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Eficiencia Energética en: “Infraestructuras de abastecimiento de agua potable a domicilio, y las de saneamiento y depuración de aguas residuales”


Temario 1. Introducción 2. Centros de Control de motores 3. Control de motores 4. Arquitecturas de Control 5. Conectividad Remota 6. Aplicaciones de Interés Schneider Electric - Division - Name – Date

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Temario 1. Introducción 2. Centros de Control de motores 3. Control de motores 4. Arquitecturas de Control 5. Conectividad Remota 6. Aplicaciones de Interés Schneider Electric - Division - Name – Date

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Soluciones de Power & Control Schneider Electric aporta soluciones

innovadoras para el control, la automatización y la distribución eléctrica en Baja y Media Tensión de cualquier tipo de instalación: ● Instalaciones Desalinizadoras de Agua Marina (I.D.A.M.) ● Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (E.D.A.R.) ● Estaciones de Tratamiento de Aguas Potables (E.T.A.P.) ● Estaciones de Bombeo de Aguas Potables ● Estaciones de Bombeo de Aguas Residuales ● Instalaciones de Regadíos Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

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Aumento de la productividad La exigencia de una calidad cada vez mayor con un precio del agua condicionado impone aumentos de productividad Las soluciones Schneider Electric permiten aumentar la productividad reduciendo los costes de explotación de las sociedades que operan las instalaciones: ● El

consumo de energía eléctrica se reduce gracias a la

optimización de la arquitectura y los componentes de la instalación eléctrica. ● La

supervisión y el mantenimiento con soluciones de

comunicaciones Ethernet TCP/IP complementadas con servicios innovadores. Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

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Respeto al medio ambiente El respeto al medio

ambiente y la evolución normativa correspondiente imponen una evolución de los procesos: ● Aumento del número de parámetros que es necesario controlar. ● Adaptación a las variaciones de flujo en caso de lluvia importante. ● Evoluciones tecnológicas, como por ejemplo, el tratamiento con membranas. ● Tratamientos de lodo mejorado para limitar los residuos. La experiencia de Schneider Electric en el sector está a su disposición para acompañarle en estas evoluciones: ● Automatización de procesos. ● Colaboración y servicios con los fabricantes de las máquinas.

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Arquitecturas est谩ndar e integrales de sistemas de control y automatizaci贸n para estaciones remotas y plantas de tratamiento Plantas desalinizadoras

Dep贸sitos intermedios o torre

Consumo

Optimizar los gastos operativos

Garantizar la calidad de suministro

Estaciones bombeo, captac贸n Estaciones depuradoras

Actualizar y mejorar plantas existentes

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Aguas residuales

Descarga en el entorno natural

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Estaciones remotas

Hasta 2 bombas. Estaci贸n de lifting

Numero de bombas

1 bomba

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Hasta N bombas. Estaci贸n de bombeo compleja

Hasta 4 bombas. Estaci贸n de bombeo

2 bombas

4 bombas

N bombas

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Plantas de tratamiento de agua

Planta para 50.000 habitantes

Planta para 5.000 habitantes

Numero de habitantes

1.000

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10.000

Planta para 200.000 habitantes

100.000

Planta para 1.000.000 habitantes

500.000

1.500.000

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Algunas referencias nacionales Distribución y tratamiento ● ● ● ● ● ● ●

Depuradora de Vinarós (Castellón) (2008) Depuradora de Butarque (Madrid) (2007) Estación de Bombeo Aguas de Barcelona – Barcelona (2006) Depuradora de Torrevieja – Alicante (2006) Depuradora de Pilar de la Horadada – Alicante (2005) Depuradora de L'Alcúdia – Valencia (2005) Depuradora y Red de distribución – Bahía de Santander (2003)

Desalinización ● ● ● ● ● ● ●

Planta de Torrevieja (Alicante) (2008) Planta de Barcelona (2008) Planta de Ciutadella (Menorca) (2008) Planta de San Pedro del Pinatar fase I y II – Murcia (2005) Planta de Carboneras fase I – Almería (2004) Planta de Tordera – Blanes, Barcelona (2003) Planta del Canal de Alicante – Alicante (2003)

Regadíos ● Canal de Calanda-Alcañiz – Teruel, Aragón (2006) ● Sector XXXVII del Canal del Cinca – Huesca, Aragón (2004) ● Regantes de Campes – Zaragoza, Aragón (2003) Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

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Algunas referencias internacionales Distribución y tratamiento ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Depuradoras de Shanghai – China (2006) Embalse de distribución de agua en Beni Haroun – Argelia (2006) Estaciones de bombeo de Al Gardabiya & Assdada – Libia (2005) Proyecto Veolia Pudong – Shanghai, China (2005) Gestión del Agua Aquiris Bruxelles Nord – Bélgica (2005) Depuradora Harnaschpolder – La Haga , Países Bajos (2005) Estación de bombeo McKay Creek – Australia (2005) Embalse del río la Meuse – Bélgica (2005) Depuradora San Luís Potossi – México (2004)

Desalinización ● ● ● ● ● ● ●

Planta de Tantan – Marruecos (2005) Planta Hyflux – Singapur (2004) Planta Arzew – Argelia (2003) Planta Bredea – Argelia (2003) Planta Abu Dhabi Al Taweelah – Emiratos Árabes Unidos (2002) Planta Kranji – Singapur (2002) Planta de Mosktaganem - Argelia (2009)

● Planta de Foua – Argelia (2009)

Regadíos ● ● ● ● ●

Bombeo para los Regantes Beni Haroun – Algeria (2007) Aplicación de bombeo para pantano – Maharashtra, India (2007) Regantes en Al Ain – Abu Dhabi, Emiratos Árabes Unidos (2002) Sistemas de regantes de las viñas Arlington – Australia (1998) Sistemas de regantes de Ferkessedougou – Costa de Marfil (1998)

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Sistemas de Baja Tensión Sistemas de Baja Tensión Proyectos de distribución eléctrica basados en el sistema

Okken:  Oferta de estructura modular que permite realizar

cuadros eléctricos de baja tensión para la distribución eléctrica de hasta 7.300 A y el control de motores de hasta 250 kW.

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Sistemas de Baja Tensión Cuadros de alta seguridad: Distribución hasta 7.300 A Centro Control de Motores

Configuración Versátil Las columnas Okken están construidas a partir de elementos estándar y soluciones normalizadas

Columnas de fuerte potencia Previstas para integrar hasta 3 disyuntores de bastidor abierto extraíbles tipo masterpact NT o NW por columna 14


Sistemas de Baja Tensión Disponibilidad y evolución total:  Combinación de soluciones para salidas de distribución o para salidas de control de motores.  También permite modificar y ampliar el cuadro sin cortar la energía

Carro extraíble  Solución para distribución y para salidas motor  Permite una sustitución rápida sin herramientas  Permite la comprobación de auxiliares y enclavamientos con señalización y control desde el frontal 15


Solución IPMCC ● Centro Control de Motores y distribución Eléctrica Distribución Energía

Red Comunicaciones

Control Motores: ● Casos Reales: ● ETAP Majadahonda:

-Variadores de Frecuencia Altivar -Arrancadores progresivos ATS48

● 2 CCMs con 10 columnas

-Controladores TesysT / TesysU

120.000 €

-Contactores gama GV ● EDAR Lugo: ● 3 CCMs+3 CGBTs ● 62 columnas

Acometida Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

800.000 € 16


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Consumo de motores en el mundo. Edificio

30% de electricidad

Industria &

60% de electricidad

Infraestructuras

25% de la energĂ­a consumida 85% Bombas, Ventiladores y Compresores Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

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驴C贸mo los Variadores de Velocidad pueden ayudarle ? contribuir a reducir emisiones C02 Actor contra el Calentamiento Global

reduce su factura de energ铆a Ahorrar dinero Incrementar productividad

optimizar su inversi贸n Reducir coste mantenimiento Mejorar procesos productivos

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C贸mo optimizar su instalaci贸n. Utilizar motores de alto

rendimiento Ahorro de hasta 10% Utilizar Variadores para el control de motores

Ahorro de hasta 50%

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Principales ejes del Ahorro Ahorro en potencia reactiva Ahorro en potencia activa Ahorro en mantenimiento Ahorro en tiempo de Instalaci贸n

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Gama Variaci贸n Velocidad Completo rango hasta 2400kW (400/690V)

desde Compactos y en Armario Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

IP23/54 22


Eficiencia en Bombas Punto de funcionamiento de 1 bomba.

Curva bomba Curva Circuito Potencia suministrada por la bomba

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Eficiencia en Bombas Ajuste del caudal de la instalación con 1 bomba a velocidad fija. Pérdida de potencia. Punto óptimo de funcionamiento

Válvula de estrangulamiento

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Válvula de bypass

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Eficiencia en Bombas Ajuste del caudal de la instalaci贸n con 1 bomba a velocidad fija. P茅rdida de potencia. Punto 贸ptimo de funcionamiento

V谩lvula de estrangulamiento

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Eficiencia en Bombas Ajuste del caudal de la instalación con 1 bomba con VV

Potencia Consumida Pérdidas

Nn

Ahorro

→ El caudal Q es proporcional a (N/Nn) Nn 80%Nn

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→ La presión es proporcional a (N/Nn)2 → La Potencia es proporcional a (N/Nn)3

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Eficiencia en Bombas Variación de la potencia para diferentes tipos de circuitos en función del caudal. H= Altura de la bomba Z= Altura columna de agua R = Pérdidas de carga

Z=Relación entre altura manométrica y altura de bombeo nominal

R

Z

! Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

A mayor reducción de la velocidad mayor ahorro

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Eficiencia en Bombas Ejemplo de Ahorro

Z=Relaci贸n entre altura manom茅trica y altura de bombeo nominal

Datos Instalaci贸n: Pot = 100Kw Z = 0,5Hn

Rendimiento Motor: a Nn a 80% de la Nn

Rendimiento Variador: Al 80% del Caudal Nominal: A velocidad fija (V谩lvula), 94% de la Potencia consumida A velocidad variable (VV), 66% de la Potencia consumida

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Eficiencia en Bombas Ejemplo de Ahorro Potencia eléctrica consumida a velocidad nominal:

Potencia eléctrica consumida a velocidad variable:

Diferencia de consumo: 25.8kW Ahorro Energético Anual: 226MWh

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!

Ahorro de 11.300 €/año (*) 0,05€/kWh

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Eficiencia en Bombas Multibomba: Principio de funcionamiento Ejemplo de 1 bomba variable + 2 bombas velocidad nominal → Mantener la presión adaptándose a la demanda de Q → Reducción del número de arranques y paradas → Reducción del golpe de ariete y estrés en los motores.

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En Resumen

El uso de variadores es la clave para la reducción del consumo de energía. La inversión inicial se recupera rápidamente

Evita los golpes de ariete, la sobrepresión y la cavitación, extendiendo la vida útil de los equipos y la instalación

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Arquitecturas de Control ●Arquitectura funcional ● Periferia: Instrumentación, equipos de campo y E/S distribuidas ● Control: Controladores ● Supervisión: Servidores, puestos de operador y terminales HMI ● Comunicaciones: Red de periferia, red de control y red de planta Red de planta Supervisión Red de control Control Red de periferia Periferia Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

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Arquitecturas de Control Objetivos: ● Gestionar todos los subsistemas de la planta ● Dispersión geográfica ● Variedad de disciplinas ● Propias del proceso (energía, bombeos, regulación, etc.) ● Generales de la planta (climatización, iluminación, control de accesos, etc.)

● Regular y coordinar la explotación de la planta ● Regulación automática de procesos ● Enclavamientos entre elementos funcionales

● Recibir órdenes y presentar información a los usuarios ● Visión global de la planta ● Información adecuada a cada tipo de usuario ● Operación ● Mantenimiento ● Gestión Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

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P1: Soluci贸n compacta para estaciones de lifting

GPRS, PSTN/ Radio

PLC twido y router GPRS Artic Viola

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T1: Planta de tratamiento para 5.000 habitantes

GPRS, PSTN/ Radio

Router GPRS Artic Viola

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Conectividad Remota

WIFI

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GSM

GPRS

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Conectividad Remota Aplicaciones en Bombeos Remotos ● WiFi ● Es interesante estudiar en aplicaciones de regadío o de captación mediante bombeos remotos donde haya accionamiento motor y recogida de señales de E/S digitales mediante una solución en Wireless. ● La solución Wireless de Schneider dispone de las siguientes ventajas: - Se pueden alcanzar hasta un máximo de 54Mbps y una longitud entre puntos (antenas) de hasta 20Km mediante antenas direccionales manteniendo la visión en el área de Fresnel

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Conectividad Remota Aplicaciones en Bombeos Remotos ● WiFi - Dependiendo el tipo de antena es posible obtener ratios de velocidad más o menos grandes. Lo normal es hacer un estudio de cobertura pensando en mástiles no superiores a 8m y tener ratios de velocidad superiores a 20Mbps - A priori se puede conocer a “groso modo” la cantidad de equipos a utilizar aunque es necesario un estudio in situ -Importante: La infraestructura la monta el cliente pero una vez montada no tiene consumo

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Conectividad Remota Aplicaciones en Bombeos Remotos ● GSM( Sistema Global para las Comunicaciones Móviles) ● Sistema estándar, completamente definido, para la comunicación mediante teléfonos móviles que incorporan tecnología digital. ● Puede conectarse a través de su teléfono con su ordenador y puede hacer, enviar y recibir mensajes por e-mail, faxes, navegar por Internet, acceso seguro a la red informática de una compañía (LAN/Intranet), así como utilizar otras funciones digitales de transmisión de datos, incluyendo el Servicio de Mensajes Cortos (SMS). ● Se factura por servicio y tiempo. ● Estudio de cobertura a realizar por la compañia ● Aplicable donde no se requiera velocidad, poca información y orientado a mensajeria. (email,fichero de datos,SMS…) Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

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Conectividad Remota Aplicaciones en Bombeos Remotos

● GPRS (General Packet Radio Service) ● Servicio general de paquetes vía radio es una extensión GSM para la transmisión de datos no conmutada (o por paquetes). ● Se factura por paquetes de datos ● Estudio de cobertura por la compañía.(Movistar, Vodafone…) ● Aplicable: ● Donde se necesita un volumen de datos medio ● No requiere en prestaciones elevadas de Velocidad (56kb/s) pero más que GSM ● Es una cuestión económica

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Aplicaciones de Interés 1. Control remoto de Estaciones con SMS 3. Piscinas municipales 4. Fuentes Ornamentales 5. Estación de bombeo de Aguas Residuales 6. Estación de bombeo de Aguas potables 7. Ahorro energético en Estaciones de Bombeo con VVD Schneider Electric - Division - Name – Date

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Control remoto de Estaciones con SMS Solución SMS preprogramada

● Requerimientos del sistema: ● Advertir a los responsables de la instalación cuando deja de trabajar la bomba principal por la secundaria. ● Supervisión y control en estaciones remota. ● Continuidad de servicio en caso de caída de la alimentación.

● Solución: ● Solución preprogramada SMS Zelio ● Zelio Logic + Modem GSM + Bateria Back up ● Beneficios: ● El relé programable Zelio Logic conjuntamente con un módem GSM supervisa y control la estación remota mediante envío y recepción de mensajes SMS. Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

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Control remoto de Estaciones con SMS Solución SMS preprogramada

Precio aprox. en función potencias VVD 2.000 €

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Piscinas Municipales Solución de control preprogramada

● Requisitos del sistema: ● Ahorrar energía y optimizar al mismo tiempo el flujo de agua de su sistema de filtración manteniendo la eficacia de los productores de cloro y los dispensadores químicos

● Solución: ● Variadores de Velocidad Altivar con Carta Multibomba (preprogramada)

● Beneficios: ● Reducción del consumo eléctrico ● Variación del flujo ● Protección del motor incorporado ● Simple de usar ● Muy compacto

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Piscinas Municipales Solución de control preprogramada

● Carta multibomba estándar: ● El objetivo principal de esta carta es controlar una instalación completa de bombeo con un único Altivar 61. Asegurando : ● Una presión constante en la instalación sea cual sea la demanda de caudal. ● Una puesta en marcha fácil y un rápido diagnóstico de la instalación con el Altivar 61. Caso Real:

2.000 €

Precio aprox. en función potencias VVD Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

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Fuentes Ornamentales Solución de bombeo y SMS preprogramada ● Requerimientos del sistema: ● Variar caudal y presión de los diferentes circuitos de agua en función de la velocidad del aire ● Evitar agua fuera del recinto (Medición de los pulsos de un/os anemómetro/s Merten ● Diferentes programas/ recetas/secuencias ● Activación horaria según estación del año

● Solución: ● Zelio o twido GSM con Variador de Velocidad Altivar

● Beneficios: ● Belleza ● Ahorro Energético ● Continuidad de servicio

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Fuentes Ornamentales

Caso Real:

Solución de bombeo y SMS preprogramada

Precio aprox. en función potencias VVD

8.000 €

Anemómetro Merten Envío y recepción SMS: alarmas, consultas y operación Controlador

Modem GSM Wavecom

Twido

V1,V2,V3,V4…

Hasta 16 velocidades preseleccionadas

Altivar 312

Bomba 1 Bomba 2 Bomba 3 Bomba 4 Bomba 5 Bomba 6 Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

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Tele supervisión vía SMS para bombeo Solución de bombeo y SMS preprogramada ● La información a través de su móvil ● 8 dispositivos distintos

● 24 horas al día en línea ● Sin herramientas adicionales

0€ Aplicación Gratuita

● Se trata de un sistema totalmente configurable vía SMS, ● permitiendo: ● Acceso seguro a través de password. ● Recepción de hasta 20 Mensajes de error en los ● dispositivos. ● Configuración de hasta 5 móviles receptores de ● mensajes. ● Habilitación/deshabilitación de la recepción de mensajes. ● Seguridad de acceso por PIN. ● Puesta en hora del sistema.

● Todas las incidencias en su móvil ● El sistema permite interpretar y notificar más de 20 alarmas en los dispositivos que componen su instalación Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

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Estación de Bombeo Aguas Residuales ● Requisitos del sistema ● Recoger y elevar las aguas residuales desde un punto bajo hasta la estación de tratamiento. ● Caudales variables (recogida aguas pluviales) ● Arranques progresivos, conmutación bombas, telemantenimiento.

● Solución: ● Variadores de Velocidad Altivar y Arrancadores Altistart ● Comuniación remota via GPRS o Internet con centro de control (SCADA o Archivos de eventos, estados diarios)

● Beneficios: ● Ahorro Energético de hasta un 50%. Evitar golpes ariete, cavitación, control progresivo motores, continuidad de servicio y gestión a distancia. Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

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Estación de Bombeo Aguas Residuales: Estación de Elevación Centro de Control Centralizado

Router GPRS Router GPRS

Estación Elevación

Depósito Intermediario

Caso Real: Depósito Captación Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

6.000 €

Precio aprox. en función potencia 53


Estaciones de Bombeo Aguas Potables ● Requisitos del sistema ● Garantizar el suministro de agua al consumidor desde las ETAP. ● Las bombas supeditadas al caudal de alimentación de las plantas ● Telemantenimiento y telediagnóstico

● Solución ● Gama completa desde arrancadores de MT, transformadores, celdas, baja tensión, variadores, controladores, conectividad remota , filtros activos, filtros de armónicos

● Beneficios ● Garantizan Presión y caudal de distribución necesario. ● Continuidad de servicio eléctrico ● Ahorro energético Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

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Estaciones de Bombeo Aguas Potables Centro de Control Centralizado

Caso Real: Bomba Primaria

12.000 €

Precio aprox.

Estación de Captación

Depósito Intermedio Estación de sobrepresión

ATV61

Controller Inside

Estación sobrepresión

Pressure transducer

Pressure transducer Non return valve

Suministro Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

Pressure setpoint = Pressure setpoint - Low inlet pressure Compensation

Depósito Torre

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Ahorro energético en estación de bombeo

Power (%)

● 3 motores de 132 kW ● 1243 horas/año de funcionamiento ● 2 de los motores con válvula en la impulsión estrangulada al 40% 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

outlet valve VSD, Z=0.5*Hn

0

Tarifa 6.1, periodo horario P6: 0,08 €/kWh

20

40

60

80

100

Flow (%)

Relación entre altura manométrica y altura de bombeo nominal

40.000 € Schneider Electric- Energy Efficiency - 2009

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Make the most of your energy

www.schneiderelectric.es

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Eficiencia Energética infraestructuras agua potable