El accionamiento sin engranajes para molinos (GMD) Deja los engranajes

Introducción

El accionamiento sin engranajes para molinos (GMD) de ABB es el sistema de accionamiento de molinos más poderoso del mercado. Combina la más alta eficiencia, fiabilidad, flexibilidad y disponibilidad.

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El accionamiento sin engranajes elimina todos los componentes mecánicos de un sistema de accionamiento convencional, tales como la corona, piñones, cajas reductoras, acoplamientos, eje de motor y rodamientos de motor: el molino se convierte en el rotor del motor sin engranajes al instalar los polos del rotor directamente en el cuerpo del molino. Historia En 1969, ABB (entonces llamada Brown Boveri & Cie.) puso en marcha el primer GMD que había sido visto en el mundo, un motor sin engranajes de 6400 kW para un molino de bolas en Ciments Lambert-Lafarge en Le Havre, Normandía, Francia. Hoy en día este GMD continúa en operación arrojando un rendimiento muy eficiente en términos de costo efectivo y una comprobada fiabilidad a largo plazo. Y lo que es aún más importante, este GMD acciona un proceso de cemento en seco, y desde sus primeros días ha respondido satisfactoriamente al desafío de expansiones térmicas relacionadas con el alto calor generado por el proceso. ABB fue a su vez pionero en introducir los GMDs en el procesamiento de minerales. En 1985, ABB suministró el primer GMD en el mundo para accionar una planta de mineral en Bougainville, Nueva Guinea.

Posteriormente, ABB continuó con su incesante y pionera innovación al suministrar el primer GMD que accionaría un molino de bolas de doble cámara rotatoria, en Carlin, Nevada. Una vez más, ABB estuvo a la altura de un nuevo desafío enfrentando las altas temperaturas de proceso, en este caso se tienen 160 °C en la carcasa del molino. Además, ABB ha sido siempre seleccionado para suministrar los accionamientos de molinos sin engranajes para los molinos AG, SAG y de bolas más grandes del mundo.

Perspectiva La molienda de minerales de baja ley, demanda una alta capacidad de procesamiento total y una altísima fiabilidad en todo momento.

Desde que inventó el GMD a finales de la década de 1960, ABB ha acumulado más de cuarenta años de experiencia adaptando soluciones GMD para las cada vez más demandas aplicaciones industriales de nuestros usuarios.

Hoy en día ABB dispone de diseños de GMDs para molinos de hasta 44 pies de diámetro y una potencia de 35 MW. La tendencia es clara y apunta a molinos de bolas más grandes y molinos SAG aún más grandes, conteniendo cada vez mayores relaciones de potencia con respecto al diámetro del molino.

En la actualidad, ABB es claramente el líder mundial en el mercado de accionamientos sin engranajes para molinos en términos de número de unidades instaladas, tamaños de molino, requerimientos de potencia y funcionamiento ante las más adversas condiciones ambientales de operación.

ABB suministrará los GMD más grandes del mundo hasta ahora fabricados que se instalarán a una altura récord de 4600 metros sobre el nivel del mar: − Un GMD de 28 MW para molino SAG de 40’ − Dos GMDs de 22 MW para molinos de bolas de 28’

ABB continuará con su papel pionero en el desarrollo de nuevas y sofisticadas características para sus accionamientos sin engranajes para molinos y con el fin de mantenerse siempre a la altura de los nuevos desafíos y requerimientos.

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El sistema GMD El motor sin engranaje (también conocido como motor «wrap around» o motor de anillo) es un motor sincróno de enorme tamaño. Los polos del motor son montados directamente en la brida de la carcasa del molino, lo que significa que la carcasa se convierte en el rotor. El estator del motor está instalado alrededor del cuerpo del molino. El motor sin engranajes es alimentado por un cicloconvertidor. El cicloconvertidor es un convertidor estático de frecuencia conmutado por línea de alimentación en que la tensión de salida es formada por las ondas de voltaje principal de entrada pero a una frecuencia mucho menor. Para la aplicación de GMDs el cicloconvertidor tiene una frecuencia nominal de salida de aproximadamente 5 Hz. El cicloconvertidor, el cual tiene un diseño sin fusibles, se conecta a la red de media tensión a través de tres transformadores especiales.

Adicionalmente, se requiere un pequeño convertidor de excitación, que es usado para suministrar la excitación al rotor del motor sin engranajes a través de los anillos deslizantes. Por lo general los desconectadores de cuchilla (desconectadores de desconexión manual sin carga) del estator y del circuito de rotor se instalan directamente junto al motor para hacer que dicha desconexión sea fácilmente visible antes de entrar al motor para fines de mantenimiento. Características inherentes − La solución sin engranajes elimina toda necesidad de una corona, piñones, acoplamientos, etc. − El posicionamiento automático y «creeping» (marcha lenta) están incluidos automáticamente en el suministro, por lo que ya no se requiere de ningún tipo de motor o accionamiento adicional para operaciones de inspección o posicionamiento.

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− En todo el sistema de accionamiento de ABB, incluyendo el motor sin engranajes no se requiere grasa u otro tipo de lubricación, por lo que tampoco se requieren los costos asociados, de suministros, aplicación y manejo de residuos, en su presupuesto de operación. − El sistema GMD puede variar la velocidad automáticamente además de accionar el molino en ambas direcciones. Con estas dos características inherentes, el usuario durante toda la vida de la mina tiene la capacidad de optimizar el proceso de molienda aumentando su eficiencia y de reducir el tiempo de paradas al aumentar la vida útil de los revestimientos (liners).

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Competencia en molienda En su centro de excelencia para el procesamiento de minerales en Suiza, un equipo de más de 200 ingenieros está dedicado al diseño, instalación y puesta en marcha de su sistema de automatización y electrificación para los molinos.

Molinos de bolas, Cerro Verde, mina de cobre, Perú

Cerro Verde (Cobre, Perú) Cuatro unidades GMDs de 12 MW para molinos de s de 24’, con velocidad nominal de 11.94 rpm Toromocho (Cobre, Perú) Altitud: 4600 sobre el nivel del mar Una unidad GMD de 28 MW para molino SAG de 40’, con velocidad nominal de 9.31 rpm Dos unidades GMDs de 22 MW para molinos de bolas de 28’, con velocidad nominal de 10.99 rpm

Con más de 40 años de experiencia en operaciones de molienda, estamos preparados para proporcionar: − Desarrollos − Diseño − Ingeniería − Estudios (análisis torsional, redes eléctricas y filtros u otros) − Gestión de proyectos − Puesta en marcha − Detección de fallas y mantenimiento − Especialistas en repuestos y su gestión

Nuestras fortalezas − Combinamos tecnología de accionamientos con sus aplicaciones y procesos − Ofrecemos soluciones completas y adaptadas a su necesidad − Integramos nuestras soluciones en el ambiente de la planta, tomando en cuenta las interfaces eléctricas, mecánicas y civiles − Ofrecemos soporte completo a los equipos y servicio integral a la planta

Sala eléctrica E-house

Transformadores de cicloconvertidor

Switchgear de media tensión 6 Introducción | El accionamiento sin engranajes para molinos (GMD)

Transformador de excitación

Red

El cicloconvertidor, que es un convertidor directo de 12 ó 18 pulsos, crea armónicas e inter-armónicas. ABB cuenta con el know-how y la experiencia para realizar un completo estudio de la red, de preferencia para toda la planta, con el propósito de controlar los componentes armónicas e inter-armónicas y optimizar el factor de potencia al nivel requerido. Los estándares locales vigentes forman los requerimientos básicos para iniciar este estudio. Además de llevar a cabo el análisis de la red, ABB es lógicamente el aliado natural para suministrar y sintonizar el filtro requerido.

Control y protección del molino ABB cuenta con el más sofisticado cicloconvertidor para alimentar el motor sin engranajes. El cicloconvertidor de ABB es una tecnología ultra probada con un robusto diseño sin fusibles a prueba de corto circuitos. ABB no necesita de una señal adicional de retroalimentación de posición o de velocidad, por lo que se elimina automáticamente esa potencial fuente de la falla. Operaciones en baja velocidad, posicionamiento automático, «creeping» (marcha lenta), protección contra caída de tensión temporal y muchas otras funcionalidades son parte de la solución estándar ABB.

ABB también alimenta y controla los auxiliares del molino y del accionamiento. Un completo sistema de protección de todo el accionamiento de molinos sin engranajes es uno de los aspectos claves para alcanzar la más alta disponibilidad. Esto incluye un avanzado sistema de monitoreo del entrehierro y una verdadera protección diferencial de motor sin engranajes. Si bien el diseño se focaliza en evitar los cortocircuitos o mitigar el efecto de estos, el sistema completo debe tener capacidad de resistir cualquier situación de cortocircuito.

Accionamiento de molino sin engranajes GMD

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La solución ABB

Reglas de diseño El diseño único del accionamiento de molino sin engranajes de ABB se basa en varias reglas fundamentales. Una regla fundamental es que el sistema siempre debe funcionar en estado subcrítico, es decir, el motor no puede en ningún momento alcanzar la primera velocidad crítica para esto se tiene exigente requerimiento de rigidez mínimo. Para ABB esto es de vital importancia y no se pueden correr riesgos en este importante aspecto. Debido a esto, el estator de ABB tiene típicamente una rigidez mucho más alta. Para propósitos de transporte, el estator se divide en la menor cantidad de piezas que sea posible, usualmente cuatro. Mientras menor es la cantidad de piezas del estator, menos horas hombre se requieren para la instalación

en terreno. Además, cada división del estator tiene un impacto negativo sobre la rigidez del mismo, efecto que se debe paliar tomando las medidas necesarias para evitar una baja en la frecuencia natural. Sin embargo, ABB ha llevado a cabo proyectos de GMD tanto con más de cuatro y menos de cuatro piezas de estator. A menudo se analiza todo el sistema (molino, polos, descansos, fundaciones, interacción entre rotor y estator, estructura del estator y condiciones del suelo) para asegurar que todos sus componentes se combinen satisfactoriamente. Naturalmente, ABB cuenta con los recursos, la competencia, el know-how y la experiencia para realizar este exigente estudio general del sistema basándose en la información recibida de la ingeniería de suelos y del proveedor de molino.

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Eficiencia – ventilación Los molinos son claramente los mayores consumidores de potencia en una planta concentradora. Dado que un diseño específico solamente se puede optimizar hasta un determinado valor límite, ABB seleccionó primero el diseño más eficiente y luego optimizó su eficiencia. El sofisticado sistema de devanados de una sola vuelta garantiza que se minimicen las pérdidas del estator. Además, el aumento en temperatura del motor es relativamente bajo, lo que resulta no solamente en una baja expansión térmica sino que en una menor resistencia del cobre de los devanados: de ahí menos pérdidas. Las pérdidas se reducen incluso más al minimizar la cantidad de polos y la cantidad de semiconductores en el cicloconvertidor.

Polos El diseño de polos unitarios de ABB permite efectuar ajustes de posición individuales, lo que permite una mayor precisión y rapidez en la compensación las excentricidades o desviaciones de en la redondez del molino. Al tener polos unitarios, ABB elimina nuevamente un potencial de falla al no contar con una pieza adicional para ensamblaje de los polos. Adicionalmente en el especial diseño de ABB el conjunto formado por la placa central, los pernos del polo y el flange del molino actúan en su conjunto como un eficiente sistema del resortes, asegurando que la transferencia de torque del polo al flange de molino sólo se produzca por fuerza de fricción y no mediante las fuerzas de corte del perno del polo.

Devanados ABB emplea devanados de una única vuelta. Gracias a eso, la posibilidad de tener fallas internas entre espiras se elimina automáticamente y permite implementar una protección diferencial real del motor. ABB utiliza un sistema continuo de impregnación al vacío (VPI) tanto para la sección del devanado contenido en la ranura del núcleo magnético como en la cabeza del devanado. Los trabajos realizados en campo con las uniones del estator se minimizan gracias al sofisticado diseño de devanados de ABB. Enfriamiento El sistema de enfriamiento del motor que contiene los intercambiadores de calor agua-aire y sus ventiladores de enfriamiento se encuentra ubicado en

la parte inferior del motor. Esto no sólo facilita un fácil acceso para prestar mantenimiento sino que además asegura que toda el agua de enfriamiento se encuentre bajo el motor. ABB se concentra en lograr un bajo aumento de la temperatura minimizando la expansión térmica y optimizando la eficiencia. Cooperación El usuario se beneficia de la amplia experiencia de ABB con la mayor base instalada de GMDs. ABB tiene la mayor experiencia con todos los principales proveedores de molinos. ABB coopera a un alto nivel profesional con el proveedor del molino y con la ingeniería civil. Finalmente, todos los componentes del sistema de molino deben funcionar en conjunto a la perfección, objetivo que únicamente se puede lograr teniendo los socios adecuados que mantengan siempre una perspectiva global y sistémica.

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Servicio

Para dar soporte a la base instalada existente, ABB proporciona una gama de servicios que van desde la asistencia telefónica, a completos acuerdos de servicio.

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Servicios remotos − Línea de soporte (asistencia telefónica de emergencia, 24 horas x 365 días al año): ofrece un acceso rápido y fiable al know-how técnico de los expertos en productos, aplicaciones y procesos de ABB − Diagnóstico remoto − Detección de fallas: la asistencia por acceso remoto se puede ofrecer mediante una conexión segura a internet − Mantenimiento periódico: auditorías programadas a sus activos

Puesta en marcha y mantenimiento Mantenimiento predictivo, preventivo y correctivo − ABB proporciona servicios para la puesta en marcha, inspecciones regulares del sistema y reemplazo de componentes de acuerdo con la programación de mantenimiento planificada previamente y asistencia de largo plazo en terreno − Un proceso interno de certificación califica el know-how y efectúa un seguimiento del desempeño de los recursos de ABB en terreno, de forma periódica − La alta disponibilidad de los recursos en terreno por parte de ABB está respaldada por la red mundial de ingenieros de terreno

Repuestos Las listas de repuestos específicas del sistema y las auditorías regulares de inventario permiten optimizar su stock. Capacitación a usuarios ABB ofrece cursos de capacitación en procesos y productos para entregar a los usuarios el conocimiento requerido para operar y prestar mantenimiento en forma segura y eficaz a los accionamientos. Cada sesión incluye capacitaciones teóricas y prácticas basadas en los métodos aprobados por ABB University. El objetivo es entregar el adecuado soporte a los usuarios, contribuir con la excelencia operacional y contribuir al desarrollo sostenido de una fuerza laboral calificada. Acuerdos de servicio Los diferentes productos de servicio pueden ser combinados en un acuerdo de servicio amplio para satisfacer sus necesidades específicas.

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ABB Switzerland Ltd Local Business Unit Minerals Segelhofstrasse 9P 5405 Baden 5 Dättwil Suiza Teléfono: +41 58 586 84 44 Fax: +41 58 586 73 33 E-mail: [email protected] La unidad de Minerales de ABB está representada en los siguientes países: Alemania, Australia, Brasil, Canadá, Chile, China, Egipto, Estonia, Grecia, India, Indonesia, Letonia, Lituania, Malasia, México, Noruega, Omán, Perú, Polonia, Arabia Saudita, Sudáfrica, España, Suecia, Suiza, Tailandia, USA y Vietnam. Para obtener información de contacto, por favor visite nuestra página web: www.abb.com/minerals

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