Selección de equipos y prácticas de ingeniería para la modernización de la distribución de aparamenta KYN28 en el sitio minero de Sudáfrica en un entorno con alto nivel de polvo y fuertes cargas de impacto

Entorno geográfico: El proyecto se ubica en un entorno típico de minería industrial en Sudáfrica. La infraestructura de la red local es relativamente antigua, y el sitio se caracteriza por un polvo denso y grandes variaciones de temperatura diurna, lo que impone exigencias estrictas sobre el grado de protección y el rendimiento de aislamiento de los equipos eléctricos.

Condiciones de aplicación y características de carga: Como centro de energía principal del sitio, esta instalación soporta cargas de impacto provenientes de grandes equipos de trituración, cintas transportadoras y cabrestantes de mina. Estas cargas demandan altas corrientes de arranque y generan un contenido armónico significativo, y el proceso de producción es altamente continuo; no se permiten en absoluto las interrupciones no planificadas.

Puntos críticos heredados: El sistema de distribución existente estaba obsoleto, con un bajo grado de protección de la envolvente que no podía hacer frente al entorno polvoriento del sitio. La antigua aparamenta también carecía de un enclavamiento integral de las cinco prevenciones (prevención de operación errónea del interruptor, maniobra del seccionador bajo carga, cierre del interruptor de puesta a tierra en un circuito con tensión, cierre del interruptor con el interruptor de puesta a tierra cerrado y acceso a un compartimento con tensión), lo que resultaba en una baja seguridad operativa. Con la expansión de capacidad en marcha, se requería con urgencia una solución de distribución de media tensión con alta capacidad de soportar cortocircuitos, operación segura y flexible, y un alto grado de inteligencia.

Figura 1: Equipo del proyecto con vista panorámica de la sala de distribución

Basándose en las normas de la red sudafricana (cumpliendo con las normas IEC o SANS), los altos requisitos de fiabilidad y la facilidad de mantenimiento, el proyecto realizó una comparación sistemática entre la aparamenta de tipo fijo y la aparamenta extraíble KYN28:

Conclusión de la selección: Dados los rigurosos requisitos de fiabilidad del suministro y eficiencia de mantenimiento en los proyectos industriales sudafricanos, la celda de maniobra y control de metal blindado extraíble KYN28 —con su intercambiabilidad flexible, seguridad excepcionalmente alta e interfaces inteligentes potentes— demostró ser la solución óptima para este proyecto.

Figura 2: Vista panorámica interna de las celdas de maniobra en la sala de distribución

• Configuración: Se seleccionó la celda de maniobra y control de metal blindado extraíble para interior de la serie KYN28. La envolvente está fabricada con chapa de acero recubierta de aluminio-zinc, mecanizada y ensamblada por CNC, lo que ofrece una excelente resistencia a la corrosión y oxidación.
• Componentes principales: Las celdas de entrada y de salida (AH1, AH3, AH4, etc.) están equipadas con carros de interruptores automáticos de vacío de alto rendimiento con una corriente nominal de 1250 A, reconocidos por su baja corriente de corte y larga vida eléctrica. Cabe destacar que la celda AH6 está equipada con un carro de interruptor-seccionador de 630 A para el control de conmutación de circuitos específicos, lo que demuestra la flexibilidad de configuración.
• Puntos de construcción: Las secciones de la envolvente se atornillan entre sí; las conexiones del puente de barras se aprietan con llave de torque y se recubren con pasta conductora para minimizar la resistencia de contacto.

Figura 3: Vista de la celda de maniobra KYN28

• Configuración: Las celdas de salida críticas están equipadas con relés de protección de salida avanzados.
• Aspectos destacados funcionales: Además de la protección contra sobrecorriente e instantánea, el dispositivo de protección proporciona una potente Secuencia de Registro de Eventos (SER). Como se muestra en la Figura 4, registra con precisión secuencias de acción a nivel de milisegundos (como las transiciones de estado CB_CLOSE, TRIP y VOLT_PRES), proporcionando soporte de datos de nivel de caja negra para un análisis rápido de la causa raíz posterior a la falla.
• Proceso de puesta en servicio: Se completaron pruebas de inyección secundaria en los ajustes de protección para garantizar un disparo preciso bajo condiciones de sobrecarga o cortocircuito, mientras que los datos se cargaron en el sistema SCADA de la sala de control central a través de la interfaz de comunicación.

Figura 4: Primer plano de la pantalla del dispositivo de protección

• Configuración: Las barras colectoras principales utilizan barras de cobre de alta pureza con fundas termorretráctiles claramente codificadas por colores. El compartimento de cables ofrece un espacio generoso, lo que facilita el control del radio de curvatura para cables de gran sección transversal.
• Puntos de construcción: Como se muestra en la Figura 5, la ejecución de las terminaciones de cables está estandarizada con una clara separación trifásica. Los circuitos de iluminación y calefacción de la celda están cableados de forma independiente para evitar que la condensación afecte el aislamiento.

Figura 5: Conexiones internas en el compartimento de cables

• Alcance de las pruebas: Se ejecutaron estrictamente las pruebas de tensión de soporte a frecuencia industrial, la medición de la resistencia del circuito principal, las pruebas de características mecánicas del interruptor (tiempos y velocidad de apertura y cierre) y las pruebas de disparo de protección.
• Resultados: Todos los parámetros cumplieron con la serie IEC 62271 y las especificaciones técnicas del fabricante. La energización fue exitosa en el primer intento.

• Facilidad de operación: Desde la puesta en servicio, el mecanismo de inserción del carro ha funcionado de manera suave y sencilla, y la lógica de enclavamiento mecánico es rigurosa, eliminando cualquier posibilidad de operación errónea. El personal de operación y mantenimiento informó que reemplazar un carro de interruptor de repuesto toma solo 15 minutos, mejorando enormemente la velocidad de respuesta ante emergencias.
• Precisión de la protección: Los dispositivos de protección han operado de manera estable. Durante una falla transitoria en la línea externa, se capturó con precisión el registro de fallas, ayudando al equipo de operación y mantenimiento a identificar y eliminar rápidamente el peligro en la línea y evitando un disparo innecesario aguas arriba.
• Adaptabilidad ambiental: A pesar de un cierto nivel de polvo en el sitio, gracias al sólido diseño de sellado del KYN28 y su protección de ingreso IP4X o superior, los componentes internos se mantuvieron limpios, sin incidentes de descargas por contaminación causados por la acumulación de polvo.
• Capacidad de carga: Durante la operación a plena carga, la termografía infrarroja mostró temperaturas normales en las uniones de las barras colectoras y las terminaciones de los cables, con el aumento de temperatura controlado dentro de los límites estándar.

Figura 6: Vista lateral de la sala de distribución

En comparación con las celdas fijas convencionales o las unidades de anillo de gama baja, la solución KYN28 de altas especificaciones adoptada en este proyecto ofrece ventajas en los siguientes aspectos: