DMDR,, Trina Salazar 2015

(1)

Slide 1 July 14, 2015

Discrete Automation and Motion

Uso eficiente de la energía a través de la

plataforma integrada de accionamientos

de frecuencia variable ABB

(2)

Un lider global en energía y tecnologías de

automatización

Posición de liderazgo en las principales industrias

~

150,000

empleados Presente en países

+100

Formado en

1988

Fusión de las compañias: Suiza (BBC, 1891) y Sueca (ASEA, 1883) En ingresos (2013) billones

42

$

(3)

División Discrete Automation and Motion

Unidades de Negocios

Low voltage AC drives from 0.18 to 5600 kW

Servo drives and motion control offering

Medium voltage drives from 250 kW to 100 MW

DC drives from 9 kW to 36 MW Scalable PLCs, HMI control

panels

Software tools

Product packages based on drives and PLC offerings Global services for the

complete life cycle Wind turbine converters

PLC Robots Drives PLC Robots Drives

Drives and Controls

Low voltage motors from 0.25 to 1000 kW

High voltage motors and generators up to 70 MW High speed motors Traction motors

Wind power generators Diesel generators Gas and steam turbine

generators

Hydro generators, tidal waves, etc

Service

Motors and Generators

Advanced power electronics Converter products

Excitation and synchronizing systems

High power rectifiers Power quality and power

protection products, incl. UPS Traction converters

Solar inverters

Charging infrastructure for electric vehicles

Service

Power Conversion

Industrial robots

Robot controllers and software Industrial software products Application equipment and

accessories

Robot applications and automation systems for automotive, foundry,

packaging, metal, solar, wood, plastics, etc. industries

Service

(4)

BU Drives and Controls

(5)

El desafio energético de hoy

Incremento en la demanda

China

94% 177%

India

116% 261%

Europa y

Norte America

5.4% 26%

_140% 89% Crecimiento en la demanda de energía primaria Crecimiento en la demanda de electricidad

IEA forecast 2007-30

M. Oriente y

(6)

Desafío energético de hoy

Incremento en el consumo eléctrico

El consumo mundial de electricidad por sector

Fuente: International Energy Agency, Key World Energy Statistics 2011

Fuente: IEA, World Energy Outlook 2011

12,500 Terawatt-horas(TWh) 10,000 20,000 30,000 17,200 2009 2035 34,350

+99.7 %

Incremento de la demanda de electricidad para 2035 ( Bajos las políticas actuales)

La demanda de electricidad se calcula como la electricidad bruta generada usada menos las pérdidas de distribución y transmisión de electricidad

Residencial, comercial, servicios públicos, y la agricultura 58.2% Industria 40.2% Transporte1.6%

(7)

El desafío energético

Cortar el vínculo entre crecimiento, consumo energético y

emisiones

Para alcanzar este desafío debemos:



Reducir la correlación entre

crecimiento económico y

consumo energético



Reducir la correlación entre

consumo energético y

emisiones

Eficiencia

energética

Fuentes de energía

renovable

(8)

Importancia de la eficiencia energética

Ayudando a nuestros clientes a hacer más con menos

Aproximadamente un 40% de la energía eléctrica generada es consumida por las industrias y 2/3 de esta energía es usada en motores eléctricos.

Los accionamientos de velocidad variable (VSD) pueden regular la

velocidad de un motor produciendo una disminución del consumo energético desde un 30% hasta un 50% en muchas aplicaciones.

Aún así, menos del 10% de los motores están alimentados usando un VSD.

Comúnmente se deja el motor operando a máxima velocidad y se

“estrangula” la salida. Lo que es como frenar y acelerar al mismo tiempo en un automóvil

(9)

Eficiencia energética en la cadena

Desde la central de energía al vaso de agua

Sistema de control por estrangulamiento: Grandes pérdidas de energía

Sistema de control con accionamiento de BT ABB: Minímiza las pérdidas de energía

(10)

14 de julio de 2015 | Slide 20

Eficiencia energética con accionamientos

Costos del ciclo de vida

 El período de recuperación de la inversión utilizando accionamientos de

velocidad variable es muy corto considerando sólo el ahorro energético. A pesar de eso, muchas compañías sólo evalúan el precio de compra para decidir una inversión.

 Las empresas se beneficiarían más de mediante el examen de los costos

del ciclo de vida de los equipos. Por ejemplo, el precio de compra de un motor eléctrico es sólo un % del coste total del ciclo de vida de ese motor.

Elementos principales del costo de ciclo de vida de un motor y un accionamiento*

* Costo típico de reemplazar un motor e incluir un convertidor en un sistema existente

Compra del equipamiento:5% Consumo energético: 92% Mantenimiento:3%

(11)

Eficiencia energética con accionamientos

Aplicaciones potenciales para ahorro de energía

Ejemplos de aplicaciones industriales para promover el ahorro

energético:



Plantas de energía

 Bombas alimentadoras, bombas de enfriamiento, bombas de circulación, bombas de combustible, ventiladores, etc.



Tratamiento de aguas

 Bombas de circulación, compresores, sopladores, bombas de desagüe, etc.



Industrias lácteas, molinos de azúcar y otras fábricas de fabricación

de alimentos

 Bombas de leche y otros líquidos, refrigeración y calefacción ventiladores, compresores, centrífugas, etc



Fundiciones

 Ventiladores para torres de enfriamiento, ventilación para hornos, etc.

(12)

Aplicaciones accionadas por motores

Importancia de la eficiencia energética y el ahorro

potencial



Oportunidades para accionamientos de BT/MT



Potencial de ahorro energético en níveles de

30-70%



En aplicaciones donde los equipamientos (ejemplo:

ventiladores

ó

bombas)

son actualizados con mejoras en la

eficiencia



Potencial de ahorro energético en níveles de

5-12%



Donde el motor debe de ser redimensionado por desajuste de

la carga



Potencial de ahorro energético en níveles de

5-8%



En los casos en que la eficiencia del motor existente es al

menos 2% menor que la de uno nuevo de ABB

 Potencial de ahorro energético en níveles de +2%



En los casos en que los motores han estado operando

durante 15 a 20 años, así, con el uso de un nuevo motor más

eficiente

(13)

Aplicaciones con convertidores

Bombas



Leyes de afinidad



Ahorro de energía del 0-80%



Consejos – Vigile la altura de

elevación



Método de control – PI de la

(14)

Comparación de los diferentes métodos

Recirculación Estrangulamiento Marcha/parada Convertidor Bomba Ahorro posible

(15)

Aplicaciones con convertidores

Compresores



Compresores sumergidos en aceite



Consejo: velocidad mínima no

inferior al 66%.



El ahorro de energía puede ser

superior al 30%.



Método de control – PI de la presión



Compresores sin aceite



Utilizados en Alimentación y

bebidas



Consejo: busque un socio



El ahorro de energía puede ser

(16)

Accionamientos de velocidad

Funciones de eficiencia energética



Los accionamientos pueden calcular varios valores para la

eficiencia energética

 Energía electrica ahorra

 Reducción de CO₂

 Dinero ahorrado



Funciones de análisis de carga



Optimizador de energía reduce el consumo de energía

cuando la unidad funciona por debajo de la carga nominal



Eficiencia energética en el mismo accionamiento

 El ventilador de refrigeración se detendrá cuando la refrigeración no es necesaria

(17)

 Es una herramienta para analizar un proceso y el

dimensionado del sistema de accionamiento.

 Hay dos (2) tipos de registradores disponibles:

1. Registradores de amplitud (AL)

 Registrador de amplitud fijo (AL 1)

 Registrador de amplitud restaurable (AL 2)

2. El registrador de valores pico (PVL) registra

valores pico de

 una señal seleccionada con indicación

de la hora

 intensidad del motor

 _{tensión de CC}

 velocidad del motor

Accionamientos de velocidad

Funciones de eficiencia energética

10

Vel actual Tensión de CC Intensidad del motor

“…cada día por la tarde un comportamiento

anómalo de la presión de la tubería...”

Señal monitorizada

Valor pico anterior

Nuevo valor pico

Tiem p o 0…. .10 10…. .20 20…. .30 30…. .40 40..…5 0 50..…6 0 60…. .70 70…. .80 80…. .90 > 9 0

Amplitude logger range

P e rc e nt a ge of op e ra ti ng t im e

“…el 20% del tiempo el convertidor había estado

funcionando entre un 60…70% de la carga...”

20 P o rc e n ta je d e t ie m p o d e fu n c io n a m ie n to

Rango del registrador de amplitud

(18)

Evaluaciones energética centrada en los beneficios del

cliente

Buscando los objetivos

Una Evaluaciones energética ayuda al cliente a encontrar la solución óptima para aumentar la productividad y el ahorro



Aplicaciones potenciales para el control de velocidad (convertidores

BT/MT):

 Bombas

 Ventiladores

 Compresores



Aplicaciones potenciales para motores

 Todas las aplicaciones que funcionen continuamente

 Los motores viejos y de baja eficiencia son los más fáciles de actualizar



A partir de la Evaluaciones energética se genera un plan de

(19)

Evaluaciones energética centrada en los beneficios del cliente

Beneficios primarios



Ahorro de energía



Convertidores: 20-50%



Motores de alta eficiencia: 3%, con un tiempo de retorno de la

inversión de 1-2 años

(20)

Evaluaciones energética centrada en los beneficios del cliente

Beneficios secundarios



El ahorro de energía conlleva beneficios adicionales como:

 Temperaturas más bajas

 Menos ruido

 Menos pérdidas de materias primas

 Menos vibraciones

 Intervalos de mantenimiento más largos  Mayor fiabilidad

(21)



Una planta de cemento mexicana reemplazó el control de

apagado de 2 ventiladores de 735 kW usando

accionamientos de ABB



Esto provocó un aumento en las utilidades cercano a los

900,000 USD.



Las mantenciones fueron reducidas en un 97%.

Referencias

Fábrica de cemento

(22)

Referencias

Sector lácteo



Un productor de productos lácteos de EE. UU. mejoró sus

procesos de calefacción y refrigeración utilizando la

tecnología pinch.



Dos convertidores ABB de CA sustituyeron las válvulas de

descarga de dos compresores de refrigeración de 200 y

250 kW, respectivamente.

Ahorro de energía Reducción de CO₂ Sector y aplicación ≈ 202 MWh/año ≈ 101 t/año

(23)

BU Drives and Controls

(24)

Herramientas

Optimizer



Ayuda al usuario seleccionar motores y encontrar los documentos que

cumplan los

MEPS

vigentes en un país o región específica.

ABB M-Save

 Permite calcular el ahorro que un cliente va a conseguir si reemplaza sus motores con nuevos motores ABB. También da una indicación del tiempo de recuperación de la inversión y genera un informe automático para ser enviado al cliente

PumpSave y FanSave

 Para comparar el control de accionamiento de velocidad contra estrangulación, encendido / apagado y control de acoplamiento hidráulico con bombas

 Para comparar el control de accionamientos con los métodos tradicionales de control de flujo. Calcule el ahorro que puede alcanzar mediante la sustitución de regulador de salida, de paletas o métodos de control de paso de entrada con control electrónico de velocidad de un accionamiento ABB

(25)