Instrumentación para evitar la Compactación de cal

Uno de los problemas que se presenta en la PTAR de la mina Sanoha, es la compactación de cal en la tolva de dosificación la cual genera diferentes problemas que se describirán a continuación

Identificación del problema de compactación de cal en la tolva

Durante el funcionamiento del motor, se genera un problema de compactación de cal en las paredes de la tolva de dosificación, generando un vacio en el centro de la misma provocando un flujo discontinuo de cal al agua acida, perturbando el control de pH haciendo girar el motor más rápido sin necesidad. También hace que el operario agite la cal manualmente, exponiéndose a aspirarla y al contacto directo con dicha sustancia. Lo

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cual según la hoja de especificaciones de la cal, [18], le puede acarrear daños tales como: irritación del tracto respiratorio, falta de respiración, bronquitis química, ulceraciones del epitelio de la cornea, ceguera, y al contacto prolongado o repetido produce dermatitis, entre otros.

Solución para la compactación de cal en la tolva

La compactación de cal se puede solucionar mediante dos métodos, por vibración de la tolva, o por agitación de la cal dentro de la tolva. Para hacer vibrar la tolva hay que implementar serias modificaciones a su diseño, lo cual por requerimientos de la empresa en el momento no se puede realizar. Para la agitación de cal, se recomienda un agitador actuado por un motor en cuyo eje esta acopladas unas aspas las cuales mueven la cal mientras está en funcionamiento el dosificador de cal.

El sistema de agitación de cal está comprendido por una estructura en forma de araña, un motor instalado de forma vertical, y un eje acoplado al motor que en la parte inferior tiene unas aspas las cuales provocan una agitación de cal para que esta no se compacte. Este sistema de agitación es aplicado en una industria municipal de abonos, dando buenos resultados durante varios años. En la Figura 23 se muestra el sistema de agitación.

Figura 23: Sistema de agitación

Fuente: autores

A. Motor. Para que el motor utilizado en el agitador funcione correctamente, es necesario que cumpla con las siguientes características:

 Alimentación trifásica de 220v

 Tenga una protección sea IP55 para que este protegido de acumulación de polvos nocivos y chorros de agua en todas las direcciones, debido a que va a estar expuesto al aire libre y a partículas de cal.

 El motor tendrá la función de revolver cal dentro de una tolva, por tal razón es necesario que la velocidad de las aspas sea lenta entre 20 y 40 rpm para que de esta forma no se compacte la cal dentro de la tolva y a la vez no se

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esparza en el ambiente al agitarse demasiado, ya que puede afectar la salud del obrero, y dañar los elementos electrónicos utilizados en la automatización.  La carga a la que va estar expuesto el motor es media porque la cal seca

no ofrece excesiva resistencia entonces se requiere un motor de baja potencia con una caja reductora de velocidad.

 El motor se instalara verticalmente como se muestra en la figura 23.  Frecuencia en la alimentación de 60Hz

En el mercado existen varias marcas de motores que pueden ser utilizados para la implementación en la PTAR. Sumitomo y Yaskawa brindaron buena asesoría y documentación técnica, además ofrecen soporte en Colombia. En la Tabla 15 se comparan las características de cada variador basadas en la hoja de especificaciones mostradas en el Anexo H.

Tabla 15: características motores aptos para la PTAR

Características Assi-Nord Sumitomo

Referencia SK 372.1 IEC 71 L/4 cnvm05 - 6105 – 51 Alimentación 200-240VAC 200-240VAC

Relación 53,84:1 51:1

Velocidad de salida 31.2 34.6

Potencia 0.5 HP 0.5HP

Factor de servicio 1.5 1.41

Torque 171.1 Nm 147Nm

Protección IP55 IP55

Costo *$9.047.000 **$1.070.000 *cotización de Assi-Nord realizada por Variadores S.A Anexo O-10

**cotización de Sumitomo realizada por Tramec Ltda. Anexo O-9

Fuente: autores

Criterio de selección del motor para agitador de cal

Los dos motores ofrecen lo necesario para el funcionamiento del agitador de cal, pero por bajo costo y por mejores características como el factor de servicio el cual indica que soporta mayor sobrecarga continua sin dañarse; el torque y las revoluciones mas bajas ayudando a la mejor agitación de cal sin presentar futuros problemas, el motor seleccionado es el SK-372.1 IEC74L/4, de Assi-Nord mostrado en la Figura 24

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Figura 24: Motor ASSI-NORD

Fuente. ASSI-NORD

B. Arrancador y protección del motor. Para facilitar el arranque de los motores, protegerlo de sobrecargas, fallos en las fases de alimentación, reducir los costos de mantenimiento en caso de incidentes y reducir al mínimo los costos de sustitución del material y cuidar de la seguridad del operario, es necesario el uso de dispositivos como, termo magnético, guarda motores, contactores y arrancadores.

 Termo magnético: según [24], es un dispositivo eléctrico cuyo fin es la protección de los circuitos contra sobrecargas. Este dispositivo se abre cuando se produce un cortocircuito o una excesiva sobrecarga en un instante. El termo magnético se puede adquirir con un valor definido para que soporte la corriente máxima o existen otros que son variables el cual se gradúa según sea necesario.

 Contactor: Es un dispositivo mecánico el cual esta comandado por un relé capaz de comandar cargas de alto consumo a partir de una tensión de control aplicada a su bobina primaria. Este dispositivo es el que va a activar el motor trifásico por mando del controlador escogido, ya sea el PLC, relé u otro. [24]

 Guardamotor: Este aparato es diseñado para cumplir hasta con cuatro funciones específicas que son:

 Protección contra sobrecargas.  Protección contra cortocircuitos.

 Maniobras normales manuales de cierre y apertura.  Señalización.

Este tipo de interruptores, en combinación con un contactor, constituye una solución excelente para la maniobra de motores, sin necesidad de fusibles de

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protección. Para la especificación correcta y guarda motores es importante certificarse de las corrientes de servicio y nominal del motor a proteger. El ajuste de corriente en el guarda motor debe estar de acuerdo con la corriente de servicio a fin de obtenerse todas las protecciones del mismo. [25]

Las empresas especializadas en la fabricación de este tipo de protecciones, venden el conjunto de guarda motor y contactor manipulado por una fuente de control. Siemens y Schneider Electric son de las casas más relevantes en este tipo de arrancadores y que ofrece gran soporte técnico y buena documentación en Colombia, por lo que en la Tabla 16 basándose en la hoja de especificaciones (ver Anexo I), se mostrara una comparación entre los arrancadores de las mismas características

Tabla 16: características de los posibles guarda motores y contactores

características Siemens Sirius Schneider Electric

Referencia 3RA1115-1C GV2ME07K1

Tensión (V) 220 V 220V

Regulación (A) 1.8 -2.5A 1.6-2.5 A

Potencia del motor (Hp) 0.7 0.5

Voltaje bobina de control 220V ** 24 VAC 110 VAC 220 VAC

Descripción

Con esta combinación es posible el arranque y parada de motores, que incluye protección contra cortocircuito, protección contra sobrecarga y marcha en dos fases

Arrancador combinado de capacidad de ruptura estándar con protección contra

sobrecargas y corto circuito.

Precio $437.800 $396.500

*Cotización del variador Siemens Sirius 3RA1115-1C realizada por Elecmer Anexo O-6 ** Cotización Schneider Electric GV2ME07K1 realizada por Elecmer S.A Anexo O-6 Fuente: autores

Criterio de selección para contactor y guarda motor

Según la anterior tabla, los dos arrancadores son aptos para el funcionamiento del motor, pero el conjunto ofrecido por siemens aunque es más costoso, ofrece protección por marcha en dos fases, lo cual es una gran ventaja ya que evitaría graves daños al motor y posibles accidentes laborales. Este arrancador se compone de un guarda motor Sirius 3RV, un contactor Sirius 3RT y un dispositivo de acople que hace más fácil el montaje y unión electro-mecánica de los elementos. En la Figura 25 se puede observar el arrancador dispuesto para la PTAR

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Figura 25: Contactor y guarda motor sirius 3RT

Fuente: Siemens