las directivas descritas en este apartado.
1.8.1 Marca CE
La marca CE (Comunidad Europea) indica que el fabricante
del producto cumple todas las directivas aplicables de la
UE. Las directivas europeas aplicables al diseño y a la
fabricación de convertidores de frecuencia se enumeran en
la Tabla 1.5.
AVISO!
La marca CE no regula la calidad del producto. Las
especicaciones técnicas no pueden deducirse de la
marca CE.
AVISO!
Los convertidores de frecuencia que tengan una función
de seguridad integrada deben cumplir la directiva de
máquinas.
La directiva de tensión baja se aplica a todos los equipos
1
eléctricos situados en los intervalos de tensión de 50-1000
V CA y 75-1600 V CC.
La nalidad de esta directiva es garantizar la seguridad
personal y evitar los daños materiales cuando se manejen,
para su aplicación prevista, equipos eléctricos correctamente instalados y mantenidos.
1.8.1.2 Directiva CEM
El propósito de la Directiva CEM (compatibilidad electromagnética) es reducir las interferencias electromagnéticas y
mejorar la inmunidad de los equipos e instalaciones
eléctricos. Los requisitos de protección básicos de la
Directiva CEM 2014/30/UE indican que los dispositivos que
generan interferencias electromagnéticas (EMI) o los
dispositivos cuyo funcionamiento pueda verse afectado por
las EMI deben diseñarse para limitar la generación de
interferencias electromagnéticas y deben tener un grado
adecuado de inmunidad a las EMI cuando se instalan
correctamente, se mantienen y se usan conforme a lo
previsto.
Los dispositivos eléctricos que se utilizan independientemente o como parte de un sistema deben disponer de la
marca CE. Los sistemas no necesitan la marca CE pero
deben cumplir con los requisitos básicos de protección de
la directiva CEM.
1.8.1.3 Directiva ErP
La directiva ErP es la directiva europea de diseño ecológico
de productos relacionados con la energía. Esta directiva
establece requisitos de diseño ecológico para los
productos relacionados con la energía, incluidos los
convertidores de frecuencia. El objetivo de la directiva es
incrementar el rendimiento energético y el nivel de
protección del medio ambiente, mientras se aumenta la
seguridad del suministro energético. El impacto medioambiental de los productos relacionados con la energía
incluye el consumo de energía en todo el ciclo de vida útil
del producto.
10 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. MG18C805
089
Introducción Guía de diseño
1.8.2 Conformidad con UL
Listado como UL
Ilustración 1.2 UL
AVISO!
Las unidades IP54 no cuentan con certicación UL.
El convertidor de frecuencia cumple los requisitos de la
norma UL 508C de retención de memoria térmica. Si desea
obtener más información, consulte el apartado Protección
térmica del motor en la Guía de diseño especíca del
producto.
1.8.3 Marcado RCM de conformidad
1.8.5 UkrSEPRO
Ilustración 1.5 UkrSEPRO
El certicado UKrSEPRO garantiza la calidad y seguridad
tanto de los productos como de los servicios, así como la
estabilidad del proceso de fabricación conforme a la
normativa ucraniana. El certicado UkrSepro es necesario
para el despacho de aduana de cualquier producto que
entre o salga del territorio de Ucrania.
1 1
Ilustración 1.3 Marca RCM
El sello RCM indica el cumplimiento de los estándares
técnicos aplicables de compatibilidad electromagnética
(CEM). El sello RCM es necesario para la distribución de
dispositivos eléctricos y electrónicos en el mercado
australiano y en el neozelandés. Las disposiciones
normativas de la marca RCM solo conciernen a las
emisiones por conducción y radiación. En el caso de los
convertidores de frecuencia, se aplicarán los límites de
emisiones especicados en la norma EN/CEI 61800-3. Podrá
emitirse una declaración de conformidad si así se solicita.
1.8.4 EAC
Ilustración 1.4 Sello EAC
El sello de conformidad EAC (EurAsian Conformity) indica
que el producto cumple todos los requisitos y normas
técnicas aplicables al producto por parte de la Unión
Aduanera Euroasiática, que está compuesta por los estados
miembros de la Unión Económica Euroasiática.
El logotipo de la EAC debe constar tanto en la etiqueta del
producto como en la del embalaje. Todos los productos
utilizados dentro del área de la EAC deberán comprarse a
Danfoss dentro del área de la EAC.
MG18C805 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. 11
Seguridad
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
2 Seguridad
22
2.1 Personal cualicado
Se precisan un transporte, un almacenamiento, una
instalación, un funcionamiento y un mantenimiento
correctos y ables para que el convertidor de frecuencia
funcione de un modo seguro y sin ningún tipo de
problemas. Este equipo únicamente puede ser manejado o
instalado por personal cualicado.
El personal cualicado es aquel personal formado que está
autorizado para realizar la instalación, la puesta en marcha
y el mantenimiento de equipos, sistemas y circuitos
conforme a la legislación y la regulación vigentes.
Asimismo, el personal debe estar familiarizado con las
instrucciones y medidas de seguridad descritas en esta
guía.
2.2 Medidas de seguridad
ADVERTENCIA
TENSIÓN ALTA
Los convertidores de frecuencia contienen tensión alta
cuando están conectados a una entrada de red de CA, a
un suministro de CC o a una carga compartida. Si la
instalación, el arranque y el mantenimiento no son
efectuados por personal cualicado, pueden causarse
lesiones graves o incluso la muerte.
La instalación, el arranque y el mantenimiento
•
deben ser realizados exclusivamente por
personal cualicado.
Antes de realizar cualquier trabajo de
•
reparación o mantenimiento, utilice un
dispositivo de medición de tensión adecuado
para asegurarse de que el convertidor de
frecuencia se haya descargado por completo.
ADVERTENCIA
ARRANQUE ACCIDENTAL
Cuando el convertidor de frecuencia se conecta a una
red de CA, a un suministro de CC o a una carga
compartida, el motor puede arrancar en cualquier
momento. Un arranque accidental durante la programación, el mantenimiento o los trabajos de reparación
puede causar la muerte, lesiones graves o daños
materiales. El motor puede arrancar mediante un
conmutador externo, una orden de eldbus, una señal
de referencia de entrada desde el LCP o el LOP, por
funcionamiento remoto mediante el Software de
conguración MCT 10 o por la eliminación de una
condición de fallo.
Para evitar un arranque accidental del motor:
Pulse [O/Reset] en el LCP antes de programar
•
cualquier parámetro.
Desconecte el convertidor de frecuencia de la
•
alimentación.
Debe cablear y montar completamente el
•
convertidor de frecuencia, el motor y cualquier
equipo accionado antes de conectar el
convertidor a la red de CA, al suministro de CC
o a una carga compartida.
12 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. MG18C805
Seguridad Guía de diseño
ADVERTENCIA
TIEMPO DE DESCARGA
El convertidor de frecuencia contiene condensadores en
el bus de corriente continua que pueden seguir cargados
incluso cuando el convertidor de frecuencia está
apagado. Puede haber tensión alta presente aunque las
luces del indicador LED de advertencia estén apagadas.
Si, después de desconectar la alimentación, no espera el
tiempo especicado antes de realizar cualquier trabajo
de reparación o tarea de mantenimiento, pueden
producirse lesiones graves o incluso la muerte.
Pare el motor.
•
Desconecte la red de CA y las fuentes de
•
alimentación de enlace de CC remotas, entre las
que se incluyen baterías de emergencia, SAI y
conexiones de enlace de CC a otros convertidores de frecuencia.
Desconecte o bloquee el motor PM.
•
Espere a que los condensadores se descarguen
•
por completo. El tiempo de espera mínimo se
especica en la Tabla 2.1.
Antes de realizar cualquier trabajo de
•
reparación o mantenimiento, utilice un
dispositivo de medición de tensión adecuado
para asegurarse de que los condensadores se
han descargado por completo.
ADVERTENCIA
PELIGRO DEL EQUIPO
El contacto con ejes en movimiento y equipos eléctricos
puede provocar lesiones graves o la muerte.
Asegúrese de que la instalación, el arranque y
•
el mantenimiento sean realizados únicamente
por personal formado y cualicado.
Asegúrese de que los trabajos eléctricos
•
respeten las normativas eléctricas locales y
nacionales.
Siga los procedimientos de este manual.
•
PRECAUCIÓN
PELIGRO DE FALLO INTERNO
Si el convertidor de frecuencia no está correctamente
cerrado, un fallo interno en este puede causar lesiones
graves.
Asegúrese de que todas las cubiertas de
•
seguridad estén colocadas y jadas de forma
segura antes de suministrar electricidad.
2 2
Tensión [V] Gama de potencias
[kW (CV)]
3 × 200 0,25-3,7 (0,33-5) 4
3 × 200 5,5-11 (7-15) 15
3 × 400 0,37-7,5 (0,5-10) 4
3 × 400 11–90 (15–125) 15
3 × 600 2,2-7,5 (3-10) 4
3 × 600 11–90 (15–125) 15
Tabla 2.1 Tiempo de descarga
Tiempo de espera
mínimo (minutos)
ADVERTENCIA
PELIGRO DE CORRIENTE DE FUGA
Las corrientes de fuga superan los 3,5 mA. No efectuar la
correcta conexión toma a tierra del convertidor de
frecuencia puede ser causa de lesiones graves e incluso
de muerte.
La correcta conexión a tierra del equipo debe
•
estar garantizada por un instalador eléctrico
certicado.
MG18C805 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. 13
120
100
80
60
40
20
0
20 40 60 80 100 120 140 160 180
120
100
80
60
40
20
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Volume %
Volume %
INPUT POWER % PRESSURE %
SYSTEM CURVE
FAN CURVE
A
B
C
130BA781.11
ENERGY
CONSUMED
Vista general del producto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3 Vista general del producto
3.1 Ventajas
33
3.1.1 ¿Por qué utilizar un convertidor de
frecuencia para controlar ventiladores
y bombas?
Un convertidor de frecuencia saca partido de que las
bombas centrífugas y los ventiladores siguen las leyes de
proporcionalidad que les son propias. Para obtener más
información, consulte el capétulo 3.1.3 Ejemplo de ahorro de
energía.
3.1.2 Una clara ventaja: el ahorro de
energía
La gran ventaja de emplear un convertidor de frecuencia
para controlar la velocidad de ventiladores o bombas está
en el ahorro de electricidad.
Si se compara con sistemas de control y tecnologías
alternativos, un convertidor de frecuencia es el sistema de
control de energía óptimo para controlar sistemas de
ventiladores y bombas.
Ilustración 3.1 Curvas de ventilador (A, B y C) para caudales
bajos de ventilador
Ilustración 3.2 Ahorro energético con una solución de
convertidor de frecuencia
Cuando se utiliza un convertidor de frecuencia para reducir
la capacidad del ventilador al 60 %, es posible obtener más
del 50 % de ahorro en equipos convencionales.
3.1.3 Ejemplo de ahorro de energía
Tal y como se muestra en Ilustración 3.3, el ujo se controla
cambiando las r/min. Al reducir la velocidad solo un 20 %
respecto a la velocidad nominal, el caudal también se
reduce en un 20 %. Esto se debe a que el caudal es
directamente proporcional a las r/min. El consumo
eléctrico, sin embargo, se reduce en un 50 %.
Si el sistema en cuestión solo tiene que suministrar un
caudal correspondiente al 100 % durante unos días al año,
mientras que el promedio es inferior al 80 % del caudal
nominal para el resto del año, el ahorro de energía es
incluso superior al 50 %.
La Ilustración 3.3 describe la dependencia del caudal, la
presión y el consumo de energía de las r/min.
14 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. MG18C805
130BA782.10
Discharge
damper
Less energy savings
IGV
Costlier installation
Maximum energy savings
Vista general del producto Guía de diseño
Ilustración 3.3 Leyes de proporcionalidad
3 3
Q
n
1
Caudal:
Presión:
Potencia:
Q = Caudal P = Energía
Q1 = Caudal nominal P1 = Potencia nominal
Q2 = Caudal reducido P2 = Potencia reducida
H = Presión n = Control de velocidad
H1 = Presión nominal n1 = Velocidad nominal
H2 = Presión reducida n2 = Velocidad reducida
Tabla 3.1 Leyes de proporcionalidad
1
=
Q
n
2
2
=
2
n
1
n
2
3
n
1
n
2
H
1
=
H
2
P
1
P
2
3.1.4 Comparación de ahorro de energía
El sistema de convertidor de frecuencia de Danfoss ofrece
un gran ahorro en comparación con los productos
tradicionales de ahorro de energía, como los sistemas de
compuerta de descarga y los sistemas de álabes de
entrada (en inglés, IGV). Esto se debe a que este
convertidor de frecuencia es capaz de controlar la
velocidad del ventilador en función de la carga térmica del
sistema, y también a que el convertidor de frecuencia
posee una instalación integrada que le permite funcionar
como un sistema de gestión de edicios (en inglés, BMS).
Ilustración 3.3 ilustra el ahorro de energía habitual que
puede obtenerse con tres productos conocidos cuando el
volumen del ventilador se reduce al 60 %.
Como muestra el gráco, puede conseguirse en equipos
convencionales más del 50 % del ahorro energético.
Ilustración 3.4 Los tres sistemas de ahorro de energía convencionales
Ilustración 3.5 Ahorro energético
Los amortiguadores de descarga reducen el consumo de
energía. Los álabes de entrada ofrecen una reducción del
40 %, pero su instalación es costosa. El sistema de
convertidor de frecuencia de Danfoss reduce el consumo
de energía en más de un 50 % y es fácil de instalar.
Asimismo, reduce el ruido, el estrés mecánico y el
desgaste, y prolonga la vida útil de toda la aplicación.
MG18C805 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. 15
500
[h]
t
1000
1500
2000
200100 300
[m
3
/h]
400
Q
175HA210.11
Vista general del producto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3.1.5 Ejemplo con caudal variable durante
1 año
Este ejemplo está calculado en base a las características de
una bomba según su hoja de datos.
33
El resultado obtenido muestra un ahorro de energía
superior al 50 % para el caudal dado, durante un año. El
periodo de amortización depende del precio del kWh y del
precio del convertidor de frecuencia. En este ejemplo, es
inferior a un año comparado con las válvulas y la velocidad
constante.
Ahorro de energía
P
= P
eje
salida de eje
Ilustración 3.6 Distribución del caudal durante 1 año
Ilustración 3.7 Energía
3
Distri-
m
/
bución
h
% Horas Potencia Consumo
A1 - B1kWh (kWh) A1 - C1kWh (kWh)
350 5 438 42,5 18,615 42,5 18,615
300 15 1314 38,5 50,589 29,0 38,106
250 20 1752 35,0 61,320 18,5 32,412
200 20 1752 31,5 55,188 11,5 20,148
150 20 1752 28,0 49,056 6,5 11,388
100 20 1752 23,0 40,296 3,5 6,132
100 8760 – 275,064 – 26,801
Σ
Tabla 3.2 Resultado
Regulación por
válvula
Control por
convertidor de
frecuencia
Potenci
a
Consumo
16 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. MG18C805
Vista general del producto Guía de diseño
3.1.6 Control mejorado
Si se utiliza un convertidor de frecuencia para controlar el
caudal o la presión de un sistema, se obtiene un control
mejorado.
Un convertidor de frecuencia puede variar la velocidad de
un ventilador o una bomba, lo que permite obtener un
control variable del caudal y la presión.
Además, adapta rápidamente la velocidad de un ventilador
o de una bomba a las nuevas condiciones de caudal o
presión del sistema.
Control simple del proceso (caudal, nivel o presión)
mediante el control de PI integrado.
3.1.7 No es necesario un arrancador en
estrella / triángulo ni un arrancador
suave
Cuando se necesita arrancar motores relativamente
grandes, en muchos países es necesario usar equipos que
limitan la tensión de arranque. En sistemas más
tradicionales, se suele utilizar un arrancador en estrella/
triángulo o un arrancador suave. Estos arrancadores del
motor no se necesitan si se usa un convertidor de
frecuencia.
Como se muestra en la Ilustración 3.8, un convertidor de
frecuencia no consume más intensidad que la nominal.
1
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
2 Arrancador en estrella/triángulo
3 Arrancador suave
4 Arranque directamente con la alimentación de red
Ilustración 3.8 Intensidad de arranque
3.1.8 El uso de un convertidor de
frecuencia ahorra energía.
En el ejemplo del capétulo 3.1.9 Sin un convertidor de
frecuencia se muestra cómo un convertidor de frecuencia
sustituye a otros equipos. Es posible calcular el coste de
instalación de los dos sistemas. En dicho ejemplo, el precio
de ambos sistemas es aproximadamente el mismo.
3 3
Utilice el software VLT® Energy Box descrito en el
capétulo 1.5 Recursos adicionales para calcular el ahorro de
costes que puede obtenerse mediante el uso de un
convertidor de frecuencia.
MG18C805 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. 17
Sección de refrigeración
Sección de colefacción Pale de guidage d’entré
Sección de ventilador
Aire entrante
Sensores
PT
Salidas
VAV
Conducto
BMS.
principal
Control digital
de datos local
Señal de control
de temperatura
0/10 V
Señal de control
de presión 0/10 V
Alimentación de red
Corrección del factor
de potencia
Arranque
Control
x6
Motor IGV
o activador
Conexión mecánicas
y paleñas
x6 x6
ArranqueArranque
BombasBombas
Alimentación de redAlimentación de red
FusiblesFusibles
Alimentación
L V
Alimentación
L V
P.F.C. P.F.C.
Control
Posición
de
válvula
Posición
de
válvula
Return Control
Flujo
Flujo
Válvula de
3 bocas
Válvula de
3 bocas
Retorno
Ventilador
M
Bypass
Bypass
M
M
175HA205.12
Vista general del producto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3.1.9 Sin un convertidor de frecuencia
33
D.D.C. Control digital directo
E.M.S. Sistema de gestión de energía
V.A.V. Volumen de aire variable
Sensor P Presión
Sensor T Temperatura
Ilustración 3.9 Sistema de ventilador tradicional
18 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. MG18C805
Vista general del producto Guía de diseño
3.1.10 Con un convertidor de frecuencia
3 3
D.D.C. Control digital directo
E.M.S. Sistema de gestión de energía
V.A.V. Volumen de aire variable
Sensor P Presión
Sensor T Temperatura
Ilustración 3.10 Sistema de ventiladores controlado por convertidores de frecuencia
MG18C805 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. 19
Frequency
converter
Frequency
converter
D1
D2
D3
Cooling coil
Heating coil
Filter
Pressure
signal
Supply fan
VAV boxes
Flow
Flow
Pressure
transmitter
Return fan
3
3
T
130BB455.10
Vista general del producto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3.1.11 Ejemplos de aplicaciones
En los siguientes apartados se muestran ejemplos típicos
de aplicaciones de HVAC.
3.1.13
La solución VLT
Los amortiguadores y los IGV sirven para mantener una
presión constante en las tuberías, mientras que una
®
solución que utilice un convertidor de frecuencia ahorrará
33
3.1.12 Volumen de aire variable
Los sistemas de volumen de aire variable (VAV) sirven para
controlar la ventilación y la temperatura de un edicio en
función de sus necesidades especícas. Se considera que
los sistemas centrales VAV constituyen el método de mayor
rendimiento energético para el acondicionamiento de aire
en edicios. Se puede obtener un mayor rendimiento
diseñando sistemas centralizados en lugar de sistemas
distribuidos.
Este rendimiento se deriva del uso ventiladores y
enfriadores de mayor tamaño, cuyo rendimiento es muy
superior al de los enfriadores de aire distribuidos y
motores pequeños. También se produce un ahorro como
consecuencia de la disminución de los requisitos de
mucha más energía y reducirá la complejidad de la
instalación. En lugar de crear un descenso de presión
articial o provocar una reducción en el rendimiento del
ventilador, el convertidor de frecuencia reduce la velocidad
del ventilador para proporcionar el caudal y la presión que
precisa el sistema.
Los dispositivos centrífugos, como los ventiladores,
funcionan según las leyes de anidad centrífuga. Esto
signica que los ventiladores reducen la presión y el caudal
que producen a medida que disminuye su velocidad. Por
lo tanto, el consumo de energía se reduce signicati-
vamente.
El controlador PI del VLT® HVAC Basic Drive FC 101 puede
utilizarse para eliminar la necesidad de controladores
adicionales.
mantenimiento.
Ilustración 3.11 Volumen de aire variable
20 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. MG18C805
Frequency
converter
Frequency
converter
Pressure
signal
Cooling coil
Heating coil
D1
D2
D3
Filter
Pressure
transmitter
Supply fan
Return fan
Temperature
signal
Temperature
transmitter
130BB451.10
Vista general del producto Guía de diseño
3.1.14 Volumen de aire constante
Los sistemas de volumen de aire constante (CAV) son
sistemas centralizados de ventilación que se utilizan
normalmente para abastecer grandes zonas comunes con
una cantidad mínima de aire acondicionado. Estos sistemas
son anteriores a los sistemas VAV y, por tanto, también
pueden encontrarse en edicios comerciales antiguos
divididos en varias zonas. Estos sistemas precalientan el
aire mediante unidades de tratamiento del aire (UTA) con
un serpentín calentador, y muchos de ellos poseen
también un intercambiador de frío y se utilizan para
refrigerar edicios. Los ventiloconvectores suelen
emplearse para satisfacer los requisitos de calefacción y
refrigeración de zonas individuales.
3.1.15
La solución VLT
Un convertidor de frecuencia permite obtener importantes
ahorros energéticos y, al mismo tiempo, mantener un
control adecuado del
y de CO2 pueden utilizarse como señales de realimentación
para los convertidores. Tanto si se utiliza para controlar la
temperatura como la calidad del aire, o ambas cosas, un
sistema CAV puede controlarse para funcionar de acuerdo
con las condiciones reales del edicio. A medida que
disminuye el número de personas en el área controlada,
disminuye la necesidad de aire nuevo. El sensor de CO
detecta niveles inferiores y reduce la velocidad de los
ventiladores de alimentación. El ventilador de retorno se
modula para mantener un valor de consigna de presión
estática o una diferencia ja entre los caudales de aire de
alimentación y de retorno.
®
edicio. Los sensores de temperatura
2
Con el control de la temperatura, que se utiliza
especialmente en sistemas de aire acondicionado, hay
varios requisitos de refrigeración que hay que tener en
cuenta, ya que la temperatura exterior varía, así como el
número de personas de la zona controlada. Cuando la
temperatura desciende por debajo del valor de consigna,
el ventilador de alimentación puede disminuir su
velocidad. El ventilador de retorno se modula para
mantener un valor de consigna de presión estática. Si se
reduce el caudal de aire, también se reduce la energía
utilizada para calentar o enfriar el aire nuevo, lo que
supone un ahorro adicional.
Varias de las características del convertidor de frecuencia
especíco para HVAC de Danfoss pueden emplearse para
mejorar el rendimiento de un sistema CAV. Uno de los
aspectos que hay que tener en cuenta para controlar un
sistema de ventilación es la mala calidad del aire. Es
posible ajustar la frecuencia mínima programable para
mantener un mínimo de alimentación de aire, al margen
de la señal de realimentación o de referencia. El
convertidor de frecuencia también incluye un controlador
PI, que permite controlar la temperatura y la calidad del
aire. Aunque se alcance una temperatura adecuada, el
convertidor de frecuencia mantendrá una alimentación de
aire suciente para ajustarse a los requisitos del sensor de
calidad del aire. El controlador es capaz de vericar y
comparar dos señales de realimentación para controlar el
ventilador de retorno manteniendo un diferencial de
caudal de aire jo entre los conductos de alimentación y
de retorno.
3 3
Ilustración 3.12 Volumen de aire constante
MG18C805 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. 21
Frequency
converter
Water Inlet
Water Outlet
CHILLER
Temperature
Sensor
BASIN
Conderser
Water pump
Supply
130BB453.10
Vista general del producto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3.1.16 Ventilador de torre de refrigeración
También pueden utilizarse convertidores de frecuencia para
encender y apagar el ventilador cuando sea necesario.
Los ventiladores de torre de refrigeración refrigeran el agua
del condensador en los sistemas enfriadores refrigerados
por agua. Estos enfriadores refrigerados por agua
constituyen el medio más ecaz para obtener agua fría.
33
Son hasta un 20 % más ecaces que los enfriadores de
aire. Según el clima, las torres de refrigeración a menudo
constituyen el método de mayor rendimiento energético
para refrigerar el agua del condensador de un enfriador.
Enfrían el agua del condensador por evaporación.
El agua del condensador se esparce con un pulverizador
en la bandeja de la torre de refrigeración para ocupar una
mayor supercie. El ventilador de la torre distribuye el aire
a la bandeja y al agua rociada para ayudar a que esta se
evapore. La evaporación extrae energía del agua
reduciendo su temperatura. El agua enfriada se recoge en
Varias de las características del convertidor de frecuencia
especíco para HVAC de Danfoss pueden emplearse para
mejorar el rendimiento de las aplicaciones de los
ventiladores de torre de refrigeración. Cuando la velocidad
de un ventilador de torre de refrigeración desciende por
debajo de un valor determinado, también disminuye su
capacidad para refrigerar el agua. Además, si se utiliza una
caja de engranajes para controlar la frecuencia del
ventilador de torre, se requiere una velocidad mínima del
40-50 %.
El ajuste de frecuencia mínima programable por el usuario
está disponible para mantener esta frecuencia mínima,
incluso si la realimentación o la velocidad de referencia
solicita una velocidad inferior.
el depósito de las torres de refrigeración, donde vuelve a
bombearse al condensador de los enfriadores, y el ciclo
vuelve a empezar.
Otra de las funciones estándar del convertidor de
frecuencia es que puede programarse para entrar en modo
de reposo y detener el ventilador hasta que se requiera
3.1.17
La solución VLT
®
una mayor velocidad. Por otro lado, algunos ventiladores
de torre de refrigeración tienen frecuencias no deseadas
Con un convertidor de frecuencia, es posible controlar la
velocidad de los ventiladores de torre de refrigeración para
mantener la temperatura del agua del condensador.
que pueden provocar vibraciones. Estas frecuencias
pueden suprimirse fácilmente programando los rangos de
frecuencias de bypass en el convertidor de frecuencia.
Ilustración 3.13 Ventilador de torre de refrigeración
22 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. MG18C805
Frequency
converter
Water
Inlet
Water
Outlet
BASIN
Flow or pressure sensor
Condenser
Water pump
Throttling
valve
Supply
CHILLER
130BB452.10
Vista general del producto Guía de diseño
3.1.18 Bombas del condensador
Las bombas de agua del condensador se usan principalmente para impulsar la circulación del agua a través de la sección de
condensación de los enfriadores refrigerados por agua fría y sus respectivas torres de refrigeración. El agua del condensador
absorbe el calor de la sección de condensación del enfriador y lo libera a la atmósfera en la torre de refrigeración. Estos
sistemas constituyen el medio más ecaz de enfriar agua y son hasta un 20 % más ecaces que los enfriadores refrigerados
por aire.
3 3
3.1.19
La solución VLT
®
Se pueden añadir convertidores de frecuencia a las bombas de agua del condensador en lugar de equilibrarlas con una
válvula de estrangulamiento o de calibrar el rodete de la bomba.
El uso de un convertidor de frecuencia en lugar de una válvula de estrangulamiento permite ahorrar la energía que
absorbería la válvula. Esto puede suponer un ahorro de entre un 15 y un 20 %, o incluso mayor. La calibración del rodete de
la bomba es irreversible, de modo que, si las condiciones cambian y se necesita un caudal mayor, será necesario cambiar el
rodete.
Ilustración 3.14 Bombas del condensador
MG18C805 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. 23
Vista general del producto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3.1.20 Bombas primarias
Las bombas primarias de un sistema de bombeo primario /
secundario pueden utilizarse para mantener un caudal
constante a través de dispositivos que presentan
33
dicultades de funcionamiento o control cuando se
exponen a un caudal variable. La técnica de bombeo
primario/secundario desacopla el lazo de producción
primario del lazo de distribución secundario. De esta
forma, algunos dispositivos, como los enfriadores, pueden
mantener un caudal de diseño uniforme y funcionar
correctamente aunque el caudal varíe en el resto del
sistema.
A medida que disminuye el caudal del evaporador de un
enfriador, el agua refrigerada comienza a enfriarse en
exceso. Cuando esto ocurre, el enfriador intenta reducir su
capacidad de refrigeración. Si el caudal disminuye
demasiado o con demasiada rapidez, el enfriador no podrá
esparcir
seguridad desconectará el enfriador, lo que requerirá un
reinicio manual. Esta situación es habitual en grandes
instalaciones, especialmente cuando se instalan dos o más
enfriadores en paralelo y no se utiliza un bombeo primario
ni secundario.
3.1.21
Según el tamaño del sistema y del lazo primario, el
consumo energético del lazo primario puede ser sustancial.
Para reducir los gastos de funcionamiento, puede
incorporarse al sistema primario un convertidor de
frecuencia que sustituya la válvula de estrangulamiento y/o
sucientemente la carga y el dispositivo de
La solución VLT
®
la calibración de los rodetes. Existen dos métodos de
control comunes:
Caudalímetro
Dado que se conoce el caudal deseado y que este es
uniforme, puede utilizarse un medidor de caudal en la
descarga de cada enfriador para controlar la bomba
directamente. Mediante el uso del controlador PI
incorporado, el convertidor de frecuencia mantiene
siempre el caudal adecuado e incluso compensa la
resistencia cambiante del lazo de tuberías primario cuando
se activen y desactiven los enfriadores y sus bombas.
Determinación de la velocidad local
El operador simplemente disminuye la frecuencia de salida
hasta que se alcanza el caudal de diseño.
Utilizar un convertidor de frecuencia para reducir la
velocidad de las bombas es muy parecido a equilibrar los
rodetes de las bombas, salvo que no se requiere mano de
obra y que el rendimiento de las bombas es superior. El
compensador de contracción simplemente disminuye la
velocidad de la bomba hasta que se alcanza el caudal
correcto y, entonces,
esta velocidad siempre que el enfriador entre en funciona-
miento. Dado que el lazo primario no tiene válvulas de
control ni otros dispositivos que puedan provocar cambios
en la curva del sistema y que la variación procedente de la
conexión y desconexión por etapas de bombas y
enfriadores normalmente es pequeña, dicha velocidad ja
sigue siendo correcta. Si hay que aumentar posteriormente
el caudal del sistema, bastará con que el convertidor de
frecuencia aumente la velocidad de la bomba en lugar de
tener que cambiar el rodete.
ja la velocidad. La bomba funciona a
24 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. MG18C805
Frequency
converter
Frequency
converter
CHILLER
CHILLER
Flowmeter
Flowmeter
F F
130BB456.10
Vista general del producto Guía de diseño
3 3
Ilustración 3.15 Bombas primarias
MG18C805 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. 25
Frequency
converter
Frequency
converter
CHILLER
CHILLER
3
3
P
130BB454.10
Vista general del producto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3.1.22 Bombas secundarias
Las bombas secundarias de un sistema de bombeo
primario / secundario de agua fría sirven para distribuir el
agua refrigerada a las cargas procedentes del lazo de
33
producción primario. El sistema de bombeo primario/
secundario sirve para desacoplar hidráulicamente dos lazos
de tuberías. En este caso, la bomba primaria se usa para
mantener constante el caudal de los enfriadores mientras
permite que el caudal de las bombas secundarias varíe, lo
cual aumenta el control y ahorra energía.
Si no se emplea el concepto de diseño primario/secundario
en un sistema de volumen variable, cuando el caudal
descienda demasiado o demasiado rápidamente, el
enfriador no podrá distribuir la carga correctamente. El
dispositivo de seguridad de baja temperatura del
evaporador desconectará el enfriador, lo que requerirá un
reinicio manual. Esta situación es habitual en grandes
instalaciones, especialmente cuando se instalan dos o más
enfriadores en paralelo.
consigue un verdadero ahorro energético y potencial de
control con la incorporación de convertidores de
frecuencia.
Con la incorporación de convertidores de frecuencia, y
colocando el sensor adecuado en el lugar adecuado, las
bombas pueden cambiar de velocidad para seguir la curva
del sistema en lugar de la curva de la bomba.
De este modo, se malgasta menos energía y se elimina la
mayor parte de la sobrepresurización a la que pueden
verse sometidas las válvulas bidireccionales.
Cuando se alcanzan las cargas controladas, se cierran las
válvulas bidireccionales. Esto aumenta la presión diferencial
calculada en toda la carga y en la válvula bidireccional.
Cuando esta presión diferencial comienza a subir, se
aminora la velocidad de la bomba para mantener el
cabezal de control o valor de consigna. Este valor de
consigna se calcula sumando la caída de presión conjunta
de la carga y de la válvula bidireccional en las condiciones
de diseño.
AVISO!
3.1.23
Aunque el sistema primario/secundario con válvulas
bidireccionales permite aumentar el ahorro energético y
aliviar los problemas de control del sistema, solo se
La solución VLT
®
Si se utilizan varias bombas en paralelo, deben funcionar
a la misma velocidad para maximizar el ahorro
energético, ya sea con varios convertidores de frecuencia
individuales o con uno solo controlando varias bombas
en paralelo.
Ilustración 3.16 Bombas secundarias
26 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. MG18C805
130BB892.10
100%
0%
-100%
100%
Local
reference
scaled to
Hz
Auto mode
Hand mode
LCP Hand on,
off and auto
on keys
Local
Remote
Reference
Ramp
P 4-10
Motor speed
direction
To motor
control
Reference
handling
Remote
reference
P 4-14
Motor speed
high limit [Hz]
P 4-12
Motor speed
low limit [Hz]
P 3-4* Ramp 1
P 3-5* Ramp 2
Vista general del producto Guía de diseño
3.2 Estructuras de control
Seleccione [0] Veloc. lazo abierto o [1] Lazo cerrado en el parámetro 1-00 Modo Conguración.
3.2.1 Estructura de control de lazo abierto
Ilustración 3.17 Estructura de lazo abierto
3 3
En la conguración mostrada en la Ilustración 3.17,
parámetro 1-00 Modo Conguración está ajustado en [0]
Veloc. lazo abierto. Se recibe la referencia resultante del
sistema de manejo de referencias, o la referencia local, y se
transere a la limitación de rampa y de velocidad antes de
enviarse al control del motor. La salida del control del
motor se limita entonces según el límite de frecuencia
máxima.
3.2.2 Control de motor PM / EC+
El concepto EC+ de Danfoss ofrece la posibilidad de que
los convertidores de frecuencia de Danfoss funcionen con
motores PM de alto rendimiento (motores de magnetización permanente) en un alojamiento de tamaño
estándar, según lo establecido en la norma CEI.
La puesta en servicio se puede comparar a la de los
motores asíncronos (de inducción) que utilizan la estrategia
de control VVC+ PM de Danfoss.
Limitaciones de intensidad para motores PM:
Gama de potencias: 45 kW (60 CV) (200 V),
•
0,37-90 kW (0,5-121 CV) (400 V), 90 kW (121 CV)
(600 V) en el caso de motores de inducción y
0,37-22 kW (0,5-30 CV) (400 V) en el caso de
motores PM.
Actualmente, compatible solo hasta 22 kW
•
(30 CV).
Los ltros LC no son compatibles con motores
•
PM.
El algoritmo de energía regenerativa no es
•
compatible con motores PM.
Solo se admite AMA completo de la resistencia
•
del estátor Rs en el sistema.
Sin detección de bloqueo (admitida a partir de la
•
versión 2.80 del software).
3.2.3 Control Local (Hand On) y Remoto
Ventajas para el cliente:
Libre elección de la tecnología del motor (motor
•
de magnetización permanente o de inducción).
Instalación y funcionamiento similares a los de los
•
motores de inducción.
Independencia del fabricante al elegir los
•
componentes del sistema (por ejemplo, los
motores).
Rendimiento mejorado del sistema gracias a la
•
elección de los mejores componentes.
Posibilidad de actualizar instalaciones existentes.
•
MG18C805 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. 27
(Auto On)
El convertidor de frecuencia puede accionarse
manualmente a través del panel de control local (LCP) o de
forma remota mediante entradas analógicas y digitales o
un bus serie. Si se permite en el parámetro 0-40 Botón
(Hand on) en LCP, en el parámetro 0-44 Tecla [O/Reset] en
LCP y en el parámetro 0-42 [Auto activ.] llave en LCP, será
posible arrancar y detener el convertidor de frecuencia
mediante el LCP pulsando las teclas [Hand On] y [O/
Reset]. Las alarmas pueden reiniciarse mediante la tecla
[O/Reset].
Hand
On
Off
Reset
Auto
On
130BB893.10
7-30 PI
Normal/Inverse
Control
PI
Reference
Feedback
Scale to
speed
P 4-10
Motor speed
direction
To motor
control
130BB894.11
S
100%
0%
-100%
100%
*[-1]
_
+
130BB895.10
+
-
PI
P
P
P
Ref.
signal
Desired
ow
FB conversion
Ref.
FB
Flow
FB
signal
Flow
P 20-01
Vista general del producto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
tación desde un sensor en el sistema. A continuación,
compara esta señal con un valor de referencia y determina
el error, si lo hay, entre las dos señales. A continuación,
ajusta la velocidad del motor para corregir el error.
Ilustración 3.18 Teclas del LCP
33
Por ejemplo, consideremos una aplicación de bombas en la
que la velocidad de una bomba deba ser controlada para
que la presión en una tubería sea constante. El valor de
La referencia local hace que el modo de conguración se
ajuste a lazo abierto, independientemente del ajuste del
parámetro 1-00 Modo Conguración.
presión estática se suministra al convertidor de frecuencia
como referencia de consigna. Un sensor de presión estática
mide la presión estática real en la tubería y suministra este
dato al convertidor en forma de señal de realimentación. Si
La referencia local se restaura con la desconexión.
la señal de realimentación es mayor que el valor de
consigna, el convertidor de frecuencia disminuye la
3.2.4 Estructura de control de lazo cerrado
velocidad de la bomba para reducir la presión. De la
misma forma, si la presión de la tubería es inferior al valor
El controlador interno permite que el convertidor de
frecuencia se convierta en parte del sistema controlado. El
convertidor de frecuencia recibe una señal de realimen-
de consigna, el convertidor de frecuencia acelera automáti-
camente la bomba para aumentar la presión que esta
suministra.
Ilustración 3.19 Estructura de control de lazo cerrado
Aunque los valores predeterminados del controlador de
lazo cerrado del convertidor de frecuencia proporcionan
normalmente un rendimiento satisfactorio, a menudo
puede optimizarse el control del sistema ajustando algunos
de estos parámetros.
3.2.5 Conversión de realimentación
En algunas aplicaciones, puede resultar de utilidad
convertir la señal de realimentación. Un ejemplo de ello es
el uso de una señal de presión para proporcionar realimentación de caudal. Puesto que la raíz cuadrada de la presión
es proporcional al caudal, la raíz cuadrada de la señal de
presión suministra un valor proporcional al caudal.
Consulte el Ilustración 3.20.
28 Danfoss A/S © 04/2018 Reservados todos los derechos. MG18C805
Ilustración 3.20 Conversión de la señal de realimentación
Loading...