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

TOPOLOGIA DO SISTEMA ELÉTRICO

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

MUITO OBRIGADO!

www.unitecgroup.net

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