Contemporary and energy efficient cooling systems

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1 Moderni sistemi fusori ad induzione ad alta efficienza Contemporary and energy efficient cooling systems Congresso Tecnico ASSOFOND Università di Brescia Novembre 2014 Fontanot Marco Lück Patrick

2 Panoramica ABP Induction non è solamente un fornitore prodotti per fonderie Noi siamo il partner per le fonderie in merito a: Supporto per incrementare la durata o l efficienza, anche energetica, dell equipaggiamento esistente tramite il suo ammodernamento Supporto per lo sviluppo a step successivi del centro fusorio con analisi integrata dei flussi del metallo liquido e dei relativi consumi energetici

3 Come lavora un sistema di raffreddamento al giorno d oggi? Non ha importanza se il forno fusorio lavora a potenza di fusione o di mantenimento, la massima quantità di acqua, calcolata per una potenza fusoria del 100%, scorre in continuo nel sistema di raffreddamento.

4 Perchè questo concetto di raffreddamento non è più aggiornato? Temperatura di ri-circolazione non costante per un efficiente sfruttamento del calore residuo Perchè sprecare energia, quanto le pompe dell acqua di raffreddamento non necessitano un flusso a pieno volume? Il forno fusorio a crogiuolo è calcolato teoricamente. Perchè non registrare, processare e valutare dati concreti?

5 Come possiamo trasformare un sistema di raffreddamento di oggi in un sistema di raffreddamento competitivo nel futuro? E semplice! Cambiando i parametri! Non è più il flusso dell acqua a rimanere costante, ma la temperatura di ricircolo dell acqua di raffreddamento!

6 Dove bisogna rimodernare un sistema di raffreddamento esistente e come deve essere progettato il nuovo impianto? Unità di monitoraggio dell acqua di raffreddamento di ricircolo con misuratori analogici di flusso e di temperatura Misuratori analogici di flusso edi temperatura sulla stazione della pompa posta prima del forno fusorio a crogiuolo Attuatore di temperatura controllato presso il forno fusorio a crogiuolo Motori delle pompa dell acqua di raffreddamento controllati con inverter, valutazione e rappresentazione nel ABP-Prodapt

7 Unità di monitoraggio dell acqua di raffreddamento di ricircolo del forno con misuratori analogici di flusso e temperatura Photo source, Bürkert Sensore di flusso incl. fissaggio per la relativa tubatura Trasmettitore di temperatura Pt-100 Valvola a membrana, azionata manualmente Valvola manuale a sfera a piena portata 1 x tubazione di raccordo (acciaio inox) 1 x commutatore con display touch da 7 Funzioni del display: visualizzazione flusso visualizzazione temperatura uscita (4-20mA, risoluzione 10bit) Modulo Profibus (opzionale) Installazione completa, test elettrico e di tenuta

8 Misuratori analogici di flusso e temperatura sulla stazione della pompa davanti ai carichi (forno e componenti elettriche) 1 x sensore di flusso sulla stazione della pompa del forno e della pompa delle componenti elettriche (dopo le pompe) 1 x sensore di temperatura (PT 100) sulla stazione della pompa del forno e della pompa delle componenti elettriche (dopo le pompe) Photo source: Bürkert

9 Unità di monitoraggio dell acqua di raffreddamento di ricircolo del forno con misuratori analogici di flusso e temperatura Vantaggi Collaudo più veloce (settaggio pompe) Corrette quantità di flusso Rapida analisi degli errori Monitoraggio dell erosione del materiale di rivestimento Valutazione da parte del cliente Individuazione di calcificazione o di depositi simili Manutenzione programmata in anticipo (la pulizia può essere programmata nei momenti di pausa) Sfruttamento controllato del calore residuo Monitoraggio dal pannello di controllo (Prodapt )

10 Misuratori analogici di flusso e temperatura sulla stazione della pompa davanti ai carichi (forno e componenti elettriche) Vantaggi Collaudo più veloce (settaggio della pompa) Quantità corrette di flusso nell intero sistema di raffreddamento Rapida analisi degli errori Valutazione da parte del cliente Monitoraggio dal pannello di controllo (Prodapt ) Individuazione precoce di calcificazione o depositi similari sul sistema di raffreddamento e sul raffreddatore Manutenzione programmata in anticipo (la pulizia può essere programmata nei tempi di pausa)

11 Attuatore della tempertura controllato davanti al forno fusorio a crogiuolo Su gni forno fusorio a crogiuolo disponibile si installa una valvola di controllo della temperatura con un attuatore all ingresso del circuito di raffredamento dell acqua del forno. L acqua di raffreddamento di ricircolo del forno è mantenuta a temperatura regolabile costante. In base alla potenza di fusione, il forno a crogiuolo riceve la quantità necessaria di acqua di raffreddamento. I forni fusori a crogiuolo non vengono spenti sulla base del flusso dell acqua di raffreddamento, ma da un interruttore di temperatura di massima posizionato in ogni porzione individuale del circuito di raffreddamento (che dovrebbe essere al max. 85 C). L incremento dipressione nell impianto (nel caso di una valvola di controllo di chiusura) agisce sull inverter della pompa dell acqua di raffreddamento Photo source: ARI

12 Motori delle pompe dell acqua di raffreddamento controllati con inverter Tutte le pompe dell acqua di raffreddamentosono sono progettate con inverter Photo source:ksb

13 Pompe del forno Riduzione dei costi sulle pompe del forno Utilizzando una pompa con inverter è possibile ottenere risparmi di energia elettrica del 40% nel caso vengano modificati i profili di necessità. Se la velocità della pompa è ridotta del 50%, il consumo di potenza è ridotto di un notevole 80%. Esempi di costi con una pompa di acqua di raffreddamento di 55kW Pompa dell acqua di raffreddamento 55 kw x 24 h x 365 giorni = 481,800 kwh (lavoro su doppio turno). Nuovo calcolo utilizzando un inverter: 55 kw x 16 h x 250 gironi lavorativi x 0.75 consumo di potenza = 165,000 kwh (lavoro su doppio turno). 55 kw x 8 h x 250 giorni (retroraffreddamento) x 0.2 consumo di potenza = 22,000 kwh 55 kw x 24 h x 115 giorni(weekends) x 0.2 consumo di potenza = 30,360 kwh Consumo complessivo di potenza con un inverter : 217,360 kwh Risparmio energetico annuo nel circuito di raffreddamento del forno: 264,440 kwh

14 Pompe circuito di potenza del forno Riduzione dei costi sulle pompe del convertitore Se il convertitore ABP non produce e fonde oppure è in mantenimento, le pompe del circuito di raffreddamento nel sistema elettrico di raffreddamento si spengono automaticamente dopo un lasso di tempo pari a 10 min. Esempio dei costi con una pompa d acqua di raffreddamento di 37kW Pompa d acqua di raffreddamento 37 kw x 24 h x 365 giorni = 324,120 kwh (lavoro su doppio turno). Ricalcolo con interruttore automatico: 37 kw x 16 h x 250 giorni lavorativi = 148,000 kwh (lavoro su doppio turno). 37 kw x 8 h x 250 giorni (turno libero) x 0 consumo di potenza = 0 kwh 37 kw x 24 h x 115 giorni (weekends) x 0 consumo di potenza = 0 kwh Consumo complessivo di potenza con spegnimento automatico: Risparmio energetico annuo nel circuito di raffreddamento del forno: 148,000 kwh 176,120 kwh

15 Valutazione e rappresentazione nel processore di fusione ABP- Prodapt Valutazione Dai dati disponibili dall unità di monitoraggio dell acqua di raffreddamento di ricircolo e delle stazioni della pompa, è possibile trarre importanti conclusioni per l intero sistema del forno ad induzione. Prova del calcolo teorico del forno Caratteristiche induttive delle bobine del forno in diverse aree Erosione del materiale di rivestimento Qualsiasi tipo di aumento della temperatura nel forno a crogiuolo

16 T, C Valutazione e rappresentazione nel ABP- Prodapt Rappresentazione 85 Strang #2 Strang #3 Strang #4 Strang #1 Vorlauf Lufttemperatur Kühlleistung, KW T uscita sulle diverse spire T ingresso bobina T ambiente Zeit, min 0

17 Leistung, kw Gewicht, kg Valutazione e rappresentazione nel processore di fusione ABP- Prodapt Valutazione 4000 Ofenleistung, KW Verluste, KW Gew icht, kg Potenza erogata verluste Kg metallo nel forno Perdite 500 Zeit

18 Cosa è in grado di ottenere ABP con le modifiche che abbiamo appena menzionato? Una costante temperatura di ricircolo sullo scambiatore di calore a piastra ausiliario (es. Recupero dell aria di scambio). No cali di temperatura nello scmbiatore di calore! Risparmio energetico in relazione alle pompe di raffreddamento del forno (fino al 50% con lavoro a doppio turno) Risparmio energetico in relazione alle pompe di raffreddamento delle apparecchiature elettriche (fino 50% con lavoro a doppio turno) Miglioramento del monitoraggio del crogiuolo ed aumenti evidenti della temperatura nelle singole sezioni di bobina del forno fusorio a crogiuolo. Maggiore sicurezza!

19 Supporto per un nuovo investimento Meltshop Designer ABP Simulazione con Meltshop Designer ABP per verificare e definire: le misure corrette dell equipaggiamento e più precisamente dimensione forni potenza convertitore analisi flusso di processo e apparecchiature accessorie come Dimensioni e numero siviere, Dimensione forni di colata Verifica capacità produttiva Analisi consumi nelle diverse configurazioni ed ipotesi di produzione

20 2x IFM 6 (9,9t) / 4,8 MW TWIN-POWER :

21 2x IFM 6 (9,9t) / 4,8 MW TWIN-POWER : 26 h

22 2x IFM 7 (11,7t) / 8 MW TWIN-POWER :

23 2x IFM 7 (11,7t) / 8 MW TWIN-POWER : 9 h Simulazione su un periodo di 9 ore e 15 minuti

24 Supporto per un nuovo investimento Esempio risultato analisi della simulazione per un centro fusorio di materiali non ferrosi

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