Eficiencia Energética en Ingenios Azucareros de México · turbinas de vapor por motores eléctricos e inversor de ... Bombas, ventiladores, compresores, ... de secuencia / lote

Eficiencia Energética en Ingenios Azucareros de México:Conversión de Energía de Turbina de Vapor a Motor Eléctrico con Inversor de Frecuencia.

Yuridia Perrotin, Discrete Automation and Motion/ATALAC, 29/08/2016

Objetivo:

Este proyecto analiza la factibilidad de reemplazar

turbinas de vapor por motores eléctricos e inversor de

frecuencia en la fabricación de azúcar y optimalizar el

aprovechamiento de vapor para la generación

eléctrica.

© ABB Group June 6, 2016 | Slide 31. Yuridia Perrotin/Marcial Ferrua.

Introducción.Situación actual en los ingenios Azucareros en México.

Fuente: USDA


Producción:En 2015 la producción estimada es de 174 millones

de toneladas.

Brasil principal productor con 35.8 mil Tn.

México es el productor número 6 y el exportador

número 5 (el número 1 a EEUU).

La producción mundial de azúcar se espera crezca

a una TCAC de 1.7%.

Consumo:México es el sexto consumidor mundial de azúcar © ABB Group June 6, 2016 | Slide

31. Yuridia Perrotin/Marcial Ferrua.


Panorama Mundial 2015.


Antecedentes:

Compañía Azucarera HondureñaFundada en 1938Uno de los mayores productores de azúcar en HondurasOpera 155 días al añoCapacidad: 10,200 toneladas de caña al díaNo requiere energía eléctrica externa.

Ingenio Santa Matilde, Honduras.


Energía desde el bagazo

Combustión

Bagazo

Electricidad

Turbinas

Vapor

Molino Azúcar© ABB Group June 6, 2016 | Slide 31. Yuridia Perrotin/Marcial Ferrua.

Oportunidad: Costo de electricidad en Honduras: Alto Oportunidad de optimizar sistema de generación: Alto

Solución: Reemplazar las 5 turbinas por motores de inducción e

inversores de frecuencia ACS1000 para los molinos de azúcar.

Uso de vapor exclusivo para la generación de electricidad.


Beneficios:

5 turbinas de 750kW 3,750kW totalesRequerimiento de vapor de turbinas:

35 libras/kW

Aprox:131,000 libras de vapor para molino

131,000 libras de vaporElectricidad:

12.7 libras/kW*Generación de Energía:

10,300kW/hExcedente:6,550kW

Vendida a la red

!1MM USD/anuales de ingresos adicionales!


Menores costos de mantenimiento (turbina vs motor)

Mejor control de velocidad de acuerdo al nivel de caña.

Control del torque y protección de sobrecarga.

Incremento en la vida útil de componentes mecánicos.

Operación en dirección inversa (reversa).

Menor ruido y mayor seguridad.

Reducción en tiempos de mantenimiento.

Mejor Sistema de monitoreo.

Beneficios:


Propuesta ABB:Visita de

reconocimiento y levantamiento de

información.

• Vista a sitio (Ingenio)

• Toma de datos

Dimensionamiento motores,

reductores, inversores de frecuencia e instalación.

•Selección de potencia, velocidad de trabajo, tipo de ventilación, régimen de sobre carga, torque requeridos, refrigeración, espacios disponibles, normativas de seguridad, selección de interruptores, transformadores, tipos de tableros, etc.

Propuesta técnico-

económica

• Descripción de los trabajos a realizar y condiciones comerciales.

Adjudicación y ejecución

del proyecto.

• Procesos internos ABB, coordinación de fechas para inicio de proyecto con el cliente.


5 turbinas c/u: 750 kW

Total: 3750 kW

Consumo de vapor: 35 lbs/kW

Presión: 200 psig


Caso de Éxito.Consumo de energía mediante turbinas de vapor.

Caldera más eficiente con alta presiónConsumo de vapor: 12.7 lbs/kWPresión: 900 psigAhorro: 22.3 lbs/kW


Caso de Éxito: Santa Matilde.Generación de energía mediante caldera de alta presión.

Consumo anterior de vapor:35 [lbs/kW] * 3750 [kW] * 155 [días] * 24 [h] = 488 Millones [lbs*h/año]

Consumo actual de vapor:12.7 [lbs/kW] * 3750 [kW] * 155 [días] * 24 [h] = 177 Millones [lbs*h/año]

Ahorro de vapor: 311 Millones [lbs*h/año] Producción adicional de energía:

311 Millones [lbs*h/año] / 12.7 [lbs/kW] = 24.5 Millones [kWh]

Costo energía: 0.04 [USD/kWh]

Ahorro: USD $980,000 por año


Caso de Éxito: Santa Matilde.Beneficios Financieros:

Portafolio de productos ABB.

Transformadores.

Tableros.

Drives.

Motores.

Sistema de control.


Portafolio de productos.Transformador de entrada:

Propósito del transformador:

Adaptar la tensión de la red a la del convertidor de frecuencia.

Reducir el nivel de fallo de la red a un nivel que el convertidor pueda manejar en caso de un cortocircuito.

Separación galvánica de la unidad de la red para simplificar el sistema de protección.

Aliviar el motor y/o red de tensiones de modo común.

Tipos de transformadores:

Aire enfriado.

Aceite.© ABB Group June 6, 2016 | Slide 31. Yuridia Perrotin/Marcial Ferrua.

ABB Transformadores de Aceite.

Rango de potencia: hasta137 MVA

Voltaje Primario hasta 170 kV

Incremento de temperatura Clase A

Líquidos aislantes aceite mineral aceite silicón esteres sintéticos


ABB Transformadores Secos.

Rango de Potencia 50kVA hasta 30 MVA 50 kVA up to 30 MVA

( transformadores secos encapsulados al vacío) 30 kVA up to 40 MVA

(Resibloc® transformador seco)

Voltaje Primario Hasta 52 kV Clase C2 (IEC 60076-11)

Aislante: 220°C (AINSI/IEEE)


Portafolio de productos.Motor:

Propósito del motor:Un motor eléctrico es un dispositivo que

funciona con corriente alterna o directa y que se encarga de convertir la energía eléctrica en movimiento o energía mecánica.

Motores de alto voltaje enfriados por aire o agua. Diseñados para condiciones ambientales duras o áreas peligrosas.

Motores de inducción: Rango de potencia hasta 18 MWMotores síncronos: Rango de potencia hasta más de 100 MW


ABB Motores de Inducción Modulares.

Construidos desde el diseño básico utilizando construcción modular.

Rango completo de carcazas y sistemas de enfriamiento

Relación peso potencia ideales.

Potencia: 160–20,000 kW

Tamaños de carcazas: IEC 315–1,120


ABB Motores Síncronos.

Arranque directo a línea y motores con velocidad variable.

Motores para alto voltajePara:

Bombas, ventiladores, compresores, refinerías, extrusores, sopladores, etc.

Potencia: 0.5-60 MW

Tamaños de carcazas: IEC 710–2,500


ABB Motores y generadores de imanes permanente.s

Aplicaciones:

Motores de propulsión Azipod.

Generadores en turbinas de viento.

Motores de corriente directa.


Inversores de frecuencia de medio voltajePropósito General

ACS 1000, ACS 1000iRefrigeración: aire/aguaRango de potencia: 315 kW – 5 MWVoltaje de salida: 2.3 – 4.16 kVEnfriado por aire ACS 1000 disponible con

transformador integrado de entrada y contacto de salida ACS 1000i

ACS 2000Refrigeración: aireRango de potencia: 250 – 2,400 kWVoltaje de Salida: 4.0 – 6.9 kVDisponible para conexión directa a línea y

transformador incluido.


MV drivesSpecial Purpose Drives

ACS 6000 enfriado por agua.Rango de potencia: 3 – 27 MWVoltaje de Salida: 3.0 – 3.3 kVAvailable as single or multidrives.

ACS 5000 enfriado por agua.Rango de Potencia: 5 – 32 MWVoltaje de Salida: 6.0 – 6.9 kV

(opcional 4.16 kV)


Control especialmente para la industria azucarera:


Control adaptable a las necesidades específicas de los usuarios y / o requisitos del proceso del azúcar. Amplia y consistente librería

comprensible para el proceso y aplicaciones de ingenios. Librerías de componentes de control

y supervisión.

Control de procesos en objetos, por ejemplo: bomba, válvula, medición, indicadores, flujo, control, control de la presión :

UsvUni,UsvBi.

UsvUniCtrl,UsvCtrl

MotorUniCtrl,MotorBiCtrl.

PidFB (Proporciona un control Modulo,Modelopara una operación especial de PidCM)

Unidad funcional que también puede proporcionar funciones para el grupo de control de secuencia / lote como, tachos a través de módulos de control específicos :

Ionización.

Filtración.

Filtración Prec.

Cristalización Pan.

VKT (cristalización continua.)

Control:Librerías.


Librerías:Control de proceso en objetos para máquinas y otras estaciones de proceso que tienen la necesidad de una secuencia especial; por ejemplo:

Centrifugadoras.

Horno de cal.

Torres Extraccion.

Prensa y secador de pulpa de celulosa tratamiento de aguas residuales , etc.

Funciones de presentación y de diálogo:

Rampa, ValorSel.

DensidadCal.

Estado de salida, etc.© ABB Group June 6, 2016 | Slide 31. Yuridia Perrotin/Marcial Ferrua.

Formatos y vistas de librerías:


Ejemplos graficos:System 800xA, Caldera.


Ejemplos gráficos:Picadora de Caña para extracción de jugo.


Ing. Yuridia Perrotin:[email protected]

Ing. Marcial Ferrua:[email protected]

Contactos:


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