Adquisición de transformadores para las fábricas de pasta y papel de Colombia: motores de gran potencia, humedad y planificación de la expansión
La adquisición de transformadores para una fábrica de pasta y papel debe partir de la secuencia de funcionamiento de la planta, y no de una única cifra de potencia total en kilovatios. Las líneas de preparación de la madera, astillado, refinado, bombeo, secado, aire comprimido, tratamiento de aguas residuales y acabado generan diferentes combinaciones de carga continua, arranques de motores de gran potencia y picos de proceso de corta duración. En el caso de un proyecto en Colombia, el comprador también debe confirmar la interfaz con la red eléctrica, el entorno de la instalación, la disposición de la misma y el plan de producción futuro antes de fijar la potencia nominal del transformador.
Zisheng Electric se dedica a Adquisición de transformadores para una planta de celulosa en Colombia como tarea de coordinación de ingeniería. El transformador debe garantizar la fiabilidad de la producción, un rendimiento de tensión aceptable y un mantenimiento práctico, al tiempo que sea compatible con la red de entrada, el sistema de protección y la estrategia de ampliación de la planta. Esta guía explica la información que un contratista EPC o un comprador industrial debe incluir en el expediente de solicitud de presupuesto.
Empieza por los casos de funcionamiento, no por la carga conectada
Una lista de cargas conectadas resulta útil, pero no describe cómo funciona realmente la planta. Algunos variadores funcionan de forma continua, otros operan por ciclos con procesos por lotes y otros son unidades en modo de espera. Las refinadoras, los motores de las trituradoras, las bombas de vacío, los equipos auxiliares de las calderas y las grandes bombas de agua de proceso pueden dominar la respuesta eléctrica incluso cuando su potencia nominal combinada solo representa una parte de la carga total instalada.
Por lo tanto, el programa de carga debe identificar la producción normal, la producción reducida, la puesta en marcha, la parada programada, el reinicio tras una interrupción del suministro y el funcionamiento de emergencia. Registre la potencia activa, el factor de potencia, el método de arranque y la coincidencia prevista para cada grupo principal. Si se utilizan variadores de frecuencia, separe su demanda de frecuencia fundamental de la corriente armónica. Si los generadores pueden alimentar el transformador o suministrar energía a una barra de la central, incluya también ese caso de funcionamiento.
Un primer análisis útil consiste en comparar la demanda preliminar con las clasificaciones disponibles en el Gama de transformadores en baño de aceite. A continuación, la potencia nominal seleccionada debe verificarse mediante estudios de flujos de carga, de arranque de motores y de carga térmica, en lugar de elegirse basándose únicamente en un simple factor de utilización.
Definir las interfaces de la empresa de servicios públicos y de la planta
La solicitud debe indicar la tensión nominal de la red eléctrica, la tensión de funcionamiento máxima y mínima, la frecuencia, el nivel de cortocircuito disponible, el método de puesta a tierra y la base de coordinación del aislamiento. No se debe dar por sentado que dos proyectos en el mismo país utilicen tensiones primarias o prácticas de protección idénticas. La empresa de suministro o de distribución correspondiente al proyecto debe confirmar los datos del punto de conexión.
En el lado secundario, se debe definir la tensión del barramento de la planta, el tratamiento del neutro, la disposición de los cables, la interfaz con el conducto de barramento y si los transformadores funcionarán por separado o en paralelo. El grupo vectorial, el desfase, el rango de tomas y la impedancia requieren decisiones coordinadas. Un transformador que resulte adecuado desde el punto de vista eléctrico en funcionamiento aislado puede no serlo para el funcionamiento en paralelo o puede generar un nivel de resistencia a fallos inaceptable en el cuadro de distribución.
El equipo de compras puede utilizar los controles que figuran en el Revisión de la licitación de transformadores industriales como modelo práctico para comparar datos de impedancia, grupo vectorial e interfaz entre las diferentes ofertas.
Matriz de carga para la adquisición de transformadores para una planta de celulosa en Colombia
| Caso práctico | Cargas que deben incluirse | Revisión del transformador principal | Documentación necesaria sobre el proyecto |
|---|---|---|---|
| Producción normal | Accionamientos de proceso, bombas, ventiladores, secadores y equipos auxiliares | Carga continua, pérdidas y aumento de la temperatura | Perfil de demanda medido o estimado y base ambiental |
| Puesta en marcha de la línea | El motor más grande, más las cargas esenciales en funcionamiento | Caída de tensión, tiempo de aceleración y posición de la toma | Datos del motor, método de arranque, curva de par e impedancia de la red |
| Alteración del proceso | Recuperación simultánea de bombas, ventiladores o cintas transportadoras | Coordinación de la carga y la protección a corto plazo | Secuencia de reinicio y coincidencia máxima |
| Suministro de generadores | Cargas esenciales para la producción y la seguridad | Corriente de arranque, recuperación de tensión y capacidad del generador | Reactancia del generador, datos del AVR y secuencia de conmutación |
| Ampliación futura | Nueva línea o aumento de capacidad aprobados | Margen térmico, potencia nominal de los aparatos de conmutación y vías de reserva | Lista de cargas de la ampliación y fecha de ejecución |
Comprueba el arranque del motor de gran potencia antes de ajustar la impedancia
La impedancia del transformador influye tanto en la caída de tensión como en la corriente de cortocircuito. Una impedancia más alta puede reducir la capacidad de soporte de fallos, pero también puede aumentar la caída de tensión durante el arranque del motor. Una impedancia más baja puede mejorar la rigidez de tensión, al tiempo que aumenta la corriente potencial que recibe el cuadro de baja tensión. El valor debe coordinarse con el sistema aguas arriba, la impedancia del cable secundario, la capacidad de interrupción del cuadro eléctrico y el método de arranque del motor de mayor potencia.
Para cada motor crítico, indique la potencia nominal, el rendimiento, el factor de potencia, la corriente de rotor bloqueado, el par de arranque, el par de carga y el tiempo de aceleración. Especifique si el motor arranca directamente a la red, mediante un arrancador suave, mediante un arrancador con autotransformador o desde un variador de frecuencia (VFD). El estudio debe simular el peor caso de arranque plausible mientras las cargas de proceso requeridas permanecen en funcionamiento. El Guía sobre la regulación de la tensión de los transformadores explica cómo interactúan el rango de derivación, la impedancia y el arranque del motor en un bus industrial.
Separar el calentamiento armónico de la carga fundamental
Las fábricas modernas pueden contar con numerosos variadores de frecuencia (VFD), rectificadores, sistemas SAI y fuentes de alimentación conmutadas. La corriente armónica que generan puede aumentar las pérdidas por corrientes parásitas en los devanados, las pérdidas dispersas y la corriente en el neutro sin producir una potencia mecánica útil. Por lo tanto, un transformador seleccionado únicamente en función de la demanda fundamental en kW puede tener un margen térmico insuficiente.
El comprador debe facilitar la topología del sistema de accionamiento, el número de pulsos, el espectro armónico o el modelo de estudio, el rango de carga previsto y cualquier reactor o filtro de línea. De este modo, el fabricante del transformador podrá evaluar la disposición de los conductores, los puntos calientes de los devanados, el dimensionamiento del neutro, el blindaje y el margen de aumento de temperatura. La especificación no debe solicitar un porcentaje de reducción de potencia genérico sin identificar las hipótesis armónicas en las que se basa.
Cuando se esté barajando la posibilidad de regular el caudal, se debe revisar la filosofía de funcionamiento en el Guía de selección de conmutadores de tomas. Las variaciones frecuentes en el proceso no justifican automáticamente el uso de un cambiador de tomas en carga; es necesario evaluar el rango real de tensión de la red eléctrica, el objetivo de control y la capacidad de mantenimiento.
Selecciona la disposición de instalación para la obra
Los transformadores de aceite para exteriores suelen ser una opción práctica para la distribución industrial, ya que ofrecen un aislamiento resistente y una transferencia de calor eficaz. Las instalaciones en interiores pueden requerir equipos de tipo seco o una sala específica para transformadores, en función de la estrategia contra incendios del proyecto, la ventilación, el acceso y los requisitos locales. La elección final debe basarse en la evaluación de riesgos del proyecto, más que en una preferencia general.
En el caso de una unidad exterior, se deben definir la temperatura ambiente máxima y mínima, la exposición solar, la humedad, las precipitaciones, la contaminación atmosférica, la categoría de corrosión, el nivel de inundación y el drenaje. Las instalaciones de la industria de la pulpa y el papel también pueden exponer los equipos a la humedad, a productos químicos de proceso y a fibras. El comprador debe describir la zona de instalación real para que se especifiquen correctamente el sistema de recubrimiento, el material de la carcasa, el sellado, las cajas de bornes y los accesorios.
Para potencias cercanas a los tamaños habituales de distribución, un producto como el transformador sumergido en aceite de 400 kVA puede utilizarse como referencia de configuración. El proyecto concreto puede requerir una capacidad, una relación de tensión, una impedancia, un material de bobinado o un conjunto de accesorios diferentes.
Coordinar la protección, la supervisión y la facilidad de mantenimiento
El pliego de condiciones del transformador debe especificar las relaciones y clases de los transformadores de corriente (TC) de protección, los dispositivos de control de temperatura, los equipos de alivio de presión, la indicación del nivel de aceite, los contactos de alarma y los protocolos de comunicación requeridos. Los ajustes de protección deben coordinarse con la protección de la red eléctrica aguas arriba, la corriente de arranque del transformador, la corriente de arranque del motor y la protección del ramal de distribución aguas abajo. No se debe posponer la selección de los TC hasta que se hayan aprobado los planos del transformador.
El acceso para el mantenimiento es igualmente importante. Confirma el espacio libre para los radiadores, el acceso para la toma de muestras de aceite, los puntos de elevación, la ubicación de las válvulas, el espacio para la retirada de casquillos y la ruta para el equipo de sustitución. Si la continuidad de la producción es fundamental, determina si la planta requiere dos transformadores, un acoplador de barras, capacidad de reserva o una conexión a un transformador móvil. La redundancia debe evaluarse utilizando escenarios de interrupción fiables, en lugar de una etiqueta N+1 indefinida.
Especificar los registros FAT que respalden las decisiones del centro
Las pruebas de aceptación en fábrica deben estar en consonancia con la ficha técnica y los planos aprobados. El plan de inspección y ensayo debe identificar los puntos de observación, retención y revisión. Los ensayos rutinarios suelen abarcar la resistencia de los devanados, la relación de transformación y el desfase, la impedancia de cortocircuito y las pérdidas por carga, las pérdidas en vacío y la corriente en vacío, así como los ensayos dieléctricos, según corresponda a la norma y al diseño acordados.
El comprador también debe revisar los datos de la placa de características, el funcionamiento de los accesorios, los contactos de alarma, el marcado de los terminales, las comprobaciones dimensionales, la inspección del recubrimiento y la integridad de la documentación. En caso de que se requieran ensayos especiales, estos deben indicarse en la solicitud de presupuesto y no una vez iniciado el proceso de fabricación. La norma IEC 60076-1 establece el marco general para los transformadores de potencia, mientras que el pliego de condiciones del proyecto debe identificar la edición aplicable y cualquier añadido de la empresa de suministro eléctrico.
La autorización de salida del FAT debería estar supeditada a la resolución de las desviaciones técnicas y a la confirmación de que la configuración de envío se ajusta al plan de transporte aprobado. Los resultados de las pruebas resultan más útiles cuando pueden relacionarse con el número de serie, los planos aprobados y los valores garantizados.
Planificar el transporte, el almacenamiento y la instalación antes del envío
Las instalaciones industriales pueden presentar puentes con restricciones de paso, curvas cerradas, posiciones limitadas para grúas o puertas estrechas para el paso de maquinaria. Durante la revisión del diseño, facilite los límites de la ruta, el método de descarga, la orientación permitida para el transporte y los planos de cimentación. Confirme si será necesario desmontar radiadores, el conservador, los casquillos u otros accesorios para el envío, y qué trabajos se deben realizar en la instalación para volver a montarlos.
Las instrucciones de almacenamiento deben incluir el control de la humedad, el estado del aceite o del gas, la protección de los accesorios y la inspección periódica. Antes de la puesta en tensión, comprueba el montaje, el nivel de aceite, el estado del aislamiento, la conexión a tierra, los circuitos de protección, la posición de la toma, la secuencia de fases y las conexiones secundarias. Una lista de comprobación documentada para la puesta en tensión ayuda a evitar errores de interfaz que las pruebas de fábrica no pueden detectar.
Elabora un pliego de condiciones que permita la comparación
Una buena solicitud de presupuesto permite a los proveedores fijar el precio para un mismo alcance técnico. Incluye una ficha técnica completa del transformador, un esquema unifilar, una lista de cargas, los datos del motor, información sobre armónicos, datos de cortocircuito, las condiciones del emplazamiento, la disposición de la instalación, los requisitos de protección, la lista de accesorios, la lista de documentos, el plan de pruebas de aceptación en fábrica (FAT) y las restricciones de entrega. Distinga los requisitos obligatorios de las preferencias y solicite una lista de desviaciones con cada oferta.
La comparación comercial debe tener en cuenta las pérdidas garantizadas, el alcance de las pruebas, los accesorios incluidos, los planos, el embalaje, la supervisión, las piezas de recambio y la garantía, y no solo el precio del transformador. Aclare qué parte es responsable de la homologación por parte de la empresa de suministro eléctrico, los estudios de protección, las interfaces de obra, las terminaciones de los cables y la puesta en servicio.
Información que Zisheng Electric necesita para su revisión
Para un proyecto de celulosa o papel en Colombia, envía el esquema unifilar, las tensiones primaria y secundaria, la potencia requerida, la frecuencia del sistema, el nivel de cortocircuito, el grupo vectorial, la impedancia objetivo, el rango de tomas, los datos del motor de mayor potencia, el estudio de armónicos, las condiciones de instalación, la lista de accesorios y las normas aplicables. Identifica también los casos de funcionamiento normal, de arranque, de generador y de expansión.
Zisheng Electric puede analizar las condiciones de funcionamiento en relación con las configuraciones adecuadas de transformadores sumergidos en aceite, de tipo seco o específicas para cada proyecto, y facilitar una lista de desviaciones técnicas para su análisis. Nuestro equipo de ingeniería revisará los requisitos y responderá a las consultas sobre el proyecto en un plazo de 24 horas.
Preguntas frecuentes
¿Debería añadirse la capacidad de reserva como un porcentaje fijo?
No existe un porcentaje único que sea adecuado para todas las centrales. La reserva debe tener en cuenta la ampliación aprobada, la incertidumbre en la carga, las condiciones ambientales, el calentamiento armónico y la política de contingencias de la central.
¿Se puede seleccionar la impedancia del transformador basándose únicamente en el estudio de corrientes de fallo?
Los requisitos relativos al funcionamiento en caso de fallo, la regulación de tensión, el arranque de los motores y el funcionamiento en paralelo deben analizarse conjuntamente.
¿Es siempre necesario un conmutador de tomas en carga para cargas de proceso variables?
No. La selección de las tomas debe ajustarse al rango de tensión de la red eléctrica, a los límites de tensión del bus, a la filosofía de control y al plan de mantenimiento. La variación de la carga del proceso por sí sola no constituye una justificación suficiente.
¿Qué hay que confirmar antes de elaborar el presupuesto?
Como mínimo, confirme la relación de tensión, la frecuencia, la capacidad, el grupo vectorial, la base de impedancia, el rango de tomas, el entorno de instalación, el motor de mayor potencia, el régimen armónico, las interfaces de protección, el alcance de las pruebas de aceptación en fábrica (FAT) y las restricciones de entrega.
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].
