• Construcción de una planta de producción mejor y más eficiente

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Según el Departamento de Energía (DOE) de EE.UU., el programa Better Buildings, Better Plants es una iniciativa de cooperación nacional para impulsar una reducción del 25 % del consumo de energía industrial en 10 años, con lo que se reducirían también las emisiones de carbono y se mejoraría la competitividad de EE.UU. Esta iniciativa, liderada por la Oficina de Fabricación Avanzada (Advanced Manufacturing Office, AMO) perteneciente a la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovabable (Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, EERE) del DOE, se ha diseñado para estimular y reconocer a las empresas estadounidenses que están subiendo el listón para todas las instalaciones de fabricación al establecer y alcanzar ambiciosos objetivos de eficiencia energética. Entre las tecnologías facilitadoras están los variadores de frecuencia (VFD), que pueden influir significativamente en el objetivo de optimizar el rendimiento y reducir el consumo de energía hasta en un 50 %

Hasta la fecha, los 123 Socios del Programa Better Buildings, Better Plants están demostrando su compromiso con el ahorro de energía mediante la firma de un acuerdo voluntario para reducir la intensidad energética en un 25 % durante los próximos 10 años. En conjunto, estas empresas están mostrando que las buenas prácticas de gestión de la energía son buenas para los negocios, buenas para la economía y buenas para el medio ambiente.

La Ley de Política Energética de 2005 define la intensidad energética como la "energía primaria consumida por cada unidad de producción física en un proceso industrial". Estas unidades de producción física (también llamadas unidades de producción) pueden ser el número, la masa, el volumen, el tamaño, la funcionalidad o el valor económico de un producto. Al comprometerse a reducir su intensidad energética en un 25 %, las empresas acuerdan establecer un estándar de intensidad de energía y realizar un seguimiento de los cambios en intensidad de energía a través de su participación en el programa. También desarrollan un plan de gestión de energía durante el año posterior a su nombramiento como Socios de Programa, con un anteproyecto para la reducción de energía a los niveles previstos.

Además, los Socios de Programa tienen que designar a un gestor energético corporativo que ejercerá como enlace del Departamento de Energía con el Socio y efectuará informes anuales sobre intensidad energética y progresos y datos relativos al consumo de energía para el Departamento de Energía.

A cambio de su compromiso, los Socios de Programa tienen acceso a un administrador técnico de cuentas (TAM) asignado por el Departamento de Energía para organizar y coordinar los servicios. Los TAM ayudarán a establecer y analizar los datos y mediciones de uso de energía para el desarrollo de estándares y planes. También identificarán las tecnologías emergentes de eficiencia energética aplicables a las operaciones en la planta.

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Además, la AMO y sus socios ofrecerán a los Socios de Programa programas de evaluación y formación combinados en la configuración de la planta. Estos programas incluyen orientación sobre cómo identificar y priorizar las oportunidades para el ahorro de energía, la implementación y replicación efectivas de los proyectos de ahorro de energía y la integración de las evaluaciones en una estrategia de gestión de la energía. Hay talleres disponibles sobre opciones de financiamiento, tecnología avanzada, software de análisis de energía, gestión de energía y otros temas. El programa también ofrece a los Socios de Programa acceso a eficientes herramientas de software de análisis de energía y otros recursos técnicos del Departamento de Energía, los estados, los servicios públicos y otras organizaciones asociadas.

El Programa Better Buildings, Better Plants otorga reconocimiento nacional a las empresas participantes cuando firman el compromiso y hacen avances hacia la consecución de los objetivos de intensidad energética. El reconocimiento se hace en forma de carta de bienvenida del Departamento de Energía, un artículo en el sitio web del Departamento, una carta de felicitación cuando alcanzan una tasa de mejora anual igual o superior al 2,5 %, y una carta y la placa del Departamento a la consecución del objetivo previsto a 10 años vista.

Con intención de mejorar la eficiencia de hoy
Las empresas que se comprometen a formar parte del Programa de Socios tienen a su disposición una serie de medidas que le ayudarán a alcanzar el objetivo de reducción de la intensidad energética. Se puede mejorar el aislamiento, reparar las fugas en los sistemas de aire comprimido, instalar sensores de movimiento e iluminación de alta eficiencia energética e introducir otras tecnologías de utilidad. Entre estas tecnologías útiles se encuentran los variadores de frecuencia (VFD), que pueden contribuir significativamente al objetivo de optimizar el rendimiento y reducir el consumo de energía hasta en un 50 %.

Los VFD proporcionan un control fácil y eficiente de cualquier dispositivo alimentado por un motor de corriente alterna, incluidos los ventiladores, bombas, compresores, montacargas, etc. El ahorro de energía se consigue gracias a la tecnología y al hecho de que las aplicaciones necesitan menos energía cuando están inactivas u operando con cargas parciales. Mediante la variación de la frecuencia de la corriente eléctrica suministrada a un motor, los VFD pueden reducir la velocidad de rotación de un motor para que coincida con la carga de trabajo de forma más precisa, lo que multiplica el ahorro de energía y, a través de un control más afinado, reduce el ruido y el mantenimiento y mejora la fiabilidad. El control de la presión también reduce las pérdidas en los sistemas de riego y de distribución, lo que disminuye el consumo de agua. La programación personalizada permite que un gerente de planta pueda determinar qué parámetros son esenciales para su necesidad específica.

Para optimizar el rendimiento de los VFD, los gerentes de planta pueden beneficiarse de los programas de servicios de puesta en marcha y mantenimiento de un fabricante. Un servicio de puesta en marcha profesional incluye una revisión de la instalación de la unidad, para asegurar que los espacios de refrigeración y la integridad de conexión son los adecuados. Posteriormente, las unidades se programan para una aplicación específica, lo que permite que la empresa en cuestión perciba el alcance de las ventajas de la tecnología VFD. También es posible proporcionar formación orientativa al cliente, para familiarizar al personal de la planta con la programación y el funcionamiento de la unidad.

Gracias a los variadores de frecuencia de Danfoss, Holcim (EE.UU.) redujo drásticamente los gastos energéticos en su planta de Sainte Genevieve, lo suficiente como para amortizar la instalación en menos de 2 años. Cortesía de: Danfoss

El mantenimiento preventivo garantiza que el equipo funciona de manera eficiente y segura en el transcurso de su vida útil, lo que ahorra energía, mejora las funcionalidades y evita los tiempos de inactividad y las costosas averías de los equipamientos. Los parámetros de los VFD pueden ajustarse periódicamente a los cambios en los requisitos de las aplicaciones. Los profesionales del servicio de unidades proporcionan los servicios VFD necesarios para que las empresas puedan asignar a su personal técnico a actividades operativas más relevantes para la compañía.

Además de la instalación de variadores de frecuencia, las actualizaciones de motor pueden ayudar a una planta a alcanzar su objetivo de reducción de intensidad energética.

Por ejemplo, los motores con cajas de cambios integradas, combinan el muy eficiente motor sincrónico trifásico de imán permanente con una caja de engranajes cónicos optimizada. La unidad contribuye a optimizar la productividad de la planta y aumentar la eficiencia energética. En su conjunto, el sistema puede alcanzar un nivel de eficiencia de hasta el 89 %, generando un ahorro de hasta un 25 % en comparación con los sistemas convencionales.

Un motor compacto con caja de engranajes integrada tiene aplicación en sistemas de transporte y arrastre por cinta, así como en máquinas y equipamientos. La unidad ha sido específicamente diseñada para su uso en la industria de alimentación y bebidas, aunque ofrece ventajas significativas en todas las aplicaciones de arrastre por cinta.

En comparación con los sistemas tradicionales, una unidad integrada puede cubrir muchas aplicaciones con un solo tamaño de unidad y un bajo número de variantes, lo que lleva a reducir el inventario de piezas de repuesto. Unas dimensiones mecánicas uniformes facilitan el trabajo de ingeniería, y en función de la aplicación, los gerentes de planta pueden elegir entre dos versiones, una para su uso en zonas de producción secas y húmedas y otro para su uso en zonas húmedas, zonas con alta intensidad de limpieza, y áreas asépticas y salas blancas.

La planta de Holcim en Sainte Genevieve (EE.UU.) utiliza Danfoss VLT AutomationDrives, diseñados para manejar aplicaciones industriales, para motores de ventiladores industriales. Con su introducción se redujo la factura de electricidad lo suficiente para amortizar el proyecto en menos de dos años y reducir la

La instalación de la unidad facilita que los gerentes de planta puedan implementar unos intervalos de servicio más largos. El sistema de impulsión funciona durante 35.000 horas en funcionamiento parcial entre cambios de aceite (mediante el uso de lubricantes de calidad alimentaria). Esto significa largos intervalos de servicio, reducción de los costes y el trabajo de mantenimiento y bajos costes de operación.

Combinados, los VFD, las actualizaciones a motor de alta eficiencia y otras tecnologías de alta eficiencia contribuyen a que las plantas reduzcan de forma clara el consumo de energía y los costes de operación. Y, al participar en el Programa Better Buildings, Better Plants, sus instalaciones pueden ayudar a conformar la industria del mañana, estimulando la creación de empleo, una economía más fuerte y contribuyendo a la creación de un entorno más sostenible.

Los VFD reducen el consumo de energía en dos fábricas
Entre los ejemplos reales de ahorro de energía generados por la instalación de variadores se encuentran dos instalaciones muy diferentes: la cementera de Sainte Genevieve, cerca de Bloomsdale (Missouri, EE.UU.) y la fábrica de quesos Gunn's Hill en Woodstock, Ontario, Canadá.

Operada por Holcim (EE.UU.), uno de los mayores proveedores estadounidenses de cementos portland y mezclados, así como de componentes minerales similares, la planta de Sainte Genevieve es la cementera con una sola línea de horno mayor de América del Norte, con capacidad para producir más de 4 millones de toneladas de cemento al año y 12.000 toneladas de clinker diarias. El clinker es el compuesto mineral fundamental utilizado en la fabricación del cemento.

La planta de Sainte Genevieve utiliza varios motores de ventilador, de hasta 350 caballos de fuerza, para crear el flujo de aire adecuado en el refrigerador, donde el clinker caliente se enfría de los nada menos que 1450 ºC a los 100 ºC. En la instalación inicial, los motores se conectaron en línea, con compuertas que aplicaban plena tensión a los terminales del motor en el arranque, dando lugar a elevadas intensidades de entrada para la puesta en marcha. Por lo demás, las compuertas estuvieron operando a menos del 100 % de apertura durante la mayor parte del año.

Para aumentar la eficiencia general, la compañía instaló variadores d frecuencia diseñados para manejar aplicaciones industriales en los motores de ventilador. Los variadores de frecuencia redujeron la factura energética de la planta en tal medida como para ser amortizados en menos de 2 años y recortaron los gastos de consumo energético al reducir la intensidad de entrada en el arranque. Además, por segundo año consecutivo, la empresa recibió el distintivo Energy Star concedido por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos en reconocimiento a la extremada eficiencia energética.

En la planta de Gunn's Hill Artisan Cheese, empresa conocida por sus quesos artesanales tiernos, semicurados y curados de estilo suizo, se instalaron unos cuantos variadores de frecuencia en tres áreas (las bombas de líquido, el sistema de ventilación y el compresor de refrigeración), a fin de mejorar la eficiencia y el control energéticos. Se aplicaron tres VFD con el fin de impulsar las bombas utilizadas para descargar la leche del camión en el tanque general y transferirla a cubas para el lavado, permitiendo a la compañía establecer tres velocidades sin dañar los motores.

Gunn Hill's Artisan Cheese instaló 15 variadores de frecuencia, incluyendo Danfoss VLT Micro Drives, en su planta para mejorar la eficiencia y el control en tres áreas: bombas de fluidos, sistema de ventilación, y compresores de refrigeración. Cortesía de: Danfoss

Se aplicó otra unidad al controlador de aire a presión inversa que suministra aire fresco al 100 % a toda la planta. Como resultado, el controlador de aire solo necesita suministrar aire de reposición para mantener la presión de aire positiva requerida en la planta. Se utilizó otra unidad en un recinto NEMA 12 para modular el compresor en la enfriadora de exterior, para reducir costes y proporcionar un elevado grado de adaptación.

- Patrick Appleby es Vicepresidente de Ventas de Danfoss VLT Drives para la industria del sector de alimentación y bebidas en América del Norte. Patrick acumula 25 años de experiencia en motores y unidades, ha desempeñado diferentes funciones, tales como ventas internas, ingeniería de aplicaciones, especialista de producto, gestión de ventas regionales, e-marketing, marketing convencional y dirección de ventas. Editado por Mark T. Hoske, Responsable de Contenidos, CFE Media, Ingeniería de Control y Planta de ingeniería.

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