ABB sinónimo de productividad industrial

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*Esterhuizen es el responsable del equipo de coordinadores del proyecto GM. Gonser es responsable del grupo del accionamiento de molino sin engranajes y Garbnier es el ingeniero de aplicaciones de accionamientos, accionamientos de molino sin engranajes, Baden-Dättwil, Suiza.

Por Frederik Esterhuizen, Johannes Gonser y Michel Garnier*

La mina Yanacocha en los Andes peruanos, propiedad de Newmont Mining Corporation, EE.UU., es la mina aurífera de mayor tamaño y rentabilidad de América Latina. Yanacocha es una enorme mina aurífera a cielo abierto, situada aproximadamente a 47 kilómetros por carretera de la ciudad de Cajamarca, a unos 850 kilómetros de la capital.

La construcción del Gold Mill (molino aurífero) en Yanacocha finalizó en 2008 y su producción comercial se inició en el segundo trimestre de ese año. Esta instalación de US$230 millones se construyó con el fin de aumentar la eficiencia del tratamiento de   minerales más complejos, ampliar las reservas futuras y mejorar los beneficios financieros.

ABB y Newmont han mantenido una relación de colaboración extensa y fructífera que comprende numerosos pedidos de accionamientos desde hace años.

Alcance
A comienzos de 2006, Yanacocha solicitó un sistema GMD que comprendía un motor de anillos de 16,5 MW, transformadores cicloconvertidores, un transformador de excitación y una sala eléctrica completa que abarca el control y la supervisión del equipo hidráulico y de lubricación para los cojinetes del molino, el control mecánico del freno del molino y la visualización de todas las piezas del sistema de accionamiento. Los GMD de ABB también proporcionan protección de carga congelada y control de posicionamiento en los modos de arrastre y avance lento, sin necesidad de utilizar un motor adicional para esta última función.

Típicamente, los motores síncronos usados en los molinos SAG poseen una potencia superior a 10 MW. Por este motivo, producen un impacto considerable en el consumo energético y en el funcionamiento del sistema de distribución de potencia.

ABB realizó un detallado estudio de corrección del factor de potencia y del filtro de armónicos para Yanacocha, el cual dio como resultado un sistema de filtro de armónicos de 4 grupos de filtros con 10 bancos de filtros. De esta forma se garantiza un FP de > 0,96 y se limita la liberación de armónicos perjudiciales en la red de suministro.

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La Figura 2 ofrece un esquema general del equipo suministrado para el proyecto Yanacocha.

GMD de ABB: líderes mundiales
El primer accionamiento de molino sin engranajes (GMD) con una potencia de 6,5 MW fue instalado en 1969 por ABB (BBC) para el proceso de trituración de cemento en la planta cementera Le Havre de Francia. El GMD también se conoce como “motor envolvente” o “motor de anillos”. En la actualidad, los tamaños e índices de potencia de los GMD han aumentado a 28 MW para un molino SAG de 40 pies que se ubicará a una altitud de 4600 m. La principal ventaja del GMD es su capacidad de ajuste de la velocidad, lo cual le permite satisfacer los requisitos del cliente con respecto a la flexibilidad y adaptabilidad eficiente del proceso. Otra de las ventajas es que el GMD no necesita caja de engranajes ni engranaje anular. Los polos del rotor están montados directamente sobre la superficie de la brida del molino, lo cual evita el desgaste mecánico y los problemas relacionados con el mantenimiento.

Motor de anillos
La transmisión de la torsión entre el motor y el molino en el GMD se realiza por medio de un campo magnético en el espacio de aire entre el estator y el rotor del motor. El motor funciona con frecuencias típicas desde cero hasta aproximadamente 6 Hz. El motor de anillos de Yanacocha es también uno de los primeros motores de anillos suministrado con un sistema VPI de aislamiento del devanado. (VPI: impregnación en vacío y presión).

Cicloconvertidor
El motor síncrono posee un devanado de 3 fases en el estator. La corriente de cada fase se controla mediante un cicloconvertidor de 12 pulsos. La configuración de 12 pulsos se logra por medio de una conexión estrella/triángulo en el devanado secundario de los transformadores de potencia y reduce los armónicos de corriente de baja frecuencia en la carga y en el lateral de entrada del convertidor. El campo del motor se acciona mediante un sistema de excitación controlada por separado y alimentado por su propio transformador de excitación.

Visualización y tendencia
El sistema de visualización principal del GMD es el sistema de monitorización por video. El CLP se utiliza para controlar los sistemas auxiliares de lubricación, freno y motor, manejar las alarmas y los eventos, y comunicarse con el controlador de accionamiento y el DCS. La Figura 4 muestra la página principal del proceso (esquema general) del VMS. Aquí, el operador puede observar los enclavamientos, visualizar las alarmas y fallas del controlador de accionamiento y confirmar el estado de los equipos auxiliares del molino.

Las diversas páginas del proceso brindan información detallada sobre cada subsistema. Los datos medidos se archivan automáticamente. La visualización y el análisis de dichas tendencias ayudan al operador a comparar los valores actuales con situaciones similares previas para identificar los comportamientos anormales.

Además, las tendencias a largo plazo pueden indicar la degradación de un subsistema o problemas futuros. De este modo, estos controles facilitan la planificación del mantenimiento y las reparaciones por parte del personal operativo y de mantenimiento.

La optimización del proceso puede generar un uso mucho más eficiente de la potencia de trituración y, de esta forma, un ahorro energético significativo.

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La Figura 3 muestra el circuito de potencia de un motor síncrono alimentado por cicloconvertidor.

Mantenimiento
Los sistemas GMD poseen excelentes características de baja velocidad. Los cicloconvertidores son ideales para las aplicaciones a baja velocidad y permiten un control preciso de la torsión durante el arranque y la distribución del material.

Los modos de avance lento y arrastre permiten un posicionamiento rápido y preciso del molino, lo cual permite reducir el tiempo necesario para el mantenimiento durante el cambio de los revestimientos.

Si no se realizan inspecciones y mantenimientos periódicos es posible que se produzcan interrupciones no planificadas.

En caso de falla de un componente se necesita contar con piezas de repuestos en el lugar para reducir el tiempo de inactividad de la planta. Por esta razón, Yanacocha ha comprado y posee un juego completo de repuestos en el emplazamiento. No obstante, el funcionamiento del equipo dentro de los límites seguros y el uso de sistemas de supervisión reducen el riesgo de fallas graves.

Yanacocha utiliza el RCM II como herramienta de mantenimiento; los sistemas GMD basados en inspecciones utilizan una menor cantidad de piezas de desgaste y, por lo tanto, requieren tareas de reparación y mantenimiento relativamente reducidas. Esto, en última instancia, redunda en una alta disponibilidad del sistema y costos de mantenimiento comparativamente menores.

Colaboración duradera y exitosa
Kim Hackney, director del proyecto Gold Mill en Newmont Yanacocha comentó: “Newmont y ABB han disfrutado una relación laboral duradera y productiva.

Tenemos confianza en que ABB garantizará que nuestro sistema GMD en Yanacocha continúe brindando un rendimiento óptimo y siga ocupando el primer lugar de la línea durante su vida útil. Por la finalización de este proyecto, quisiera agradecer personalmente a ABB por su labor bien realizada”.

El molino alcanzó su producción comercial a un mes de comenzar a funcionar, todo un logro para el proyecto de Newmont. En el primer mes, Yanacocha superó el cronograma de aumento planificado para la producción de oro y plata. La planta ya se encuentra al 100% de su capacidad de producción con una disponibilidad del 95%, de conformidad con la proyección de Newmont de 5 millones de toneladas por año de material. El hecho de que Yanacocha haya alcanzado su máxima producción permitió mejorar el plan de incremento aprobado. En conclusión, es un proyecto sumamente exitoso.    MPA

Para más información:
Ahrens, M. y Gonser, J., 2006 “Protection and Supervision Systems for Gearless Mill Drives”, Conferencia SAG de Vancouver
http://www.newmont.com/en/operations/sthamerica/yanacocha
http://www.ciel.org/Ifi/ifccaseperu.html

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