DMDR , Jornadas Técnicas -Lima, Trina Salazar Abril 2015 ...
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© ABB Slide 1 May 20, 2015 Discrete Automation and Motion Uso eficiente de la energía a través de la plataforma integrada de accionamientos de velocidad variable ABB DMDR , Jornadas Técnicas -Lima, Trina Salazar Abril 2015
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© ABBSlide 1May 20, 2015
Discrete Automation and Motion Uso eficiente de la energía a través de la plataforma integrada de accionamientosde velocidad variable ABB
DMDR , Jornadas Técnicas -Lima, Trina Salazar Abril 2015
© ABBSlide 2May 20, 2015
Agenda
1
2
3
4
5
Grupo ABB y DMDR
Eficiencia energética
Funciones de Eficiencia energética en accionamientos de velocidad variable ABB
Herramientas de Eficiencia energética
Evaluaciones energéticas
© ABBSlide 3May 20, 2015
BU Drives and ControlsGrupo ABB y DMDR
© ABBSlide 4May 20, 2015
Un lider global en energía y tecnologías de automatizaciónPosición de liderazgo en las principales industrias
~150,000empleados
Presente
en
países+100
Formado
en
1988Fusión de las compañias: Suiza (BBC, 1891)
y Sueca (ASEA, 1883)
En ingresos
(2013)
billones42$
© ABBSlide 5May 20, 2015
¿Cómo esta organizado?5 divisiones globales
© ABBSlide 6May 20, 2015
División Discrete Automation and MotionUnidades 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
RobotsDrives
PLC
RobotsDrivesDrives 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
Robotics
© ABBSlide 8May 20, 2015
Drives and ControlsGrupos 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
Industrial drives
Cabinet drives 100 - 5600 kW
Multidrives 1.5 - 5600 kW
Modules 1.1 - 4000 kW
DC drives
Modules 9 – 6 MW
Cabinet drives 9 - 36 MW
General purpose drives
250 kW – 7 MW
Special purpose drives
2 – 100 MW
LV High Power Drives Medium Voltage Drives
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
0.6 – 8 MW
Medium voltage full power
2 – 12 MW
Small wind inverters
2 – 27.6 kW
Drives and
Controls Service Global services for the
complete life cycle
Spare parts
Technical support
Service contracts
Training
© ABBSlide 9May 20, 2015
Drives and ControlsPresencia mundial
Finlandia,
Helsinki
Alemania,
Ladenburg y
Heidelberg
USA, Wisconsin
New Berlin
India,
Bangalore
China,
Beijing
Estonia,
Jüri
Singapore,
Central stock Asia
Alemania, Menden
Central stock Europa
UK, Bristol
Servo & Motion
Centros Mundiales de Investigación y desarrollo y producción
Producción e Investigación y Desarrollo
Centrales de stocks
Ventas
Suiza Turgi
MV Drives
Polonia
Lodz
Sorocaba,
Brazil
Noruega,
Ulsteinvik
Malasia,
Kuala Lumpur
Korea,
Seoul
© ABBSlide 11May 20, 2015
TecnologíaHitos de éxitos
> 45 Añosexperiencia
1969Inicio del desarrollo
de Accionamientos
de CA
1975Accionamientos de alta
potencia PWM
1985 Megastar 3-níveles de modulación de ancho
de pulso (PWM) Accionamientos de MT con
control vectorial
Control digital de flujo vectorial
Accionamientos de BT
basados en IGTB de alta
potencia con DTC,
refrigerados por aire y
agua1997Accionamientos de MT
basados en IGBT con DTC 1995Control directo de Par
(DTC)
2005AC500 PLC
Escalables y compactos
Transistor bipolar de compuerta
aislada(IGBT), neutro activo con 5
puntos de enclavamiento (ANPC-5L)
Accionamientos de MT
2011Plataforma de
compatibilidad total
2013PLC y E/S de seguridad
1999
2006Servo de BT de alto
desempeño
2004Accionamientos CA de BT
con interfaz de usuario
intuitiva
2009
© ABBSlide 12May 20, 2015
BU Drives and ControlsEficiencia Energética
© ABBSlide 13May 20, 2015
El desafio energético de hoyIncremento 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
Africa
© ABBSlide 15May 20, 2015
Desafío energético de hoy Incremento en el consumo eléctrico
El consumo mundial de electricidad por sectorFuente: International Energy Agency, Key World Energy Statistics 2011
Fuente: IEA, World Energy Outlook 2011
12
,50
0
Terawatt-
horas(TWh)
10,000
20,000
30,000
17
,20
0
2009 2035
34
,35
0
+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 agricultura58.2%
Industria 40.2%
Transporte1.6%
© ABBSlide 16May 20, 2015
El desafío energéticoCortar 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
© ABBSlide 17May 20, 2015
Importancia de la eficiencia energéticaAyudando 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
© ABBSlide 18May 20, 2015
Eficiencia energética en la cadenaDesde 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
© ABBSlide 20May 20, 2015
© ABB Group 20 de mayo de 2015 | Slide 20
Eficiencia energética con accionamientosCostos 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%
© ABBSlide 21May 20, 2015
Eficiencia energética con accionamientosTiempo de recuperación ecológica – en un día!
La huella de carbon para la fabricación
ACS350 (7.5 kW) 54 kg CO2
ACS800 (250 kW) 910 kg CO2
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
© ABBSlide 22May 20, 2015
Eficiencia energética con accionamientosAplicaciones 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.
© ABB Group May 20, 2015 | Slide 22
© ABBSlide 23May 20, 2015
Aplicaciones accionadas por motoresImportancia 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
© ABBSlide 25May 20, 2015
BU Drives and ControlsPlataforma integrada de accionamientos de frecuenciavariable ABB
© ABBSlide 26May 20, 2015
Sectores objetivo y aplicacionesAccionamiento 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
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
© ABBSlide 27May 20, 2015
Aplicaciones con convertidoresBombas
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
© ABBSlide 28May 20, 2015
© ABB Group
Comparación de los diferentes métodos
Recirculación
Estrangulamiento
Marcha/parada
Convertidor
Bomba
Ahorro posible
© ABBSlide 36May 20, 2015
Accionamientos de velocidadFunciones 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
© ABBSlide 37May 20, 2015
Accionamientos de velocidadFunciones 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
© ABBSlide 38May 20, 2015
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 velocidadFunciones de eficiencia energética
10
Vel actual Tensión de CCIntensidad
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…..1
0
10…
..20
20…
..30
30…
..40
40..…
50
50..…
60
60…
..70
70…
..80
80…
..90
> 9
0
Amplitude logger range
Perc
en
tag
e o
f o
pera
tin
g t
ime
“…el 20% del tiempo el convertidor había estado
funcionando entre un 60…70% de la carga...”
20
Po
rce
nta
je d
e t
iem
po
de
fun
cio
na
mie
nto
Rango del registrador
de amplitud
© ABBSlide 39May 20, 2015
Accionamientos de velocidadFunciones 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 CO2 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
© ABBSlide 40May 20, 2015
BU Drives and ControlsEvaluaciones energéticas
© ABBSlide 41May 20, 2015
Evaluaciones energética centrada en los beneficios del clienteBuscando 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
© ABBSlide 42May 20, 2015
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
© ABBSlide 43May 20, 2015
Evaluaciones energética centrada en los beneficios del clienteBeneficios 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
© ABBSlide 44May 20, 2015
Evaluaciones energética centrada en los beneficios del clienteBeneficios 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
© ABBSlide 45May 20, 2015
ReferenciasDistribución de agua
Una planta distribuidora de agua en China necesitaba mejorar la eficiencia de una estación de bombeo la cual abastecia a 200.000 personas.
Drives de ABB reemplazaron los mecanismos de regulación.
Ahorro de un 30% de energía
Ahorro energético
Reducción emisión de CO2
Segmento y aplicación
Alrededor 1000 MWh/año
500 tons/año
Agua, Bombas
© ABB Group May 20, 2015 | Slide 45
© ABBSlide 46May 20, 2015
Ahorro energético
Reducción de CO2
Segmento y aplicación
Alrededor 5,300 MWh/year
2,650 ton/año
Cemento, ventiladores
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%.
ReferenciasFábrica de cemento
© ABB Group May 20, 2015 | Slide 46
© ABBSlide 47May 20, 2015
ReferenciasSector 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
Alimentación y bebidas; compresores
© ABBSlide 48May 20, 2015
ReferenciasMolino 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 CO2
Sector y aplicación
≈ 24.366 MWh/año
≈ 12.183 t/año
Alimentación y bebidas; molino de azúcar
© ABBSlide 49May 20, 2015
BU Drives and ControlsHerramientas para nuestros usuarios
© ABBSlide 50May 20, 2015
© ABB Group
May 20, 2015 | Slide 50
HerramientasOptimizer
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
www.abb.com/motors&generators
© ABBSlide 53May 20, 2015
HerramientasPumpSave 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.
FanSave También proporciona cifras financieras y ambientales sobre el proyecto de adaptación método de control y recomienda un modelo de accionamiento ABB adecuado.
Link
© ABBSlide 55May 20, 2015
Herramientas
Acceso en
www.abb.com/energysave
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
Calculadora de Ahorro Energético
© ABB Group
May 20, 2015 | Slide 55
Menu
© ABBSlide 56May 20, 2015
Automation Builder
20 May 2015
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 3rd party
Save up to
30%engineering
effort!
© ABBSlide 57May 20, 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.
Automation Builder
20 May 2015
Drive Manager Integrado
Drives
integrated
© ABBSlide 58May 20, 2015
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.
Automation Builder
20 May 2015
Uso de librerías para aplicaciones en sistemas de bombeo y periféricos
Drives
integrated
© ABBSlide 59May 20, 2015
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)
© ABBSlide 60May 20, 2015
© ABB Group
May 20, 2015 | Slide 60
Capacidades Locales Confiabilidad y ahorro energético
