DMDR, Jornadas Técnicas -Lima, Trina Salazar Abril 2015

Transcripción

1 DMDR, Jornadas Técnicas -Lima, Trina Salazar Abril 2015 Discrete Automation and Motion Uso eficiente de la energía a través de la plataforma integrada de accionamientos de velocidad variable ABB Slide 1

2 Agenda Grupo ABB y DMDR Eficiencia energética Funciones de Eficiencia energética en accionamientos de velocidad variable ABB Evaluaciones energéticas Herramientas de Eficiencia energética Slide 2

3 BU Drives and Controls Grupo ABB y DMDR Slide 3

4 Un lider global en energía y tecnologías de automatización Posición de liderazgo en las principales industrias ~150,000 empleados $ 42 billones En ingresos (2013) Presente en +100 países Formado en 1988 Fusión de las compañias: Suiza (BBC, 1891) y Sueca (ASEA, 1883) Slide 4

5 Cómo esta organizado? 5 divisiones globales Slide 5

6 División Discrete Automation and Motion Unidades de Negocios PLC Drives Robots Drives and Controls Power Conversion Motors and Generators Robotics 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 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 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 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 Slide 6

7 Drives and Controls Grupos de productos LV Low Power Drives Industrial drives Wall-mounted and modules up to 710 kw General purpose drives up to 500 kw HVAC and water drives up to 400 kw LV High Power Drives Industrial drives Cabinet drives kw Multidrives kw Modules kw DC drives Modules 9 6 MW Cabinet drives 9-36 MW Medium Voltage Drives General purpose drives 250 kw 7 MW Special purpose drives MW Slide 8 Machinery Controls and Automation Automation solutions Machinery and micro drives Servo drives and motion control offering Scalable PLCs HMI control panels Wind Utility scale wind turbines Low voltage full power MW Medium voltage full power 2 12 MW Small wind inverters kw Drives and Controls Service Global services for the complete life cycle Spare parts Technical support Service contracts Training

8 Drives and Controls Presencia mundial UK, Bristol Servo & Motion Noruega, Ulsteinvik Finlandia, Helsinki Estonia, Jüri USA, Wisconsin New Berlin Polonia Lodz China, Beijing Alemania, Ladenburg y Heidelberg Korea, Seoul Malasia, Kuala Lumpur Sorocaba, Brazil Suiza Turgi MV Drives India, Bangalore Singapore, Central stock Asia Producción e Investigación y Desarrollo Centros Mundiales de Investigación y desarrollo y producción Centrales de stocks Ventas Alemania, Menden Central stock Europa Slide 9

9 Tecnología Hitos de éxitos > 45 Años experiencia Plataforma de compatibilidad total Transistor bipolar de compuerta aislada(igbt), neutro activo con 5 puntos de enclavamiento (ANPC-5L) Accionamientos de MT Servo de BT de alto desempeño Accionamientos de BT basados en IGTB de alta potencia con DTC, refrigerados por aire y agua 2013 PLC y E/S de seguridad 2005 AC500 PLC Escalables y compactos 2004 Accionamientos CA de BT con interfaz de usuario intuitiva 1997 Accionamientos de MT basados en IGBT con DTC Inicio del desarrollo de Accionamientos de CA 1975 Accionamientos de alta potencia PWM 1985 Control directo de Par (DTC) Megastar 3-níveles de modulación de ancho de pulso (PWM) Accionamientos de MT con control vectorial Control digital de flujo vectorial Slide 11

10 BU Drives and Controls Eficiencia Energética Slide 12

11 El desafio energético de hoy Incremento en la demanda Europa y Norte America 5.4% 26% China 94% 177% IEA forecast Crecimiento en la demanda de energía primaria Crecimiento en la demanda de electricidad M. Oriente y Africa 89% 140% India 116% 261% Slide 13

12 17,200 12,500 34,350 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 Residencial, comercial, servicios públicos, y la agricultura 58.2% Industria 40.2% Incremento de la demanda de electricidad para 2035 ( Bajos las políticas actuales) Fuente: IEA, World Energy Outlook 2011 Terawatthoras(TWh) 30, % 20,000 10,000 Transporte1.6% La demanda de electricidad se calcula como la electricidad bruta generada usada menos las pérdidas de distribución y transmisión de electricidad Slide 15

13 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 Slide 16

14 Importancia de la eficiencia energética Ayudando a nuestros clientes a hacer más con menos Slide 17 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

15 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 Slide 18

16 Eficiencia energética con accionamientos Costos del ciclo de vida Elementos principales del costo de ciclo de vida de un motor y un accionamiento* Compra del equipamiento:5% Consumo energético: 92% Mantenimiento:3% * Costo típico de reemplazar un motor e incluir un convertidor en un sistema existente 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. Group May 20 de 20, mayo 2015de 2015 Slide 20 20

17 Eficiencia energética con accionamientos Tiempo de recuperación ecológica en un día! La huella de carbon para la fabricación ACS350 (7.5 kw) 54 kg CO 2 ACS800 (250 kw) 910 kg CO 2 Retorno de inversión ecológico ACS350 (7.5 kw) 1,1 (day) ACS800 (250 kw) 0,5 (day) Definición Fabricación y venta de un producto consumen recursos naturales y se cargan el ambiente. El tiempo de recuperación ecológica se calcula como el tiempo necesario para utilizar un producto hasta que la carga medioambiental de una sola vez causada por la fabricación de productos ha sido compensada, reduciendo así la carga ambiental. El tiempo mostrado es una estimación basada en un uso medio de accionamientos Slide 21

18 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. May 20, Group 2015 May 20, Slide Slide 22

19 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 Potencial de ahorro energéticos Slide 23

20 BU Drives and Controls Plataforma integrada de accionamientos de frecuencia variable ABB Slide 25

21 Sectores objetivo y aplicaciones Accionamiento de velocidad variable Las aplicaciones con par variable son objetivos perfectos: Bombas Ventiladores Compresores Los convertidores regenerativos (4Q) generan ahorros incluso mayores, gracias a que devuelven energía a la red Slide 26 P. ej., centrifugadoras industriales, bancos de pruebas para motores y multiplicadoras de vehículos, prensas de chapa metálica, grúas y equipo de izado, cintas transportadoras, escaleras mecánicas, telesillas y teleféricos

22 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 presión, nivel o caudal Slide 27

23 Comparación de los diferentes métodos Recirculación Estrangulamiento Marcha/parada Convertidor Bomba Ahorro posible Slide 28

24 Accionamientos de velocidad Funciones de eficiencia energética Los accionamientos pueden calcular varios valores para la eficiencia energética Energía electrica ahorra Reducción de CO 2 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 Slide 36

25 Accionamientos de velocidad Funciones de eficiencia energética Ahorros: Accionamiento calcula la energía eléctrica ahorrada(kwh). Compara la cantidad kwh ahorrados v un nivel de referencia El nível de referencia es establecido por el usuario Nivel de referencia por defecto es la situación en la que el motor está funcionando sin ningún control(dol), por lo tanto el motor esta a velocidad nominal (100%) Cantidad de CO2 se calcula en función de ahorro de energía eléctrica Dinero ahorrado puede ser calculado de acuerdo con el ahorro de energía eléctrica Slide 37

26 Porcentaje de tiempo de funcionamiento Accionamientos de velocidad Funciones de eficiencia energética Percentage of operating time el 20% del tiempo el convertidor había estado funcionando entre un 60 70% de la carga... 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) Señal monitorizada cada día por la tarde un comportamiento anómalo de la presión de la tubería... Valor pico anterior Rango Amplitude del registrador logger range de amplitud > 90 Nuevo valor pico 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 Vel actual Tensión de CC Intensidad del motor velocidad del motor Slide 38 Tiem p o

27 Accionamientos de velocidad Funciones de eficiencia energética Funciones de Eficiencia energética en Accionamientos de velocidad variable ACS310 ACS355 ACS550 ACH550 ACS800 ACQ810 ACS850 ACS580 ACS880 Energía eléctrica ahorrada (kwh, moneda) X - X X X Reducciones de CO 2 X - X X X Optimizador de energía (u optimizador de flujo) X X X X X Perfiles de carga (ó analizador de carga) X - X X X Slide 39

28 BU Drives and Controls Evaluaciones energéticas Slide 40

29 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 inversión que se entrega al cliente Slide 41

30 El proceso de Evaluaciones energética Opciones Hay dos tipos de valorizaciones energéticas: Evaluaciones energética simple Evaluaciones energética diseñada Proceso: 1. Visita al cliente 2. Recopilación de datos y visita a las instalaciones 3. Mediciones (sólo en el caso de la Evaluaciones energética diseñada) 4. Informe de Evaluaciones energética 5. Entrega del informe 6. Venta de productos y seguimiento Slide 42

31 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 Motores: 1-5% de aumento de la eficiencia; mayor fiabilidad Slide 43

32 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 Slide 44

33 Referencias Distribución de agua Una planta distribuidora de agua en China necesitaba mejorar la eficiencia de una estación de bombeo la cual abastecia a personas. Drives de ABB reemplazaron los mecanismos de regulación. Ahorro de un 30% de energía Ahorro energético Reducción emisión de CO 2 Segmento y aplicación Alrededor 1000 MWh/año 500 tons/año Agua, Bombas May 20, Group 2015 May 20, Slide Slide 45

34 Referencias Fábrica de cemento 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%. Ahorro energético Reducción de CO 2 Segmento y aplicación Alrededor 5,300 MWh/year 2,650 ton/año Cemento, ventiladores May 20, Group 2015 May 20, Slide Slide 46

35 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 CO 2 Sector y aplicación 202 MWh/año 101 t/año Alimentación y bebidas; compresores Slide 47

36 Referencias Molino de azúcar Los convertidores de CA y los motores de inducción ABB sustituyeron a cinco turbinas de vapor que accionaban un molino de azúcar de una planta azucarera en Honduras. El vapor producido en la instalación ahora puede utilizarse exclusivamente para producir energía eléctrica para toda la planta. El exceso de electricidad puede comercializarse en la red eléctrica Ahorro de energía Reducción de CO 2 Sector y aplicación MWh/año t/año Alimentación y bebidas; molino de azúcar Slide 48

37 BU Drives and Controls Herramientas para nuestros usuarios Slide 49

38 Herramientas Optimizer Ayuda al usuario seleccionar motores y encontrar los documentos que cumplan los MEPS vigentes en un país o región específica. Con las opciones claras proporcionadas, el Optimizer encontrará la combinación ideal entre miles de motores. También da información útil para la optimización de su coste de propiedad Plataforma desarrollado para funcionar en PC y ipad App visualmente igual Disponible en Group May 20, 20, 2015 Slide Slide 50 50

39 Herramientas PumpSave y FanSave PumpSave Energy Saving Calculator (xls) Para comparar el control de accionamiento de velocidad contra estrangulación, encendido / apagado y control de acoplamiento hidráulico con bombas Calcule la cantidad de energía y dinero que podría ahorrar con accionamientos ABB En adición, proporciona otros beneficios tales como arranque y parada suaves, un factor de potencia mejorado, y la conexión en la automatización de procesos. FanSave Energy Saving Calculator (xls) 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. Link FanSave También proporciona cifras financieras y ambientales sobre el proyecto de adaptación método de control y recomienda un modelo de accionamiento ABB adecuado. Slide 53

40 Herramientas Calculadora de Ahorro Energético Acceso en Disponible en línea, no requiere descargarse or usar Microsoft Excel y VBA macros Adaptable a todos los dispositvos y tipos de pantallas (HMTL5) Disponible en Apple Store y Google play (Windows Store permite uso fuera de línea Dos modos: Básico y avanzada para las personas más técnicas Hashtags: #energysave #energysavetool #ABBenergysave Menu Group Slide 55 Slide 55

41 Automation Builder Asegurando la productividad y optimizando el uso de la energía Advanced services Packages and solutions Common engineering environment PLC Drives Motors Panel Safety Motion Robots 3 rd party Save up to 30% engineering effort! 20 May 2015 Slide 56

42 Automation Builder Drive Manager Integrado Drives integrated 20 May 2015 Caracteristicas Configuración remota Diagnostico y Backup PROFINET, PROFIBUS DP Offline mode Parameter im-/export Drive monitor Propuesta de valor Diagnostico rápido y configuración optima para asegurar el uso eficiente de la energía. Rápida puesta a punto y sintonización del sistema. Slide 57

43 Automation Builder Uso de librerías para aplicaciones en sistemas de bombeo y periféricos Drives integrated Características PS553-DRIVES drive library included Bloques de funciones para optimización del proceso Propuesta de valor Rápida integración Sintonización de las estaciones de bombeo y propuesta de automatización discreta. 20 May 2015 Slide 58

44 AC500 Industria de Agua Libreria para el Mercado de aguas ABB PS563-WATER Library Control de bombas y funcionalidades orientadas a aplicaciones en plantas de agua y tratamiento de Data logging, Acceso remoto Funciones avanzadas de bombeo. Beneficios Fácil integración Reduce horas de ingenieria Bajo costo de operacion (intelligent pump control) Manejo de eventos (data logging) Slide 59

45 Capacidades Locales Confiabilidad y ahorro energético Group May May 20, 20, Slide Slide 60 60

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