SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE ENERGIA DE MISSÃO CRÍTICA‡ÃO... · Sistema elétrico forte –SE...
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SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE
ENERGIA DE MISSÃO CRÍTICA
01/12/2016
Ildeu Marques – Senior Engenharia
Rodrigo Cenizio – Unitec Semicondutores
INTRODUÇÃO
Esta palestra tem por objetivo apresentar um “case” da solução técnica adotada para o
“Sistema de Alimentação de Energia de Missão Crítica”
na Planta Industrial da UNITEC, instalada no município de Ribeirão das Neves - MG, maior e
mais moderna fábrica de semicondutores do hemisfério sul do planeta.
SUMÁRIO
Introdução
Sobre a Unitec, o mercado e o projeto
Desafios da Indústria e semicondutores no Brasil
Sistemas de Facilities
A importância da energia ininterrupta
Soluções para o suprimento ininterrupto de energia
Sistema elétrico supridor
Sistema elétrico interno
Energia estabilizada – UPS dinâmicos (flywheel)
Energia contínua – Grupos motogeradores
Resultados esperados
Outros dispositivos para cargas críticas
Planta Industrial
localizada em Ribeirão das Neves (MG)
Investimento de 1,2 bilhão
de reais
Atuação em todoo processo:
Design, Produção,
Encapsulamento
e Soluções
Acionistas:
Segmentos de mercado: Cidades Inteligentes, IoT,
Cartões Inteligentes,
Ciências da Vida e Aplicaçõesindustriais
Maior e mais moderna fábrica do
segmento no Hemisfério Sul
do Planeta
Presença no mercado
global, com foco principal na América
Latina
Capacidade produtiva de 130 mil wafers/ano (360 wfr/dia).
Tecnologia200mm /130-90nm.
SOBRE A UNITEC
Aplicações Industriais• Circuitos integrados visando a utilização
racional da energia e conectividade em redes IoT.
SEGMENTOS DE MERCADO
Iot• M2M;• Automação de casas e escritórios;• Soluções integradas de conectividade.
Ciências da Vida• Soluções tecnológicas para saúde e bem estar, agricultura, veterinária,
qualidade e segurança de alimentos e meio ambiente;• Laboratório em chip para diagnósticos remotos;• Tecnologia avançada em biossensores;• Dispositivos práticos e vestíveis.
Identificação e Segurança• Controle de inventários e ativos em tempo
real e online;• Rastreamento de veículos, bagagens,
cargas e documentos;• Identificação e rastreamento para indústria
farmacêutica/diagnóstico.
Aplicações Industriais• Circuitos integrados visando a utilização
racional da energia e conectividade em redes IoT.
Cidades Inteligentes• Módulos IoT, e soluções de conectividade
para mobilidade urbana;• Driver para luminarias em LED;• Telegestão para ambiente de luminárias
LED;• Plataforma para conectividade em veículos.
Área total da fábrica:
19.000m²Sala Limpa: 4.200m².
Áreas administrativas: 4.236m².
Utilidades:
• CUA – Central de Utilidades 1.770m².
• Fonte de energia redundante 138kV.
Produção:
• 240 equipamentos de produção
integrados por sistema MES centralizado.
• Até 1000 etapas de manufatura.
O PROJETO
• Desenvolvimento de fornecedores locais:
Montadores
Manutenção de equipamentos
Materiais de sala limpa
Limpeza industrial
• Aquisição de insumos
Gases e Químicos especiais
• Sobressalentes
• Infra-estrutura e logística
• Ferramentas e EPIs/EPCs
• Confiabilidade de sistemas de Facilities
SMIF Pods
DESAFIOS DA INDÚSTRIA DE SEMICONDUTORES NO BRASIL
SISTEMAS DE FACILITIES
Objetivos
Garantir uma operação ininterrupta, estável e segura, bem como uma logística adequada para materiais e fornecedores críticos.
Sistemas de Redundância Crítica(N+1)
Equipe
Operação em formato 24x7 para garantir a continuidade operacional e o atendimento aos requisites de todos os sistemas.
• Alimentação elétrica redundante por meio de geradores e UPS
• Sistemas de segurança: • TGMS• SDAI, SPCI
• Sistema de HVAC• Temperatura, Umidade,
Limpeza e Pressão do Ar• Sala Limpa Certificada
ISO 6 Atmosphere.• Sistema de Água Ultrapura; • Tratamento dos resíduos; • Sistemas de fornecimento de
Gases e Químicos Especiais
O processo de fabricação requer controles de:
• Vibração;
• Temperatura;
• Umidade;
• Partículas;
• Pressão;
• Energia elétrica.
• Requisitos de processo:
Tensão estável: Vn± 8%.
Frequencia estável: 60Hz±0,2% (59,88Hz a 60,12Hz)
Sem interrupções superiors a 16ms.
• Maior impacto:
Trip de Máquinas a partir de 20ms.
• Legislação (ANEEL):
PRODIST, Módulo 8.
A IMPORTÂNCIA DA ENERGIA INTERRUPTA
1) Limite de continuidade para consumidores entre 69kV e 230kV
• DIC: 05 horas/ano, 03 horas/trimestre e 02 horas/mês.
• FIC: 05 interrupções/ano, 03 interrupções/trimestre e 02 interrupções/mês.
• DMIC: 1,5 horas/mês.
2) Variações de frequência
• Faixa de frequência em condições normais de operação: 59,9Hz e 60,1Hz.
• Quando de distúrbios no sistema de distribuição: 59,5Hz a 60,5Hz em 30 segundos.
• Havendo necessidade de corte de geração ou de carga, a freqüência:
a) deve permanecer entre 56,5Hz e 66,0Hz em condições extremas;
b) pode permanecer acima de 62Hz por até 30 segundos e acima de 63,5Hz por até 10s;
c) pode permanecer abaixo de 58,5Hz por até 10 segundos e abaixo de 57,5Hz por até 05s.
Legislação vigente
LEGISLAÇÃO (ANEEL): RPODIST, MÓDULO 8:
O processo de fabricação requer controles de:
• Vibração;
• Temperatura;
• Umidade;
• Partículas;
• Pressão;
• Energia elétrica.
• Requisitos de processo:
Tensão estável: Vn± 8%.
Frequencia estável: 60Hz±0,2% (59,88Hz a 60,12Hz)
Sem interrupções superiors a 16ms.
• Maior impacto:
Trip de Máquinas a partir de 20ms.
• Solução: O suprimento de energia não pode ser
realizado por fonte convencional.
A IMPORTÂNCIA DA ENERGIA INTERRUPTA
SOLUÇÕES PARA O SUPRIMENTO INTERRUPTO DE ENERGIA
SISTEMA ELÉTRICO SUPRIDOR
• Ponto de instalação:
Sistema elétrico forte – SE NEVES 1 (rede básica).
Sistema em anel, com dupla fonte de alimentação.
Proximidade da fonte: elevada potência de curto circuito. Falhas distantes causam baixo
impacto na tensão da Unitec.
• Melhorias na Linha de Transmissão existente:
Instalação de Pára-raios ZnO em todas as torres de transmissão.
Reforço eletromecânico nas estruturas.
Instalação de proteção diferencial de linha, utilizando-se cabo OPGW.
Otimização nas proteções no sistema de 138kV da Concessionária.
SOLUÇÕES PARA O SUPRIMENTO INTERRUPTO DE ENERGIA
• Backup de 100% da carga:
Instalação de 05 Grupos motogeradores diesel (Caterpillar), 5 x 2,5MVA.
• Energia estabilizada para 100% das cargas criticas:
Instalação de Grupos de UPS dinâmicas “flywheel” (Active Power – Caterpillar) 5 x 1,2MVA.
• Confiabilidade operacional:
Sistema elétrico interno em anel.
Redundância dupla para cargas não críticas e redundância tripla para cargas críticas.
• Sistema de aterramento:
Transformadores de aterramento (Zig-zag) e resistores de aterramento no sistema de 13,8kV.
SISTEMA ELÉTRICO INTERNO
O sistema de geração utilizando UPS Flywheel em conjunto com
grupos geradores diesel foi projetado e dimensionado para atender as
cargas críticas da Unitec sem permitir que as mesmas sofram parada
por queda de energia proveniente da Concessionária.
UPS dinâmicas (flywheel)
ENERGIA ESTABILIZADA – UPS DINÂMICAS (FLYWHEEL)
UPS dinâmicas são dispositivos que transferem potência continuamente, utilizando
tecnologia de armazenamento de energia em volantes de inércia.
Características:
• Eficiência: 98%
• Arquitetura redundante, modular e paralela.
• Sem utilização de baterias.
• Até 75% menor do que um sistema UPS baseado bateria.
• Operação integrada com geradores.
• Cancelamento de harmônicos.
• Proteção contra transientes
• Regulação de tensão.
• Correção de fator de potência
• Baixo tempo de recarga.
ENERGIA ESTABILIZADA – UPS DINÂMICAS (FLYWHEEL)
Parâmetros de entrada:
Entrada em 480V +15%, 60Hz +10%
Parâmetros de Saída:
Tensão nominal 480V +1%, DHT < 3-5%, 60Hz +0,2%
ENERGIA ESTABILIZADA – UPS DINÂMICAS (FLYWHEEL)
Motor estacionário diesel CATERPILLAR (modelo 3516B), 1.800rpm, 16 cilindros em “V”.
Gerador CATERPILLAR (modelo SR5), 13,8kV, 2,5MVA, trifásico, FP 0,8i, sem escovas
GRUPOS MOTOGERADORES
ENERGIA CONTÍNUA – GRUPOS MOTOGERADORES
RESULTADOS ESPERADOS
1) Alimentação de cargas críticas de forma ininterrupta;
2) Qualidade de energia para cargas sensíveis;
3) Alta confiabilidade e disponibilidade operacional;
4) Baixos índices de manutenção;
5) Operação segura;
6) Retorno ao investimento;
7) Melhoria contínua.
1) PUREWAVE
http://sandc.com/products/power-quality/purewave-ups.asp
2) DRUP
http://www.euro-diesel.com/english/operation-description/94/2
OUTROS DISPOSITIVOS PARA CARGAS CRÍTICAS
MUITO OBRIGADO!
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A SENIOR ENGENHARIA agradece à UNITEC o apoio
por ela dado para a realização deste evento.
NOSSOS AGRADECIMENTOS