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 |
6 |
1.1 Propósito de la Guía de diseño |
6 |
1.2 Versión de documento y software |
6 |
1.3 Símbolos de seguridad |
6 |
1.4 Abreviaturas |
7 |
1.5 Recursos adicionales |
7 |
1.6 Deƒniciones |
7 |
1.7 Factor de potencia |
10 |
1.8 Cumplimiento de las normas |
10 |
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 |
12 |
2.1 Personal cualiƒcado |
12 |
2.2 Medidas de seguridad |
12 |
3 Vista general del producto |
14 |
3.1 Ventajas |
14 |
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® |
20 |
3.1.14 Volumen de aire constante |
21 |
3.1.15 La solución VLT® |
21 |
3.1.16 Ventilador de torre de refrigeración |
22 |
3.1.17 La solución VLT® |
22 |
3.1.18 Bombas del condensador |
23 |
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1 |
Índice |
VLT® HVAC Basic Drive FC 101 |
3.1.19 La solución VLT® |
23 |
3.1.20 Bombas primarias |
24 |
3.1.21 La solución VLT® |
24 |
3.1.22 Bombas secundarias |
26 |
3.1.23 La solución VLT® |
26 |
3.2 Estructuras de control |
27 |
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 |
30 |
3.4 Aspectos generales de la CEM |
36 |
3.4.1 Descripción general de las emisiones CEM |
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) |
43 |
3.6 Corriente de fuga a tierra |
43 |
3.7 Condiciones de funcionamiento extremas |
44 |
3.7.1 Protección térmica del motor (ETR) |
44 |
3.7.2 Entradas de termistor |
45 |
4 Selección y pedido |
47 |
4.1 Código descriptivo |
47 |
4.2 Opciones y accesorios |
48 |
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 |
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 |
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Índice |
Guía de diseño |
|
|
5 Instalación |
55 |
5.1 Instalación eléctrica |
55 |
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 |
65 |
6.1 Introducción |
65 |
6.2 Panel de control local (LCP) |
65 |
6.3 Menús |
66 |
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 fre- |
|
cuencia |
82 |
6.5 Lectura de datos y programación de parámetros indexados |
82 |
6.6 Inicialización a los ajustes predeterminados |
82 |
7 Instalación y ajuste de RS485 |
84 |
7.1 RS485 |
84 |
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 |
86 |
7.2.1 Descripción general |
86 |
7.2.2 FC con Modbus RTU |
86 |
7.3 Ajustes de parámetros para activar el protocolo |
86 |
7.4 Estructura de formato de mensaje del protocolo FC |
86 |
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 |
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 |
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3 |
Índice |
VLT® HVAC Basic Drive FC 101 |
7.4.12 Conversión |
89 |
7.4.13 Códigos de proceso (PCD) |
89 |
7.5 Ejemplos |
89 |
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 |
90 |
7.6.1 Introducción |
90 |
7.6.2 Descripción general |
90 |
7.6.3 Convertidor de frecuencia con Modbus RTU |
91 |
7.7 Conƒguración de red |
91 |
7.8 Estructura de formato de mensaje de Modbus RTU |
91 |
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 |
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 |
96 |
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 |
97 |
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 |
7.10.6 Preajuste de múltiples registros (10 hex) |
99 |
7.10.7 Leer/escribir múltiples registros (17 hex) |
99 |
7.11 Perƒl de control FC de Danfoss |
100 |
7.11.1 Código de control conforme al perƒl FC (Protocolo 8-10 = perƒl FC) |
100 |
4 |
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Índice |
Guía de diseño |
|
|
7.11.2 Código de estado según el perƒl FC (STW) |
102 |
7.11.3 Valor de referencia de velocidad de bus |
103 |
8 Especi„caciones generales |
104 |
8.1 Dimensiones mecánicas |
104 |
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 Especiƒcaciones de alimentación de red |
109 |
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 |
115 |
8.4 Especiƒcaciones técnicas generales |
117 |
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 |
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 |
Índice |
123 |
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5 |
Introducción VLT® HVAC Basic Drive FC 101
1 |
1 |
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 planiƒcar 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.
VLT® es una marca registrada.
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.
|
Tarjeta de control |
Tarjeta de control |
|
Compatibilidad |
antigua (semana de |
nueva (semana de |
|
del software |
producción 33/2017 |
producción 34/2017 |
|
|
o anterior) |
o posterior) |
|
|
|
|
|
Software antiguo |
|
|
|
(versión 3.xx y |
Sí |
No |
|
anteriores del |
|||
|
|
||
archivo OSS) |
|
|
|
|
|
|
|
Software nuevo |
|
|
|
(versión 4.xx o |
No |
Sí |
|
posterior del archivo |
|||
|
|
||
OSS) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Tarjeta de control |
Tarjeta de control |
|
Compatibilidad |
antigua (semana de |
nueva (semana de |
|
del hardware |
producción 33/2017 |
producción 34/2017 |
|
|
o anterior) |
o posterior) |
|
|
|
|
|
Tarjeta de potencia |
|
Sí (DEBE actualizarse |
|
antigua |
Sí (solo con la |
||
el software a la |
|||
(semana de |
versión de software |
||
versión 4.xx o |
|||
producción 33/2017 |
3.xx o anteriores) |
||
superior) |
|||
o anterior) |
|
||
|
|
||
|
|
|
|
|
Sí (DEBE actualizarse |
|
|
Nueva tarjeta de |
el software a la |
|
|
potencia |
versión 3.xx o |
Sí (solo con la |
|
(semana de |
anteriores; el |
versión de software |
|
producción 34/2017 |
ventilador funciona |
4.xx o posterior) |
|
o posterior) |
continuamente a la |
|
|
|
velocidad máxima) |
|
|
|
|
|
Tabla 1.2 Compatibilidad del software y el hardware
1.2 Versión de documento y software
Este manual se revisa y se actualiza de forma periódica. Le agradecemos cualquier sugerencia de mejoras.
1.3 Símbolos de seguridad
En esta guía se han utilizado los siguientes símbolos:
Edición |
Comentarios |
|
Versión de |
|
|
|
software |
|
|
|
|
MG18C8xx |
Actualización a la nueva versión del |
|
4.2x |
|
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
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.
6 |
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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 |
Grados Celsius |
°F |
Grados Fahrenheit |
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 |
|
|
fM,N |
Frecuencia nominal del motor |
|
|
kg |
Kilogramo |
|
|
Hz |
Hercio |
|
|
IINV |
Intensidad nominal de salida del |
|
convertidor |
|
|
ILÍM. |
Límite intensidad |
|
|
IM,N |
Corriente nominal del motor |
|
|
IVLT, MÁX. |
Intensidad máxima de salida |
|
|
IVLT, N |
Corriente nominal de salida suministrada |
|
por el convertidor de frecuencia |
|
|
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 |
|
|
ns |
Velocidad del motor síncrono |
|
|
PM,N |
Potencia nominal del motor |
|
|
PCB |
Placa de circuito impreso |
|
|
PELV |
Tensión de protección muy baja |
|
|
Regen |
Terminales regenerativos |
|
|
RPM |
Revoluciones por minuto |
|
|
s |
Segundo |
|
|
TLÍM. |
Límite de par |
|
|
UM,N |
Tensión nominal del motor |
|
|
V |
Voltios |
|
|
Tabla 1.3 Abreviaturas
1.5 Recursos adicionales |
1 1 |
•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 oƒcina local de ventas de Danfoss.
Soporte Software de con„guración 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 oƒcina 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.
1.6 Deƒniciones
Convertidor de frecuencia
IVLT, MÁX.
Intensidad de salida máxima
IVLT, N
Corriente nominal de salida suministrada por el convertidor de frecuencia.
UVLT, MÁX.
La tensión de salida máxima
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7 |
Introducción |
VLT® HVAC Basic Drive FC 101 |
1 1 Entrada
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 inercia, parada rápida, freno de CC, parada, y
[O‹].
Arranque, Arranque de pulsos, Cambio de
Grupo 2 sentido, Arranque e inversión, Velocidad ƒja y
Mantener salida.
Tabla 1.4 Orden de control
Motor
fVELOCIDAD FIJA
Par de arranque
Par
Par max.
Ilustración 1.1 Par de arranque
La frecuencia del motor cuando se activa la función de |
|
velocidad ƒja (mediante terminales digitales). |
ηVLT |
|
<![endif]>175ZA078.10
0 / min.
fM
La frecuencia del motor.
fMÁX.
La frecuencia máxima del motor.
fMÍN.
La frecuencia mínima del motor.
fM,N
La frecuencia nominal del motor (datos de la placa de características).
IM
La intensidad del motor.
IM,N
La corriente nominal del motor (datos de la placa de características).
nM,N
La velocidad nominal del motor (datos de la placa de características).
PM,N
La potencia nominal del motor (datos de la placa de características).
UM
La tensión instantánea del motor.
UM,N
La tensión nominal del motor (datos de la placa de características).
El rendimiento del convertidor de frecuencia se deƒne 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 deƒnida 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.
RefMÁX.
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.
RefMÍN.
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 |
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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 ƒnalidad 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 clasiƒcación 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 ƒjo 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 signi„cativo (lsb)
Bit menos signiƒcativo.
MCM
Sigla en inglés de Mille Circular Mil, una unidad norteamericana de sección transversal de cable. 1 MCM =
0,5067 mm2.
Bit más signi„cativo (msb) |
1 1 |
Bit más signiƒcativo.
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 conƒguraciones. 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 deƒnidas por el usuario que se ejecuta cuando el SLC evalúa como verdaderos los eventos asociados deƒnidos 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.
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Introducción |
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1 1 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 |
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Directiva de tensión baja |
2014/35/EU |
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Directiva CEM |
2014/30/EU |
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Directiva ErP |
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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
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 deƒne como la proporción entre I1 e IRMS, siendo I1 la corriente fundamental e IRMS la corriente RMS total, que incluye las corrientes armónicas. Cuanto menor es el factor de potencia, mayor es IRMS para el mismo rendimiento en kW.
Potencia potencia = |
|
|
3 × |
U |
× |
I |
1 |
× cos |
ϕ |
|
|||||||||||
|
|
|
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||||||||||||||||
|
|
3 × |
U |
× |
I |
RMS |
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El factor de potencia para el control trifásico es: |
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|
= |
I |
1 |
cos |
ϕ1 = |
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|
I |
1 |
|
|
ϕ1 = 1 |
||||
Potencia potencia |
|
× RMS |
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|
puesto que cos |
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I |
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IRMS |
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||||||||||
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RMS |
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2 |
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2 |
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2 |
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|
2 |
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I |
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I |
1 + |
I |
5 + |
I |
7 |
+ . . + |
In |
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Un = |
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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.
1.8 Cumplimiento de las normas
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 especi„caciones 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.
1.8.1.1 Directiva de tensión baja
La directiva de tensión baja se aplica a todos los equipos eléctricos situados en los intervalos de tensión de 50-1000 V CA y 75-1600 V CC.
La ƒnalidad 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.
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Introducción |
Guía de diseño |
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1.8.2 Conformidad con UL
Listado como UL
Ilustración 1.2 UL
AVISO!
Las unidades IP54 no cuentan con certi„cación 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 especíƒca del producto.
1.8.5 UkrSEPRO |
1 |
1 |
|
|
|
089
Ilustración 1.5 UkrSEPRO
El certiƒcado 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 certiƒcado UkrSepro es necesario para el despacho de aduana de cualquier producto que entre o salga del territorio de Ucrania.
1.8.3 Marcado RCM de conformidad
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 especiƒcados 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.
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Seguridad |
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2 Seguridad
2 2
2.1 Personal cualiƒcado
Se precisan un transporte, un almacenamiento, una instalación, un funcionamiento y un mantenimiento correctos y ƒables 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 cualiƒcado.
El personal cualiƒcado 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
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 con„guración 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.
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 cuali„cado, pueden causarse lesiones graves o incluso la muerte.
•La instalación, el arranque y el mantenimiento deben ser realizados exclusivamente por personal cuali„cado.
•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.
•
•
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.
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Seguridad |
Guía de diseño |
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|
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 especi„cado 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 especi„ca 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.
Tensión [V] |
Gama de potencias |
Tiempo de espera |
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[kW (CV)] |
mínimo (minutos) |
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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 |
|
|
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|
||
3 × 600 |
11–90 (15–125) |
15 |
||
|
|
|
|
|
Tabla 2.1 Tiempo de descarga
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 certi„cado.
ADVERTENCIA
PELIGRO DEL EQUIPO |
2 |
|
2 |
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El contacto con ejes en movimiento y equipos eléctricos |
|
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puede provocar lesiones graves o la muerte. |
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• |
Asegúrese de que la instalación, el arranque y |
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el mantenimiento sean realizados únicamente |
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por personal formado y cuali„cado. |
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• |
Asegúrese de que los trabajos eléctricos |
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respeten las normativas eléctricas locales y |
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|
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nacionales. |
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• |
Siga los procedimientos de este manual. |
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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.
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Vista general del producto |
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3 Vista general del producto
3.1 Ventajas
3 3 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.
<![endif]>PRESSURE %
120 |
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A |
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100 |
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SYSTEM CURVE |
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80 |
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|
B |
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FAN CURVE |
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60 |
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40 |
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C |
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20 |
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0 |
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140 |
160 |
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|
|
|
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
180 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Volume % |
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|
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||||
<![endif]>130BA781.11
3.1.2Una 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
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120 |
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| <![if ! IE]> <![endif]>% |
100 |
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||
80 |
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|
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|
|
| <![if ! IE]> <![endif]>POWER |
60 |
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|
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|
|
|
|
|
| <![if ! IE]> <![endif]>INPUT |
40 |
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20 |
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ENERGY |
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CONSUMED |
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0 |
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20 |
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60 |
80 |
100 |
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140 |
160 |
180 |
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Volume % |
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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.
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Vista general del producto |
Guía de diseño |
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Ilustración 3.3 Leyes de proporcionalidad
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: |
Q |
= |
n |
||
Caudal |
Q1 |
n1 |
|
|
||
|
H |
n |
||||
|
: |
2 |
= |
2 |
|
2 |
Presión |
H1 |
n1 |
||||
|
P |
|
n |
|||
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2 |
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2 |
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Potencia |
: |
P1 |
n1 |
3 |
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2 = |
2 |
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Q = Caudal |
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P = Energía |
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Q1 |
= Caudal nominal |
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P1 = Potencia nominal |
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Q2 |
= Caudal reducido |
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P2 |
= Potencia reducida |
|||
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H = Presión |
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n = Control de velocidad |
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H1 |
= Presión nominal |
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n1 |
= Velocidad nominal |
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|||
H2 |
= Presión reducida |
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n2 |
= Velocidad reducida |
|||
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Tabla 3.1 Leyes de proporcionalidad
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 ediƒcios (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 gráƒco, puede conseguirse en equipos convencionales más del 50 % del ahorro energético.
<![endif]>130BA782.10
Discharge |
3 |
3 |
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|
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damper |
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Less energy savings |
|
Maximum energy savings
IGV
Costlier installation
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.
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15 |
Vista general del producto |
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3.1.5Ejemplo con caudal variable durante 1 año
Este ejemplo está calculado en base a las características de una bomba según su hoja de datos.
3 3 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
Peje = Psalida de eje
[h] t |
|
|
|
|
|
|
|
<![if ! IE]> <![endif]>175HA210.11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1000
500
|
|
|
|
|
|
Q |
100 |
200 |
300 |
400 |
|
||
[m3 /h] |
||||||
Ilustración 3.6 Distribución del caudal durante 1 año
Ilustración 3.7 Energía
m3/ |
Distri- |
Regulación por |
Control por |
||||
convertidor de |
|||||||
h |
bución |
válvula |
|||||
frecuencia |
|||||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
% |
Horas |
Potencia |
Consumo |
Potenci |
Consumo |
|
|
a |
||||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A1 - B1 |
kWh (kWh) |
A1 - C1 |
kWh (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 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Σ |
100 |
8760 |
– |
275,064 |
– |
26,801 |
|
Tabla 3.2 Resultado
16 |
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Vista general del producto |
Guía de diseño |
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|
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 3 3 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.
3.1.7No 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.
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
Como se muestra en la Ilustración 3.8, un convertidor de frecuencia no consume más intensidad que la nominal.
3.1.8El 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.
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.
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Vista general del producto |
VLT® HVAC Basic Drive FC 101 |
3.1.9 Sin un convertidor de frecuencia
|
Sección de refrigeración |
Sección de colefacción |
Pale de guidage d’entré |
Sección de ventilador |
|
|||||
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
Ventilador |
VAV |
|
|
|
|
|
|
|
Aire entrante |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
Salidas |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sensores |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PT |
|
|
Retorno |
Flujo |
Return Control |
Flujo |
Control |
|
|
|
||
|
|
Válvula de |
|
Posición |
Válvula de |
|
|
Conexión mecánicas |
|
|
|
|
3 bocas |
|
3 bocas |
|
Posición |
|
|||
|
|
|
|
y paleñas |
|
|
||||
|
|
|
|
de |
|
|
de |
|
|
|
|
|
Bypass |
|
Bypass |
|
|
|
|
||
|
|
|
válvula |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
válvula |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x6 |
|
|
|
M |
Bombas |
M |
Bombas |
|
Conducto |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
x6 |
|
|
x6 |
|
Motor IGV |
|
|
|
|
|
|
|
|
o activador |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Control digital |
BMS. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
de datos local |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
principal |
|
|
|
Arranque |
|
|
Arranque |
|
|
|
Arranque |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Control |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Señal de control |
|
|
Fusibles |
|
|
|
Fusibles |
|
de presión 0/10 V |
|
||
|
|
|
|
Alimentación |
|
|
Alimentación |
|
|
Señal de control |
|
|
|
|
|
|
|
|
de temperatura |
||
|
|
|
|
L V |
|
|
L V |
|
Corrección del factor |
|
|
|
|
|
|
|
|
0/10 V |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
P.F.C. |
|
|
|
|
|
P.F.C. |
|
de potencia |
|
|
|
Alimentación de red |
Alimentación de red |
|
Alimentación de red |
|
||||
<![endif]>175HA205.12
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 |
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Vista general del producto |
Guía de diseño |
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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
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Vista general del producto VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3.1.11 Ejemplos de aplicaciones 3.1.13 La solución VLT®
En los siguientes apartados se muestran ejemplos típicos de aplicaciones de HVAC.
3 3 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 ediƒcio en función de sus necesidades especíƒcas. Se considera que los sistemas centrales VAV constituyen el método de mayor rendimiento energético para el acondicionamiento de aire en ediƒcios. 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 mantenimiento.
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 mucha más energía y reducirá la complejidad de la instalación. En lugar de crear un descenso de presión artiƒcial 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 aƒnidad centrífuga. Esto signiƒca 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 signiƒcativamente.
El controlador PI del VLT® HVAC Basic Drive FC 101 puede utilizarse para eliminar la necesidad de controladores adicionales.
|
|
|
Pressure |
|
|
Cooling coil |
Heating coil |
Frequency |
signal |
|
|
|
|
|
|||
|
Filter |
converter |
|
|
VAV boxes |
|
|
|
|
||
|
|
|
Supply fan |
|
|
D1 |
|
|
3 |
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pressure |
|
|
|
|
Flow |
transmitter |
|
|
|
|
|
|
D2 |
|
|
|
|
|
|
|
Frequency |
|
|
|
|
|
converter |
Return fan |
|
|
|
|
|
Flow |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
D3 |
|
|
|
|
|
<![endif]>130BB455.10
Ilustración 3.11 Volumen de aire variable
20 |
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Guía de diseño |
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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 ediƒcios 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 ediƒcios. 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 ediƒcio. Los sensores de temperatura 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 ediƒcio. A medida que disminuye el número de personas en el área controlada, disminuye la necesidad de aire nuevo. El sensor de CO2 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 ƒja entre los caudales de aire de alimentación y de retorno.
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, 3 3 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 especíƒco 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 suƒciente para ajustarse a los requisitos del sensor de calidad del aire. El controlador es capaz de veriƒcar y comparar dos señales de realimentación para controlar el ventilador de retorno manteniendo un diferencial de caudal de aire ƒjo entre los conductos de alimentación y de retorno.
Cooling coil |
Heating coil |
|
Temperature |
<![if ! IE]> <![endif]>130BB451.10 |
|
|
|
|
|
|
|
Frequency |
signal |
|
|
|
|
|
|
|
|
converter |
|
|
|
|
Filter |
|
|
|
|
|
Supply fan |
|
D1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Temperature |
|
|
|
|
transmitter |
D2 |
|
|
Pressure |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
signal |
|
|
|
Frequency |
|
|
|
|
converter |
Return fan |
|
|
|
|
|
|
D3 |
|
|
|
Pressure |
|
|
|
transmitter |
|
|
|
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Ilustración 3.12 Volumen de aire constante
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VLT® HVAC Basic Drive FC 101 |
3.1.16 Ventilador de torre de refrigeración
Los ventiladores de torre de refrigeración refrigeran el agua del condensador en los sistemas enfriadores refrigerados por agua. Estos enfriadores refrigerados por agua
3 3 constituyen el medio más eƒcaz para obtener agua fría. Son hasta un 20 % más eƒcaces 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 superƒcie. 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 el depósito de las torres de refrigeración, donde vuelve a bombearse al condensador de los enfriadores, y el ciclo vuelve a empezar.
3.1.17 La solución VLT®
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.
También pueden utilizarse convertidores de frecuencia para encender y apagar el ventilador cuando sea necesario.
Varias de las características del convertidor de frecuencia especíƒco 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.
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 una mayor velocidad. Por otro lado, algunos ventiladores de torre de refrigeración tienen frecuencias no deseadas que pueden provocar vibraciones. Estas frecuencias pueden suprimirse fácilmente programando los rangos de frecuencias de bypass en el convertidor de frecuencia.
<![if ! IE]><![endif]>130BB453.10
Frequency converter
Water Inlet
|
|
Temperature |
|
|
Sensor |
BASIN |
Water Outlet |
Conderser |
|
|
|
|
|
Water pump |
|
|
<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER |
Supply
Ilustración 3.13 Ventilador de torre de refrigeración
22 |
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Vista general del producto |
Guía de diseño |
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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 eƒcaz de enfriar agua y son hasta un 20 % más eƒcaces que los enfriadores refrigerados 3 3 por aire.
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.
Frequency |
<![if ! IE]> <![endif]>130BB452.10 |
|
|
||
converter |
|
|
Water |
|
|
Inlet |
|
|
Flow or pressure sensor |
|
|
BASIN |
|
|
Water |
<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER |
|
Outlet |
||
|
||
|
Throttling |
|
Condenser |
valve |
|
Water pump |
|
|
|
Supply |
Ilustración 3.14 Bombas del condensador
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Vista general del producto |
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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
3 3 diƒcultades 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 suƒcientemente la carga y el dispositivo de 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 La solución VLT®
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
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, ƒja la velocidad. La bomba funciona a esta velocidad siempre que el enfriador entre en funcionamiento. 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 ƒja 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.
24 |
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Guía de diseño |
Flowmeter |
Flowmeter |
F |
F |
| <![if ! IE]> <![endif]>CHILLER |
<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER |
Frequency Frequency converter converter
Ilustración 3.15 Bombas primarias
<![endif]>130BB456.10
3 3
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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
3 3 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.
3.1.23 La solución VLT®
Aunque el sistema primario/secundario con válvulas bidireccionales permite aumentar el ahorro energético y aliviar los problemas de control del sistema, solo se
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!
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.
|
|
|
|
P |
<![if ! IE]> <![endif]>130BB454.10 |
|
|
|
Frequency |
|
|
|
|
|
converter |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
| <![if ! IE]> <![endif]>CHILLER |
<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER |
Frequency |
3 |
|
|
|
|
|
|||
converter |
|
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Ilustración 3.16 Bombas secundarias
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Vista general del producto |
Guía de diseño |
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3.2 Estructuras de control
Seleccione [0] Veloc. lazo abierto o [1] Lazo cerrado en el parámetro 1-00 Modo Configuración.
3.2.1 Estructura de control de lazo abierto
Reference handling Remote reference
Auto mode
Hand mode
Local reference scaled to Hz
LCP Hand on, o and auto on keys
P 4-14 Motor speed
high limit [Hz]
Remote
Reference
Local
P 4-12 Motor speed low limit [Hz]
P 3-4* Ramp 1
P 3-5* Ramp 2
Ramp
100% |
<![if ! IE]> <![endif]>130BB892.10 |
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0% |
To motor |
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control |
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P 4-10 |
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Motor speed |
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direction |
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Ilustración 3.17 Estructura de lazo abierto
En la conƒguración mostrada en la Ilustración 3.17, parámetro 1-00 Modo Configuración está ajustado en [0] Veloc. lazo abierto. Se recibe la referencia resultante del sistema de manejo de referencias, o la referencia local, y se transƒere 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.
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.
•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.
Limitaciones de intensidad para motores PM:
•Actualmente, compatible solo hasta 22 kW (30 CV).
•Los ƒltros 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).
3.2.3Control Local (Hand On) y Remoto (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 [Off/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].
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VLT® HVAC Basic Drive FC 101 |
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Hand |
O |
Auto |
<![if ! IE]> <![endif]>130BB893.10 |
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On |
Reset |
On |
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Ilustración 3.18 Teclas del LCP |
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La referencia local hace que el modo de conƒguración se ajuste a lazo abierto, independientemente del ajuste del parámetro 1-00 Modo Configuración.
La referencia local se restaura con la desconexión.
3.2.4 Estructura de control de lazo cerrado
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-
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.
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 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 señal de realimentación es mayor que el valor de consigna, el convertidor de frecuencia disminuye la velocidad de la bomba para reducir la presión. De la misma forma, si la presión de la tubería es inferior al valor de consigna, el convertidor de frecuencia acelera automáticamente la bomba para aumentar la presión que esta suministra.
Reference |
+ |
S |
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||
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_ |
PI |
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*[-1]
Feedback
7-30 PI Normal/Inverse
Control
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.
100% |
<![if ! IE]> <![endif]>130BB894.11 |
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0% |
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Scale to |
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To motor |
speed |
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control |
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100% |
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P 4-10 |
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Motor speed |
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direction |
Ref. |
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<![if ! IE]> <![endif]>130BB895.10 |
signal |
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Ref.+ |
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PI |
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P 20-01 |
- |
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Desired |
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FB conversion |
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ow |
FB |
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P |
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Flow |
Flow |
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FB |
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P |
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signal |
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P |
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Ilustración 3.20 Conversión de la señal de realimentación
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