Estudio técnico económico para cambiar el accionamiento DC del horno principal de cemento Polpaico S.A. por uno AC.

Incluye anexos

Tesis (Ing. Electricista)--Profs. guías : Jörg Müller Steidtmann, Ricardo Fuentes F.

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[Resumen del autor]

Cemento Polpaíco, es una fábrica de cemento, líder en el mercado nacional, ubicada al norte de Santiago, en la panamericana norte kilómetr038, con una capacidad de producción anual de 1.800.000.- toneladas de cemento. El sistema de producción es automatizado, mediante el uso y aplicación de PLC. El principal equipo y corazón de la planta lo constituye el Horno rotatorio de clinquerización. Actualmente Cemento Polpaico dispone de un accionamiento de corriente continua, para efectuar el movimiento del horno rotatorio de la planta, cuya capacidad de producción es de 1800 [ton/día] de Clinker. El escenario tecnológico en el cual sé basó la decisión anterior data de 1985, en donde la tecnología más adecuada e indicada para esta aplicación fue la utilizada, pero hoy día, los altos costos que involucran los accionamientos de corriente continua, tanto en sus mantenimientos, cómo en las inversiones de los equipos principales y auxiliares, los han desplazados cómo alternativas, tanto tecnológicas cómo económicas y en su lugar han entrado fuertemente los accionamientos de corriente alterna, provistos con un confiable y adecuado equipo variador de frecuencia (VDF). Todo lo anterior gracias a la evolución tecnológica, que ha potenciado esta área. Hasta hace muy pocos años atrás, se limitaba la aplicación de accionamientos alternos a los procesos industriales, básicamente por los sobre dimensionamientos de las máquinas (tanto motores cómo variadores), debido a que el gran problema se presentaba en el torque de arranque del motor, donde el panel o variador de velocidad, era incapaz de suministrar más allá de un 40% del torque nominal del motor y al contenido armónico introducido por el VDF al motor, puesto que las armónicas introducidas al motor le generan un calentamiento adicional, este no puede trabajar a régimen nominal en forma permanente. Todo lo anterior se traduce en un sobredimensionamiento en la potencia tanto del motor, elevando en forma considerable los costos de inversión y aumentando los costos de operación, al trabajar el motor con un bajo factor de carga. La nueva tecnología "DTC" (control directo de torque) y la del control vectorial, permiten trabajar al motor AC, en condiciones similares al motor DC, el VDF es capaz de entregar un torque de arranque igualo muy cercano al 70%, del torque nominal del motor, además que la alimentación hacia el motor presenta un bajo contenido armónico, logrando así disminuir el sobredimensionamiento del motor e inclinar la balanza hacia los accionamientos alternos, donde anteriormente se usaban accionamientos continuos. Esta tecnología esta presente en el mercado eléctrico, desde 1995 y en Chile tiene ya bastantes plantas funcionado, tanto en la empresa minera, cómo en plantas de celulosa e incluso en algunas relacionadas con el rubro de la construcción (constructoras con hornos rotatorios). En consideración a la tecnología de punta y pensando en proveer a la empresa, de la mejor opción que el mercado ofrece, para el reemplazo del accionamiento del horno principal, es que se ha realizado este trabajo, el cual pretende determinar el variador de frecuencia y motor, necesarios para satisfacer los requerimientos de operación y servicio del horno rotatorio de la planta. Estimando además los costos involucrados para este cambio, así cómo las modificaciones y adaptaciones necesarias para su implementación, en un futuro próximo. En el capítul

o I se realiza una comparación de los sistemas de control continuo y alterno para el accionamiento eléctrico, de un equipo con velocidad variable. El capitulo II, nos dice de cómo está trabajando actualmente el horno tanto en su control como en su operación. Él capítulo III compara las alternativas técnicas, que sirven para reemplazar el accionamiento actual, presentando además las características de operación y control del sistema seleccionado. El capítulo IV nos da cuenta de los costos involucrados del proyecto. En el capítulo V se señalan las modificaciones y consideraciones a realizar en la programación del PLC, para la incorporación al sistema automatizado de la planta, del accionamiento propuesto. También se presentan las conclusiones logradas con el presente trabajo, así como algunas recomendaciones. Finalmente se entrega un listado detallado de equipos en anexos varios.

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