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
SOBRE A UNITEC Maior e mais moderna fábrica do segmento no Hemisfério Sul do Planeta Atuação em todo o processo: Design, Produção, Encapsulamento e Soluções Presença no mercado global, com foco principal na América Latina Planta Industrial localizada em Ribeirão das Neves (MG) Segmentos de mercado: Cidades Inteligentes, IoT, Cartões Inteligentes, Ciências da Vida e Aplicações industriais Investimento de 1,2 bilhão de reais Capacidade produtiva de 130 mil wafers/ano (360 wfr/dia). Tecnologia 200mm / 130-90nm. Acionistas:
SEGMENTOS DE MERCADO 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. 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. Iot M2M; Automação de casas e escritórios; Soluções integradas de conectividade. Aplicações Industriais Aplicações Industriais Circuitos Circuitos integrados integrados visando a utilização racional da energia e conectividade em racional redes da IoT. energia e conectividade em redes IoT. 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.
O PROJETO Área total da fábrica: 19.000m² Sala Limpa: 4.200m². Áreas administrativas: 4.236m². Produção: 240 equipamentos de produção integrados por sistema MES centralizado. Até 1000 etapas de manufatura. Utilidades: CUA Central de Utilidades 1.770m². Fonte de energia redundante 138kV.
DESAFIOS DA INDÚSTRIA DE SEMICONDUTORES NO BRASIL Desenvolvimento de fornecedores locais: Montadores Manutenção de equipamentos Materiais de sala limpa Limpeza industrial Aquisição de insumos Gases e Químicos especiais SMIF Pods Sobressalentes Infra-estrutura e logística Ferramentas e EPIs/EPCs Confiabilidade de sistemas de Facilities
SISTEMAS DE FACILITIES Objetivos Sistemas de Redundância Crítica (N+1) Equipe Garantir uma operação ininterrupta, estável e segura, bem como uma logística adequada para materiais e fornecedores críticos. 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 Operação em formato 24x7 para garantir a continuidade operacional e o atendimento aos requisites de todos os sistemas.
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
Legislação vigente LEGISLAÇÃO (ANEEL): RPODIST, MÓDULO 8: 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.
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. A IMPORTÂNCIA DA ENERGIA INTERRUPTA Solução: O suprimento de energia não pode ser realizado por fonte convencional.
SOLUÇÕES PARA O SUPRIMENTO INTERRUPTO DE ENERGIA Ponto de instalação: SISTEMA ELÉTRICO SUPRIDOR 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: SISTEMA ELÉTRICO INTERNO Transformadores de aterramento (Zig-zag) e resistores de aterramento no sistema de 13,8kV.
TOPOLOGIA DO SISTEMA ELÉTRICO
ENERGIA ESTABILIZADA UPS DINÂMICAS (FLYWHEEL) UPS dinâmicas (flywheel) 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 são dispositivos que transferem potência continuamente, utilizando tecnologia de armazenamento de energia em volantes de inércia. Características: ENERGIA ESTABILIZADA UPS DINÂMICAS (FLYWHEEL) 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 CONTÍNUA GRUPOS MOTOGERADORES GRUPOS MOTOGERADORES 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
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 OUTROS DISPOSITIVOS PARA CARGAS CRÍTICAS 2) DRUP http://sandc.com/products/power-quality/purewave-ups.asp http://www.euro-diesel.com/english/operation-description/94/2
NOSSOS AGRADECIMENTOS A SENIOR ENGENHARIA agradece à UNITEC o apoio por ela dado para a realização deste evento. MUITO OBRIGADO!
MUITO OBRIGADO! www.unitecgroup.net