Soluciones
- Se instalaron variadores de frecuencia variable PowerFlex® 7000 de Allen-Bradley® para reducir el consumo de energía y mejorar el tiempo productivo.
- El medidor de energía PowerMonitor de Allen-Bradley ayuda a monitorear el consumo y el ahorro de energía en tiempo real.
Resultados
- Se ahorraron aproximadamente USD 3,000 por mes mediante el control de motores con variadores de frecuencia variable.
- Se redujeron los costos de mantenimiento en comparación con el sistema anterior.
- La reducción en el consumo de energía hizo que la operación de minería fuera más sustentable.
- El ruido se redujo a 15 decibelios.
- Se redujeron la temperatura y la presión altas.
Antecedentes
Las familias y empresas de las llanuras occidentales utilizan energía que proviene de una mina de carbón en Wyoming.
Cada año, la mina distribuye aproximadamente seis millones de toneladas de carbón en tren a empresas de servicio públicos que sean miembros, para que generen electricidad.
Esta electricidad brinda calefacción a los hogares, se utiliza para el funcionamiento de las plantas y mantiene activados los dispositivos digitales que son imprescindibles.
Esta electricidad se obtiene del carbón crudo que se extrae de dos minas de superficie independientes mediante excavadoras de cable de arrastre y que luego se vierte en volquetes.
Los camiones cargan el carbón en trituradoras que lo muelen en pedazos más pequeños.A partir de allí, el carbón triturado pasa a una correa transportadora hacia silos de almacenamiento.
La red del transportador forma el “sistema circulatorio” de la operación, que distribuye carbón desde las trituradoras hasta la planta de preparación donde se lava y se filtra.
Luego, pasa a silos de almacenamiento y poco después, a los vagones.Los transportadores cuentan con motores potentes que permiten trasladar el carbón más de 1,000 pies por minuto.
Desafío
El sistema de transportador original se construyó a principios de la década de 1980 y los equipos estaban lejos de ser óptimos.El sistema consumía grandes cantidades de electricidad, era poco confiable y creaba un ruido ensordecedor, especialmente durante las paradas y los arranques dificultosos.
Al transportar 2,250 toneladas de carbón por hora, las 24 horas del día, la operación necesita equipos confiables para asegurar que las personas que dependen del carbón lo puedan obtener cuando lo necesitan.
La confiabilidad se convertía en una cuestión importante, con la construcción de una central eléctrica en el lugar que dependería del flujo constante de carbón.
Para lograr una mayor eficiencia energética y reducir los costos operativos, el equipo de la mina analizó el consumo eléctrico.Primero, inspeccionaron los equipos que accionan las correas transportadoras.
El sistema hidráulico utilizado para operar los motores de las correas transportadoras se basaba en un sistema mecánico y por lo tanto sufría mucho desgaste, lo que elevaba los costos de mantenimiento.
El dispositivo de acoplamiento hidráulico, parte del sistema hidráulico, funcionaba de manera variable y causaba mucho tiempo improductivo en el transportador; además, era ruidoso y poco confiable y consumía mucha energía.
Las altas temperaturas y presiones relacionadas con el sistema hidráulico también representaban riesgos de seguridad para el personal de mantenimiento.El equipo de ingeniería sabía que se debía eliminar el dispositivo de acoplamiento hidráulico y que la automatización sería un elemento fundamental para poder ofrecer las soluciones y los resultados deseados.
Soluciones
Después de evaluar las opciones y hablar con los pares de la industria, el equipo decidió instalar variadores de frecuencia variable PowerFlex® 7000 de Allen-Bradley® en las correas transportadoras.
Dado que los variadores de frecuencia variable controlan de manera más precisa las velocidades del motor, por lo general utilizan menos energía que los sistemas hidráulicos.
En las correas transportadoras, por ejemplo, los variadores de frecuencia variable pueden reducir la corriente necesaria para arrancar el motor de los 650% de FLA que suele requerir el arranque directo en línea a 150% de FLA, lo más común para el arranque de variadores de frecuencia variable de corriente limitada; todo esto sin un diseño de rotor especial.
Mientras tanto, el par de arranque se puede aumentar a aproximadamente 150% a plena carga.
Con perfiles de rampa de aceleración lineal o en S, la correa comienza a funcionar sin causar bajadas de voltaje inapropiadas, mientras que el tren de propulsión mecánica, incluidas las cajas de cambios y los sistemas de tensión de correa, no queda expuesto al par máximo de torsión del motor.
El control de velocidad es infinitamente variable y se puede utilizar para nivelar la carga de la correa.Esto ayuda a los operadores de la mina a aliviar los arranques del motor o disminuir la velocidad de la correa transportadora, por ejemplo, cuando un problema en el pozo afecta la entrega de carbón.
El proceso de instalación del variador comienza al principio de la red de la correa transportadora.Desde allí, los variadores se agregan en etapas en las secciones subsiguientes de la red del transportador, por ejemplo, entre la trituradora y la planta de preparación.
Rockwell Automation también instaló dispositivos PowerMonitor de Allen-Bradley™ para que los gerentes pudieran controlar el consumo de energía de la mina en tiempo real.
Resultados
La mina obtuvo beneficios que superaron las expectativas.La instalación de los nuevos variadores redujo considerablemente el ruido en la planta y, lo que es más importante, la operación tiene menos tiempo improductivo imprevisto.
Si bien los operadores de la mina todavía no calcularon las mejoras con respecto al tiempo improductivo, la mina sin duda funciona con mucho menos dificultades y menos tiempo improductivo.Mientras tanto, los números en el consumo eléctrico son evidentes: la mina ahorra aproximadamente USD 3,000 por mes.
Un beneficio secundario del mayor control del transportador es que la mina puede trasladar el carbón de manera más eficiente y llenar los vagones con mayor precisión.
Al trabajar con grandes cantidades de carbón, el rango de variación es de 100 libras más o menos.
Como resultado del éxito, el equipo planifica instalar los variadores de frecuencia variable en las correas transportadoras restantes para implementar los beneficios adicionales en toda la mina.
Los resultados que se mencionaron anteriormente son específicos del uso de este cliente de los productos y servicios de Rockwell Automation junto con otros productos.Los resultados específicos pueden variar para otros clientes.
Información de marca comercial:Allen-Bradley, PowerMonitor y PowerFlex son marcas comerciales de Rockwell Automation Inc.
