Caso de estudio para aplicaciones mineras: Arranque directo de motores

Este es el primero de tres casos de aplicaciones para minería que nuestro equipo de ingeniería y proyectos ha elaborado para ilustrar cómo se desarrollan las solución de administración de motores para conexiones de BT y MT y las ventajas y desventajas relacionadas a cada una de ellas.

Principales factores a considerar

• Requerimientos de aplicacion
• Componentes principales del alimentador del motor
• Comparación de costos de BT / MT
• Descripción general de la solución de Schneider Electric para cada nivel de voltaje

Comparación de costos BT / MT

Se comparan los costos del equipo.

Los costos de las versiones de BT y MT de un alimentador único completo se comparan para una potencia de motor determinada.

Todos los elementos del alimentador se dimensionan de acuerdo con la potencia del motor y la corriente de cortocircuito.

El resultado de la comparación se da como una relación de costo LV a MV. Limita el efecto de la variación relacionada con las opciones y permite generalizar los resultados.

Relación BT / MT < 1: el beneficio es para la solución BT
Relación BT / MT > 1: el beneficio es para la solución MT

Factores no técnicos como los hábitos, los niveles de voltaje disponibles y la necesidad de mejorar la competencia del personal pueden influir en la elección.
Incluso si una solución es más costosa, puede preferirse sobre la base de tales razones contextuales, pero este también puede ser el caso cuando la diferencia en el costo del equipo entre los dos niveles de voltaje es insignificante.
Un margen, señalado como dependiente del contexto, también se considera para ilustrar estas variabilidades.

Contexto del caso de estudio: Descripción general de la distribución eléctrica de la mina a cielo abierto

Una de las arquitecturas de distribución eléctrica más comunes utilizadas para minas a cielo abierto es el sistema radial doble. Consiste en una centralita de MV principal con dos entradas y una sección de bus normalmente abierta.

Cada media barra colectora es alimentada por un transformador cargado al 50% de su capacidad pero dimensionado para suministrar la carga total. Si un transformador falla, el interruptor de circuito de entrada asociado se dispara y la sección del bus se cierra para transferir la carga total al otro transformador. Las arquitecturas radiales dobles ofrecen un buen compromiso entre la disponibilidad de energía, la redundancia del equipo y el costo total.

Los tres ejemplos se refieren a:

• Bomba de agua limpia en comunión
• Bomba de lodo sin sedimentación en desagüe de minas
• Bomba de lodo para transporte de material

Los alimentadores de bomba están dimensionados en el siguiente entorno típico:

• Altitud <1000 m
• Temperatura ambiente -5°C a 35°C
• Humedad relativa < 90%
• Aire ambiente no contaminado significativamente
• Protección IP31
• Sin riesgo sísmico
• Vibraciones insignificantes

Caso de estudio con arranque directo

Procesamiento / Comunicación

ENFOQUE DE GESTIÓN DEL MOTOR
PASOS DE ANÁLISIS		PASOS DE DEFINICIÓN Y PROPÓSITOS
Analizando objetivos	Analizar resultados	PRIORIDAD #1 Solución de control	PRIORIDAD #2 Protección	PRIORIDAD #3 Calidad de la energía	Gestión de activos
Simplicidad. Arranque frecuente. Alto par de arranque. Caída de voltaje limitada. Reducción del estrés mecánico. Calefacción más baja. Ambiente difícil. Velocidad variable. El ahorro de energía. Optimización de la huella.	DOL RVAT RVSS VSD PQ Protección Gestión de activos	BT
		Contactor de baja tensión	Disyuntor + relé	Banco de corrección del factor de potencia	Asesor de activos
		MT
		Contactor MV	Contactor + fusible + relé	Corrección individual del factor de potencia	Asesor de activos

COMENTARIOS
En la variante de 400 V, el beneficio económico del costo del equipo es visible para una longitud de cable de alrededor de 100 m. Los cables más largos requieren cambiar a 690 V o cambiar a MT.
Para 690 V, la longitud del cable tiene un impacto mucho menor. La elección de BT o MT se definirá principalmente por factores técnicos o personales adicionales.

Recomendación general

El análisis del estudio de caso se extiende en la potencia del motor. Las áreas dependientes del contexto se definen alrededor de los límites de equivalencia BT / MT, en función de la misma tolerancia que antes.

La elección de MT o BT se recomienda arriba y abajo de estas áreas respectivamente.

Se distinguen tres zonas en los gráficos de comparación:

Consideraciones Claves

El uso de 400 V para bombas grandes está limitado rápidamente por la longitud del cable. Este nivel de voltaje es adecuado para una potencia más baja y numerosos motores, donde la centralita de suministro estará cerca de las bombas.
A 690 V, los motores pueden alcanzar una potencia mucho mayor. La zona dependiente del contexto es mayor ya que la decisión de ir a MT puede imponer la necesidad de revisar la arquitectura de distribución eléctrica.
Es por eso que este nivel de BT es preferible para longitudes de cable más largas.