Ahorro de energía en un túnel de viento utilizando un variador de frecuencia.

Abstract

Se realizó el estudio experimental para determinar el ahorro de energía en un ventilador centrífugo de 74.57 kW (100 hp), comparando el comportamiento de la potencia eléctrica en función del flujo de un ventilador centrífugo, empleando como elementos de control del flujo una compuerta de estrangulamiento y un variador de frecuencia. Se determinó el ahorro de energía que se consigue cuando se utiliza el variador de frecuencia y la compuerta de estrangulamiento, se realizó el estudio económico con el objetivo de determinar si es conveniente invertir en un variador de frecuencia en lugar de invertir en una compuerta de estrangulamiento para variar el flujo de aire que produce el ventilador centrifugo. Para llevar a cabo el estudio energético y el estudio económico se realizaron experimentos en un túnel de viento que cuanta con un ventilador centrífugo accionado por un motor eléctrico de 74.57 kW, ubicado en el laboratorio de Ingeniería Térmica e Hidráulica Aplicada (LABINTHAP) de la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación (SEPI) de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) Unidad Zacatenco. Se realizaron experimentos utilizando un variador de frecuencia, variando la frecuencia de operación del motor eléctrico desde 5 Hz hasta 30 Hz con incrementos cada 5 Hz, se midió el flujo de aire volumétrico producido por el ventilador y la potencia eléctrica consumida por el motor eléctrico. Después con la compuerta de estrangulamiento se varió el flujo de aire obtenido al utilizar el variador de frecuencia a las frecuencias ajustadas (5 Hz, 10Hz, 15 Hz, 20 Hz, 25 Hz y 30 Hz). Con los resultados Obtenidos del flujo volumétrico producido por el ventilador centrífugo y la potencia consumida por el motor eléctrico se trazaron las curvas de comportamiento de potencia y flujo de aire producidos al utilizar la compuerta de estrangulamiento y el variador de frecuencia para controlar el flujo de aire. Las curvas de comportamiento de la potencia eléctrica contra flujo volumétrico determinaron que al utilizar un variador de frecuencia en lugar de una compuerta de estrangulamiento se obtiene un ahorro de energía del 41.7%, lo que representa un ahorro económico de $45,175.00 pesos anualmente. si se invierte en un variador de frecuencia para controlar el motor de 74.57 kW el retorno de inversión debido al ahorro de energía que se consigue con el variador de frecuencia es de 3.91 años, tiempo que se considera rentable para invertir en un variador de frecuencia.