Su versatilidad, fiabilidad y capacidad para adaptarse a diversos tipos de cargas han convertido a los variadores de frecuencia en una pieza fundamental de la industria en general – Alcanzando una gran importancia dentro de los proyectos con operaciones de alta demanda como los de la industria minera.
Industria minera los procesos:
- Trituración
- Molienda
- Transporte
- Entre otros
Maquinaria/equipo:
- Molinos de bolas
- Molinos SAG
- Rodillos trituradores de alta presión
- Transportadores
- Bombas
- Ventiladores
Rango de potencia típico 200 – 2000 Kw / Uso típico de los Drives en BT.
Las áreas dentro del proceso de minería y sus potencias típicas:
Excavación
- Excavadora con rueda de cangilones Alto par de arranque y alta sobrecarga
- Rango de potencia 50-150 kW (pequeño) / 300 – 2000 kW (mediano/grande)
Uso típico de los Drives en BT
Trituración primaria
Etapa del procesamiento del material. Alto par de arranque y alta sobrecarga.
Procesamiento y refinación principal
Molinos de bolas, molinos semiautógenos (SAG), rodillos de molienda de alta presión (HPGR), Drives de molino con coronas (RMD) y Drives de molino sin engranajes (GMD).
Molinos de bolas/SAG con hasta 8.000 kW por motor, normalmente soluciones con engranajes (‘alta velocidad’) que utilizan motores asíncronos con 6-8 polos y velocidad nominal de 1.000 – 1.800 rpm
- HPGR con potencia nominal 1’500 – 3’000 kW
- RMD con hasta 000 kW como piñón simple y hasta 18.000 kW como piñón doble
- GMD con potencia típica superior a 5.000 kW, utilizando motores anulares especiales de baja velocidad
- Sobrecargas generalmente elevadas durante el arranque
Uso típico de los Drives en MT Manipulación y transporte de materiales.
- Cintas transportadoras para el «transporte horizontal» (minas a cielo abierto)
- Transportadores cuesta arriba
- Transportadores cuesta abajo
- Rango de potencia típico 500 – 3000 kW Capacidad de frenado requerida
- El concepto de transmisión múltiple puede ser una ventaja Control maestro/seguidor
- Polipastos para transporte vertical (minas subterráneas) Rango de potencia típico 500 – 5000 kW
- Amplio rango de velocidad 10% – 100% Alto par de arranque y alta sobrecarga
- Capacidad de frenado requerida
- Bombas de lodo, bombas de alimentación ciclónicas
DESAFÍOS
Las aplicaciones mineras plantean desafíos específicos para los sistemas que operan.
Ambiente severo
Las condiciones ambientales suelen ser muy duras. Los factores más relevantes son el polvo, las temperaturas ambientales extremas y la presencia de vibraciones y golpes. Se aplican principalmente a los motores. Sin embargo, el VFD también puede estar parcialmente expuesto. Por lo tanto, se desea un diseño robusto y un mantenimiento adecuado. Las unidades refrigeradas por líquido pueden ser más adecuadas debido a una mayor protección de ingreso (clase IP) y una integración más sencilla en un contenedor (si corresponde).
Cambios repentinos de carga
El par de carga no siempre es suave. Además de las sobrecargas de corta duración, existen cambios bruscos de carga, especialmente en cintas transportadoras, trituradoras y ciertos tipos de molinos. Afectan a los componentes mecánicos y también se transmiten al motor eléctrico. Además, el sistema de control debe poder hacer frente a tales requisitos de par dinámico.
Alto par de arranque
Muchas aplicaciones en la industria minera y de minerales tienen un carácter de par constante. Además, aparecen sobrecargas adicionales a baja velocidad durante el arranque. El par requerido para girar el molino depende del ángulo con referencia al estado estacionario. El par máximo se puede alcanzar a aprox. 60° a 70° de inclinación. El pico de sobrecarga puede ser un desafío para el dimensionamiento del VFD, ya que algunos VFD tienen una capacidad de corriente reducida a baja frecuencia de salida. El funcionamiento con par alto a baja velocidad también plantea desafíos para el sistema de control, particularmente debido al comportamiento altamente no lineal del motor.
Instalaciones a gran altura
Algunas minas están situadas a gran altura, superando a menudo los 4.000 metros sobre el nivel del mar. Por lo tanto, se debe considerar el impacto de la gran altitud en el diseño del sistema y el dimensionamiento del variador. La gran altitud afecta la eficacia del enfriamiento del aire debido a la reducción de la densidad del aire. Generalmente afecta a todos los componentes del sistema del Drive (por ejemplo, aumento del nivel de BIL para el transformador). Sin embargo, la gran altitud también afecta la propiedad de aislamiento dieléctrico del aire, lo que puede provocar una reducción del voltaje del sistema.
Red débil
La mayoría de las minas están ubicadas en zonas remotas o incluso en lugares extremos. En consecuencia, la red de suministro puede ser a menudo bastante débil (es decir, baja capacidad de cortocircuito). Afecta al sistema de propulsión al menos de dos maneras. En primer lugar, la topología del VFD será “compatible con la red” y provocará una baja distorsión armónica. En segundo lugar, una red débil tiende a tener una mayor variación de voltaje (fluctuación) que puede observarse durante cambios de carga más grandes. Al mismo tiempo, la red débil es otro buen argumento para utilizar motores accionados por VFD en lugar de arranque tipo directo.
Conclusión
Los VFD ayudan a reducir el consumo de energía, haciendo que la minería sea más sostenible. Al mismo tiempo, los VFD proporcionan capacidad de arranque suave, por lo que son más amigables con la red y la carga en comparación con métodos de arranque alternativos. Los motores alimentados por VFD tienen una mejor capacidad de control, especialmente en situaciones dinámicas – como cambios repentinos de carga. Los VFD respaldan la automatización de plantas que hace que las minas sean más rentables.
Uso de variadores en la industria minera.
- Ing. Juan Francisco Mariscal Mejines
- Dirección comercial
- VMS ENERGY
