Los sistemas dinámicos de compensación de potencia reactiva de Elspec mejoraron la producción y la eficiencia energética en una mina a cielo abierto de cobre al mejorar los niveles del factor de potencia, además de reducir la potencia reactiva y las fluctuaciones de voltaje.
La industria minera desempeña un papel fundamental en la extracción global de recursos, suministrando materiales vitales a varios sectores. Sin embargo, las operaciones mineras convencionales son conocidas por su naturaleza de uso intensivo de energía, lo que genera un impacto ambiental significativo y altos costos operativos. En respuesta a estos desafíos, la atención se ha desplazado hacia las soluciones de eficiencia energética como una preocupación central dentro del sector minero.
Situación en mina a cielo abierto
Una mina a cielo abierto de cobre en Serbia experimentó problemas operativos y sanciones por parte de la empresa de servicios públicos local debido al bajo factor de potencia. Dentro del marco operativo del tajo, cuatro líneas de 6 kV emanan de una subestación compartida de 2×4 MVA 35/6 kV para alimentar las excavadoras. Los movimientos dinámicos de las palas mineras crean fluctuaciones de carga, como se muestra en el siguiente gráfico.
Como se ve en el gráfico anterior, la carga es muy dinámica, con una potencia activa que oscila entre 0,5 y 2,6 MW, junto con variaciones de potencia reactiva que oscilan entre 0,9 y 3,2 MVAr. Este comportamiento dinámico resultó en un factor de potencia promedio de 0,64. Debido a la considerable longitud de las líneas de transmisión y a la impedancia de los transformadores, las fluctuaciones de corriente resultantes aumentaron hasta convertirse en fluctuaciones pronunciadas de tensión. Estas fluctuaciones tuvieron un impacto directo en la eficiencia de las operaciones de excavación regulares, lo que provocó una reducción del par en el eje del motor y frecuentes disparos por baja tensión.
El factor de potencia de 0,64 indujo una penalización de alta potencia reactiva por parte de la empresa de energía local. Para evitar sanciones, el cliente fijó el factor de potencia promedio en 0,99. Dada la rápida tasa de cambios de potencia reactiva, un enfoque convencional de corrección del factor de potencia de MT no alcanzaría el factor de potencia deseado. Para abordar estos desafíos multifacéticos y optimizar la eficiencia energética, era indispensable una solución diferente.
La solución: Sistema dinámico de compensación de potencia reactiva
Sistema EQUALIZER de Elspec para compensación dinámica de potencia reactiva de 3MVAr.
El agente de Elspec en Serbia, llevó a cabo una investigación en profundidad sobre la calidad de la energía y recomendó un sistema de compensación dinámica de potencia reactiva de 3MVAr de Elspec. Este sistema utiliza tecnología de conmutación de tiristores de potencia ultra alta, lo que proporciona una conmutación suave y libre de transitorios mediante la conexión de condensadores en cruce por cero. El tiempo de adquisición total del sistema es inferior a un ciclo. De esta manera, se entregó y puso en marcha la solución completa.
Resultados
La siguiente figura muestra la potencia activa y reactiva de la mina después de la instalación del sistema Equalizer. El modo de funcionamiento de las excavadoras se mantuvo inalterado, con niveles de potencia activa que oscilaron entre 0,6 y 2,3 MW durante la medición de verificación. La potencia reactiva se estabilizó y redujo efectivamente, pasando de su rango inicial de 1 MVAr a 3,2 MVAr a un rango mucho más estrecho de -50 kVAr a 210 kVAr. Como resultado del proyecto, el factor de potencia mejoró de un promedio de 0,64 IND a 0,99 IND, según lo solicitado. La corriente del transformador también disminuyó significativamente en un 36%.
Conclusiones
La implementación del sistema Equalizer de Elspec mejoró significativamente el tiempo de actividad del equipo y la capacidad de excavación. Esta solución permitió al cliente lograr reducciones sustanciales en sus facturas de servicios públicos y eliminó las multas. Además, condujo a una disminución sustancial de las pérdidas en cables y transformadores de potencia. Esta nueva eficiencia no solo contribuyó al ahorro de costos, sino que también liberó capacidad, permitiendo la perfecta integración de nuevas cargas dentro de la mina.
Este estudio de caso destaca el potencial de ahorro de costos, reducción del impacto ambiental y mejora de la eficiencia operativa mediante la adopción de tecnologías y prácticas energéticamente eficientes.
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