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July 14, 2015
Discrete Automation and Motion Uso eficiente de la energía a través de la plataforma integrada de accionamientos de frecuencia variable ABB
DMDR ,, Trina Salazar 2015
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July 14, 2015
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 $
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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
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
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BU Drives and Controls Eficiencia Energética
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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
Africa
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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
,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%
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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
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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
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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
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© ABB Group 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%
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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.
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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
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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
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Comparación de los diferentes métodos
Recirculación
Estrangulamiento
Marcha/parada
Convertidor
Bomba
Ahorro posible
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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 superior al 30%.
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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
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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…..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
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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
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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
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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
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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%.
Referencias Fábrica de cemento
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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
Alimentación y bebidas; compresores
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BU Drives and Controls Herramientas para nuestros usuarios
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July 14, 2015
© ABB Group
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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
![Discrete calculus, introduction · Discrete calculus, introduction Tristan Roussillon 09/09/2013 [GP2010] Leo J. Grady and Jonathan R. Polimeni. Discrete calculus. Applied analysis](https://img.pdfslide.fr/doc/110x75/5f0f8efe7e708231d444c25d/discrete-calculus-introduction-discrete-calculus-introduction-tristan-roussillon.jpg)
