césar paula, brabb / mauricio ramírez, clabb – abril 2015

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ABB Drives en el Mercado de Aguas Soluciones Optimizadas en Accionamientos de Media Tension para Plantas SWRO y Grandes Estaciones de Bombeo César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015 © ABB Group May 14, 2015 | Slide 1 3BHT 490 567 R0001 Rev. B

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Page 1: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

ABB Drives en el Mercado de AguasSoluciones Optimizadas en Accionamientos de Media Tension para Plantas SWRO y GrandesEstaciones de Bombeo

César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 1

3BHT 490 567 R0001 Rev. B

Page 2: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 23BHT490546R0001, Rev. J

¿Cuáles son nuestros desafíos? El mundo actual crece y cambia rápidamente

Incrementopoblacional

Creciendodemanda eléctrica

Aumentandoemisiones de CO2

¿Cómo controlamos la calidad y los costos?

Page 3: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 33BHT490546R0001, Rev. J

El Desafío: El Control Eficiente de la Energía¿Cómo lograr mas – utilizando menos energía (Kpi)?

40% industrias

2/3motores

Hasta 50%menos con VSD´s

Industria es responsable del 40% del total de la energía consumida.

Además 2/3 son consumidos por motores. Usando ABB VSD´s podemos reducer la energía consumida por motores entre un 30 to 50%.

ABB en la optimización de los procesosConsumo específico de energía (x kWh/m3 de agua impulsada)

Page 4: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Accionamientos Media TensiónAC Drives

ACS1000/ACS2000Uso diario para el control de motoresACS1000 0.315–5 MW, 2.3–4.16 kVACS2000 0.250–3.2 MW, 4.0–6.9 kV

ACS5000Operación segura para altas potenciasACS5000 2–36 MW, 6.0–13.8 kV

ACS6000Alto rendimiento para industria demandanteACS6000 3–36 MW, 2.3–3.3 kV

MEGADRIVE-LCIConfiabilidad por mas de 40 añosMEGADRIVE-LCI 2–72 MW, 2.1–10 kV

ABB suministra accionamientos de velocidad variable para un amplio rango de aplicaciones en varias industrias y para el rango de potencias desde 250 kW a mas de 100 MW. Esto da a nuestros clients la posibilidad de escoger desde un portafolio de productos de marca y seleccionar el accionamiento que mejores prestaciones puede garantizar a sus requerimientos.

© ABB Group September 24, 2014 | Slide 43BHT490546R0001, Rev. J

Los Accionamientos de Velocidad Variable de M.T.¿Cómo lograr mas – utilizando menos energía?

ABB y la optimización de sus equipos

Page 5: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Accionamientos de Media Tensión (MVD) Presencia Local y Global

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 5

India, BangaloreIndia, Bangalore

China, BeijingChina, Beijing

NAS

Brasil, SorocabaBrasil, Sorocaba

Presencia Local:Ejemplo: Chile

Presencia Global:Seis Unidades en el mundo para Fabricación de Productos (PU)

Polonia, LodzPolonia, LodzUSA, New BerlinUSA, New Berlin Suiza, Turgi Centro de ExcelenciaSuiza, Turgi Centro de Excelencia

ABB como proveedor de tecnología

Page 6: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

TecnologíaPilar fundamental del éxito y mejora de los procesos

40 añosExperiencia

1969AC drive

development started

1985Megastar 3-level PWM

MV drive with vector control

1993Self-healing

capacitors

1995Direct Torque

Control (DTC)

1997ACS1000 first IGCT-

based MV drive

1999ACS6000 first MV multidrive

with PEBB technology

2005ACS5000 first MV

drive with VSI-MF topology

2009ACS2000 MV drive for

direct-to-line connection

2012ACS5000 second

generation

Power extension 13.8 kV

2014ACS580MV introduction

in China

© ABB Group September 24, 2014 | Slide 63BHT490546R0001, Rev. J ABB una trayectoria con historia

Page 7: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Elegir el correcto accionamiento para su aplicaciónVista general

Motor[MW]

Motor [kV]

LCI

LCIAC

S600

0

ACS2000

ACS

5000

100

50

20

10

5

2

1

0.3151.8 2.3 3.3 4.0 4.16 6.0 6.9 10.06.6 13.8

ACS1000

© ABB Group September 24, 2014 | Slide 73BHT490546R0001, Rev. J

Power range: 0.3 up to > 100 MW

ABB una experiencia comprobada

Page 8: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Accionamientos de Media TensiónMercados presentes

Cement Power Water Special applications,

e.g. test stands

Mining and minerals Chemical, oil and gas Marine Metals

© ABB Group September 24, 2014 | Slide 83BHT490546R0001, Rev. J ABB presencia mundial requerida

Page 9: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Segmentación Aplicaciones Típico rango de potencia

Aguas crudas y potables

Bombas para consumo y transmisiónBombas booster para distribución

0.3 - 5.0 MW0.3 - 1.5 MW

Plantas SWRO* Bombas para el consumo y proceso con agua de mar 0.3 - 4.0 MW

Aguas residuales Bombas para transmisión efluentesBombas de tratamiento y sopladores de aeración

0.3 - 5.0 MW0.3 - 1.5 MW

Doméstico Bombas de distribución para el enfriamiento, calentamientoy transferencia de calor

0.3 – 1.5 MW

Industrial* Bombas para el consumo y transmision para enfriamiento en procesos que requieren agua (power)

0.3 - 7.0 MW

Alto riego y grandesestaciones de bombeo

Bombas de consumo y transmission ( para los diferentes tipos de bombas existentes en el mercado)

5.0 - 40 MW

Accionamientos de Velocidad Variable de M.T.Optimización en el Mercado de Aguas

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 9

*En Chile, principales grandes proyectos están bajo ejecución y

planificación para el suministro de aguas de proceso minero

Page 10: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Sistemas de BombeoTípicos desafíos y problemas

© ABB Group

Altos costos inesperados de energía principalmente por razones de los métodos de control de flujo mecánico

Partidas y detenciones de motores y bombas

Altos costos por mantención regular del sistema de bombeo

Costos inesperados de mantención y reparación (rápido desgaste y deterioro)Bajo tiempo de vida de los components del sistema debido a las altas presiones durantela partida y detención de las bombas.Fuga de agua en el sistema de bombeo debido a la alta presión (>50 bar ) durantepartidas/detenciones ( ejem.: RT con diseño > 100 -150 bar )

El resultado:Altos costos de energíaAltos costos de mantención y reparacionesBaja disponibilidad de las componentes del

sistema.

OPEXHigh Live Cycle Costs (LCC)

Altos Costos en el Ciclo de Vida

Page 11: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Costos de Ciclo de Vida (LCC) de sistemas de bombeoAltos costos de energía y mantención

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Típicaestación debombeo

Sistema de Bombeo consiste de:

Bombas y motores

Válvulas (válvulas de control, válvulas de corte, válvulas check, etc.)

Tubería de transferencia y distribuciónSistema de Bombeo

Source: http://rrsmartpump.com/site/life-cycle-cost/

Estimated Life Cycle Costs per US Department of Energy

Típico LCC de un Sistema de bombeo:

Altos costos de energía, en este caso 45%

Altos costos de mantención regular, eneste caso 25%

Page 12: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group

Costos de Energía:Significativo ahorro de energía en la reducción de la velocidad del conjunto motor/bomba

Costos de Ciclo de Vida (LCC) de sistemas de bombeoReducción de LCC con VSD´s

Page 13: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

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May 14, 2015 | Slide 13

3BHT490570R0001 Rev. B

Accionamientos de velocidad variableMayor eficiencia y menores emisiones

Consumo de potencia para varios métodos de control

Potencial de ahorro de energía de un control con VSD versus métodos de control mecánico

La mayoría de los sistemas de bombeo a menudo funcionan a carga parcial Enormes ahorros de energía pueden lograrse mediante el control de la velocidad con accionamientos de velocidad variable

Page 14: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 14

Demanda de potencia de bombas centrifugas

Leyes de afinidad de bombasLa potencia es proporcional al

cubo de la velocidad

0102030405060708090

100

40 50 60 70 80 90 100

Power consumption at reduced speed

Flow / Speed (%)

Pow

er (%

)

Flow / Speed (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

Power (%) 100% 72.9% 51.2% 34.3% 21.6% 12.5% 6.4% 2.7% 0.8% 0.1% Power (kW) 4'000 2'916 2'048 1'372 864 500 256 108 32 4 Speed (rpm) 1'500 1'350 1'200 1'050 900 750 600 450 300 150

Ejemplo: 4 MW de la bombaAl 80% de la velocidad, la potencia consumida es de solo el 51% o 2 MW

Page 15: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

PumpA

B

Hmax

Curva de la Bomba

Curva del Sistema

Hst

PN

QN

HN

Head [m]

Flow [m3/h]

Static Hea Hst

Dynamic Head Hdyn

Liquid

Flow Diferencia en alturadel suministro

Pérdidas por fricción

HN (Nominal Head) = Hst + Hdyn

Curva de la bomba y sistema

El comportamiento del sistemade bombeo se describen concurvas

Page 16: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

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May 14, 2015 | Slide 16

H

QP

Curva Bomba

Curva Proceso

P =· g · Q · H

P k · Q · H (ley potencia hidráulica)

Demanda de potencia de bombas centrifugas

P: Potencia en eje de la bombaQ: Cantidad de flujoH: Altura / presión: Densidad de flujo medio: Eficiencia de la bomba

g: Aceleración gravitacional

Leyes de afinidad de la bomba:Flujo es proporcional a la velocidadPresión es proporcional al cuadrado de la velocidadPotencia es proporcional al cubo de la velocidad

Page 17: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

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May 14, 2015 | Slide 17

H2 = 0,64

Q2

= 0,

7

Q2

= 0,

7

H2 = 1,27

89.027.1*7.0P

Demanda de PotenciaControl por Estrangulamiento versus Control por VSD

H

Q

H1 = 1

Q1

= 1

45.064.0*7.0PQ

H1 = 1

Q1

= 1

HEstrangulamiento

(Throttling)Control VSD

Punto Diseño

Punto Diseño

Ahorro con VSD: 0.44 o aprox. 50%

Curva BombaCurva Proceso

Page 18: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Fundamental: Dimensionamiento de la BombaImpacto sobre la Eficiencia Energética

Sobredimensionamiento de las bombas esuna práctica comun.

Bombas son dimensionadas para máximoflujo y presión estática agregando factoresde seguridad por parte del:

Ingeniero de Proceso

Ingeniero Mecánico

Ingeniero de Bombas

Modificaciones en Terreno

En esta situación bomba/sistema estányendo a proveer mas flujo y presiónestática que la requerida (incremento Kpi)

Consumo de energía también es mas alto.

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May 14, 2015 | Slide 18

Flow Rate (Q)2 4 6 8 10 12

System Design Point Q=7; P=7

Page 19: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group

Ejemplo, Sistema de bombeo con alta presión estáticaFlujo: 90% continuos / Potencia Motor: 3.5MW

Page 20: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group

Ejemplo, Sistema de bombeo con alta presión estáticaFlujo: 90% continuos / Potencia Motor: 3.5MW

Page 21: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group

Costos de Energía:Significativos ahorros de energía al reducir velocidadmotor/bombaAlto factor de potencia (0.95 to 1.0)

Costos en Ciclo de Vida (LCC) de sistemas de bombeoReducción de LCC utilizando VSD´s

El beneficio: Reducir costos en ciclo de vida (OPEX) de los sistemas de bombeo.

Page 22: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group

Costos de mantención y reparación:Reducción de costos de mantenanción y reparación debido a la bajade la presión en las components del sistema de bombeo durante laspartidas, detenciones y la operación con la disminución de la velocidad de conjunto motor/bomba

Costos en Ciclo de Vida (LCC) de sistemas de bombeoReducción de LCC con VSD´s

Page 23: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Sensible en el uso & desgaste de partes de los sistemas de bombeo:

Rodamientos y sellos de las componentesde los sistema tales como motores bombas, válvulas, etc.

Uniones y sellos en la tubería.

Enrrollado del motor y jaula del estator para partida DOL

Típicamente partidas DOL son limitadas a un máximo de tres (03) partidas por hora.

Costos en Ciclo de Vida (LCC) de sistemas de bombeoCostos de alta mantención y reparación

Page 24: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Métodos de Partida de Motores de InducciónVista General

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Método de Partida Corriente Inrush en % comparada con INAccionamiento Velocidad Variable (VSD) 100% (dependiendo sobre requer. de partida)

Típico Partidor Suave (PSS) Hasta 300%

Conexión Estrella/delta Hasta 400%

Directo a la Línea (DOL) Hasta 700%

Page 25: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Partida de Motores de Inducción Directo a la Línea (DOL)Alto uso y desgaste – altos costos de mantención

© ABB Group

Impacto Negativo sobre la RedAlta corriente inrush de partida resultando en caidas de voltaje

Típicos problemas:

Otros consumidores genera disturbiosOtros motores en operación pueden tripearPartida de motores podría no ser posible todos

Alto estres térmico sobre los enrrollados del motor (envejecimiento)

Limitado números de partidas (típicamente 3 partidas por hora)

Alto estres mecánico en los componentews del sistema tal comomotores, bombas, rodamientos, sellos, válvulas, tubería, etc..

Page 26: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 26

Sin corriente inrush durante la partida

Sin caida de voltaje en la red

Sin estres térmico sobre enrrollados del motorSin limitación en el número de partidas

Partida de motores de inducción con VSDVentajas y BeneficiosVSD provee suave y controlada aceleración de Motor y Bomba

Menor estres a la bomba y motor

Menor estres al sistema hidráulico

Menor o sin riesgo de oleadas (water hammer)

Menor riesgo de fuga de agua

El beneficio: Reducidos costos en el ciclo de vida (OPEX) de los sistemas de bombeo y alta disponibilidad.

Page 27: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Localización:Planta de Agua de Binhai en Tianjin, ChinaVSD MT - tipo ACS 2000

Principales beneficios:30% reducción en consume de energía es

lograda con la instalación de un ACS 2000 MT VSD (315 kW) para reemplazar control por estrangulamiento mecánico sobre la bomba.

Adicionalmente la pérdida de agua esreducida en torno al 10%.

Case ejemploDistribución Agua Fresca

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 27

Page 28: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 28

3BHT 490 567 R0001 Rev. A

Plantas desaladoras SWROVentajas de un Accionamiento de Velocidad Variable

Significativa redución de costos de operaciónSignificativo ahorro de energíaExacto y preciso control de la presión

Sin sobre/baja presión en membranas ROPresión es dependiente de la temperatura y la salinidad del agua de mar.

Protección del proceso ante fluctuaciones de la red / reduce caída de la operación a -25% de la caída de voltajePartida Suave

Menor estres mecánico al motor, bomba, membranas, sistema hidraúlico, etc.Sin estres térmico a los enrrollados del motor.

Quiebre de Costos de una planta desaladoraSWRO (2006).

Tendencia es hacia proyectos BOO (Built Own Operated)

Costos de operación los mas bajosposible, es uno de los factoresdeterminantes.

Page 29: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Media TensiónAC 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 Group September 24, 2014 | Slide 293BHT490546R0001, Rev. J

ABB suministra accionamientos de velocidad variable para un amplio rango de aplicaciones en varias industrias y para el rango de potencias desde 250 kW a mas de 100 MW. Esto da a nuestros clients la posibilidad de escoger desde un portafolio de productos de marca y seleccionar el accionamiento que mejores prestaciones puede garantizar a sus requerimientos.

Los Accionamientos de Velocidad Variable de M.T.¿Cómo lograr mas – utilizando menos energía?

ABB optimizando productos y soluciones

Page 30: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 30

Suministro de Potencia - Voltaje Soluciones

10 - 13.8kV típico para SWRO y grandes estaciones de bombeo

M M

4.16 – 6.9 kV

M MM

En algunos casos > 13.8kV

M M

Interruptor, adicional costoTransformador de subidaAdicional costoAdicional pérdidas

Page 31: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Accionamientos de Media TensiónSoluciones para Estaciones de Bombeo & plantas desal. SWRO

© ABB Group May 14, 2015 | Slide 31

M

Soluciones con transformador de entrada

E- house

M

Sin Transformador

ConexiónDirecto-a-línea (DTL)

connection

E- house

M

Transformador Externo

E- house

Transformador Integrado

¿Cuál es la mejor solución ?

Page 32: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Soluciones MVDTransformador integrado, enfriado en aire

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 32

S3

Convertidor y transformador

(enfriado en aire) instalación interior

Las ventajas:Fácil instalación (3 cables entrad y 3 de salida)

Consideraciones:Convertidor y Transformador enfriado en aire

Transformador enfriado por aire forzado (menos eficiente)

Típica eficiencia del accionamiento: 96 – 96.5%

Aprox. 3.5 - 4% pérdidas en interior del E- house

E- house – enfriamiento afecta al CAPEX y OPEX

E- House – mayor espacio requerido

M

E- house

Voltaje línea: hasta13.8kV

Page 33: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Soluciones MVDTransformador externo, convertidor enfriado en aire

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 33

E- house

M

Las ventajas:Solo pérdidas del convertidor en interior de E- house

Menor enfriamiento del E- house comparado con solución integrada.

Mayor eficiencia del transformador: 99% (maturelcooled)

Típica eficiencia del accionamiento: 97%

Menor espacio del E- House comparado con solución integrada.

Voltaje línea: > 13.8 kV

Consideraciones:Cableado entre transformador y convertidorRequiere pozo para el caso de trafo en aceite (OOCC)

Transformer

outdoor installed

Page 34: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Soluciones MVDSin transformador y convertidor enfriado en aire

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 34

What is the best solution for your

requirements (CAPEX / OPEX)

S1

Las ventajas:Fácil instalación (3 cables entrada / 3 de salida)Menor espacio en E- houseMenor peso (sin transformador)Fácil retrofit para motores de velocidad fija

E- house

M

Consideraciones:Típica eficiencia del accionamiento: 96 – 97%Aprox. 3 - 4% pérdidas en interior de E- houseEnfriamiento de E- house afecta CAPEX y OPEX

4.0, 6.0 – 6.9kV

4.0, 6.0 – 6.9kV

Page 35: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Soluciones Optimizadas MVDTransformedor externo y convertidor enfriado en agua

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May 14, 2015 | Slide 35

Ventajas:Alta eficiencia del convertidor: 98.5%Solo 2% de las péridas al interior del E- house, lasrestantes pérdidas son transferidas por el agua del sistema de enfriamiento al exterior del E- houseMenor o no es requerido enfriamiento en E- house Alta eficiencia del transformador efficiency: 99% (maturel cooled)Típica eficiencia del accionamiento: 97.5%

Consideraciones:Dependiendo de la T°de enfriamiento del agua, se define usar fin/fan o chiller

E- house

M

Voltaje línea: > 13.8 kV

Converter Coo

ling

wat

er s

uppl

y

Oil immersed transformer

Page 36: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Soluciones Optimizadas MVDTransformador externo y convertidor enfriado en agua

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 36

E- house

M

Convertidor

Oil immersed transformer

Comentario:

*Sistema de enfriamiento de agua externo no está incluido

Ventajas:Baja o sin demanda de enfriamiento en E-house.Optima eficiencia convertidor/transform. : 97.5%

Ejemplo: Accionamiento de 3500 kWPérdidas al E-house: 1.0 kW

1.0 kW

Dato típico de eficiencia:Eficiencia Convertidor: 98.5%Eficiencia Transformador: 99.0%Total eficiencia Drive: 97.5%*

51.5

kW

Consideraciones:Dependiendo de la T° enfriamiento del agua, fin/fan o chiller es requerido

Page 37: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Soluciones Optimizadas MVDTransformador externo y convertidor enfriado en agua

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May 14, 2015 | Slide 37

E- house

M

Voltaje línea: > 13.8 kV

Convertidor

Transformador

Pta. Enfriamiento agua

Fin/Fan cooler

Coo

ling

wat

er s

uppl

y

Chiller

Suministro de agua de enfriamiento

Casi el 100% de las pérdidas son transferidas a través del agua de enfriamiento fuera del E- house

Agua de proceso

Page 38: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Soluciones Optimizadas MVDTransformador externo y convertidor enfriado en agua

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 38

E- house

M

Voltaje línea: > 13.8 kV

Convertidor

TransformadorPlanta de enfriamiento de agua:

En estaciones de bombeo el agua es disponible. Max. temperatura: 38°C (contactar a ABB)Agua de mar puede ser usada (contactar a ABB)

Fin/Fan cooler:

Hasta 47°C de T° ambiente para uso de Fin Fan (contactar a ABB) Para detalles y soluciones contactar a ABB

Coo

ling

wat

er s

uppl

y

Significativo ahorro en OPEX y CAPEX puede ser logrado en caso donde plantas de enfriamiento de agua son disponibles o fin/fan cooler puede ser utilizado.

Page 39: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Soluciones MVDResumen para accionamiento de bomba de 3.5 MW

© ABB Group May 14, 2015 | Slide 39

Pérdidas en calor al E- house

Trasnformador integrado

140 kW

Eficiencia drive enfriado en aire: 96.0%(Convertidor/Transformador Integrado)

Tramsformador externotransformerPérdidas en calor al E- house

70 kW

Eficiencia drive enfriado en aire: 97.0%(Convertidor/Transformador inmerso en aceite)

Mejora de la eficiencia del drive: 1.0%50% menor de potencia demandada y costos del sistema HVAC

Transformador externo

Pérdidas en calor al E- house

1 kW

Eficiencia drive enfriado en agua: 97.5%(Convertidor/Transformador inmerso en aceite)

Mejora de la eficiencia del drive: 0.5 - 1.5%Menor o sin demanda de enfriamiento de HVAC en E- house

51.5 kW pérdidas de calor enfriadas por agua fuera del E-

house

Page 40: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group May 14, 2015 | Slide 40

Solución Optrimizada MVDTransformador externo y convertidor enfriado en agua

ACS1000 enfriado en aguaRango de Potencia: hasta 5.2 MWVoltaje motor: 3.3 – 4.16 kV12 o 24 pulsos rectificador de diodosFiltro sinusoidal a la salida

Típico circuito de agua de un MV Drive

Introducción:

Mayor parte de las componentes quegeneran calor son enfriadas por agua.

El Drive está controlando la T° del aguapura interna como referencia de T°.

Suficiente velocidad de flujo y T° del aguaexterna tiene que ser suministrada al convertidor

Page 41: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group May 14, 2015 | Slide 41

Soluciones MVDTransformador externo y convertidor enfriado en agua

ACS1000 Aire «smart water cooling»Disponible como opción de ingenieríaRango Potencia: 0.3 – 2.0 MWVoltaje motor: 3.3 – 4.16 kV

Enfriado en agua con un intercambiador de calor aire-aguaintegradoPrincipio de funcionamiento simplificado del circuito de aire de refrigeración cerrado. Las flechas celestes y verdesindican el flujo de aire.Para detalles contactar a ABB.

Page 42: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

© ABB Group

May 14, 2015 | Slide 42

CAPEXReducción de Costos sin Comprometer la Operación

OPEXOperación Eficiente sin Comprometer la Disponibilidad

Page 43: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

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May 14, 2015 | Slide 43

Page 44: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

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May 14, 2015 | Slide 44

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Soft starting with VSD and automatic bypassSynchronous Bypass Unit (SBU)

Synchronous Bypass ControlStart-up bypass for induction motorsStart-up bypass for more than 6 motors as engineered optionControlled by extra AMC board, using Synchrotact 5

Cabinetdimensions

Length: 830 mm;

Depth: 1000 mm

Height: 2360 mm

Weight:700 kg

.

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Soft starting with VSD and automatic bypassExample with 6 Motors

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Soft starting with VSD and automatic bypassChile, reference example - process water supply for mining

Intake PS,equipped with 8 pumps

Motor data: 450 kW / 4000 V

One ACS 1000i with Auto By-pass

Two Booster PS,each equipped with total 8 pumps

Motor data: 3200 kW / 6900 V

Two ACS 5000 with Auto By-pass

Simplified overview diagram for illustration

Page 48: César Paula, BRABB / Mauricio Ramírez, CLABB – Abril 2015

Soft starting with VSD and automatic bypassChile, reference example - process water supply for mining

Scope of supply of ABB Process Automation (PA):

Complete e-rooms as turn-key solution including:

- Variable speed drives (ACS 1000 and ACS 5000 with auto bypass)

- MV/LV power distribution (switchgear, MCC)

- Auxiliary power distribution (ACC, UPS, battery charger)

- Distribution transformers

- Instrumentation

- Communication (DCS, SCADA)

- E-room equipment (e.g. fire-fighting, HVAC, lighting)

- Power transformers (distribution and VSD)

- Power factor correction

- Emergency diesel generator

- Heat exchangers for water-cooled equipment (chiller/fin fan)

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© ABB Group December 2009| Slide 49

SWRO desalination, reference examples

More than 229 medium voltage drives in 17 plants

Project name Production Installation Medium Voltage Drives(m3/d) country Qty. Product

Magataa Desalination Plant 500'000 Algeria 33 ACS1000

Tuas Desalination Plant 265'000 Singapore 32 ACS1000

EDAM Jamnagar / Reliance 189'270 India 30 ACS2000

Escondida Desalination Plant 220'000 Chile 28 ACS2000

Ras Az Zawr 300'000 Saudi Arabia 236 ACS500017 ACS2000

Point Lisas Industrial Park 130'000 Trinidad 12 ACS1000

Salalah Desalination Plant 69'000 Oman 10 ACS1000

Perth SSWA stage 1 137'000 Australia 9 ACS1000

Perth SSWA stage 2 137'000 Australia 9 ACS1000

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© ABB Group December 2009| Slide 50

SWRO desalination Reference example: Magtaa, Algeria

Background:Capacity of 500,000 m³/day of drinking water to serve about 5 million peopleMagtaa plant in Algeria will be the world's largest seawater desalination plant using reverse osmosis technology

ABB scope of supply:Electrical plant system, including a 220 kV outdoor substation33 MVD type ACS 1000 / total drive power: 57.8 MW

Motor voltage: 3300 VMotor power: between 700 and 2000 kW12-pulseAir-cooled

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© ABB Group December 2009| Slide 51

SWRO desalination Reference example: Chile Minera Escondida

Background:216,000 m3/d (57 MGD) SWRO plant for Chile’s Escondida copper mineThe mine, whose owners include BHP Billiton and Rio Tinto, is located in the Atacama Desert, southeast of Antofagasta.

ABB scope of supply:28 MVD type ACS2000 / total drive power: 35MW

Motor voltage: 4000 VMotor power: between 355 and 2300 kWAir-cooled

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© ABB Group May 14, 2015 | Slide 523BHT 490 567 R0001 Rev. A

Reference exampleSummary, large pumping stations

More than 900 MW drive power

Project Name Installation Country

No. MVD

Total Drive Power [kW]

Toshka Raw Intake Intake PS Egypt 21 240'000

Ras Lafan Sea Water Intake PS Qatar 27 199'000

Shuwaihat water transmission scheme UAE 44 137'000

Kumming China 4 88'000

Hui Nan Zhuang PS China 8 60'000

La Brena Spain 6 46'200

Changi Waster water influence PS Singapore 10 35'000

TARP Chicago waste water influence PS USA 6 26'850

Changi Waster water effluence PS Singapore 8 15'200

Wanjiazhai Yellow River Project P.2 China 2 13'000

54 860'250

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May 14, 2015 | Slide 53

3BHT 490 567 R0001 Rev. A

Reference exampleEgypt - Toshka Raw Intake pumping station

Flow control method: Variable Speed Drives

Water supply for: 25,000ha farm landThree million people

Pumping capacity: 334`000 liter per second

Number of pumps: 21 (one as spare)

Motor type: Vertical synchronous

Motor power: 12 MW per pump

Speed range: 210 – 300 rpm

Total drive power: 240 MW

Nasser Lake above the Aswan High Dam

outlet canal:240km long

Pumping station

140m long, 30m wide, 60m high

inlet canal: 6km long

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May 14, 2015 | Slide 54

3BHT 490 567 R0001 Rev. A

B

27 x ACS6000 VSDs27 x induction motors type AMC (375 rpm) Speed range: 244 – 382 rpmNominal motor power:

- Phase 1 9 x 7050 kW- Phase 2 18 x 7500 kW

Total drive power: 199.45 MW

Reference example - Industrial cooling water Qatar, Ras Laffan - sea water intake pumping station

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© ABB Group May 14, 2015 | Slide 553BHT 490 567 R0001 Rev. A

Reference exampleUAE – Shuweihat water transmission scheme

Transfer of fresh water from Shuweihat desalination plant to the city Abu Dhabi and other locations

250km parallel double pipeline with 1600mm diameter

Transfer capacity: 100 million gallons a day (682’000m3/d)

Six Pumping StationsTotal number of VSDs: 44Total drive power: 137 MW

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3BHT 490 567 R0001 Rev. A

Reference: Chile Michilla Pumping StationProcess water for mining

Approx. 10km distance, 700m head

Converter ACS 1014-W1Motor power 2100 kWMotor voltage 4 kVMotor speed 3000 rpm

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