Sustitución del arranque estrella-triángulo en los transportadores de alto horno de Shanxi Jinnan Iron & Steel

En la factoría de Jinnan, el mineral de hierro y el coque se transportan hasta la parte superior de los altos hornos mediante transportadores de banda. Antes de la reforma, cada transportador se arrancaba con un arrancador estrella-triángulo que accionaba un motor asíncrono trifásico, el cual a su vez movía el tambor a través de un reductor. El estrella-triángulo cumple lo que promete: reduce la corriente de arranque frente a un arranque directo y suaviza el golpe sobre la red.

Lo que no puede hacer es cambiar nada después del arranque. El motor funciona a frecuencia de red fija durante el resto del turno, de modo que su tensión de bornes sigue a la red y su corriente de magnetización sigue a la tensión. Un transportador dimensionado para su carga más desfavorable consume por tanto plena corriente de magnetización todo el día, incluidas las horas en que la banda va poco cargada. Es una pérdida continua y evitable, que crece con el tamaño del motor.

Para apoyar su propio programa de reducción de carbono, el grupo siderúrgico sustituyó los arrancadores por variadores de frecuencia. El comportamiento en el arranque mejora de inmediato: el variador parte de velocidad y tensión cero, de modo que la corriente de irrupción vuelve a ser menor que con estrella-triángulo. La ganancia mayor, sin embargo, procede de hacer funcionar el motor por debajo de la tensión de red para elevar su factor de potencia, y de ajustar la velocidad de la banda al material que realmente lleva encima.

El variador de 160 kW, de 370 A frente a los 290 A de placa del motor, se instaló con tres componentes adicionales elegidos para este servicio concreto y no como opciones de catálogo: un filtro EMI de entrada para suprimir armónicos de orden elevado y evitar que el resto de la planta perturbe al variador, una reactancia de CC en el bus del variador para reducir el factor de rizado y suavizar la pulsación de corriente, y una reactancia de salida entre variador y motor, necesaria porque el tendido de cable desde la sala eléctrica hasta el transportador supera los 150 m. En conjunto, el filtro, la reactancia de CC y la de salida también mejoran el factor de potencia de todo el conjunto.

Los resultados se tomaron de un contador de energía instalado aguas arriba del variador. En condiciones normales de trabajo, un solo transportador de 160 kW consumió unos 200 kWh menos cada 24 horas que bajo control estrella-triángulo. El mismo razonamiento se aplica a los ventiladores y bombas de la planta —cargas de ley cuadrática, donde el ahorro por reducir velocidad es aún mayor— y a los transportadores restantes, por lo que la reforma se está extendiendo por toda la factoría.