Selección de transformadores para proyectos mineros en Perú: altitud, sistemas de 60 Hz y logística in situ

Selección de transformadores para proyectos mineros en Perú: altitud, sistemas de 60 Hz y logística in situ

La adquisición de transformadores para una mina rara vez consiste en una simple comparación de kVA, relación de tensión y precio. Un proyecto puede combinar subestaciones a gran altitud, motores de gran potencia, variadores de frecuencia, alimentaciones por cable largas, condiciones de red deficientes y rutas de transporte limitadas. Si estos factores no se traducen en requisitos claros para los transformadores, es posible que el equipo cumpla con las especificaciones eléctricas sobre el papel, pero que su rendimiento sea deficiente una vez instalado.

Estrategias de Zisheng Electric Selección de transformadores para proyectos mineros en Perú como un análisis coordinado del sistema eléctrico, las cargas de proceso, la altitud, el entorno y la logística. El sistema interconectado de Perú funciona a 60 Hz, tal y como se indica en la documentación oficial del proyecto del COES, pero la frecuencia por sí sola no define el transformador. El esquema unifilar aprobado, las especificaciones de la empresa eléctrica o del propietario y las mediciones in situ deben establecer los niveles de tensión reales, los requisitos de aislamiento y los límites de funcionamiento.

Por qué la selección de transformadores para la minería comienza por el proceso

La demanda eléctrica de una mina depende de la producción. Las trituradoras, los molinos, las cintas transportadoras, las bombas, los sistemas de ventilación y los equipos de desaguado no se ponen en marcha ni funcionan todos de la misma manera. Algunas cargas tienen una corriente de arranque elevada. Otras se controlan mediante variadores de frecuencia. Algunas son críticas, ya que un corte de suministro eléctrico puede interrumpir el drenaje, la ventilación o la manipulación del mineral. Por lo tanto, la potencia nominal y la impedancia del transformador deben comprobarse en función de los casos de funcionamiento, en lugar de basarse en un único total de carga conectada.

Empieza con una lista de cargas en la que se distingan las cargas continuas, intermitentes, en espera y futuras. Identifique el motor de mayor potencia, su método de arranque, la frecuencia de arranque y la caída de tensión admisible. Anote la configuración de impulsos del variador de frecuencia (VFD), los datos de armónicos y los equipos de corrección del factor de potencia. Si los generadores o una fuente renovable local pueden funcionar en paralelo con la red eléctrica, incluya esos modos en el estudio.

Casos operativos que deben calcularse

• Producción normal con la diversidad prevista y en las condiciones ambientales habituales.
• Puesta en marcha del motor de mayor potencia con otras cargas esenciales en funcionamiento.
• Reinicio tras una interrupción de tensión o una desconexión por fallo del proceso.
• Funcionamiento con una conexión a la red más débil o con generación local.
• Un transformador fuera de servicio en un sistema en el que se utilizan unidades en paralelo.
• Ampliación prevista con el programa de carga futuro confirmado.

Datos clave para la selección de transformadores en proyectos mineros en Perú

La gran altitud plantea un problema tanto dieléctrico como térmico

Muchas zonas mineras de los Andes se encuentran a una altitud muy superior a los 1.000 m. La altitud exacta debe determinarse a partir del estudio topográfico del proyecto. A mayor altitud, la menor densidad del aire afecta a las distancias de seguridad externas y al rendimiento de refrigeración de las superficies refrigeradas por aire. La norma IEC 60137 establece un procedimiento de corrección de altitud para los pasamuros de los transformadores situados por encima de los 1.000 m, y la coordinación del aislamiento debe ajustarse a los requisitos aprobados de las normas IEC 60071 e IEC 60076 o a la alternativa indicada por el propietario.

No basta con indicar “apto para gran altitud” en una ficha técnica. El proveedor debe explicar qué elementos se han revisado: el aislamiento de los pasacables, las distancias de seguridad entre fases y entre fase y tierra, la coordinación de los descargadores de sobretensión, la capacidad del radiador, el rendimiento del ventilador, el margen de aumento de temperatura y las características nominales de los accesorios. Las unidades de tipo seco también requieren una revisión de la carcasa y la ventilación, ya que un flujo de aire restringido puede contrarrestar las ventajas esperadas de una instalación en interiores.

En el caso de las subestaciones al aire libre, solicite un plano general acotado en el que se indiquen las estructuras cercanas conectadas a tierra y las conexiones de cables o barras colectoras. En el caso de los equipos en recintos cerrados, compruebe la temperatura ambiente, la capacidad de ventilación, la filtración de polvo y la disipación de calor. El hecho de que se aplique una corrección por altitud a un componente no garantiza que toda la instalación sea adecuada.

Confirma los datos del sistema de 60 Hz y de la tensión real

Los registros oficiales del proyecto COES utilizan un sistema de 60 Hz como referencia. Sin embargo, un equipo de adquisiciones nunca debe seleccionar un transformador basándose únicamente en la declaración de frecuencia nacional. Los proyectos mineros pueden conectarse a través de diferentes niveles de transmisión, subtransmisión o distribución, y la tensión secundaria de la instalación depende del diseño del proceso. Las especificaciones de compra deben identificar la tensión nominal, la tensión máxima de funcionamiento, la tensión máxima admisible para los equipos, los requisitos básicos de aislamiento y la disposición de puesta a tierra para cada devanado.

El rango de tomas y el paso entre tomas deben determinarse a partir de un estudio de flujo de carga y tensión. Un cambiador de tomas sin tensión puede ser suficiente cuando la tensión de entrada es estable y los ajustes son poco frecuentes. Un cambiador de tomas en carga puede estar justificado cuando sea necesario gestionar las variaciones de tensión de funcionamiento sin interrumpir la producción. La decisión influye en los costes, el mantenimiento, los controles, la protección y el plan de repuestos.

Cuando la mina cuente con generación propia, hay que verificar todos los modos de funcionamiento. Un transformador puede experimentar un flujo de potencia en ambas direcciones, distintos niveles de fallo o una referencia de neutro diferente. Los ajustes de protección, las relaciones de los transformadores de corriente y la filosofía de regulación de tensión deben coordinarse antes de que se apruebe la ficha técnica.

Arranque de motores, impedancia y estabilidad de tensión

La impedancia de cortocircuito influye tanto en la corriente de fallo como en la caída de tensión. Una impedancia más alta puede limitar la corriente de fallo, pero aumenta la caída de tensión durante el arranque de motores de gran potencia. Una impedancia más baja puede mejorar la tensión de arranque, pero puede aumentar la carga impuesta a la aparamenta y a las barras colectoras. No existe un valor universalmente correcto; debe evaluarse en función de la potencia de la fuente, la impedancia del cable, el método de arranque del motor y el diseño de la protección.

Solicite los cálculos para el arranque más exigente. Si una trituradora o un molino utiliza un arranque directo en red, el estudio debe indicar la corriente de arranque, el tiempo de aceleración y la tensión en los terminales del motor. Los arrancadores suaves y los variadores de frecuencia (VFD) reducen o controlan la corriente de arranque, pero introducen sus propias consideraciones térmicas y armónicas. Cuando el reinicio de la producción pueda implicar varios motores, defina la secuencia de reinicio automático para que el transformador no se evalúe únicamente para una carga aislada.

Armónicos y cargas no lineales

Los variadores de frecuencia, los rectificadores, los cargadores de baterías y los sistemas de alimentación ininterrumpida consumen corriente no lineal. Su contenido armónico puede aumentar las pérdidas por corrientes parásitas en los devanados, las pérdidas parásitas estructurales y la corriente en el neutro. Un porcentaje de la “carga del variador de frecuencia” no es suficiente para el diseño. Indique la topología del variador, el número de impulsos, las bobinas de entrada o los filtros, el espectro armónico previsto y el patrón de carga.

A continuación, el proveedor del transformador puede revisar el dimensionamiento de los conductores, la disposición de los devanados, la densidad de flujo, el blindaje y el margen de aumento de temperatura. El ingeniero de sistemas debe comprobar por separado la resonancia con los bancos de condensadores y verificar los límites de armónicos en el punto de conexión. No se debe afirmar la capacidad armónica sin una base de carga definida y un método de aceptación.

Polvo, temperatura, humedad y corrosión

Los entornos mineros pueden presentar una combinación de polvo abrasivo, grandes variaciones diarias de temperatura, exposición solar intensa y humedad estacional. El proyecto debe describir la composición y la concentración del polvo, cuando se disponga de esta información, así como la temperatura ambiente máxima y mínima, la radiación solar, las precipitaciones, la humedad y la categoría de corrosión. El acceso para el mantenimiento y los intervalos de limpieza también son importantes.

En el caso de las unidades sumergidas en aceite, compare las configuraciones de sellado y con conservador en función de la capacidad, la clase de tensión y la estrategia de mantenimiento. Especifique la separación entre radiadores, el acceso a los ventiladores, los materiales de las juntas, el sistema de pintura y la protección de los armarios de control. En el caso de las unidades de tipo seco, defina el grado de protección contra la entrada de partículas, la ventilación y el plan de limpieza del polvo. Un índice IP elevado no sustituye a un estudio térmico; restringir el flujo de aire puede elevar la temperatura interna.

La logística puede influir en el diseño de los transformadores

Las ubicaciones remotas en la montaña pueden presentar restricciones en cuanto a puentes, curvas cerradas, pendientes pronunciadas, túneles estrechos y capacidad limitada de las grúas. El estudio del transporte debe iniciarse antes de que se defina definitivamente el perfil del depósito. Se debe confirmar la masa máxima de transporte, las cargas por eje, las dimensiones totales de transporte, los supuestos del estudio de la ruta, los puntos de elevación, las plataformas de elevación y la zona de montaje disponible.

Es posible que sea necesario desmontar los accesorios de gran tamaño para su envío. El contrato debe especificar qué casquillos, radiadores, piezas del conservador, ventiladores y cajas de cables se enviarán por separado; cómo se sellarán las aberturas; y qué tareas deben realizarse in situ. Se debe definir si el depósito principal se envía lleno de aceite, parcialmente lleno o bajo gas seco, con arreglo al diseño y al método de transporte aprobados. El tratamiento del aceite in situ, el llenado al vacío y las comprobaciones de fugas deben estar contemplados en una declaración de métodos y en una matriz de responsabilidades.

Ejemplo hipotético de contratación pública

Ejemplo hipotético — no es una referencia de proyecto: Una mina tiene previsto instalar una nueva línea de trituración a 4.200 m. La lista preliminar de carga incluye un motor grande para la trituradora, varios accionamientos de cintas transportadoras y un futuro circuito de molienda. La red de alimentación es de 60 Hz, pero en la licitación solo se especifican la capacidad del transformador y la tensión nominal.

Antes de comparar las ofertas, el comprador debe facilitar la altitud medida, los datos de tensión aprobados, el nivel de cortocircuito de la fuente, los datos de arranque del motor, la información sobre armónicos del variador de frecuencia, las condiciones ambientales, el calendario de ampliación, los límites de transporte y la filosofía de interrupciones de servicio requerida. De este modo, las ofertas de transformadores podrán compararse sobre una base técnica común. Sin estos datos, es posible que un licitador incluya la corrección por altitud y las condiciones logísticas, mientras que otro fije el precio de un diseño estándar, lo que haría que la comparación comercial resultara engañosa.

Lista de comprobación para la adquisición de transformadores para la minería

Una hoja de cotización técnicamente comparable debe incluir la temperatura ambiente prevista, la altitud de instalación, el perfil de carga, la base de impedancia, el rango de tomas, la potencia de refrigeración, el alcance de los accesorios, el alcance de las pruebas y los límites de transporte. Sin esa base común, un precio más bajo podría reflejar simplemente la omisión de requisitos de ingeniería, en lugar de un transformador más competitivo.

1. Esquema unifilar y filosofía de funcionamiento aprobados.
2. Frecuencia de 60 Hz y datos completos sobre la tensión primaria, secundaria y terciaria.
3. Tensión máxima de los equipos y niveles de aislamiento requeridos.
4. Altitud de instalación y datos de diseño ambiental.
5. Lista de cargas, factores de demanda, motor de mayor potencia y método de arranque.
6. Programa de funcionamiento del variador de frecuencia (VFD) y de cargas no lineales con información sobre armónicos.
7. Datos sobre el nivel de fallo del sistema, la impedancia requerida y la coordinación de la protección.
8. Método de puesta a tierra, grupo vectorial y carga del neutro.
9. Método de evaluación de pérdidas y capitalización de pérdidas garantizadas, si procede.
10. Estudio del trazado, dimensiones máximas de transporte y capacidad de elevación.
11. Alcance del estudio FAT, calendario de documentación, conservación y responsabilidad en la puesta en servicio de la instalación.
12. Necesidades de piezas de recambio, herramientas especiales, formación y asistencia técnica a distancia.

Orientaciones regionales y mineras relacionadas

Entre los recursos de planificación relacionados se encuentra la guía sobre Adquisición de transformadores para proyectos mineros con redes eléctricas deficientes, la lista de comprobación para Sustitución de transformadores en instalaciones industriales existentes, y la revisión de evaluación de proveedores para proyectos EPC en Sudamérica. Estos artículos tratan sobre decisiones relacionadas, pero no deben sustituir a los cálculos específicos de cada proyecto.

Entre las opciones de productos adecuadas para las distintas subestaciones mineras se incluyen: Transformador de potencia de 10 MVA, 33/11 kV, sumergido en aceite, un Transformador de potencia de 35 kV o 46 kV, y un Transformador de tipo seco SC(B) para aplicaciones de distribución en interiores. En estas páginas se muestran las familias de productos disponibles; las potencias nominales definitivas deben calcularse a partir de las especificaciones mineras aprobadas.

Enfoque de selección final

Fiabilidad Selección de transformadores para proyectos mineros en Perú Requiere una relación documentada entre la carga del proceso, la red de 60 Hz, la altitud, la exposición ambiental y la ruta de transporte. La decisión de compra debe basarse en una comparación del alcance técnico verificado, y no solo en la capacidad nominal y el plazo de entrega. El pliego de condiciones más útil es aquel que permite a todos los licitadores calcular los mismos casos de funcionamiento e identificar las mismas interfaces.

Envíe a Zisheng Electric el esquema unifilar, la lista de cargas, los datos de los motores, el estudio de armónicos, la altitud del emplazamiento, el calendario medioambiental, los límites del trazado y las especificaciones técnicas. Nuestro equipo de ingeniería revisará los requisitos y responderá a las consultas sobre el proyecto en un plazo de 24 horas.

Acerca de ZISHENG ELECTRICAL

Zisheng somos un fabricante profesional con más de 19 años de experiencia en la producción de Transformadores Sumergidos en Aceite, Subestación Compacta, Transformadores Montados en Base, Transformadores Montados en Poste y Transformadores de Tipo Seco. Poseemos los certificados de ISO/CE/IEC 60076 y TUV Rheinland.
Los transformadores pasan por rigurosas pruebas FAT y de tipo, y apoyan la personalización de voltaje/capacidad. Bienvenido a consultar por Catálogo y Producto. puede contactarnos por correo electrónico [email protected].