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© ABB21 May 2015 | Slide 1
Marcelo Beraldo, ABB MV Drives, Abril 2015
Variadores de Media Tensión ABB Caso de Estudio: Selección óptima de Variadores de Media tensión para fajas transportadoras
© ABB GroupMay 21, 2015 | Slide 2
Conociendo los nuevos retosEl mundo esta creciendo y cambiando rápidamente
Increasing population
Growing electricity demand
Rising CO2 emissions
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Eficiencia energética con variadores ABBAyudando a los clientes a hacer más usando menos
40% industries
2/3motors
up to 50% less with VSDs
Industry is responsible for 40% of total energy consumption.
Thereof 2/3 are consumed by motors. Using ABB VSDs could reduce motor’s energy consumption by 30 to 50%.
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Los variadores ABB ahorran energía…
Energy savedwith ABB drives
1992 -5 TWh/Y
2013-400 TWh/Y
The installed base of ABB drives saved about 400 TWh in 2013, equivalent to the consumption per year of more than 100 million households in EU-27. If that 400 TWh would have been generated by fossil fuel powered electricity plants, ABB drivesreduce CO2 emissions on 2013 by 340 million tonne, corresponding with the yearly emissions of almost 85 million cars.
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MotorRectifier DC-link Inverter Output filterInput transformer
Input section
M
Input filter
Variadores de media tensión¿Qué es un variador de frecuencia de media tensión? Equipamiento para controlar la velocidad y/o torque de un motor
eléctrico.
También hay otros nombres comunes, como: VFD (Variable Frequency Drive) AFD (Adjustable Frequency Drive) VSD (Variable Speed Drive)
Un variador de MT es más que un producto, es un sistema
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Utilización de sistemas con variador de frecuencia(VFD)Beneficios
Procesos controlados con variadores de frecuencia (VFDs) tienen un impactodirecto en los costos de operación de la compañías
Menor consumo de energía y emisión de CO2
Minimiza el desgaste mecánico de los equiposProcesos eficientes y de calidadIncremento de la productividad Reducción de uso de material consumible, como agua, químicos, aditivos, etc
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Extenso portafolio de variadores de frecuenciaPara aplicaciones en media tensión
Medium voltageAC drives
ACS1000/ACS2000Every day motor controlACS1000 0.315–5 MW, 2.3–4.16 kVACS2000 0.250–3.2 MW, 4.0–6.9 kV
ACS5000High power for safe operationsACS5000 2–36 MW, 6.0–13.8 kV
ACS6000High performance for heavy industriesACS6000 3–36 MW, 2.3–3.3 kV
MEGADRIVE-LCIReliability in over 40 yearsMEGADRIVE-LCI 2–72 MW, 2.1–10 kV
ABB supplies medium voltage variable speed drives for a wide range of applications in various industries in the power range from 250 kW to more than 100 MW. This gives our customers the possibility to choose from a broad product portfolio and select the drive that best fits to their individual requirements.
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Desafíos en la mineríaAcelerar la producción y reducir los costos de producción
Las empresas mineras se enfrentan a grandes desafíos para el crecimiento sostenible. Necesitan: Mejorar el rendimiento Cortar los costos de producción Reducir el impacto ambiental Mejorar la seguridad Aumentar la automatización Corporativo y la integración con la comunidadLos variadores de velocidad optimiza el control de procesos y ahorra energía.Se utilizan en una amplia gama de aplicaciones en la industria minera.
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1. Minería bajo tierraVentiladoresBombasFajas y grúasShearersChancadoras
2. Minería tajo abiertoBombasFajasExcavadorasPalasApiladoras y recolectorasSeparadoras
3. Planta concentradoraVentiladoresBombasMolinosHPGRsMezcladores
4. Procesamiento y refineríaVentiladoresBombasFajas
Variadores de frecuencia para aplicaciones mineras
1
3
2
4
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Variadores de frecuencia para aplicaciones mineras
Fajas transportadoras
1 2
3
4
1. Minería bajo tierra 2. Minería tajo abierto 3. Planta concentradora 4. Procesamiento y refinería
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Fajas transportadorasResumen
Aplicación Fajas de pendiente positiva y
negativa(Uphill/Downhill) Rango típico de potencia 500 – 3000 kW Sobrecarga Potencia de frenado requerido Condiciones ambientales críticas
Problemas resueltos Alto torque de arranque Cambiar e incrementar el flujo de material requerido Problemas de mantenimiento Aplicaciones de pendiente negativa(Downhill) – con
solución regenerativaBeneficios para el cliente
Control de flujo del material(ahorro de energía) Velocidad variable o constante Arranque confiable en cualquier condición Costos de mantenimiento reducidos Operación amigable con los elementos
mecánicos(Mayor vida útil)
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Fajas TransportadorasCorreción de velocidad con carga compartida
Maestro/esclavoMaestro/esclavo con regulador de velocidadMCCP Conveyor Control con:
Arranque/parada Aceleración/Desaceleración Control del sistema de freno Proceso de alarmas Limites de baja/alta velocidad y torque
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Fajas TransportadorasEjemplo del comportamiento de la carga compartida
Capacity: 3425 mtphLength: 8584 mLift: 79 mBelt width: 1200mmBelt speed: 4.8 m/s
Electric motors:2 x 1000kW at the conveyor head2 x 1000kW at the middle1 x 1000kW at the conveyor tail
Ref: Latest development in Belt conveyor TechnologyM.A. Alspaugh, Las Vegas, Sept. 27, 2004
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Ref:´Latest development in Belt conveyor TechnologyM.A. Alspaugh, Las Vegas, Sept. 27, 2004
Fajas TransportadorasEjemplo del comportamiento de la carga compartida
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Caso de Estudio: Faja transportadora
Aplicación Faja
Pais de intalación Australia
Tip de variador 3*ACS 1000-W
Potencia de motor 2500 kW
Refrigeración Agua
Sistema de refrigeración Finfan externo
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Caso de Estudio: Faja transportadoraConfiguración maestro-esclavo con carga compartida
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Caso de Estudio: Faja transportadoraRequerimiento del cliente
Interruptor principal
Transformador de distribución
Variador MT(VFD)
Motores ~
Tensión de línea 33kV
13.8kV
~ ~4.16kV / 3000HP
Transformador de VFD
Alcance del suministro:
01 x Switchgear 33kV
01 x Transformador 33-13,8kV
03 x Switchgear 13,8kV para VFDs
03 x Transformadores de pulsos para VFDs
03 x Variadores MT (VFD)
03 x Cuartos eléctricos prefabricados(E-houses)
Algunos requerimientos:
Sistemas alternativos son aceptados, siempre y cuando cumplan con la aplicación.
La instalación debe ir en E-housesincluyendo el sistema de refrigeración para los variadores de MT
Interruptor para VFD
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Caso de Estudio: Faja transportadoraRequerimiento del cliente
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Remover interruptores de 13.8kV
Adicionar interruptores en 33kV
Remover el transformador
Caso de Estudio: Faja transportadoraPropuesta de ABB
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~
33kV
~ ~3.3kV / 3000HP
Propuesta de ABB:
03 x Switchgear 33kV para VFDs de MT
03 x Transformadores de pulsos para VFDs MT (Lado primario en 33kV)
03 x ACS1000 Refrigerados por agua (Sistema cerrado con Fin Fan, Agua/Aire)
03 x E-houses
Estudio CAPEX x OPEX: Estudio de eficiencia de refrigeración
Caso de Estudio: Faja transportadoraPropuesta de ABB(DMDR)
Variador MT(VFD)
Motores
Tensión de línea
Transformador de VFD
Interruptor para VFD
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Caso de Estudio: Faja transportadoraComparación con y sin transformador de distribución(33kV / 13.8kV)
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Caso de Estudio: Faja transportadoraPropuesta ABB – Sistema refrigerado por agua
Sistema refrigerado por agua ACS 1000 2500kW (Refrigerado por agua) Refrigeración con unidades Fin Fan(Sistema cerrado de agua) Transformador seco ventilación forzada (Uso exterior)
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Caso de Estudio: Faja transportadoraAnálisis de la disipación térmica
ACS1000 Refrigerado por agua + Transformador de uso exteriorEficiencia del ACS 1000W perdidas 1,8% de la potencia nominal 2500kW 45kW
90% en agua sistema Fin Fan 10% en el cuarto eléctrico aire acondicionado ~5kW
VFD Refrigerado por aire + transformador integrado:Eficiencia alrededor de 4%l de perdidas (2% variador + 2% transformador)
de la potencia nominal2500kW 100kW
100% en el cuarto eléctrico aire acondicionado ~100kW
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Caso de Estudio: Faja transportadoraSistema de refrigeración Fin Fan
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Caso de Estudio: Faja transportadoraAnálisis económico: CAPEX x OPEX
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Caso de Estudio: Faja transportadoraTransformador seco para uso exterior
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Caso de Estudio: Faja transportadoraFin Fan – Solución redundante
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Caso de Estudio: Faja transportadoraE-Houses
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Caso de Estudio: Alternativa AFERequerimiento del cliente
~
33kV
4.16kV
~ ~4.16kV / 3000HP
Interruptor principal
Transformador de distribución
Variador MT(VFD)
Motores
Tensión de línea
Transformador de VFD
Interruptor para VFD
Alcance del suministro:
01 x Switchgear 33kV(existente)
01 x Transformador 33-4,16kV(existente)
03 x Switchgear 4,16kV para VFDs
03 x Transformadores de pulsos para VFDs
03 x Variadores MT (VFD) regenerativos
Algunos requerimientos:
Sistemas alternativos son aceptados, siempre y cuando cumplan con la aplicación.
Se debe considerar en la solución que los el E-house es existente con espacio limitado
Solución regenerativa
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MotorRectifier DC-link Inverter Output filterInput transformer
Input section
M
Input filter
Input Protection
Passive Rectifier (Diodos)MotorActive front End (AFE)
Caso de Estudio: Alternativa AFEActive Front End(AFE) x Diode Front End(DFE)
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Caso de Estudio: Alternativa AFESistema regenerativo
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Caso de Estudio: Alternativa AFEACS2000: flexibilidad de conexión
Varios ACS 2000 conectados a la misma tensión
~ ~~~Transformador
externo
~Protección integrada
~ACS 2000
direct-to-line
Interruptor principal
Transformador de distribución
Variador MT(VFD)
Motores
Tensión de línea
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Caso de Estudio: Alternativa AFEAlternativa sugerida: ACS2000 AFE
VFD MT con protección de entrada integrada
Motores ~
33kV
4.16kV
~ ~4.16kV / 3000HP
Propuesta de ABB:
01 x Switchgear 33kV (existente)
01 x transformador de distribución 33-4,16kV (existente)
03 x ACS2000 AFE, con contactor y fusible integrado. Direct-to-line
Interruptor principal
Tensión de línea
Transformador de distribución
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Referencias en fajas transportadoras – ACS2000
Industria: Mina de carbón (Colombia) VFD: 12 x ACS2000/4kV Aplicación: Faja transportadora (torque constante) Potencia: 1305 [kW]
Sobrecarga: 150 [%] Velocidad:
Min: 500 [rpm] Max: 1800 [rpm]
Colombia
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Referencias en fajas transportadoras – ACS2000
Industria: Minería de hierro VFD: 91 x ACS2000/4kV Aplicación: Faja transportadoras Diferencial: Transporte de mineral sin camión (truckless)
(Ahorro anual del 77% de diésel e incremento de la seguridad de personal)
Brazil
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