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Mando y regulación de máquinas eléctricasBloque II. Aplicaciones de regulación de velocidad en motores asíncronos
• BOMBAS
• VENTILADORES Y COMPRESORES
•HVAC
•EDAR - IDAM
• GRUAS
• MANUTENCIÓN HORIZONTAL
• PROCESOS CONTÍNUOS
• CEMENTERAS
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Bombas Funciones
• Son máquinas para el manejo de fluidos• Sus principales funciones son:
– Trasvase– Elevación– Aspersión– Circulación– Distribución– Alta presión– Dosificación– Vacío
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Bombas Tecnologías
• Existen bombas de diversas tecnologías
– Centrifugas
– Volumétricas
• Alternativas
• Rotativas
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BOMBAS Tipos y Funciones
T r a n s f e r e n c i a
E l e v a c i ó n
A s p e r s i ó n
C i r c u l a c i ó n
D i s t r i b u c i ó n
A l t a p r e s i ó n
D o s i f i c a c i ó n
B o m b a d e V a c í o
Tipo de Bomba
Centrífugas
Superfície X X X X X X X X
De arbol X X
Sumergida X X X
Sumergible X X
Volumétricas Alternativas
Piston X X X
Membrana mecánica X X
Membrana hidráulica X
Doble membrana X X X
Volumétricas Rotativas
Engranajes X
Lóbulos X
Paletas X
Doble tornillo X
Rotor compensado X X X
Peristáltica X
Función
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Bombas centrífugas
• Del 60 % al 90 % de las bombas son bombas centrífugas
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Bombas centrífugas
• Se caracterizan por que su par resistente varía con elcuadrado de la velocidad M= kN².
• Son un caso típico de carga de par variable.
• El perfil puede variar con fluidos muy viscosos
Velocidad
Par
Nn
Par dearranque
Par nominal
50%
25%
Mn
50%
70%
Aplicaciones :
• Trasvase
• Elevación
• Circulación
• Aspersión
• Distribución
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Bombas centrífugas Tipos
Bombasumergible
Bombasuperficie
Bombasumergida
Bombamulticelular
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Bombas volumétricas alternativas
• Son cargas de par constante y alto par de arranque
Bomba de pistón Bomba de membrana
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Bombas volumétricas rotativas
• Su caracteristica de par no es cuadratica, se consideran cargasde par constante M = k
• Curva orientativa de una bomba de tornillo, puede variarsensiblemente de una tecnología a otra.
Aplicaciones :
• Trasvase de fluidos
viscosos
• Compresor
• Bomba de vacío
Velocidad
Nn
Par dearranque
Par
Par nominalMn
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Bombas volumétricas rotativas
Bomba Peristáltica
Bomba Lóbulos (Roots)
Bomba Tornillo
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Bombas volumétricas rotativas
Tornillos Descarga Cuerpo
Aspiración
Aspiración
DescargaPaletas
Cuerpo
Aspiración Descarga
CuerpoEngranajes
Bomba de Doble Tornillo
Bomba de Paletas
Bomba de Engranajes
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Ahorro de energía
La necesidad de regular el caudal de un fluido es una situaciónhabitual en la industria, HVAC, regadío etc
Actualmente aún se utilizan equipos mecánicos de control delflujo tradicionales
(equipos de estrangulamiento poco eficientes comoválvulas, etc...)
La alternativa es el uso de variadores, reduciendo la velocidad
La disminución del 20% de la velocidad en bombas centrífugas y ventiladores puede representar un ahorro de energía del50%.
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Ahorro de energía Válvula
Potencia hidráulica = Presión x Caudal
Presión
HmSistema hidráulico
Válvula abierta
Sistema hidráulico
Válvula medio cerrada
Medio caudal Caudal
• Cerrando la válvula seconsigue regular el
caudal
• El gráfico muestra larespuesta del sistemaante esta operación
• La zona coloreadaindica la potencia
involucrada
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Ahorro de energía Variador
Potencia hidráulica = Presión x Caudal
Presión
Hm
Medio caudal Caudal
• Variando la velocidaddesplazamos la curvapresión / caudal
• El gráfico muestra larespuesta del sistemaante esta operación
• La zona coloreada unala potencia involucradamucho menor
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Ventiladores
– Aplicaciones
• Renovación del aire
• Regulación del nivel de CO2
• Extracción de humos en caso de incendio
• Extracción de polvo.
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Ventiladores Tipos
• Heliocoidales
• Heliocoidales tubulares
• Centrífugos
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Helicoidales
Ventilación general para:
• Talleres
• Comercios
• Almacenes• Locales industriales
• Párkings
Ventilación de instalacionesagropecuarias e invernaderos .Procesos de pintura industrial.
Procesos industriales:
• Máquinas frigoríficas• Grupos de aire acondicionado
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Tubulares
Diseñados para el montaje deconductos, tanto en los extremoscomo intercalados:
• Ventilación general• Eliminación de humos• Procesos industriales
• Aireación de túneles
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Centrífugos
• Tipos de Baja, Media y Alta PresiónBAJA• Ventiladores incorporables en equipos de
climatización y tratamiento de aire, asi como
en cajas de ventilación y aerotermoscentrífugos.MEDIA
Procesos industriales: forja, secaderos,quemadores.Transporte de materiales:aspiración de sierras, esmeriladoras,perforadoras, transporte de virutas.Extracción de gas de escape en los talleres dereparación de automóviles.
ALTA
Inyección de aire en quemadores,hornosProcesos industriales, extracción localizada,enfriamiento de máquinas.Transportes neumáticos, polvo, secados ypresurización
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Compresores Tipos
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Compresores Embolo oscilante
• Compresor de émbolo oscilante . Este es el tipo decompresor más difundido actualmente. Es apropiadopara comprimir a baja, media o alta presión. Su campo
de trabajo se extiende desde 1 a decenas de bar.• Para obtener el aire a presiones elevadas, esnecesario disponer varias etapas compresoras. El aireaspirado se somete a una compresión previa por elprimer émbolo, seguidamente se refrigera, para luegoser comprimido por el siguiente émbolo.
• Hasta 4 Bar 1 etapa; hasta 15 Bar 2 etapas;mas de 15 Bar 3 etapas
• Durante el trabajo de compresión se forma unacantidad de calor, que tiene que ser evacuada por elsistema refrigeración.
• Los compresores de émbolo oscilante puedenrefrigerarse por aire o por agua,
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Compresores Membrana
Este tipo forma parte del grupode compresores de émbolo. Unamembrana separa el émbolo de la
cámara de trabajo; el aire noentra en contacto con las piezasmóviles. Por tanto, en todo caso, elaire comprimido estará exento deaceite.Estos, compresores se empleancon preferencia en las industriasalimenticias farmacéuticas yquímicas.
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Compresores Roots
• En estos compresores, el
aire es llevado de un lado aotro sin que el volumen seamodificado.
• En el lado de impulsión, laestanqueidad se aseguramediante los bordes de losémbolos rotativos.
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Compresores Paletas
• Un rotor excéntrico gira en el interior deun cárter cilíndrico provisto de ranuras deentrada y de salida. Las ventajas de estecompresor residen en sus dimensionesreducidas, su funcionamiento silencioso ysu caudal prácticamente uniforme y sinsacudidas.
• El rotor está provisto de un cierto númerode aletas que se deslizan en el interior delas ranuras y forman las células con lapared del cárter. Cuando el rotor gira, lasaletas son oprimidas por la fuerzacentrífuga contra la pared del cárter, y
debido a la excentricidad el volumen de lascélulas varía constantemente.
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Compresores Tornillo
• Dos tornillos helicoidales
que engranan con susperfiles cóncavo y convexoimpulsan hacia el otro ladoel aire aspirado axialmente
• Son máquinas queproporcionan un gran caudala una presión mas baja quelos de émbolo
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Compresores Turbocompresor
• Trabajan según el principio de la dinámicade los fluidos, y son muy apropiados paragrandes caudales.
• Se fabrican de tipo axial y radial. El airese pone en circulación por medio de una ovarias ruedas de turbina. Esta energíacinética se convierte en una energíaelástica de compresión. La rotación de losalabes acelera el aire en sentido axial deflujo.
• Aceleración progresiva de cámara acámara en sentido radial hacia afuera; elaire en circulación regresa de nuevo aleje. Desde aquí se vuelve a acelerar hacia
afuera.
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• El 50% de toda la energía utilizada en los edificioses para (motores de bombas y ventiladores)
• La velocidad del ventilador puede ajustarse paravariar la cantidad de aire ventilado en espaciosdonde la ocupación es cambiante.
• La disminución del 20% de la velocidad en bombascentrífugas y ventiladores puede representar unahorro de energía del 50%.
• Actualmente muchos edificios aún utilizan equiposmecánicos de control del flujo tradicionales(equipos de estrangulamiento poco eficientes comoválvulas, etc...)
• Alrededor del 25% de los motores utilizados enaplicaciones existentes HVAC son controlados porun variador de velocidad de CA.
Disminuciónde los costes
energéticos
Un granpotencial para
el ahorroenergético
Granoportunidadde negocio
HVAC Fundamentos
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• Calefacción (Heating) :
– para mantener un área cerrada a cierta temperatura conuna atmósfera externa fría
• Ventilación (Ventilation) :– solo o combinado con un sistema de calefacción o con un sistema
de aire acondicionado, controlar el suministro de aire y vaciar enuna área cerrada. Eliminación de olores y proporcionar oxígeno alos inquilinos.
• Aire Acondicionado (Air Conditioning) :
– Control del ambiente de un espacio determinado, temperatura,humedad, flujo de aire (y su pureza) para los inquilinos y
materiales
HVAC Definiciones
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• El aire acondicionado representa alrededorde la mitad de la energía consumida un
edificio de oficinas• Necesidad de suministrar aire fresco
• Mantener la temperatura dentro de un rangoconfortable
• Normalmente, las temperaturas se mantienenalgunos grados alrededor de 22°C.
• Esta corresponde a la temperatura
generalmente aceptada como de confort,aunque en realidad es prácticamenteimposible satisfacer a todos.
HVAC ¿Por qué aire acondicionado ?
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• Soluciones de calefacción yrefrigeración :– Etapa de agua– Etapa de aire
• Etapa de Agua :– El agua es el medio más eficiente
y económico que podemosdirectamente enfriar o calentar
• Etapa de Aire :– El aire es el medio para el
intercambio de calor en el
edificio, puede ser enfriado ocalentado a través de serpentines
VSD
VSD
VSD
VSD
VSD
HVAC Calefacción y refrigeración
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Calefacción(Heating)
Ventilación Aire Acondicionado
Calefacción degas
Calefacción defuel
Calefaccióneléctrica
Ventilador
Climatizador
Tratamientode Aire
Grupos de frío
Otros
Torre derefrigeración
Humidificador
Etc...
Bomba de Calor
Aplicaciones HVAC
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• Debe añadirse calor a la sustanciapara que cambie de estado :
– De sólido a líquido
– De líquido a gas
• Debe quitarse calor de lasustancia para que cambie deestado:
– De gas a líquido
– De líquido a sólido
Líquidosólido gas
θ θ
gasLíquido
θ θ
sólido
HVAC Refrigeración : el estado de la materia
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• El compresor es una bomba decompresión de vapor, comprime elgas refrigerante
• El condensador es unintercambiador de calor, extrae elcalor del gas caliente comprimido ylo condensa en líquido
• El líquido refrigerante absorbecalor de una área para repartirlo enotra
• La válvula de expansión restringeel flujo, forzando que el líquidopase a través de un pequeñoagujero lo que provoca una
disminución de la presión.• El evaporador es un intercambiador
de calor del agua al refrigerante yacumula más calor
Principales componentes
Refrigeración : extraer y repartir el calor
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• Evaporador : – Intercambiador de calor. El calor es transferido del
agua al refrigerante, el líquido refrigerante entra enestado de ebullición y pasa al estado vapor.Posteriormente se calienta en el evaporador antes de irhacia el compresor.
• Compresor : – El compresor incrementa la temperatura de los vapores
comprimiéndolos a una presión más alta. Tipos decompresores habituales: rotativo, de tornillo helicoidal,centrífugo.
• Condensador : – Intercambiador de calor. El calor es transferido desde
el aire vapor refrigerante caliente al aire, agua u otrofluido. Cuando el calor es extraído del vaporrefrigerante este condensa y vuelve al estado líquido.Tipos de condensadores habituales: refrigerados poraire, de evaporación, refrigerados por agua.
• Equipo de expansión : – Crean una caída considerable de presión que reduce la
presión y la temperatura del refrigerante.
Compresor
Equipo de expansión
Evaporador
Condensador
Ciclo de refrigeración
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ResidencialComercial /Institucional/Industrial
Clientes objetivo: OEMs, OEMs Integradores de sistemas, Compañía de automatización de edificios ...
Máquinas que ofrecemos solución (Aplicaciones Objetivo)...
Torres de refrigeración
Unidades de distribución de aire
Enfriadoras
CalderasUnidades de tejado
A c t u
a l m e n t e
, n o
e s o b j e t i v
o...
Ventana
Split
Mercados a los que nos dirigimos
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Compresor
Equipo de expansión
Bomba enfriadora
Ventilador
Condensador
Evaporador
Serpentín
Refrigeración
A i r e 6°C
13°C
3°C
10°C 50°C
43°C
Enfriadora refrigerada por aire
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• Serpentín enfriadora :– El líquido frío que fluye a través de los tubos
puede ser agua o líquido refrigerante. El calor
es intercambiado del aire al agua que fluye através del serpentín.• Evaporador :
– Intercambiador de calor que básicamenteenfría el agua templada que proviene delrefrigerador. El calor es intercambiado delagua al refrigerante interno del evaporador.
• Válvula de control : – Es utilizada para variar la cantidad de agua
que fluye a través del serpentín de la
enfriadora.• Bomba : – Mueve el agua a través del circuito.
Serpentín
Enfriadora
Evaporador
Bomba
Enfriadora
A i r e
Ciclo de enfriamiento del agua
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Ventilador de la
torre de refrigeración
Compresor
Equipo de expansión
Bomba
condensador Bomba
Enfriadora
Condensador Evaporador
Serpentín
enfriador
A i r e 6°C
13°C
3°C
10°C 50°C
43°C
38°C
29°C
ENFRIADORA
Enfriadora centrífuga
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• Condensador : – Transfiere el calor del refrigerante
caliente al aire, agua u otro fluido.
• Torre de refrigeración : – Permite transferir el calor del agua al
aire.
• Bomba : – Necesaria para mover el agua del
circuito.
• Válvula de control :– Utilizada para variar la cantidad de
agua que fluye por la torre derefrigeración.
Ventilador
Torre refrigeración
Bomba condensador
Condensado
r
Ciclo de extracción del calor
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Enfriadora
Ventilador
Torre derefrigeración
Bomba agua enfriadora
BombaBomba
Bomba condensador
V e n
t i l a d
o r
V e n
t i l a d
o r
Compresor
Ciclo de extracción del calor
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Equipaminetos HVAC
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• Componente clave en la mayoría de los sistemas de aireacondicionado
• Uno de los mayores consumidores de energía
• Funciones : generar frío quitando calor del edificio
• Refrigerante base : el tipo más común (refrigerante)
• 2 tipos principales :– Refrigerada por Aire :
• En el exterior del edificio
• Expulsa calor a la atmósfera (condensador en eltejado)
– Refrigerada por Agua : (más eficiente que la anterior)
• En el interior del edificio
• Para expulsar el calor utiliza torres derefrigeración
• La enfriadora normalmente se une a un banco de la torre derefrigeración.
Centrífuga
refrigerada por agua
Refrigeradapor Aire
La enfriadora
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• Alternativo o de pistón :– El más común y barato
– Unidades más pequeñas• Tornillo rotativo :
– Compacto– Potencias de 150 a 1500 Kw
• Tornillo helicoidal :– 10% más eficiente que otros tipos– unidades más pequeñas tales como
bombas de calor unitarias
• Centrífuga rotativa :– Utilizada para grandes enfriadoras,
sobre los 500kw
Alternativa refrigerada por agua
Centrífuga refrigerada por agua.
Diferentes tipos de compresores
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• Las torres de refrigeración son una importanteparte de la mayoría de sistemas HVAC
• La torre de refrigeración extrae el calor delagua
• La velocidad del ventilador de la torre derefrigeración se controla para mantener unatemperatura optima del agua del condensador.
• Los ventiladores son los principales consumidoresde energía de las torres de refrigeración y es elprimer lugar a contemplar un ahorro energético.
• La utilización de variadores de velocidad suponeuna ventaja debido a que la potencia del
ventilador varia el volumen de aire al cubo y lasprestaciones térmicas varían directamente alcaudal de aire.
Torres de refrigeración
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Sistemas de refrigeración Sistemas compactos
• Refrigeración por agua :
– Ventiladorcondensador
– Compresor– Bomba refrigeración– Unidad de
tratamiento del aire
• Refrigeración por aire :
– Ventilador torre– Compresor– Bomba refrigeración– Unidad de
tratamiento del aire
• Unidades exteriorestejado:
– Ventiladorcondensador
– Ventilador aire– Compresor
• Unidades autónomas :
– Ventilador Torre– Compresor
– Bombacondensador
– Ventilador de aire
Los diferentes sistemas de frío
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• El sistema central de aire acondicionadoconsiste en de dos partes principales:
– una unidad exterior y otra interior.
• La unidad de tratamiento de aire esinterna, incluye un serpentín y unasoplante.
• Su tarea consiste en hacer circular elaire acondicionado por el edificio.
• En una AHU el ventilador es el mayorconsumidor de energía.
Unidad de tratamiento de aire (AHU)
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• Una caldera quema gasoil o gas paraproducir calor
• Este calor es absorbido por el agua, quefluye a través de los tubos internos de lacaldera.
• Las calderas de gas son las más comunesen los edificios de oficinas.
• Las calderas producen agua caliente (de 70a 85°C) :– Suministran una fuente de calor para el
sistema de aire acondicionado
– Pueden también suministrar aguacaliente sanitaria (normalmenteseparado)
Caldera dual de gasoil
Caldera de gas
Calderas
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• Para conseguir más flexibilidad
• Fácil puesta en marcha y fácilajuste
• Ahorro en costes mecánicos(Solución de coste optimizada)
¿Por qué variadores de velocidad?
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• Con un ventilador o compresor de refrigeración: – El variador suministra la velocidad al motor según la
demanda.
• Refrigeración;los sistemas HVAC están diseñados paracondiciones de plena carga:
– La mayoría de las veces la carga no es máxima– No se requiere la plena capacidad del motor– Un 90% del tiempo las enfriadoras no trabajan a plena
carga.• Sin variadores :
– Los motores giran a velocidad más alta de lo necesario– Frecuentes ciclos de paro y marcha
• Ciclos paro-marcha frecuentes reducen la vida del sistema
¿Por qué variadores de velocidad?
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• Una de las tecnologías más eficaces en los últimos años enaplicaciones HVAC.
– Para maximizar la eficiencia– Para reducir los costes de las instalaciones.
• Los variadores previenen los pérdidas de energía: – Ajustan de una manera precisa la velocidad del motor a la demandade frío
– Disminuyen la potencia necesaria– Reducción del estrés mecánico y protegen al motor (menos
mantenimiento)
• Corto período de amortización: – De 2 a 3 años dependiendo de los costes de la energía y los ciclos
de aplicación– El uso de un variador es una gran inversión pero su coste es
amortizable.
– Ahorro de energía inmediato.
¿Por qué variadores de velocidad?
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• Requerimientos en compresores :– Se tiene que tener en cuenta el par de arranque en la
selección del variador. La densidad del refrigerante es
muchas veces mayor en el arranque que en condiciones demarcha.• Centrífugas, rotativas, de tornillo:
– Bajo par de arranque ATV21 o ATV61 ( de 22 a 150Kw)• Compresores de Pistón :
– Normalmente 160% de par de arranque ATV71 (0,75 a450Kw)
• Ventiladores :– Par variable (110% Mmax) : ATV21 o ATV61
• Bombas :– Par variable (110% Mmax) : ATV21 o ATV61
• Con variador de velocidad, se limita la intensidad al motor
– Reducción en la factura mensuall– Reducción del estrés mecánico– Máxima eficiencia
Tipo de variadores
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EDAR
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EDAR
• Estación elevadora• Pretratamiento
• Desarenado• Tratamiento primario• Tratamiento biologico• Tratamiento secundario
• Tratamiento de barros
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EDAR Estación Elevadora
PROCESO Elevación con bombas y tornillos de Arquímedes
ENTRADA Colector de entrada a la planta
MEDIOS Variador / Arrancador Variador
SALIDA Decantamiento a pozo
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EDAR Pretratamiento
PROCESO Separación de sólidos por varias rejas
ENTRADA Bombeo desde pozo
MEDIOS Accionamiento oscilación rejas
SALIDA Decantamiento
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EDAR Desarenado
PROCESO Impulsar aire dentro del agua para formarturbulencia, precipitando sólidos y elevandograsas
ENTRADA Decantamiento
MEDIOS Bombas
SALIDA Bombeo
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EDAR Tratamiento primario
PROCESO Piscina cuadrada rastrillada para eliminarsólidos y grasas
ENTRADA Bombeo
MEDIOS Accionamiento rastrillo y válvula absorción
SALIDA Bombeo
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EDAR Tratamiento biológico
PROCESO Mantener constante nivel biológico
ENTRADA Bombeo
MEDIOS Variadores Compresores
SALIDA Bombeo
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EDAR Tratamiento secundario
PROCESO Piscina redonda, rastrillo giratorio
ENTRADA Bombeo
MEDIOS Accionamiento rastrillo
SALIDA Bombeo
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EDAR Tratamiento de barros
PROCESO Bombeo entre pasos de secado y compactado
ENTRADA Sólidos desde diversos puntos del proceso
MEDIOS Variador
SALIDA Almacenaje para reutilización
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Grúa: Máquina de funcionamiento discontinuo destinada a elevar y distribuir las cargassuspendidas de un gancho o de cualquier otro accesorio de aprehensión.
Grúas to rreGrúas especiales Grúas de puertoGrúas estándar y
polipastosGrúas móviles
Aparatos de elevación
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• Grúas de serie (polipastos, brazos giratorios, grúas ménsula, grúas puente, ogrúas pórtico) que se pueden elegir por catálogo con característicaspredefinidas.
• Polipasto: Mecanismo de elevación que constituye una unidad autónoma montadoo no sobre una viga guía. Puede ser de cadena o de cable.
Polipasto de cablePolipasto de cadena
Grúas estándar y polipastos
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Brazo giratorio: Grúa capaz de girar sobre una columna fijada por su base a lafundación, o fijada a una columna giratoria sobre un soporte empotrado.
Grúa ménsula: Grúa fijada a un muro, o susceptible de desplazarse a lo largo de un
camino de rodadura aéreo fijado a un muro o a una estructura de obra. Se diferencia dela grúa puente en que los raíles de desplazamiento están en un mismo plano vertical,
estando uno de ellos en el mismo plano horizontal que el carro. El raíl de
desplazamiento superior es el que determina la altura máxima operativa del equipo.
Brazo giratorio Grúa ménsula
Grúas estándar y polipastos
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Grúa puente: Grúa que consta de un elemento portador formado por una o dos vigasmóviles sobre raíles, apoyadas en columnas o ménsulas a lo largo de dos paredes
opuestas en su lugar de trabajo y sobre el que se desplaza el carro con los
mecanismos elevadores. Puede ser monorraíl o birraíl.
Birraíl Monorraíl
Grúas estándar y polipastos
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Está compuesta por una simple o doble estructura rematada en dos testeros automotores
sincronizados dotados de ruedas con doble pestaña para su encarrilamiento. Apoyado en dicha
estructura (o suspendido, si es de estructura simple) y con capacidad para discurrir encarrilado
a lo largo de la misma, un carro automotor soporta un polipasto cuyo cableado de izamiento se
descuelga entre ambas partes de la estructura.
La combinación de movimientos de estructura y carro permite actuar sobre cualquier punto deuna superficie delimitada por la longitud de los raíles por los que se desplazan los testeros y por
la separación entre ellos.
Testero
Raíl
Carro
Apoyo
Birraíl apoyada Monorraíl suspendida
Grúas estándar y polipastos
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Grúa pórtico: Grúa cuyo elemento portador se apoya sobre un camino de rodadura pormedio de patas de apoyo. Se diferencia de la grúa puente en que los raíles de
desplazamiento están en un plano horizontal muy inferior al del carro (normalmente
apoyados en el suelo) y las dimensiones de la máquina y la altura de la pata de apoyo,
determinan la altura máxima operativa del equipo. Si se apoya sobre patas en un sólo
lado, se denomina semipórtico.
Grúa semipórt icoGrúa pórti co
Grúas estándar y polipastos
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• Tres movimientos independientes: elevación,carro y traslación
• De carga máxima entre 100Kg hasta 50 Tn• De bajo nivel de complejidad: Equipo eléctrico con maniobra tradicional Motores de 2 velocidades No dispone de variación de velocidad en la
elevación (opcionalmente se tiende a poneren el carro y la traslación).
• De alto nivel de complejidad: Dispone de variadores de velocidad en todos
sus movimientos (incluido la elevación).
No dispone de automatismos electrónicos(PLC)
Movimiento
de elevación
Carro
Guías de
translación
Movimiento de
TranslaciónMovimiento
de carro
Grúas estándar y polipastos
70
Raíl
Mecanismode elevación
Movimientode traslacióndel puente
Reductor
Carro
Rodamientode rodillos
Motor Tambor
Mecanismo
de traslacióndel carro
Grúas estándar y polipastos
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Contactor Relé térmicoDisyuntor Botoneracolgante
Relés electrónicos Relés d e control
Panel decontrol
Limitadoresde carga
Limitador desobre
recorrido
Finales de carrera de elevación
• Productos aplicables en polipastos:
Grúas estándar y polipastos
72
• Solución en ‘All in one device’ ejemplo de un polipasto de Demag:
=
M O T O
R
Speed drive
Control and s afety elements
Radio
control
receiver
C
i r c u i t b r e a k e r
C o n t a c t o r s
Grúas estándar y polipastos
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Interruptor-seccionador principal
Ó+
Protección diferencial
• Productos aplicables en puentes grúa:
Relés electrón icos Relés de controlDisyuntor Variador Contactor Relésenchufables
Envolventes
Radiocontrol
Botoneracolgante
Relés de registro
BalizaPulsador Fuente dealimentación
Transformador
Grúas estándar y polipastos
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Grúas hechas a medida para
aplicaciones especiales o con
funciones específicas,
normalmente destinadas al
proceso en la industria pesada:
Acerías
Papeleras
Plantas de residuos
Plantas de generación de
energía nuclear
Estaciones de potencia
Desde 50 a 100 Tn
Variación de velocidad en todos
sus movimientos
Dispone de automatismos
electrónicos (PLC)
Grúas especiales
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Dispositivo
Ant icoli sió n
Limitador de
Sobre-carga
Final CarreraElevación
Limitador de
Sobre-velocidad
Final Carrera
Traslación
Final Carrera
Carro
Periféricos: dispositivos de seguridad, detección y mando.
Puesto de mando
Suelo
Puesto de mando
Cabina
Grúas especiales
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Cuadro eléctrico: elevación y carro, y traslación.
Armari o de Elevac ión y Carr o
Armari o de A cometi da y Traslac ión
Grúas especiales
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Grúa torre:Grúa en la que el accesorio
de aprehensión está
suspendido de una pluma
orientable o de un carro que
se desplaza a lo largo de ellay en la que el soporte
giratorio de dicha pluma se
monta sobre la parte superior
de una torre vertical, cuya
parte inferior se une a la base
de la grúa.
Concebida habitualmente
para su utilización en las
obras de construcción, la
grúa-torre es una máquina
empleada para la elevación
de cargas, por medio de un
gancho suspendido de uncable, y su transporte, en un
radio de varios metros, a
todos los niveles y en todas
direcciones.
Torreta
ContrapesoFlecha
Contra flecha
MástilLastre
Cabina
Grúas torre
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Está constituida esencialmente
por una torre metálica, con un
brazo horizontal giratorio, y los
motores de orientación, elevación
y distribución o traslación de la
carga, disponiendo además un
motor de traslación de la grúa
cuando se encuentra dispuestasobre carriles
La torre de la grúa puede
empotrarse en el suelo,
inmovilizada sin ruedas o bien
desplazarse sobre vías rectas o
curvas.
También puede ser instalada
sobre la propia estructura de la
obra en curso de construcción y
desplazarse de abajo hacia arriba
por sus propios medios al ritmo y
medida que la construcción
progresa (se le denomina grúa
trepadora).
Translación
Carro
Elevación
Rotación
Grúa trepadora
Grúas torre
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Pluma de ángulo orientable
Pluma con carro desplazable
Grúa auto-montante
• Grúa Torre auto montante Grúa con poca capacidad
de carga De fácil instalación
Con o sin variación develocidad• Grúa Torre estándar
Incorpora motores de 2 y3 velocidades
• Grúa Torre especial. Con cabina de mando Incorpora variación de
velocidad Puede incorporar PLC o
micro dedicado Puede disponer de plumaarticulada paraaplicaciones Especiales
Grúa torre especial
Grúas torre
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Interruptor-seccionador principal
Ó+
Protección diferencial Envolventes
• Productos aplicables en grúa torre:
Relés electrón icos Relés de controlDisyuntor Variador Contactor Relésenchufables
Relés de registro
Radiocontrol
Botoneracolgante
BalizaPulsador Fuente dealimentación
Transformador Relé deSeguridad
Grúas torre
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Limitador de
Sobre-momento
Limitador de
Sobre-carga
Final Carrera
Elevación
Limitador de
Sobre-velocidad
Anemómetro
Final Carrera
Giro
Final Carrera
Carro
Puesto de mando
Cabina
Final Carrera
Traslación
Periféricos: dispositivos de seguridad, detección y mando.
Puesto de mando
SueloDispositivo
Antic ol isi ón
Grúas torre
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Armari o de Elevac ión
Armari o de Gi ro+Carro
Cuadro eléctrico: elevación, giro y carro, y traslación.
Armar io de Trasl ació n
Grúas torre
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Grúa móvil: aparato de elevación defuncionamiento discontinuo,
destinado a elevar y distribuir en el
espacio cargas suspendidas de un
gancho o cualquier otro accesorio deaprehensión, dotado de medios de
propulsión y conducción propios o
que formen parte de un conjunto con
dichos medios que posibilitan su
desplazamiento por vías públicas o
terrenos.
Está formado por un vehículo
portante, sobre ruedas o sobre oruga,
dotado de sistemas de propulsión y
dirección propios, sobre cuyo chasis
se acopla un aparato de elevacióntipo pluma.
Grúas móviles
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Plataforma
Base
Corona de
orientación
Flecha
Telescópica
Cabina
de mando
Estabilizadores
La estructura de la grúa está
constituida por una plataforma base
sobre una corona de orientación que la
une al chasis y permite el giro de 360º.
Dicha corona soporta a su vez, la
flecha o pluma que puede ser de
celosía o telescópica, el equipo deelevación, la cabina de mando, y en
algunos casos, un contrapeso
desplazable.
A través de los elementos de apoyo se
transmiten los esfuerzos al terreno. Los
estabilizadores o apoyos auxiliares
están constituidos por gatos hidráulicos
montados en brazos extensibles, sobre
los que se hace descansar totalmente
la máquina, lo cual permite aumentar la
superficie del polígono de sustentacióny mejorar el reparto de cargas sobre el
terreno.
Grúas móviles
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Tipos:
Grúas de camión
Grúas móviles de oruga
Grúas móviles
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Todas aquellas que se utilizan en el puerto para carga y descarga de barcos en forma
de contenedores y/o para la disposición logística de éstos, o bien para la carga y
descarga directa de cargamento a granel (como carbón o arena).
Tipos:
Grúa pórtico de contenedores
Grúa de cuadrilátero articulado (o de pico-pato)
Grúas pórtico de contenedoresGrúa de cuadrilátero articulado
Grúas de puerto
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• Grúa de cuadrilátero articulado: Grúa portuaria “pico pato” Manejo de cargas empaquetadas (gancho),
o a granel (pulpo o cuchara)
4 movimientos Sistema de elevación, giro y alcance provistosde variación de velocidad
Dirigida desde puesto de mando En su gran mayoría el control se hace por PLC
integrando el selector diferencial• Grúa pórtico de contenedores / graneles:
Máquina básicamente portuaria 4 movimientos con posibilidad de giro y
trimado Con variación de velocidad
Sistema de control por PLC Grúa conducida desde puesto de mando Ciclos semi-automáticos de descarga Supervisión y control de producción
Grúas de puerto
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• Es el movimiento más importante de una grúa por su potencia y porsu peligrosidad
• Se concentran todas las medidas de seguridad activa y pasiva• Es necesario un control de sobrevelocidad• Es necesario un control de sobrecarga• Es necesario una lógica de control del freno de servicio• Regulación electrónica:
ATV-71 Para motores de jaula de hasta 500 Kw• Desclasificación aplicada por servicio S4/S5 en ATV 20%• Regulación CVF por lazo cerrado con ‘encoder’ (preferente por
aportar mayor seguridad)
Movimiento de elevación
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• Como final de carrera, se instala en el eje del tambor un selectorde husillo del tipo XR2, XRB, que permite las siguientes funciones:
Ralentizado o paso a velocidad de aproximación Parada del movimiento ( Categoría 1) Parada de seguridad ( Categoría 0)
• En grúas en las cuales la evaluación de riesgos lo aconseje, puedeinstalarse un final de carrera de seguridad, tipo XF9, con cortedirecto sobre la potencia.
Movimiento de elevación
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• MOTORES de elevación• Son motores de jaula para servicio intermitente (S4/ S5), con una gran
frecuencia de maniobras (300-600 c/h), ED 60%. Pueden incorporar elfreno
• El par de arranque es superior a 1,5 del nominal, en equilibrio con una baja
intensidad de arranque. Cuando se utilizan motores con más de unavelocidad, la relación de sus velocidades está entre ½ y 1/6, en funciónde la demanda del cliente
• En grandes potencias encontramos motores de anillos y también de c.continua
Movimiento de elevación
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Movimiento de elevación
• Motor de rotor en cortocircuito con freno electromagnético incorporado. ServicioS4/S5. ED 40%. Forma B5/V1. IP54
• Velocidad lineal entre 20 y 120 m/min. La velocidad lenta ¼ de la rápida• 3 tipos de traslación en función de la grúa:
Por testero, en puente grúa Por testero suspendido, en puente grúa Por boggie o carretón, en pórtico y grúa pico-pato
• Motorización independiente o conjunta con un sólo motor• Posibilidad de instalación de variación de velocidad• Podemos encontrarnos diferentes dispositivos electrónicos de regulación :
ATV-31 Arranque y regulación de velocidad hasta 15 Kw ATV-71 Arranque y regulación de velocidad hasta 500 Kw
• Para clases de arranque 300 y 600, desclasificar los variadores 20%• Regulación por lazo abierto. No necesita encoder• Resistencia de frenado (de 1/8 a 1/4 de Pn motor)• Tendencia del mercado
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• Elementos de seguridad y limitación de recorrido:• Detectores anticolisión entre grúas
Reducen la velocidad y/o paran la traslación Pueden ser fotocélulas tipo réflex (XU)
• Balizas ópticas y acústicas Ópticas tipo XVR y XVB Acústicas tipo XVS y XVB
• Detectores anemométricos en grúas de intemperie alarma/parada con viento de 50 y 70 Km/h
• Finales de carrera de ralentizado y parada De cruceta, tipos XCR-F y XCK-MR (en grúa estándar) De lira, tipos XF1 y XF3 (en grúa especial)
Movimiento de traslación
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• Es el conjunto móvil que soporta al polipasto• Velocidad lineal entre 20 y 60 m/min. La velocidad lenta es ¼ de la rápida• El sistema puede estar adaptado para grúas birraíl o monorraíl
• Los motores cumplen las mismas características que los de la traslacióndel puente• Elementos de seguridad y limitación de recorrido:• Finales de carrera de ralentizado y parada
De cruceta, tipos XCR-F y XCK-MR (en grúa estándar) De lira, tipos XF1 y XF3 (en grúa especial) Detectores inductivos tipo XSD (en grúa especial)
• Finales de carrera de seguridad (redundantes) De cruceta, tipos XCR-F y XCK-MR
De lira, tipos XF1 y XF3
Movimiento de carro
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Movimiento de giro
• Movimiento complicado en las grúas torre• Se debe vencer la acción del viento• El ralentizador (freno de parásitas), se instala de serie en la
maniobra tradicional de la grúa torre, como elemento deregulación
• Tendencia a la variación de velocidad• En las grúas de cuadrilátero articulado está controlado porvariador electrónico.
• Parametrización compleja por ser movimiento inercial.
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Manutención horizontal Tipos
• Cintas transportadoras– Horizontal– Inclinado
• Caminos de rodillos• Cadenas• Suspendido• Paletizado• Enfardadora
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CINTAS TRANSPORTADORAS
• El accionamiento hace girarun rodillo que arrastra unabanda de un materialadecuado a la aplicación
• Uso apropiado para todotipo de industriamanufacturera, con unamplio espectro deposibilidades: fabricación ylíneas de montaje de bienesde consumo, productosterminados, paquetería,manutención de piezas de
moldeado, etc.
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CINTAS TRANSPORTADORAS
• Transporte de materialespesados o voluminosos
• Uso en mineria o procesadode minerales
• Aplicaciones en interior y alaire libre
• Suministro de material para
su almacenamiento en silos odepósitos,
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CINTAS TRANSPORTADORAS
• Inclinadas
• Su constitución yfuncionamiento es la mismaque las anteriores
• En su accionamiento hay quetener en cuente no solo elpeso de la carga
• La carga tira de la cinta ensentido descendente
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CAMINOS DE RODILLOS
• Transporte paletizado• Los rodillos están accionados
por un sistema que, al girar,
hacen desplazarse la carga.• Para el transportador disponede un accionamiento y unsistema de transmisión a losrodillos.
• Su uso es en procesosindustriales de fabricación,montaje, selección,clasificación y acumulación.
• Aceleración, cambio develocidad y paro en posición sonlos parametros mas usuales
100
CADENAS
• Este tipo de transportadores un sistema de cadenasque hace moverse a lamercancía que se coloquesobre las mismas.
• De esta forma, su utilizaciónes apropiada en diversossectores y para distintosproductos, si bien es elmovimiento de grandesdimensiones o elevados pesosdonde más se aconseja suutilización, tales como palets,grandes cajas, industrias
madereras, etc.
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PALETIZADO y ENFARDADO
• Entrada y salida del proceso
• Son máquinas que se acoplanal sistema de manutenciónpara automatizar sufuncionamiento
• La diversidad de productos y las caracteristicas propiasson una oportunidadperfecta para
accionamientosparametrizables
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Procesos contínuos
• La adaptación de una planta a diferentes productos es uncampo de aplicación para accionamientos parametrizables.
• La regulación de parámetros como niveles en depósitos es masfacil con este tipo de accionamientos
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Cementeras
• Aplicaciones típicas
– Filtros de mangas
– Cintas transportadoras
• Molinos y machacadoras
también regulados pero a 6kV
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FILTROS DE MANGAS
• Evitan la polución• Usados en máquinas y
procesos que producenemisión de partículas quequedan en suspensión en elaire como la molturación
• Suelen se accionamientoscon 3 motores de 30 KW
• Se trata de una red detuberias con entradas encada punto de emisión decontaminación.
• Un ventilador centrifugoaspira desde el otro
extremo de las tuberias
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FILTROS DE MANGAS
• El principio de funcionamientoes aspirar las particulas
conducirlas a traves de la redde tuberias y tras elventilador colocar una mangasde tela que permitan salir elaire pero no los sólidos
• El uso de un ciclón permite laseparación de las partículasmas pesadas por fuerzacentrifuga y gravedad
CINTAS TRANSPORTADORAS
• Uso exterior, al aire libre
• Aplicaciones pesadas
• Transporte de mineral endiferentes formas ytamaños
• Bandas especialmenterobustas
M j V
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