Grupos Electrgenos

[Grupos Electrgenos]26 de Mayo del 2014

UNIVERSIDAD DE LA SERENAFACULTAD DE INGENIERIADEPARTAMENTO INGENIERA DE MINASGrupos ElectrgenosEn el Sector MineroLos grupos electrgenos han adquirido una creciente importancia en el pas debido a diversas razones, una de ellas es el crecimiento de la demanda de energa elctrica en el pas, como as tambin las posibles restricciones de suministros por parte de las empresas elctricas y/o los posibles cortes de energa. Igualmente, estn presentes las exigencias de contar con un servicio elctrico continuo para el funcionamiento de los procesos que dependen de dicha energa como es en el Sector Minero.

Cristian Hidalgo SotoGuillermo Lpez GalleguillosKatherine Miranda GodoyDiego Rojas ArancibiaClaudio Solis CarmonaAlynson Uribe MartnezIng. Civil de Minas

ndice

Introduccin

Podemos definir un grupo electrgeno como una mquina que mueve ungenerador elctricoa travs de unmotor de combustin interna. Una de las utilidades ms comunes es la de generar electricidad en aquellos lugares donde no hay suministro elctrico, generalmente son zonas apartadas con pocas infraestructuras y muy poco habitadas.

El sector minero a nivel mundial depende en gran medida de los grupos electrgenos para alimentar la maquinaria y los recursos de la explotacin. Los usos ms solicitados de los grupos para minera son:

-Generadores de respaldo para soportar el plan de emergencia para picos de produccin.-Suministro de energa durante tareas planificadas de mantenimiento.-Generador de energa para campamentos de trabajo, incluidas las instalaciones de alojamiento.-Grupos electrgenos de emergencia para evitar fallos fortuitos.-Equipos electrgenos porttiles de suministro de electricidad durante la construccin de una nueva mina.

En el presente informe abordaremos diferentes temticas relacionadas a este importante grupo para los cuales comenzaremos desde aspectos ms generales; comenzando por definir para qu sirve un grupo electrgeno hasta reas especificas, tales como dimensionar la potencia de este o factores que deben considerarse para su instalacin, incluso, algunos catlogos con los cuales nos encontraremos en el campo laboral y que gracias a nuestros conocimientos adquiridos darn paso a una buena toma de decisiones.

Energa en la MineraMatriz elctrica de Chile

Podemos observar que la matriz elctrica de Chile est dominada por los combustibles fsiles, no renovables y sucios (petrleo, gas natural, carbn).

Sistemas elctricos de Chile

Los principales sistemas elctricos en Chile son: Sistema Interconectado Norte Grande (SING) que cubre las regiones de Arica, Iquique y Antofagasta, con el 23,7 % de la capacidad instalada del pas, y cuya generacin est dominada en un 100% por centrales termoelctricas. Sistema Interconectado Central (SIC), que cubre desde Taltal (al sur de Antofagasta) hasta Chilo, representa el 75,2% de la capacidad instalada del pas, y su composicin es 50% generacin trmica, 47% hidroelctrica y solo 3% de energas renovables no convencionales. Tambin existen 2 sistemas interconectados ms pequeos en Aysn y Magallanes, los cuales dependen en un 47% y 100%, respectivamente, de combustibles fsiles.

Demanda elctrica por Sector en Chile

Podemos observar que el sector que ms ocupa energa es el sector minero con un 34% del total nacional. La energa elctrica es un insumo estratgico para la minera del cobre, tanto por la magnitud que se requiere en los diversos procesos productivos y servicios como por la incidencia en los costos de operacin. Hay que tener en cuenta que el envejecimiento de las minas hace que el consumo de energa sea ms intensivo a lo largo de los aos.Consumo elctrico anual esperado y del caso mximo en la Minera del Cobre en Chile

Para la proyeccin del consumo esperado de electricidad, la minera del cobre llegara a consumir 41,1 TWh para el ao 2025, siendo las faenas mineras ubicadas en el rea del SING las principales demandantes al consumir 23,7 TWh, mientras que las del SIC consumiran 17,5 TWh. Las tasas de crecimiento anual seran de un 6,3%, 5,9% y 7,0% para el pas, SING y SIC respectivamente. Las plantas concentradoras consumiran el 64,2% de la energa ocupada en minera, mientras que las plantas desalinizadoras y sistemas de impulsin consumiran un 15,0%. Para el caso de la proyeccin de consumo mximo de energa, a nivel pas se podra llegar a la suma de 52,0 TWh para el ao 2025, en donde al SING se le demandara un total de 29,5 TWh y al SIC 22,5 TWh. Estas cifras nos dan un lmite superior al consumo de energa que la minera del cobre podra llegar a demandar.

Proyeccin de la energa para el ao 2014 en MineraLa energa y el agua son dos factores clave para el desarrollo de la minera, y la primera de ellas tendra este ao un importante incremento en sus costos, segn estimaciones del Cdec-Sing -organismo que coordina la operacin de las elctricas en el Norte Grande-, el costo marginal se empinara hasta un 44,7% este ao, pasando de un promedio de US$ 80 por megawatt/hora (MW/h) en 2013 a US$ 116,7 por MW/h en 2014, impactando en el costo de produccin de las empresas que no cuentan con contratos de suministro de largo plazo o que deben comprar energa en el mercado spot.Las estimaciones del Cdec para este ao muestran que la generacin neta del sistema la oferta de las generadoras, y que tiene relacin con las necesidades de las empresas para sus procesos productivos- mostrara un alza de 15,5%, pasando de 15.857 GW/h en 2013 a 18.334 GW/H este ao. Segn un informe de Electroconsultores, la demanda creci 3,8% en los ltimos 12 meses.Este ao el consumo de las empresas en el Norte Grande se incrementara en unos 300 MW, por iniciativas como el proyecto Sierra Gorda -joint Venture entre la polaca KGHM Polska Miedz, a travs de su subsidiaria KGHMI, y las japonesas Sumitomo Metal Mining y Sumitomo Corporation-, entre otras. El suministro de gas natural y su precio tambin impactara en los costos, aunque el ingreso de centrales ERNC (principalmente solares), tendera a reducir los precios, apunta Mara Isabel Gonzlez.Proyeccin consumo esperado Pas por proceso

La distribucin del consumo elctrico por proceso muestra que la concentracin es el principal consumidor de electricidad. Se observa que para el ao 2025 en las plantas concentradoras, se espera que consuma 26,4 TWh de los 41,1 TWh totales, por lo que el proceso de concentracin consumir un 64,2% del consumo total de energa elctrica. Otro punto relevante es el aumento en el consumo por parte de las plantas desaladoras y sistemas de impulsin, las cuales para el ao 2025 llegaran a consumir un 15,0% del total de electricidad.

Proyeccin consumo esperado Pas segn escala de produccin Considerando la segmentacin de la minera del cobre por su escala de produccin, para el ao 2013 el consumo de energa elctrica se concentra en las operaciones de la gran minera estatal y gran minera privada representa un 29,1% y 67,2% del consumo de electricidad, al consumir 6,1 TWh y 14,1 TWh respectivamente. Por otra parte, para el ao 2025 su importancia se mantiene pero esta vez consumiendo 8,5 TWh el rea estatal y 28,6 TWh la gran minera privada.

Definiciones Bsicas en Electricidad La Tensin elctrica, que se mide en volts (V), es el elemento impulsor de la corriente. El flujo de esta ltima que circula por un conductor se mide en amperes (A), y la resistencia que se opone para que circule se mide en (Ohm). Cortocircuito es la prdida de resistencia de consumo del circuito, lo que se traduce en una elevacin brusca de la intensidad de la corriente.La energa elctrica ocupada en los motores industriales, corresponde a corriente alterna. Corriente trifsica es un sistema de produccin, distribucin y consumo de energa elctrica formado por tres corrientes alternas monofsicas de igual frecuencia, que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas. Cada una de las corrientes monofsicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase.Corriente monofsica es un sistema de distribucin de corriente en el que la electricidad "viaja" por un slo conductor o cable hasta el punto de alimentacin (enchufe). Es de uso generalmente domstico porque esa lnea o fase no da un ancho de voltaje muy poderoso, de 230 V 10%. Conductor elctrico es el material que ofrece poca resistencia al movimiento de una carga elctrica que pase por l. Si se pretende pasar una cierta cantidad de corriente por un conductor, y ste no tiene la seccin (dimetro) adecuada, se producir una alta resistencia que se traduce en su calentamiento. Todo conductor deber estar blindado, es decir, fuertemente protegido contra eventuales daos. El mal dimensionamiento y uso de los conductores en una instalacin elctrica, puede generar cortes de suministro, riesgos de incendios o prdidas de energa para realizar trabajo. El siguiente cuadro presenta valores de referencia que relaciona la potencia del motor, con el amperaje y la seccin adecuada del cable de conexin (vlido para distancias de 300 m).

Potencia en HP 1,5 3 5,5 7,5 10 15 Corriente Nominal (A) 2,6 5,1 8,6 11,7 15,5 22 Seccin del cable (mm)2 2,0 x 2,5 2,0 x 2,5 2,0 x 2,5 6 10 10

Grupo de electrgenoHistoria de los grupos electrgenosUn grupo electrgeno es un dispositivo que convierte la energa mecnica en energa elctrica. Un grupo electrgeno fuerza las cargas elctricas a moverse a travs de un circuito elctrico externo, pero no crea electricidad o carga, la cual ya est presente en el alambre de sus bobinas. Se basa en el principio de induccin electromagntica, una ley cientfica que fue descubierta por el cientfico britnico Michael Faraday y el cientfico estadounidense Joseph Henry en 1981. El principio establece que cuando un conductor elctrico, como un alambre de cobre, se mueve a travs de un campo magntico, la corriente elctrica circulara por el conductor.Los grupos electrgenos crean un movimiento de electrones en las bobinas de alambre de cobre contenidas dentro movindolas a travs de un campo magntico.Faraday construyo el primer generador electromagntico, llamado disco de Faraday, que era un disco de cobre sencillo girando entre los polos de un imn de herradura. Se produjo un pequeo voltaje cc, y una gran cantidad de corriente que era ineficiente, pero un buen comienzo para los futuros grupos electrgenos.Utilidad de los grupos de electrgenoLa mayora de la gente y empresas deciden comprar un grupo electrgeno cuando ven que puede ser necesario en caso de no haber red elctrica disponible, cuando no llega suficiente potencia elctrica para cubrir las necesidades bsicas o tambin cuando hay que protegerse delante de la posibilidad de perdidas peridicas o habituales de potencia de la red elctrica que pueden ocasionar, entre otras, prdidas econmicas.Estos equipos no utilizan una fuente renovable de energa, pero puede generar electricidad en cualquier momento, en cualquier lugar donde se necesite y con una gama de potencias muy amplia.

Cuentan con una amplia gama de modeloscon soluciones flexibles para cualquier aplicacin. Pueden considerarse los siguientes casos: Grupos electrgenos deEmergenciaque salvan de forma inmediata el fallo en el suministro de su fuente de energa. Grupos para unServicio Continuoque proporcionan ininterrumpidamente la energa elctrica necesaria. En este apartado los Grupos electrgenos de gas ofrecen la posibilidad de utilizar una gran variedad de combustibles: gas de vertedero, biogas, gas de gasificacin, propano y gas natural. Otra frmula es laCogeneracin. Permite a las industrias con demanda de energa acoplarse a la red y vender su excedente.Partes de un grupo electrgeno: Motor. El motor representa la fuente de energa mecnica para que el alternador gire y genere electricidad. Existe dos tipos de motores: motores de gasolina y de gasoil (disel). Generalmente los motores disel son los ms utilizados en los grupos electrgenos por sus prestaciones mecnicas, ecolgicas y econmicas. Regulacin del motor. El regulador del motor es un dispositivo mecnico diseado para mantener una velocidad constante del motor con relacin a los requisitos de carga. La velocidad del motor est directamente relacionada con la frecuencia de salida delalternador, por lo que cualquier variacin de la velocidad del motor afectar a la frecuencia de la potencia de salida. Sistema elctrico del motor. El sistema elctrico del motor es de 12 V o 24 V, negativo a masa. El sistema incluye un motor de arranque elctrico, una/sbatera/s, y los sensores y dispositivos de alarmas de los que disponga el motor. Normalmente, un motor dispone de un manocontacto de presin de aceite, un termocontacto de temperatura y de un contacto en el alternador de carga del motor para detectar un fallo de carga en la batera. Sistema de refrigeracin. El sistema de refrigeracin del motor puede ser por medio de agua, aceite o aire. El sistema de refrigeracin por aire consiste en un ventilador de gran capacidad que hace pasar aire fro a lo largo del motor para enfriarlo. El sistema de refrigeracin por agua/aceite consta de unradiador, un ventilador interior para enfriar sus propios componentes.

Depsito de combustible y bancada. El motor y el alternador estn acoplados y montados sobre una bancada de acero de gran resistencia La bancada incluye un depsito de combustible con una capacidad mnima de 8 horas de funcionamiento a plena carga. Aislamiento de la vibracin. El grupo electrgeno est dotado de tacos antivibrantes diseados para reducir las vibraciones transmitidas por el grupo motor-alternador. Estos aisladores estn colocados entre la base del motor, del alternador, del cuadro de mando y la bancada. Silenciador y sistema de escape. Elsilenciadorva instalado al motor para reducir la emisin de ruido. Sistema de control. Se puede instalar uno de los diferentes tipos de paneles y sistemas de control para controlar el funcionamiento y salida del grupo y para protegerlo contra posibles fallos en el funcionamiento. El manual del sistema de control proporciona informacin detallada del sistema que est instalado en el grupo electrgeno. Interruptor automtico de salida. Para proteger al alternador, se suministra un interruptor automtico de salida adecuado para el modelo y rgimen de salida del grupo electrgeno con control manual. Para grupos electrgenos con control automtico se protege el alternador mediante contactores adecuados para el modelo adecuado y rgimen de salida.

1 Deposito carburante. 2 Tapn - Deposito gasolina. 3 Plots de suspensin motor4 Plots suspensin alternador. 5 Tapn indicador de aceite.6 Tapn - Vaciado de aceite. 7 Cable de masa. 8 Alternador. 9 Motor. .10 Chasis marco.11 Silenciador12 Filtro del aire13 Contactor motor14 motor de arranquereenrollador15 Toma domstica 230V ac16 Empuadura motor de arranque17 Grifo carburante18 Stter.19 Buja.20 Copela para sedimentos.21 Filtro de gasolina.

Grupos electrgeno usado en el Sector MineroLos grupos electrgeno ha tenido una notoria evolucin y presencia este ltimo tiempo, es un rubro que supo introducirse en un momento n que la delicada situacin energtica del pas en 1998 hizo indispensable contar con estos equipos de respaldo, especialmente en la industria de la Minera que deba encontrar una forma que le permitiera continuar con sus procesos productivos, sin reducirlos, ya que esto implica grandes prdidas econmicas.La minera dependiendo del rubro y de su ubicacin tienen diferentes necesidades, pueden necesitar generadores para trabajo continuo (las 24 horas del da los 365 das del ao) o para trabajo en emergencia.Pueden necesitar grupos para trabajar en planta y/o grupos para trabajar cerca de las oficinas, normalmente estas ltimas son de pequeas potencia y las requieren encapsulados e insonorizadas.A continuacin damos a conocer los usos ms frecuentes de los grupos electrgenos en el Sector Minero. Generadores de respaldo para soportar el plan de emergencia para picos de produccin. Para las horas punta suple la energa que no se est tomando en la red. Para ahorrar en las crecientes facturas de energa elctrica, se ha vuelto popular en diversos sectores econmicos el corte de demanda en horas de punta, es decir, consiste en reducir (total o parcialmente) la energa que toman de la red elctrica de la compaa distribuidora en el horario de punta. Suministro de energa durante tareas planificadas de mantenimiento. Para alimentar la maquinaria y los recursos de la explotacin Generador de energa para campamentos de trabajo, incluidas las instalaciones de alojamiento. Grupos electrgenos de emergencia para evitar fallos fortuitos. Equipos electrgenos porttiles de suministro de electricidad durante la construccin de una nueva mina.

Tener en cuenta En la mayora de los casos las minas requieren generadores mayores a 700KW efectivos en alturas superiores a 3000msnm, para esto se tienen que disear una potencia mayor ya que se tienen que considerar las perdidas por potencias que estos equipos sufren por la disminucin de aire cuando estn trabajando arriba de los 1500 msnm. Horas punta: Perodo comprendido entre las18:00 y 23:00horas de cada da de los meses de abril, mayo, junio, julio, agosto y septiembre, con excepcin de los das domingo, festivos y los sbados siguientes o anteriores a un da laboral festivo cuando el cliente as lo solicite. Esto es aplicable a los clientes que tengan las opciones tarifarias BT/AT 3, BT/AT 4.1, BT/AT 4.2, BT/AT 4.3.Normativas en La MineraDebido a que son una fuente de emisin de gases a la atmosfera deben cumplir con el D.S.138 modificado por el D.S.90 que los obliga a declarar sus emisiones, esta declaracin se realiza anualmente antes del 31 de abril de cada ao. Articulo 23. Grupos ElectrgenosTranscurridos 12 meses,contadosdesde la publicacin del presente Decreto en el Diario Oficial,los grupos electrgenos que se encuentren ubicados o se instalen en la zona saturada del Valle Central debern: Informar a la SEREMI de Salud cualquier cambio de combustible y la justificacin de dicho cambio, en un plazo mximo de 15 das hbiles desde que se produce el cambio de combustible. Entregar un informe anual dentro de los primeros 30 das de enero de cada ao a la SEREMI del Medio Ambiente y SEREMI de Salud que deber contener los siguientes antecedentes: localizacin (coordenadas UTM, datum WGS 84, huso 19), el tipo de combustible, consumo anual y mensual, horas de funcionamiento y el certificado de emisiones de material particulado. Debern contar con un hormetro digital, sellado e inviolable, sin vuelta a cero, con el cual se medirn sus horas de funcionamiento, las que debern ser registradas e informadas como parte del informe anual sealado en el punto anterior. Una vez publicado el presente decreto en el Diario Oficial,debern realizar una medicin isocnetica inicial con el mtodo CH-5 con un laboratorio acreditado segn lo establecido por Resolucin N 1.349, del 6 de octubre de 1997 del Ministerio de Salud, "Determinacin de las Emisiones de Partculas desde Fuentes Estacionarias" o en su defecto por la Superintendencia de Medio Ambiente,en cada una de las chimeneas de descarga a la atmsfera. Posteriormente debern realizar dicho monitoreo cada 2 aos. Cumplir con los valores establecidos en la siguiente tabla:Generadores nuevos o existentesPotencia Nominal (kW)MP(mg/m3N)(*)

RespaldoInferior a 30056

Igual o superior a 300112

EmergenciaIgual o superior a 150112

(*) mg/m3N, normalizado a 25C y 1 atmsfera y corregido por O2, de acuerdo al combustible 3% para combustibles lquidos y gaseosos, 6% para combustibles slidos y 11% para biomasa.

Procedimiento interno que utiliza Minera Valle Central cuando ingresa un grupo electrgeno:Objetivo: Contar con los antecedentes necesarios de los Grupos Electrgenos instalados en Minera Valle Central para dar cumplimiento al D.S. 138 (DO 17.11.05) modificado por el D.S. N 90 (DO 20.01.11)Alcance: Este procedimiento es aplicable a todos los grupos electrgenos utilizados en MVC.Responsabilidades y/o Autoridades Jefe Gestin Ambiental Exigir el cumplimiento del presente procedimiento.

Departamento Gestin Ambiental Mantener el control peridico de los puntos que ocupen Grupos Electrgenos.

Ingeniero de Monitoreo y Control Pedir mensualmente el registro de Catastros de Grupo Electrgeno (R-061) al responsable del rea designado. Declarar anualmente las fuentes fijas atmosfricas de MVC en RETC (Registro de Emisiones y Trasferencia de Contaminantes) el mes de abril como lo indica el D.S. N138/05 del MINSAL.

rea Servicio Designar un responsable del rea para colaborar con el buen uso de Grupos Electrgeno.

Jefes de reas Exigir cumplimiento del presente procedimiento en su rea respectiva.

DESCRIPCIN DE LA ACTIVIDAD

Antecedentes Requeridos en la incorporacin de Grupos Electrgenos a MVC Ingreso de Grupos Electrgenos a MVC Cada vez que se ingrese un grupo electrgeno a MVC el rea responsable debe enviar un correo electrnico al Depto. de Gestin Ambiental (ver anexo 1) para completar el Registro Catastro de Grupos Electrgenos, R-061, indicando la siguiente informacin:

Si el Grupo Electrgeno es arrendado o propiedad de MVC. La Marca y Modelo del Grupo Electrgeno Ao de fabricacin Potencia en kW Capacidad del Estanque en metros cbicos

El Depto. de Gestin Ambiental asignar un cdigo interno al Grupo Electrgeno, el cual tambin ser registrado en el R-061.

Requisito de Grupo Electrgeno que ingresa a MVC Los grupos electrgenos que ingresen a MVC deben cumplir con los siguientes requisitos:

Contar con su ficha tcnica, en la cual se especifique las emisiones material particulado. Contar con un hormetro digital, sellado e inviolable, sin vuelta a cero, con el cual se medirn sus horas de funcionamiento. Contar al momento de la instalacin con un pretil de contencin.

Antecedentes requeridos en la operacin del Grupo Electrgeno Operacin de los Grupos Electrgenos La operacin del grupo electrgeno debe quedar registrada en el registro Funcionamiento de Grupos Electrgenos R-062, el cual puede ser solicitado al Depto. de Gestin Ambiental o bajado de la intranet en formularios de uso directo. Antes de la operacin del Grupo Electrgeno el supervisor a cargo debe: Verificar que est en ptimas condiciones. Verificar que se encuentre disponible en terreno el registro R-062. Verificar que se encuentren los elementos de contencin. Designar a una persona responsable del control y uso del Grupo Electrgeno.

El supervisor a cargo debe enviar mensualmente al Depto. de Gestin Ambiental el registro R-062 con toda la informacin requerida en l.

Trmino de funcionamiento y Retiro del rea del Grupo Electrgeno. Una vez que el Grupo Electrgeno termine su funcionamiento y sea retirado del rea, el supervisor a cargo debe: Informar por correo electrnico (ver Anexo 1) al Depto. de Gestin Ambiental Dejar el rea en que estuvo el Grupo Electrgeno en las mismas condiciones en que se encontraba antes de su instalacin. Entregar el R-062 faltante.

VERIFICACIN Registro Catastro de Grupos Electrgenos, R-061 Registro Funcionamiento de Grupos Electrgenos, R-062 Registro de actividad, R-022, con difusin del presente procedimiento

Grupo de electrgeno usado en Minera El TenienteUtilizacin: Se utilizan cuando existe falta de suministro energtico o como equipos de respaldo ante cortes de energa.

Grupo de electrgeno usado en Minera EscondidaUtilizacin: Utilizan la motosoldadora Lincoln Electric Commander 500, la cual como hemos mencionado anteriormente es una soldadora de motor de combustin interna, que utiliza un generador de corriente alterna tipo escobilla para soldadura de fines mltiples y energa de reserva auxiliar de 120/240 VCA. Este equipo se utiliza mucho en la tcnica de oxicorte.

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