AC-Arrancadores

Control Industrial Avanzado S.A. de C.V. “Optimización y Control de la Potencia Eléctrica” Tel/Fax: (81) 8352 5428 Tel: (81) 8995 8228

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Análisis Comparativo del Arranque Suave Vs Arranque a Tensión Plena 1.- Información General 2.- Introducción 3.- Diferencia Arranque Suave y Arranque a Tensión Plena. 4.- El IT Electromecánico. 5.- El Freedom Electromagnético. 6.- El Advantage controlado por Microprocesador. 7.- El IT S811 de estado sólido. 8.- Beneficios Económicos del Arranque Suave. 1.- Información General El siguiente documento expone un análisis de costo efectivo para la inversión inteligente de presupuestos destinado a la adquisición de equipos de control y protección de motores. El arranque suave es una herramienta que reduce el consumo eléctrico y prolonga la vida útil del tren mecánico, sin embargo presenta una inversión inicial mayor, misma que es retribuida a corto o mediano plazo según las especificaciones de la aplicación.

2.- Introducción La teoría de aplicar el voltaje reducido en un motor con el propósito de alterar el torque y consumo de energía eléctrica es una idea que existe en la mente de los ingenieros desde hace algunos años. Este concepto se ha visto favorecido por las necesidades encontradas de límite de torque y limite de corriente encontradas cada vez más comúnmente dentro de las plantas industriales. Adicionalmente las ideas de la conservación de la energía eléctrica que el gobierno de otros países han adoptado para utilizar solamente arrancadores de voltaje reducido cuando la aplicación es mayor a 7 HP. El arrancador de voltaje reducido en estado sólido es de los métodos más sencillos para configurar e implementar, la última generación de centros de control de motores inteligentes ofrecen múltiples ventajas al utilizar la tecnología de estado sólido y las capacidades de comunicación que aceptan estos dispositivos.

Fray Martín de Valencia No. 284A Esq. Con Fray Bartolomé de las Casas Col. El Roble, San Nicolás de los Garza Nuevo León, México.


www.acdrives.es.tl [email protected] 3.- Diferencia Arranque Suave y Arranque a Tensión Plena El arrancador electromecánico más sencillo es la configuración wye-delta como una transición abierta, su circuito incluye tres Contactores separados, un relevador de sobrecarga un contador de tiempo y un sistema de bloqueo. El término de transición abierta es usado para describir como el motor es monetariamente desconectado de la línea al cambiar de la configuración wye a delta. La mayor desventaja de éste sistema de arranque es que proporcionalmente a la carga que controla sufre choques eléctricos y alto estrés mecánico en el motor. En algunos casos la corriente instantánea de pico puede exceder los límites de bloqueo. Las consecuencias eléctricas de los picos producidos por esta configuración pueden producir fluctuaciones, perdidas y altos registros de consumos. Los efectos mecánicos por el incremento de torque (resultado de los picos de corriente) pueden ser causa de daños a corto o mediano plazo en el sistema de transmisión, flechas, engranes, cadenas, bandas o tuberías. A continuación se expone la diferencia de los efectos electromecánicos de tres diferentes configuraciones de arranque.

Relación entre Corriente y Velocidad para diferentes configuraciones de Arranque

Una alternativa a la transición abierta wye-delta es la llamada transición cerrada. La teoría de operación es idéntica a la configuración wye-delta, simplemente se añaden algunos componentes para disminuir los efectos de la transición abierta. Entre los elementos adicionales se incluyen un Contactor y algunas resistencias de potencia. Como ventaja podemos observar en la figura anterior que virtualmente se reduce el estrés, sin embargo los elementos adicionales incrementan la cantidad de cableado, espacio y complejidad del tablero de control. El arranque suave es la última generación en tecnología digital para el control y protección de motores eléctricos, la electrónica de estado sólido es la técnica más confiable de voltaje reducido, entregando al motor un suministro estable de corriente y torque sin transiciones y la capacidad de programar limites para mejorar el rendimiento del arranque o paro del motor. Fray Martín de Valencia No. 284A Esq. Con Fray Bartolomé de las Casas Col. El Roble, San Nicolás de los Garza Nuevo León, México.


www.acdrives.es.tl [email protected] Los arrancadores suaves son el camino más sencillo para poner en marcha los motores eléctricos, su tamaño compacto y la facilidad de configurar las características de control por tiempos, límites de corriente y torque así como diversos parámetros de control de arranque los convierten en la solución más eficiente para las aplicaciones más demandantes. El funcionamiento del arrancador suave esta basado en la nueva tendencia de la industria de “Optimización y Control de la Potencia Eléctrica”, empleando electrónica de potencia para un control preciso de consumos eléctricos y disminución de desgaste mecánico, los dispositivos SCR brindan la confianza de controlar de manera eficiente la energía suministrada en el motor, mientras el microprocesador encontrado en el control digital administra todos los recursos de protección y control del sistema de arranque, la capacidad de monitoreo, comunicación (para integrar en una red industrial) y configuración lo hacen un sistema completamente diferente a la tecnología tradicional. Los arrancadores suaves son la solución óptima para todo tipo de problemas relacionados con el arranque en directo de un motor de corriente alterna, tales como: Elevada corriente de arranque que con frecuencia representa una carga inaceptable para la red o problemas en otros equipos conectados. Golpes bruscos en engranajes y otros elementos de transmisión que provocan un desgaste innecesario de las piezas mecánicas o hidráulicas. Altos valores de la aceleración y desaceleración que originan situaciones inestables en los procesos, por ejemplo en bandas transportadoras o sistemas de bombeo.

EATON Electrical es el líder global en productos de control eléctrico, distribución de la energía, fuentes de potencia ininterrumpida, dentro de las marcas que fortalecen su catálogo de productos encontramos Cutler- Hammer, Powerware, Holec, Moeller y MEM; Donde Cutler-Hammer ofrece soluciones para el arranque de motores, con una familia extensa de productos en Baja y Media Tensión es posible ofrecer un equipo especifico para sus aplicaciones. AC Drives es una empresa dedicada a ofrecer soluciones efectivas a las necesidades encontradas día a día en plantas y talleres industriales, con el objetivo de satisfacer los requerimientos más demandantes en las aplicaciones críticas de su proceso.



www.acdrives.es.tl [email protected] 4.- IT Arrancador Electromecánico El Arrancador IT Electromecánico de EATON Cutler-Hammer es el resultado del esfuerzo sustancial en materia de ingeniería, manufactura y comercialización, combinando beneficios de la tecnología de protección en estado sólido. Esta familia de productos tiene una funcionalidad avanzada, además de contar con los beneficios del control a 24VCD y ser de tamaño reducido para la optimización de la distribución dentro de los gabinetes.

Características: Potencia de control a 24 VCD, tensión global segura y confiable. Bobina controlado por PWM para minimizar el consumo de potencia. Control basado en Microprocesadores. Protección contra desbalance de corriente y pérdida de fase. Disparo seleccionable estándar. Compensado para medio ambiente. Protección de funcionamiento y temperatura de motor con memoria térmica. Contactos auxiliares montados en panel frontal. Acceso sencillo al panel. Indicadores de Estado con LED para disparo, clases de disparo, estado térmico del motor, reinicialización y estado de la sobrecarga. Opción de Alarma sin disparo para aplicaciones de funcionamiento crítico. Cubierta contra ajustes no autorizados en la protección de sobrecarga. No necesita alambrado para la conexión entre el relevador y el contactor. Operación en temperaturas desde -40° a 65° C. Amplio Rango de ajuste de corriente. Cálculos matemáticos de punto flotante de 24 bits internos exclusivos de medición de corriente calibrada. Control de 2 a 3 hilos y contactos auxiliares. Placas de montaje para modificación retroactiva para Cutler-Hammer A200, Freedom y Advantage. Placas de montaje opcionales con diseño de orificios ranurados de fácil instalación. Relevador de sobrecarga independiente para montar en riel DIN o atornillar a platina. Tablero de sobrecarga PWM revestido para resistencia al medio ambiente. Capacidad de Selección por Catálogo en modalidad reversible.



www.acdrives.es.tl [email protected] 5.- Freedom Arrancador Electromecánico La familia Freedom de EATON Cutler-Hammer presenta un diseño compacto utilizando tecnología de punta para su manufactura y los mejores materiales aislantes resistentes a impactos y altas temperaturas. Además de ofrecer la libertad de seleccionar el rango de diseño entre NEMA y IEC para cumplir con requerimientos específicos empleando una sola familia de productos con más de 100 años de vigencia en el mercado.

Mejoras de Freedom: Terminales de conexión de potencia accesibles y fáciles de instalar. Zapatas de carga en base del relevador de protección. Marcados de Contactos Auxiliares. Capacidades Nominales de Contactos Auxiliares. Paquete de unidades térmicas. Cumple con las Normas y Certificaciones de NEMA, IEC, UL, CSA, VDE y BS. Certificación para la coordinación tipo 2 listada por UL para los diseños NEMA y IEC para la protección de corto circuito. Certificación ISO 9000. Protección de Corto Circuito. Bobina de control seleccionable. Protección térmica ajustable.



www.acdrives.es.tl [email protected] 6.- Advantage Arrancador Controlado por Microprocesador Los arrancadores Advantage emplean la tecnología más revolucionaria para resolver problemas de control de motores encontrados en la industria desde hace algunos años. Las más de 66,000 horas de ingeniería dedicadas al diseño funcional de este dispositivo lograron prolongar la vida útil del tren mecánico y mejorar las protecciones del motor para ofrecer un producto completamente confiable para aplicaciones de alto requerimiento..

Novedades Integradas: Mayor nivel tecnológico. Monitoreo de detección de corriente. Sistema de cierre de contacto equilibrado por energía. Controlador de bobina inteligente. Microprocesador Sure Chip Patentado. Contacto de aleación de plata para trabajos pesados. Perfil de cierre de contacto regulado. Reduce la ruptura de la armadura/imán y el rebote del contacto. Protección mejorada y monitoreo de circuito del motor. Tres sensores de corriente precisos hasta el 2%. Elimina la necesidad de elementos térmicos. Protección contra sobrecarga, desbalance de corriente y pérdida de fase. Clase de disparo seleccionable, reinicialización automática. Protección de fuga a tierra. Capacidades avanzadas de comunicación para control en dos sentidos.



www.acdrives.es.tl [email protected] 7.- IT S811 Arrancador de Estado Sólido La línea IT S811 de EATON Cutler-Hammer son arrancadores suaves de tensión reducida en estado sólido, diseñados para satisfacer las demandas de control en la aceleración (durante el arranque y paro de los motores y bombas) en diversas aplicaciones como bombeos y aplicaciones de alta carga mecánica. Su funcionalidad y precisión lo hacen la mejor opción para incluir en centros de control de motores inteligentes o en aplicaciones de control en gabinetes específicos.

Beneficios al emplear IT S811: Protección por sobrecarga en estado solido integrada. Tiempos de rampa ajustable. Control de par ajustable. Control de arranque brusco ajustable. Ajuste de sobrecarga programable. Físicamente similar en tamaño a los arrancadores electromagnéticos rango nema. Modulo de interface de control amigable. Control de frenado suave. Contacto de derivación de funcionamiento integral. Múltiples ajustes de clase de disparo. Control por seis SCR. Algoritmo de control de bombas. Reducción de desgaste en bandas, engranajes, cadenas ejes y rodamientos. Control de la corriente de flujo al motor. Disminución de costos por energía eléctrica no efectiva. Eliminación de golpe de ariete. Disminución de impactos mecánicos en el manejo de materiales. Control de 24 VCD que protege al personal y el equipo. Múltiples capacidades de diagnóstico de fallas. Múltiples capacidades de monitoreo por medio de la DIM. Capacidad de comunicaciones por medio del QC-Port. Configuración sencilla y agilizada. Contactor de By-Pass integrado para optimizar la disipación de calor.



www.acdrives.es.tl [email protected] 8.- Beneficios Económicos del Arranque Suave El Arrancador Suave ofrece múltiples beneficios que directamente apoyan la economía de la planta industrial, a corto y mediano plazo pueden optimizarse los costos de producción y recuperar la inversión dirigida a la adquisición de estos equipos. En el 2009 el informe Nuevas Energías Renovables efectuado por el Senado de la República, revela que el 70% de la energía generada a nivel mundial es consumida por el sector manufacturero, principalmente en la alimentación de motores eléctricos, dadas las tendencias de éste informe el sector de Motores Eléctricos deben de prestar atención a la tecnología de ahorro de energía tales como los arrancadores de estado sólido y los drives de frecuencia ajustable (tecnología específicamente diseñada para la optimización y control de la potencia eléctrica). Principalmente, se recomienda la instalación de arrancadores suaves para toda aplicación que presente problemas mecánicos o hidráulicos por efecto de arranques no controlados de motores. Compresores Molino de Bolas Chillers Crushers Bombas Trituradoras Ventiladores Transportadoras Mezcladores Centrifugas Refinerías Molino tipo Martillo Hydra Pulpers Molino de Ruedas

Los Arrancadores Suaves de Cutler-Hammer fueron seleccionados como los mejores en satisfacción al cliente en Estados Unidos por Control Engineering.



www.acdrives.es.tl [email protected] Costo beneficio: Los arrancadores de Estado Sólido de EATON Cutler-Hammer típicamente tienen un costo menor que la tecnología de voltaje reducido de la competencia, pero también nuestros equipos ofrecen ventajas en el costo de operación ayudando a disminuir los costos de energía, protege al motor, a los componentes del tren mecánico, las transmisiones y su maquinaría, reduciendo los costos de mantenimiento preventivo y correctivo. La tecnología de Arranque Suave de Estado Sólido de EATON Cutler-Hammer provee un control sin pasos del Torque del motor, el cual resulta en una aceleración suave de los motores, reduciendo el shock de la carga en el tren mecánico y maquinaría, además de mejorar el control de los picos de corriente en el motor.

Beneficios Eléctricos: Las ventajas de la tecnología de control de Estado Sólido de EATON Cutler-Hammer son particularmente importantes cuando las condiciones del proceso crean variaciones en la demanda de la carga a un motor durante el arranque. Por ejemplo, con la tecnología de la competencia un motor cargado requerirá más incremento de corriente para alcanzar el torque necesario para empezar a mover la carga. Durante este tiempo los circuitos pueden dispararse y un sobrecalentamiento del motor puede ocurrir, lo cual coloca una demanda significativa en su sistema de distribución de energía. En contraste, la tecnología patentada del Arrancador Suave IT S811 elimina las corrientes de pico excesivas, evitando Fuentes de voltaje costosas, efectos de sobrecalentamiento y los resultados perjudiciales de un arranque repentino y estresante. Los beneficios eléctricos se resumen en: Reduce la Caída de voltaje en la línea de alimentación Cumple con todos los requerimientos y restricciones de arranque que solicitan las compañías de Electricidad. Eliminación de generadores sobredimensionados. Menos disparos por los circuitos de protección en la alimentación. Mejora de la calidad de Energía. Reduce el estrés del rotor y estator. Extensión de la vida del motor



www.acdrives.es.tl [email protected] Beneficios Mecánicos: La tecnología IT S811 permite diferentes perfiles de arranque, para ser programado en condiciones especificas, provee máxima eficiencia en el arranque suave bajo cualquier situación. Reduce el shock a los motores, maquinaría, tren mecánicos, cargas y procesos de Manufactura. Reducción de los golpes en la aceleración, que pueden resultar en daños a las bandas, poleas, caja de engranes y cadenas. Beneficios del proceso: Menos interrupciones del proceso que resulta en un restablecimiento en medio del proceso mientras que el producto esta cargado en el sistema. Reducción de material dañado por pérdida de control en la máquina. Reducción de tiempo muerto por problemas mecánicos. Incremento de la productividad. puede realizar configuraciones inteligentes, basadas en arrancadores para AC Drives motores IT S811 y diseñar Centros de Control de Motores , para cumplir con Inteligentes las necesidades de cualquier carga en cualquier industria. Integrados para la supervisión de control y mantenimiento preventivo CCM Inteligentes en aplicaciones que requieran la coordinación y control de múltiples arrancadores con equipos de otras compañías, AC Drives tiene la experiencia y tecnología para diseñar y proporcionar sistemas de control integrados: Sistemas basados en PC. Red de trabajo de área local. Comunicación y control Local/Remota Recopilación de datos y Monitoreo Diseño con PAC/PLC, programación e integración. Mantenimiento preventivo y correctivo. Para mayor información respecto a los servicios y productos de AC Drives visite nuestra página web www.acdrives.es.tl o contacte al centro de servicios en el (81) 8352 5428 o por correo electrónico a [email protected].


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