UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
“DISEÑO DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA PARA LA AMPLIACIÓN DE PLANTA BENEFICIO
DE LA COMPAÑÍA MINERA SHOUGANG HIERRO PERU S.A.A”
TESIS
PRESENTADO POR EL BACHILLER:
CAMARGO OCHOA, Marcio André
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO ELECTRICISTA
HUANCAYO - PERÚ
2 0 1 3
A A S S E E S S O O R R
IN I NG G. . W W AL A LD DI IR R AS A ST TO OR RA AY YM ME E TA T AI IP PE E
A mis padres por el apoyo que me brindaron y por ser mis guías en todo momento.
A mis hermanos por el apoyo que me brindaron en todo momento.
Marcio André Camargo Ochoa.
I N D I C E
CARÁTULA
ASESOR ...
DEDICATORIA ...
ÍNDICE ...
RESUMEN ...
INTRODUCCIÓN ...
I II III VIII
01
CAPÍTULO I
COMPAÑÍA MINERA SHOUGANG HIERRO PERU S.A.A.
1.1. Planteamiento y formulación del problema ...
1.1.1. Identificación del problema ...
1.1.2. Objetivos ...
1.1.3. Formulación de Hipótesis ...
1.2. Aspectos generales ...
1.2.1. Ubicación y acceso ...
1.2.2. Proceso de producción ...
1.2.2.1. Exploración ...
1.2.2.2. Perforación ...
1.2.2.3. Disparo ...
1.2.2.4. Carguío ...
6 7 8 9 10 10 14 14 14 15 15
1.2.2.7. Envío de crudos ...
1.2.2.8. Chancado (San Nicolás) ...
1.2.2.9. Concentración ...
1.2.2.10. Filtrado ...
1.2.2.11. Peletización ...
1.2.2.12. Embarque ...
1.2. Demanda del sistema eléctrico SEIN ...
1.3. Descripción general del proyecto ...
1.3.1. Ubicación ...
16 16 17 17 17 18 20 21 22
CAPÍTULO II
AMPLIACIÓN DE SUBESTACION MARCONA – SHOUGANG
2.1. Aspectos generales ...
2.1.1. Ubicación ...
2.1.2. Condiciones ambientales ...
2.1.3. Alcance general ...
2.1.3.1. Límites de batería ...
2.1.3.2. Planos de delimitación del EPC ...
2.1.3.3. Supervisión ...
2.1.4. Descripción de las instalaciones eléctricas actuales ...
27 27 27 27 27 29 29 30
2.2. Descripción general de las nuevas instalaciones eléctricas del proyecto 2.2.1. Descripción de la ejecución del proyecto ...
2.2.2. Descripción de la configuración de alimentación y distribución de energía eléctrica ...
2.2.3. Descripción de las instalaciones eléctricas para el proyecto … 2.2.4. Descripción técnica de la ampliación de la SE Marcona 220 kV …
2.2.5. Aislamiento en 220 kV ...
2.2.6. Sistema de protección ...
2.2.7. Sistema de medición y control ...
2.2.8. Otros equipamientos y sistemas ...
2.2.9. Aclaraciones ...
2.2.10. Criterios básicos de electricidad ...
2.2.11. Criterios generales del sistema de control y automatización de la subestación ...
2.3. Construcción………
2.3.1. Construcción y montaje ………..………
2.3.1.1. Obras civiles y estructurales ………
2.3.1.1.1. Obras civiles ………...…………
2.3.1.1.2. Obras estructurales ………….………
2.3.1.2. Obras electromecánicas …………..……….
2.3.1.3. Obras de control y automatización ……….…………
2.3.1.4. Verificación de aprobaciones de los expedientes del EIA y CIRA ………
32 32
33 34 34 38 38 39 39 40 41
41 44 44 45 45 47 48 52
53
2.3.2. Pruebas y puesta en marcha ………...……….
2.3.2.1. Pre-comisionamiento ………...
2.3.2.2. Comisionamiento ……….
2.3.2.3. Pruebas en vacío ………..
2.3.2.4. Pruebas con carga ………
2.4. Garantías de construcción ……….
2.5. Tiempo de ejecución del EPC ………...
54 54 54 55 56 56 58
CAPÍTULO III
LÍNEA DE TRANSMISIÓN 220 kV, ENTRE LA S.E. EL HIERRO – S.E. MARCONA.
3.1. Delimitación del área de influencia ……….………...
3.1.1Condiciones ambientales de diseño ………..
3.1.2. Condiciones sísmicas ……….……….
3.1.3. Vías de comunicación ………….………
3.1.4. Demanda de Energía Eléctrica y Sistema Eléctrico …………..
3.1.5. Distancias Mínimas de Seguridad ……….……….
3.1.6. Geología y Geotecnia ……….………
3.1.7. Delimitación del Área de Influencia …..………
3.1.8 Normas Aplicables ……….
60 61 61 62 62 62 63 63 64
3.1.9. Parámetros Generales Línea de Transmisión 220 kV S.E. El Hierro – S.E. Marcona ………
3.1.9.1. Características principales del equipamiento ………..
3.2 Cálculos eléctricos y mecánicos de los conductores ………...………
3.2.1. Generalidades ……….………
3.2.2. Condiciones ambientales ………
3.2.3. Características fundamentales de diseño de aislamientos ……
3.2.4. Selección del conductor …………..………
3.2.4.1. Sección Económica ……..………
3.2.4.2. Temperatura Máxima en el Conductor……….
3.2.4.2.1. Capacidad de Corriente (AMPACITY) … 3.2.4.2.2. Asentamiento del Conductor (CREEP) … 3.2.5. Diseño mecánico del conductor …………..………
3.2.5.1. Hipótesis de Estado ……….
3.2.5.1.1. Conductor Activo ………....
3.2.5.1.2. Cable OPGW ……….……….………..
3.2.5.2. Esfuerzo en los Conductores ……..………..
3.2.5.3. Esfuerzos en función del vano …….………..…………
3.2.6. Estructura ……….……….…………..
3.2.6.1. Configuración Geométrica …..……….
3.2.6.1.1. Oscilación de conductores ….…….………..
3.2.6.1.2. Distancia a mitad de vano …..…….………..
3.2.6.2. Tipo de estructuras ……..……….
64 65 66 66 66 67 68 68 69 69 70 74 75 75 77 78 78 79 79 79 80 80
SUBESTACION EL HIERRO
4.1. Alcances ………..………..
4.1.1. Límites de Batería ……….………..
4.1.2. Planos de Delimitación del EPC …………..………..
4.1.3. Descripción de las Instalaciones Eléctricas Actuales ………….
4.1.4. Descripción General de las Instalaciones Eléctricas para el Proyecto ………
4.1.5. Descripción de la Configuración de Alimentación y Distribución de Energía Eléctrica ……….
4.2. Condiciones generales ……….……….
4.2.1. Ubicación ……….………...
4.2.2. Condiciones Ambientales ……….………..
4.3. Códigos y normas ……….……….………
4.4. Características del sistema eléctrico ……….………….…………
4.5. Descripción de la subestación el Hierro ……….……….………..
4.5.1. Descripción Técnica de la Subestación El Hierro ………….….
4.5.2. Características Generales del Equipamiento ……….………….
4.5.2.1. Transformadores de Potencia ………..………
4.5.2.2. Equipamiento 22.9kV ………..………...
4.5.2.3. Equipamiento 220 kV ………...………...
84 84 85 85
87
87 88 88 88 89 90 91 91 93 93 94 96
4.5.3. Sistemas de Protección y Medición ………….………...
4.5.3.1. Sistemas de Protección ……….………..
4.5.4. Sistemas de Medición ……….………
4.5.5. Mando y Señalización ………….………...
4.5.6. Alarmas ……….………..
4.5.7. Servicios auxiliares ……….………
4.5.8. Red de Tierra profunda y superficial ………….……….
4.5.9. Telecomunicaciones ……….………..
4.5.10. Cables en baja tensión ……….……….
4.5.11. Instalaciones eléctricas de utilización …………..……….
4.5.12. Iluminación del Patio de Llaves ……….………..
4.5.13. Sistema de HVAC ………..………...
4.6 Criterios Básicos de Electricidad ………...
4.7. Criterios Generales del Sistema de Control y Automatización de la Subestación ………...
100 100 102 102 103 103 104 105 105 106 106 106 106
107
CAPÍTULO V
A AN NÁ ÁL LI IS SI IS S DE D EL L S SI IS ST TE EM MA A EL E LÉ ÉC CT TR RI IC CO O S SH H OU O UG GA A NG N G
5.1. Análisis del flujo de potencia ………
5.1.1. Modelo de los elementos de un sistema eléctrico de potencia ...
5.1.2. Forma general de ecuaciones ………..………
5.1.3. Formulación de las ecuaciones por el método de gauss-seidel ...
5.1.4. Formulación de las ecuaciones por el método de newton – 111 112 112 115
potencia ……….……….
5.1.6. Escenario de análisis ………..……….
5.1.7. Resultados del flujo de potencia ……...………..
5.1.7.1. Operación normal del sistema ………
5.2. Parámetros del sistema para los cálculos de cortocircuito ………
5.2.1. Cálculo de parámetros del transformador de potencia ………
5.2.2. Cálculo de los parámetros de las líneas de transmisión ………
5.2.3. Parámetros de los generadores ……….
5.3. Análisis de cortocircuito ………...
5.3.1. Valores base del sistema ………...
5.3.2. Escenario de análisis ……….
5.3.3 Resultados del análisis de cortocircuito ……….
121 127 128 128 133 133 134 138 138 139 141 141 CONCLUSIONES ...
RECOMENDACIONES ...
BIBLIOGRAFÍA ...
ANEXOS ...
143 144 145 147 ANEXO 01 : COMPAÑÍA MINERA SHOUGANG HIERRO PERU
S.A.A.
ANEXO 02 : AMPLIACIÓN DE SUBESTACION MARCONA – SHOUGANG.
ANEXO 03: LÍNEA DE TRANSMISIÓN 220 kV, ENTRE LA S.E. EL
HIERRO – S.E. MARCONA.
ANEXO 04 : SUBESTACION EL HIERRO
ANEXO 05: ANÁLISIS DEL SISTEMA ELÉCTRICO SHOUGANG
Shougang Hierro Perú S.A.A. ha decidido desarrollar el Proyecto “Ampliación de Operaciones Mina y Planta de Beneficio” en 02 Etapas. La 1ra. Etapa se divide en 02 Fases: Fase Preliminar y Fase Final.
En la Fase Preliminar se llevará a cabo el desarrollo de explotación y transporte de Mineral Oxidado Lump desde Mina 14 hasta la Faja 071-706 existente del sistema de transferencia actual y en la Fase Final se llevará a cabo el desarrollo de explotación y transporte de Mineral Primario de Mina 14 y la Operación de las dos Líneas de Producción de primarios de la Nueva Planta de Beneficio; por lo que se requiere energizar las nuevas cargas del proyecto.
En la Fase Final, las futuras cargas de la Nueva Planta de Beneficio, Cama de Mezclas, Stock de Concentrados; serán energizadas por las subestaciones de distribución ubicadas cerca a los centros de carga. Estas subestaciones de distribución recibirán energía en 22,9 kV desde la futura SE El Hierro.
Shougang Hierro Perú ha decidido ejecutar el proyecto EPC 14: “Subestación El Hierro y Línea de Transmisión de 220 kV”, para el abastecimiento de energía en la Ampliación de Operaciones de Planta Beneficio.
Este proyecto será ejecutado por la modalidad de EPC (Ingeniería, Procura y Construcción del Proyecto).
El presente documento tiene como objetivo definir los alcances y lineamientos para que el Contratista EPC prepare sus propuestas técnicas-económicas para la ejecución del proyecto, consistente en:
1. Línea de Transmisión de 220 kV 2. Nueva SE El Hierro 220 kV
La futura SE El Hierro se alimentará desde la barra 220 kV de la SE Marcona (Ampliación SHP) a través de una línea de transmisión de 220 kV de aproximadamente 9km.
Los trabajos a desarrollarse en la Ampliación de la SE Marcona (Ampliación SHP) son parte de otro Contratista EPC, pero El contratista EPC del Paquete 14 deberá de realizar coordinaciones con el EPC contratista EPC de la Ampliación Marcona. El límite de batería de la línea de 220kV es hasta el pórtico de salida de la subestación Ampliación Marcona
Shougang Hierro Perú S.A.A. es una empresa minera dedicada a la extracción y proceso de mineral de hierro. En sus planes de desarrollo tiene previsto el incremento de sus niveles de producción lo cual trae consigo una mayor demanda de electricidad.
La demanda de Shougang Hierro Perú está comprendida por las cargas de las subestaciones San Nicolás, Mina, Jahuay y de la futura SE El Hierro. Toda la demanda de Shougang se alimenta desde la SE Marcona.
Actualmente las cargas de Shougang en el Sector de la Mina existente, son energizadas por la SE Mina Shougang de 25 MVA, 60/34.5 kV que se interconecta con la SE Marcona que es propiedad de REP mediante la línea de transmisión L-6629 de 60 kV (REP).
Las cargas que corresponden a la Planta de Beneficio actual, son energizadas por la SE San Nicolás (Shougesa) de 3x37.5 MVA, 60/13.8 kV que se interconecta con la SE Marcona mediante las líneas de transmisión L-6627 y L 6628 de 60 kV (REP).
La SE Marcona alimenta la demanda de Shougang (Mina y Planta de Beneficio Existente) y la demanda de las subestaciones Bella Unión, Palpa, Nazca, Puquio y Cora Cora. La SE Marcona está comprendida por dos transformadores de potencia de 75 MVA, de relación de transformación 220/62,3/10,3 kV y conectados en paralelo. En vista de ello y tomando en cuenta las cargas proyectadas que entrarán
en operación al Sistema Eléctrico, se requiere repotenciar la SE Marcona.
Abengoa Transmisión Sur (ATS) es la encargada de realizar dicho repotenciamiento y tiene un compromiso contractual con el Estado. ATS ejecutará la SE Marcona Nueva (500 kV / 220 kV), de la que proviene una nueva Línea de Transmisión de 220 kV, hasta su respectiva Ampliación en la SE Marcona existente.
Abengoa Transmisión Sur (ATS), actualmente está desarrollando trabajos de su Ampliación que es contiguo al área destinada para la Ampliación por SHP. ATS debe conectarse a la SE Marcona existente y para ello debe conectarse obligatoriamente a la Ampliación de SHP, es por ello que dicho alcance de este paquete es prioritario.
COMPAÑÍA MINERA SHOUGANG HIERRO PERU S.A.A.”
La empresa Shougang Corporation fue establecida en el año 1919. A lo largo de su existencia la empresa se ha adaptado a los cambios en la sociedad china, aprovechando los avances tecnológicos e incrementando sus niveles de producción en forma continua. En la década del noventa, Shougang Corporation se convierte en el primer productor de acero de China, con un nivel de producción de 8’240,000 toneladas.
A través de los años, la empresa ha evolucionado hasta transformarse en un conglomerado donde la industria del acero es la actividad principal, acompañada de otras actividades como la minería, la fabricación de maquinaria, la electrónica, la construcción, los bienes inmuebles, los servicios y el comercio internacional.
La empresa se ha expandido al mercado internacional y opera en diferentes zonas geográficas y países, y bajo diferentes regímenes de propiedad.
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En el año 1997 Shougang Corporation ocupa el puesto 19 entre las principales empresas trasnacionales, medidas por el volumen de sus activos en el extranjero.
En dicho año el grupo tenía un total de 6,640 millones de dólares en activos, de los cuales el 24% se encontraba en sus filiales en el extranjero. El porcentaje de sus ventas en el extranjero era similar, mientras que el número total de trabajadores era de 218,518. Una medida del volumen de actividad de una empresa o grupo en el extranjero es el índice de transnacionalización, el cual consiste en la suma de los porcentajes de valor de activos, valor de ventas y número de trabajadores en el extranjero sobre el total. Para 1997 el índice de transnacionalización de Shougang Corporation era de 16.2%. Finalmente, en el año 2002 el valor total de activos del grupo desciende a 5,738 millones de dólares y las ventas suben a 4,657 millones de dólares, mientras que el total de empleados cae a 156,000.
El Grupo Shougang Corporation se compone de las siguientes empresas:
• Shougang Corporation, que es la empresa matriz.
• New Steel S.A, relacionada con el acero.
• Lidian, especializada en tecnología de punta.
• Tegang, dedicada al comercio internacional.
• Grupo Jiangong, para el negocio de los bienes inmuebles.
• Shive, especializada en tecnología militar.
Asimismo, Shougang Corporation tiene cuatro firmas comerciales en Hong Kong y las empresas mineras Shougang Hierro Perú S.A.A. en el Perú, de la cuales se ha desprendido una empresa de generación eléctrica a nivel local.
La Shougang Hierro Perú S.A.A., el cual incluye el análisis de la situación financiera de la empresa, sus relaciones con los trabajadores y sus organizaciones, y su comportamiento de responsabilidad social.
PERFIL DE LA EMPRESA EN EL PERÚ.
Shougang Hierro Perú pertenece al Grupo Shougang de la República Popular China y opera en nuestro país desde Enero de 1993. Shougang Hierro Perú ha alcanzado el puesto 76 en el ranking de las 10,000 mejores empresas en el Perú de acuerdo al valor de sus ventas para el año 2002, habiendo sido considerada en el puesto 55 en el año anterior. La empresa Shougang Generación Eléctrica S.A. ha descendido del puesto 243 al 378 entre los años 2001 y 2002.
Shougang Hiero Perú tiene a su cargo la explotación de las minas de tajo abierto, la operación de las plantas de beneficio y de peletización y de los servicios auxiliares en el distrito de San Juan de Marcona, en Ica.
Actualmente la capacidad total de producción de la mina es de 4’500,000 a 5’000,000 de toneladas al año.
Shougang Hierro Perú está afiliada a la Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía (SNMPE), lo cual la compromete a asumir los objetivos y código de conducta de esta institución.
CARACTERÍSTICAS DE LA EMPRESA.
Shougang Hierro Perú es una empresa privada que se pertenece al Grupo Shougang Hierro Perú S.A.A. Esta empresa se dedica a la extracción y el
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procesamiento del mineral de hierro en la mina a tajo abierto de Marcona, en Ica . El área total de la concesión minera comprende las bahías de San Nicolás y San Juan y el área de la mina propiamente dicha, la cual está situada a 14 kilómetros al este del litoral. A pesar de ser Shougang Corporation propiedad del Estado Chino, Shougang Hierro Perú es una empresa privada.
Las empresas del grupo Shougang Hierro Perú S.A.A. son las siguientes:
Consorcio Empresarial AGNAV S.A.: Es la empresa de Servicios y Desarrollo del Grupo Shougang en el Perú. Proporciona servicios de agenciamiento portuario naviero, transporte marítimo y terrestre y actividades de comercio exterior.
Asimismo lleva a cabo actividades de explotación y comercialización de productos mineros y administra el Supermercado Shougang Shopping Center en Marcona.
Shougang Corporation: Es la empresa matriz en China.
Shougang Generación Eléctrica S.A.: Se encarga del suministro de energía eléctrica para el pueblo de San Juan de Marcona desde 1997.
Shougang Hierro Perú S.A.A.: Es la empresa principal del Grupo en el Perú.
1.1. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.
SHOUGANG HIERRO PERU (SHP) de acuerdo a la política de desarrollo de la Corporación Shougang y luego de efectuar el Estudio de Factibilidad del proyecto a través de una empresa Consultora, ha decidido ejecutar el proyecto "Ampliación de Operaciones Mina y Planta Beneficio”, las áreas
específicas del proyecto corresponden a los sectores de Mina y San Nicolás (Planta de Beneficio).
La meta propuesta del proyecto es alcanzar una producción de 10 millones de TMS/año de concentrado de mineral de hierro adicionales a la producción actual. Para ello tiene planificado ampliar sus plantas de proceso, tanto para la Mina (Chancadoras Primarias, Fajas Transportadoras, Chancadoras Secundarias, Dry Cobbing, Stock’s), como la Planta de Beneficio (HPGR’s, Molinos de Bolas, Separadores Magnéticos, Filtros de Tambor, Bombas, Espesadores, Sistemas de transferencia, otros), por lo que se produce una mayor demanda de energía eléctrica, la cual debe ser suministrada de forma adecuada, permanente y confiable.
Por ello la justificación de la presente tesis es práctica, porque se analizará y evaluarán las instalaciones y sistemas eléctricos existentes, el consumo de las cargas proyectadas de la nueva planta de beneficio, las instalaciones y el sistema eléctrico proyectado planteado que será responsable de atender el suministro de energía eléctrica del proyecto “Ampliación de Operaciones Mina y Planta de Beneficio”, sector de Planta de Beneficio.
1.1.1. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA:
PROBLEMA GENERAL:
¿Cómo suministrar energía eléctrica a las cargas de la nueva planta de beneficio que deberá entrar en operación para cumplir con el
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objetivo de incrementar la producción que tiene proyectada la empresa Shougang Hierro Perú S.A.A.?.
PROBLEMAS ESPECÍFICOS:
¿Cómo definir el punto de alimentación de energía eléctrica existente hacia la futura planta beneficio?.
¿Cómo definir la configuración topológica de la red, suministro de energía, transmisión y punto de llegada hacia la futura planta beneficio?.
1.1.2. OBJETIVOS.
OBJETIVO GENERAL.
Diseñar la topología y las características de operación del sistema eléctrico principal, responsable de la alimentación de las cargas de la futura planta de beneficio, para el fiel cumplimiento de incrementar la producción prevista por la Compañía Minera Shougang Hierro Perú S.A.A.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
Determinar las características del sistema de suministro de energía:
Ampliación de la Subestación Marcona en 220 kV.
Determinar características para el sistema de transmisión en 220 kV:
Línea de Transmisión 220 kV, de 8,8 km.
Determinar características para el sistema de distribución de potencia en 22,9 kV: Nueva Subestación El Hierro, 220 kV / 22,9 kV, 2 x 80/105/132 MVA (ONAN, ONAF 1, ONAF 2), trifásico en 60 Hz.
1.1.3. FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS.
HIPÓTESIS GENERAL:
Si se realiza el análisis, evaluación de la topología y las características de operación del sistema eléctrico principal, destinada a cubrir la necesidad de suministro de energía para las cargas de la nueva Planta de Beneficio de la Compañía Minera Shougang Hierro Peru S.A.A., entonces se logrará un suministro eficiente y con calidad para la ampliación de Operaciones de Mina y Planta Beneficio con lo cual se logrará alcanzar una producción de 10 millones de TMS/año de concentrado de mineral de hierro.
HIPÓTESIS ESPECÍFICAS:
La Nueva Subestación El Hierro, será responsable del suministro de energía a las subestaciones de distribución encargadas de energizar las diferentes cargas ubicadas y pertenecientes a la Nueva Planta de
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Beneficio. Esta subestación operará de manera continua y confiable para garantizar la producción de la planta de beneficio en circunstancias normales o ante una eventual contingencia o mantenimiento.
La Subestación Marcona es la fuente principal de suministro de energía eléctrica, en la cual se deberá ejecutar una ampliación en el patio de llaves de 220 kV, desde la cual partirá una línea de transmisión en 220 kV para llegar al destino de la Nueva Subestación El Hierro de 220 kV / 22,9 kV.
1.2. ASPECTOS GENERALES.
1.2.1. UBICACIÓN Y ACCESO.
La Unidad Minera se encuentra políticamente ubicada en el distrito de Marcona, provincia de Nazca, departamento de Ica, en la costa del sur del Perú, aproximadamente a 530 km al sur de Lima. Está dividida en tres (3) zonas diferentes denominadas Mina, San Nicolás y San Juan.
El acceso desde Lima es a través de la carretera Panamericana Sur con dirección aNazca y posteriormente tomando la dirección oeste, hacia la ciudad de San Juan de Marcona. Todas las vías por las que se circula para llegar a Marcona están asfaltadas.
Fig. Nº 1.1: UBICACIÓN GEOGRÁFICA.
El complejo minero metalúrgico de Shougang Hierro Perú S.A.A.
comprende 3 áreas:
MINA.
Con aproximadamente 150 km2 de extensión, es el lugar donde se realizan permanentemente trabajos de exploración y de explotación de minerales bajo el sistema de tajo abierto; realizando perforaciones y disparos, para que luego las rocas mineralizadas sean transportadas por palas y camiones volquetes con capacidad de hasta 150 toneladas hasta las chancadoras, de donde luego del proceso de chancado, el mineral es apilado y posteriormente transportado a San Nicolás,
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mediante una faja de aproximadamente 15,3 kilómetros de largo y con una capacidad de 2000 toneladas por hora.
SAN NICOLÁS.
Es el área de beneficio, donde los minerales pasan por una serie de etapas hasta convertirse en uno de los productos que la Empresa comercializa; por esta razón, en esta área se puede encontrar las siguientes instalaciones:
Planta Chancadora: Donde el mineral es reducido en aproximadamente un 95%.
Planta de Separación Magnética: Aquí el mineral continúa con su proceso de molienda y concentración a través de ciclones, separación magnética y flotación, separando el mineral estéril (no utilizado en el proceso productivo) del mineral del hierro, el cual luego es dividido en dos tipos de productos, uno denominado concentrado de Hierro de Alta Ley para la sinterización y el otro que sirve para alimentar la Planta de Peletización, luego de pasar por un proceso de filtración.
Planta de Filtros: En esta etapa se realizan las operaciones de espesamiento, homogenización y filtrado de la pulpa recibida de Magnética, dejando el mineral en condiciones adecuadas para ser transformado en pellets.
Planta de Pellets: Donde el mineral es sometido a altas temperaturas para su transformación y luego ser almacenados y transferidos al Muelle de San Nicolás, desde donde es transportado a todo el mundo.
Muelle de San Nicolás: Con una extensión de aproximadamente 330 mts con la capacidad de recibir barcos de gran tonelaje, debido a la profundidad de sus aguas, además de ser un puerto con más de 8 certificaciones internacionales, que le brindan el respaldo y seguridad a todos nuestros clientes.
SAN JUAN DE MARCONA.
Con una población de más de 16 mil habitantes, es donde se ubica nuestro campamento minero y oficinas administrativas, que se encargan de controlar y velar por el correcto progreso de las operaciones e interrelaciones con los trabajadores, la comunidad en general y sus zonas de influencia, haciendo que la presencia de Shougang Hierro Perú S.A.A. en la Región Ica sea cada vez más beneficiosa para todos.
Por otro lado, la Empresa cuenta con una sede descentralizada en la ciudad de Lima, donde se realizan los trámites administrativos con las entidades gubernamentales correspondientes, además de tener contacto con clientes y proveedores.
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Fig. Nº 1.2: UBICACIÓN SAN JUAN DE MARCONA.
1.2.2. PROCESO DE PRODUCCIÓN.
1.2.2.1. EXPLORACIÓN.
Consiste en la búsqueda del yacimiento o del terreno, con el propósito de conocer las características cualitativas y cuantitativas del mineral del hierro.
1.2.2.2. PERFORACIÓN.
Se realiza la perforación del suelo (vetas de mineral) para obtener los taladros, se realizan 2 tipos de perforación:
Perforación Primaria
Perforación Secundaria.
1.2.2.3. DISPARO.
En este subproceso se realiza la carga de los taladros con la mezcla explosiva consistente en Nitrato, Aluminio, Petróleo y Fulminantes.
1.2.2.4. CARGUÍO.
Se realiza el carguío de los materiales. Esta actividad es realizada por las palas, que tienen una capacidad de balde de 30 TN, y/o cargadores frontales.
Las palas se desplazan por medio de orugas y funcionan con energía eléctrica.
Los cargadores se desplazan por medio de ruedas y funcionan con combustible.
Estos equipos se encuentran agrupados por flotas de acuerdo a características particulares.
1.2.2.5. ACARREO.
El acarreo se realiza con camiones que tienen gran capacidad de carga. Estos camiones siguen rutas determinadas para llegar a sus destinos. En esta actividad se realiza el transporte de materiales de minas o canchas hacia las plantas o canchas de depósito.
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1.2.2.6. CHANCADO (MINA)
En este subproceso se realiza el chancado de minerales y baja ley. Para esto se utilizan 2 plantas chancadoras
Planta 1: Chancado de Mineral.
Planta 2: Chancado de Mineral y baja Ley.
1.2.2.7. ENVÍO DE CRUDOS.
En este subproceso se realiza el transporte del mineral de plantas de la mina hacia el stock de crudos de Planta Beneficio.
1.2.2.8. CHANCADO (SAN NICOLÁS).
El chancado es el proceso en el cual el mineral es reducido de tamaño de acuerdo a especificaciones según el tipo de mineral, para ser usado en el proceso de beneficio (Planta Magnética). Al llegar a la Planta es depositado en las Canchas del Stock de Crudos, clasificadas por el tipo de mineral. El mineral chancado pasa por un proceso de Clasificación de Zarandas.
Las instalaciones de planta chancadora comprenden:
Stock de crudos
Planta de chancado Nº 1 (Trabaja en circuito abierto y/o cerrado)
Planta de chancado Nº 2 (Trabaja en circuito abierto).
1.2.2.9. CONCENTRACIÓN.
El mineral molido y clasificado de los silos a los cuales se ha enviado el mineral proveniente de chancadora, ingresa a la Planta Magnética a los procesos de molienda fina y molienda gruesa.
La Separación magnética final se realiza en separadores magnéticos, el concentrado recuperado continúa hacia el proceso de flotación, el residuo (Colas) es enviado hacia el Sistema de Relaves.
1.2.2.10. FILTRADO.
El mineral de molienda fina (Planta Magnética) es procesado en esta etapa según el tipo de producción:
Producción Torta Stock Puerto.
Producción Filter Cake para Peletización.
1.2.2.11. PELETIZACIÓN.
El concentrado filtrado que se encuentra en la tolva se subdivide en 2 salidas para alimentar por separado a cada
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línea de producción; para ambas líneas de producción se le adiciona aglomerante “Bentonita” para formar los pellets.
1.2.2.12. EMBARQUE.
El producto depositado en canchas de Stock de Puerto, es enviado mediante dispositivos denominados Chutes al Túnel de Embarque. Mediante un sistema de Fajas, el producto es transferido a la zona de Embarque. Finalmente, el producto es transportado por una Faja al Muelle, en el cual se ubica otro equipo Apilador Móvil denominado Gantry, que lo deposita en las bodegas del Barco.
Fig. Nº 1.3: Apilador Móvil denominado Gantry.
Fig. Nº 1.3 Se observa gráficamente el proceso de producción en la minera Shougang.
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PROYECCION DE LA DEMANDA DE SHOUGANG HIERRO PERU (MW)
Cargas 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
San Nicolás 54,18 73,99 82,25 82,75 88,43 88,93 89,43 89,93
Mina 8,00 8,50 8,50 21,06 21,06 21,06 21,06 21,06
Jahuay 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28
Beneficios 0 0 0 90,17 90,17 90,17 118,43 118,43
TOTAL 62,46 82,78 91,03 194,26 199,95 200,45 229,20 229,70
Cargas 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Bella Unión 2,54 2,64 2,91 3,23 3,72 4,21 4,62 5,08
Palpa 3,50 3,63 3,74 3,87 4,01 4,14 4,20 4,33
Nazca 4,09 4,25 4,61 5,02 5,44 5,83 6,10 6,47
Puquio 0,33 0,34 0,37 0,40 0,43 0,47 0,49 0,52
Cora Cora 0,50 0,53 0,57 0,62 0,65 0,68 0,71 0,74
TOTAL 10,97 11,39 12,20 13,15 14,26 15,33 16,11 17,14
MARCONA 73,43 94,17 103,23 207,41 214,20 215,77 245,32 246,84
1.3. DEMANDA DEL SISTEMA ELÉCTRICO SEIN.
Los datos utilizados para realizar el estudio son los siguientes:
Datos de la Proyección de la demanda en la zona de Marcona del año 2008 al 2015 suministrada por Shougang Hierro Perú, tal como se muestra en el cuadro.
Estudio del Mercado Eléctrico realizado por Cesel S.A., el cual esta comprendido entre el año 2009 al 2028.
Los datos proporcionados se han introducido al DigSilent en las condiciones hidrológicas de avenida y estiaje en los escenarios de máxima y mínima demanda. Se han considerado estos escenarios en el estudio por ser los más representativos.
Es por eso que Shougang Hierro Perú S.A.A. ha decidido desarrollar el Proyecto “Ampliación de Operaciones Mina y Planta de Beneficio” en 02 Etapas. La 1ra. Etapa se divide en 02 Fases: Fase Preliminar y Fase Final.
En la Fase Preliminar se llevará a cabo el desarrollo de explotación y transporte de Mineral Oxidado Lump desde Mina 14 hasta la Faja 071-706 existente del sistema de transferencia actual y en la Fase Final se llevará a cabo el desarrollo de explotación y transporte de Mineral Primario de Mina 14 y la Operación de las dos Líneas de Producción de primarios de la Nueva Planta de Beneficio; por lo que se requiere energizar las nuevas cargas del proyecto.
En la Fase Final, las futuras cargas de la Nueva Planta de Beneficio, Cama de Mezclas, Stock de Concentrados; serán energizadas por las subestaciones de distribución ubicadas cerca a los centros de carga. Estas subestaciones de distribución recibirán energía en 22.9 kV desde la futura SE El Hierro.
1.4. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO.
Shougang Hierro Perú ha decidido ejecutar el proyecto EPC 14:
“Subestación El Hierro y Línea de Transmisión de 220 kV, para el abastecimiento de energía en la Ampliación de Operaciones de Planta Beneficio.
Este proyecto consistente en:
Línea de Transmisión de 220 kV
Nueva SE El Hierro 220 Kv
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Marcona (Ampliación SHP-que no pertenece a EPC 14)
La futura SE El Hierro se alimentará desde la barra 220 kV de la SE Marcona (Ampliación SHP) a través de una línea de transmisión de 220 kV de aproximadamente 9km.
Los trabajos a desarrollarse en la Ampliación de la SE Marcona (Ampliación SHP) son parte de otro Contratista EPC, pero El contratista EPC del Paquete 14 deberá de realizar coordinaciones con el EPC contratista EPC de la Ampliación Marcona. El límite de batería de la línea de 220kV es hasta el pórtico de salida de la subestación Ampliación Marcona y de la parte de comunicación es hasta la caja de comunicaciones según planoANEXO 1A.
1.3.1. UBICACIÓN.
El proyecto, se encuentra ubicado en el asiento minero Marcona - Shougang (Mina - San Nicolás), Provincia de Nasca, Departamento de Ica. El área del Proyecto está comprendida también al interior de la zona de influencia de la Nueva Planta Beneficio. Comprende las siguientes zonas:
• Subestación Marcona Existente (Inicio de la línea de 220kV a construirse).
• Nueva Planta de Beneficio - San Nicolás.
Ver planoANEXO 1A.
Descripción de la Configuración de Alimentación y Distribución de Energía Eléctrica.
ESQUEMA DEL SISTEMA ELÉCTRICO
El EPC 14: “Subestación El Hierro, Línea de Transmisión de 220 kV", comprende el desarrollo de la Ingeniería de Detalle, Ampliación SE Marcona (no es parte de los alcances del EPC 14) es de donde inicia la nueva Línea de Transmisión de 220 kV para llegar así a la Nueva SE El Hierro. Ver planosANEXO 1A, ANEXO 1B, ANEXO 1C.
Con la ejecución de su proyecto de ampliación de operaciones de mina y planta de beneficio, Shougang Hierro Perú S.A.A. se propone alcanzar una producción de 10 millones de toneladas de concentrado por año, para lo cual requerirá tratar aproximadamente 20 millones de toneladas de mineral primario (60%) y oxidado (40%) de mina.
SE EL HIERRO(220kV / 22.9 kV) 2 x 80/132 MVA
Alimentación de Ampliación SE Marcona &
Distribución 22.9 kV a SS.EE. Planta de Beneficio - San Nicolás
AMPLIACIÓN (SHP) SE MARCONA (220 kV)
Transmisión 220 kV (No es parte del EPC 14)
SE MARCONA (220 kV) Llegada 220 kV &
Transmisión 60 kV AMPLIACIÓN (ATS)
SE MARCONA (220 kV)
220 kV de SE ICA
LT 220 kV 220 kV de SE NUEVA MARCONA
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Shougang Hierro Perú S.A.A. ya cuenta con la aprobación del Estudio de Impacto Ambiental (EIA) por la Dirección General de Asuntos Ambientales Mineros (DGAAM) del MEM, mediante la Resolución Directoral Nº 388-2010-MEM/AAMM, para hacer realidad tan importante proyecto, ubicado en la península de San Nicolás, del distrito de San Juan de Marcona, provincia de Nazca, del departamento de Ica.
La construcción que supone la ampliación ha sido planificada para llevarse a cabo en un periodo de 24 meses, durante el cual generará empleo para unas 1,500 personas, cifra que en determinado momento se elevará hasta llegar a 3,500. Una vez concluida esta etapa, el nuevo proyecto dará trabajo con carácter permanente a 958 personas.
Este nuevo proyecto de Shougang utilizará tres fuentes de agua diferentes. En el procesamiento de mineral, se empleará agua marina bombeada desde una estación que estará ubicada en el muelle. Para el lavado parcial del concentrado, se utilizará agua desalinizada producida por una planta desalinizadora operada por la empresa, mientras que en lo que respecta al consumo del personal, éste se atenderá con agua de procedencia subterránea potabilizada.
El suministro eléctrico será atendido por Shougesa, subsidiaria de la citada empresa, la misma que opera una planta de energía térmica con
potencia efectiva de 65 megavatios, que cuenta con tres unidades turbo vapor y un grupo generador y está interconectada al sistema eléctrico nacional a través del sistema secundario sur medio.
Los depósitos de hierro del distrito minero de Marcona suman 117 cuerpos y anomalías. El mineral procedente de las minas será transportado en volquetes de 100 o más toneladas de capacidad, a la planta de chancado, descargando directamente a una tolva de la chancadora giratoria primaria de 300 kW de potencia. Luego el mineral chancado será transportado a la planta de beneficio que estará ubicada cerca al puerto de San Nicolás.
Esta planta de beneficio, que estará ubicada cerca al puerto de San Nicolás, utilizará procesos de separación magnética, molienda y flotación para remover los sulfuros de cobre, zinc, plomo y otros, con la finalidad de lograr estándares de calidad en los concentrados de hierro.
Los concentrados obtenidos de la planta de beneficio serán luego movilizados mediante fajas transportadoras hacia una faja distribuidora, que los descargará en la cancha de almacenamiento cuya capacidad total estimada es de 600,000 toneladas métricas. Para el embarque de los productos en los buques, se recurrirá a sistemas de extracción, alimentadores y fajas transportadoras.
C C A A P P Í Í T T U U L L O O I I I I
AM A MP P L L IA I AC CI IÓ ÓN N DE D E SU S UB BE ES ST TA AC CI IO ON N M M A A R R C C O O N N A A – – S S H H O O U U G G A A N N G G
Shougang Hierro Perú S.A.A. es una empresa minera dedicada a la extracción y proceso de mineral de hierro. Sus operaciones las realiza en el distrito de San Juan de Marcona, provincia de Nasca, departamento de Ica. En sus planes de desarrollo tiene previsto el incremento de sus niveles de producción lo cual trae consigo una mayor demanda de electricidad. Por consiguiente se requiere realizar la
“AMPLIACION DE SUBESTACION MARCONA”.
Shougang Hierro Perú ha decidido ejecutar el proyecto “AMPLIACION DE SUBESTACION MARCONA – SHP” para el abastecimiento de energía para el proyecto: “Ampliación de Operaciones Mina y Planta de Beneficio”.
Este proyecto será ejecutado por la modalidad de EPC (Ingeniería, Procura y Construcción del Proyecto).
2.1. ASPECTOS GENERALES.
2.1.1. Ubicación.
El proyecto, se encuentra ubicado en el asiento minero Marcona - Shougang (Mina - San Nicolás), Provincia de Nasca, Departamento de Ica. Comprende la zona de la Subestación Marcona Existente Ver plano en el Anexo Nro. 1A.
2.1.2. Condiciones Ambientales.
El equipamiento será diseñado para las condiciones del medio ambiente, que entre otros datos se citan a continuación:
Elevación sobre el nivel del Mar : 850 msnm
Temperatura Ambiente : 5 °C / 37 °C
Velocidad del Viento : 90 km/h
Humedad Relativa media : 76 %
Condiciones Atmosféricas : seco/polvoriento
Calificación Sísmica UBC : Zona 4
2.1.3 Alcance General
2.1.3.1 Límites de Batería.
El límite de batería indica el área de responsabilidad del
proyecto “AMPLIACION DE SUBESTACION
MARCONA – SHP”.
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Para el área enmarcada por los límites de batería, se debe realizar:
Ingeniería (E).
Ingeniería de Detalle, incluye estudio de Operatividad y Expediente conforme a Obra
Procura (P).
Suministro de Equipos y Materiales, incluye las pruebas en fábrica.
Construcción y Montaje Electromecánico (C).
Ejecución de Obras Civiles
Ejecución de Obras Estructurales
Ejecución de Obras Electromecánicas
Ejecución de Control y Automatización
Pre-Comisionamiento
Comisionamiento
La integración de la ejecución de ingeniería, procura y construcción comprende coordinaciones con el Supervisor que mantiene comunicación y subordinación con SHP.
Se deberá de incluir en la oferta las Hojas de Datos de todos los equipos, donde incluya como mínimo: Marca, procedencia, características técnicas principales, norma de fabricación, dimensiones generales.
2.1.3.2 Planos de Delimitación del EPC.
Son los planos de delimitación del EPC para el Sistema de Alimentación, Distribución de Energía y Sistema de Control y Comunicación; que deberán ser considerados para las disciplinas de Electricidad, Control, y Comunicación:
ANEXO 1A / Arreglo General - Vista de Planta.
ANEXO 2A/ Diagrama Unifilar 1 - Límites de Batería.
ANEXO 2B / Diagrama Unifilar 2 - Límites de Batería.
ANEXO 2C / Diagrama Unifilar, Ampliación SE Marcona.
ANEXO 2D / disposición Ampliación SE Marcona – Planta.
ANEXO 2E / disposición Ampliación SE Marcona – Elevaciones.
2.1.3.3 Supervisión.
SHP encargará la supervisión principal del presente EPC a un contratista Supervisor, para lo cual el Contratista EPC, coordinará, informará, cooperará y se sujetará a las decisiones que tome SHP en coordinación con el Supervisor.
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2.1.4. Descripción de las Instalaciones Eléctricas Actuales.
Shougang Hierro Perú S.A.A. es una empresa minera dedicada a la extracción y proceso de mineral de hierro. En sus planes de desarrollo tiene previsto el incremento de sus niveles de producción lo cual trae consigo una mayor demanda de electricidad.
La demanda de Shougang Hierro Perú está comprendida por las cargas de las subestaciones San Nicolás, Mina, Jahuay y de la futura SE El Hierro. Toda la demanda de Shougang se alimenta desde la SE Marcona.
Actualmente las cargas de Shougang en el Sector de la Mina existente, son energizadas por la SE Mina Shougang de 25 MVA,
60/34.5 kV que se interconecta con la SE Marcona que es propiedad de REP mediante la línea de transmisión L-6629 de 60 kV (REP).
Las cargas que corresponden a la Planta de Beneficio actual, son energizadas por la SE San Nicolás (Shougesa) de 3x37.5 MVA, 60/13.8 kV que se interconecta con la SE Marcona mediante las líneas de transmisión L-6627 y L 6628 de 60 kV (REP).
La SE Marcona alimenta la demanda de Shougang (Mina y Planta de Beneficio Existente) y la demanda de las subestaciones Bella Unión, Palpa, Nazca, Puquio y Cora Cora. La SE Marcona está comprendida por dos transformadores de potencia de 75 MVA, de relación de transformación 210/62,3/10,3 kV y conectados en paralelo. En vista de ello y tomando en cuenta las cargas proyectadas que entrarán en operación al Sistema Eléctrico, se requiere repotenciar la SE Marcona. Abengoa Transmisión Sur (ATS) es la encargada de realizar dicho repotenciamiento y tiene un compromiso contractual con el Estado. ATS ejecutará la SE Marcona Nueva (500 kV / 220 kV), de la que proviene una nueva Línea de Transmisión de 220 kV, hasta su respectiva Ampliación en la SE Marcona existente.
Abengoa Transmisión Sur (ATS), actualmente está desarrollando trabajos de su Ampliación que es contiguo al área destinada para la
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Ampliación por SHP. ATS debe conectarse a la SE Marcona existente y para ello debe conectarse obligatoriamente a la Ampliación de SHP, es por ello que dicho alcance de este paquete es prioritario.
2.2. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS NUEVAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS DEL PROYECTO.
2.2.1. Descripción de la Ejecución del Proyecto.
Las principales actividades a desarrollarse son las siguientes:
Ejecución de Obras Civiles en forma global, incluye moviemiento de tierras (corte y relleno), zanjas, muro perimétrico, etc.
Instalación de porticos y soportes metalicos.
Instalacion de Sistema de malla a tierra.
Instalacion de sistema de Barras en 220kV.
Instalacion de equipos electromecanicos como seccionadores de barra de 220 kV, seccionadores de Línea en 220kV, interruptores de 220kV, transformadores de tension y corriente para medicion y proteccion en 220kV, pararrayos, medicion, proteccion, señalizacion y comunicación.
Construcción e implementación de edificio de Control.
Instalación de equipos de control y comunicaciones (telemedida y teleproteccion).
Ver planos ANEXO 2D Y ANEXO 2E
2.2.2. Descripción de la Configuración de Alimentación y Distribución de Energía Eléctrica.
ESQUEMA DEL SISTEMA ELÉCTRICO - EPC 14
La nueva SE El Hierro se encargará de suministrar energía en 22.9 kV a las subestaciones de distribución para energizar las futuras cargas de la Nueva Planta de Beneficio.
SE EL HIERRO (220kV / 22.9 kV) 2 x 80/132 MVA
Alimentación de Ampliación SE Marcona &
Distribución 22.9 kV a SS.EE. Planta de Beneficio - San Nicolás
AMPLIACIÓN (SHP) SE MARCONA (220 kV)
Transmisión 220 kV
SE MARCONA (220 kV) Llegada 220 kV &
Transmisión 60 kV (EXISTENTE) AMPLIACIÓN (ATS)
SE MARCONA (220 kV)
220 kV de SE ICA
LT 220 kV 220 kV de SE NUEVA MARCONA
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2.2.3. Descripción de las Instalaciones Eléctricas para el Proyecto.
El nuevo sistema eléctrico comprende en forma general la ejecución de la Ampliación de la Subestación Marcona (Bahía 220kV), de donde parte una Línea de 220kV para llegar a la nueva SE El Hierro.
Aclaración: La línea de Transmisión de 220kV y la Nueva Subestación el Hierro, NO SON PARTE DE LOS ALCANCES.
Ver plano ANEXO 1A.
2.2.4. Descripción Técnica de la Ampliación de la SE Marcona 220 kV
Se ha proyectado una ampliación del Patio de 220 kV de la Subestación Marcona, de manera que permita la salida de la línea de transmisión en 220 kV desde la Ampliación SE Marcona hasta la SE El Hierro.
Ver planos ANEXO 1A y ANEXO 1B.
La bahía de doble barra proyectada estará constituida por dos seccionadores de barras, un seccionador de línea, un interruptor de potencia, un juego de tres (03) transformadores de corriente (multiratio y multinucleo) y un juego de tres (03) transformadores de tensión capacitivos (multinucleo) y pararrayos.
Los equipos en 220 kV serán los convencionales al exterior similares a los existentes en las otras salidas de la Subestación Marcona Existente
Deberá contar como mínimo con:
Patio de Llaves
Edificio con Sala de Control y Comunicaciones
Sala de Baterías
Ver planos ANEXO 2C y ANEXO 2E Equipamiento en 220 kV El Contratista EPC deberá presentar las hojas de datos de todos sus equipos ofrecidos. La Ampliación de Subestación Marcona en su equipamiento de 220 kV contará con:
1. Interruptor 220 kV.
Los interruptores de potencia, serán del tipo “tanque vivo” y permitirá el funcionamiento de manera unitripolar. Será para servicio exterior con cámara de extinción de arco en hexafluoruro de azufre (SF6) y sistema de mando mecánico.
También se debe tener en cuenta las características mecánicas apropiados para los esfuerzos originados por cortocircuitos a un valor de 31.5 kA (mínimo), con un BIL de 1050KVP y línea de fuga mínimo de 55mm/kV f-t.
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2. Seccionador de Línea con Cuchilla de Puesta a Tierra 220 kV.
Los seccionadores de línea serán tripolares del tipo para servicio exterior de apertura central y para montaje horizontal y estarán equipados con cuchillas de puesta a tierra.
Los seccionadores tendrán mecanismo de accionamiento manual y motorizado. Deberán contar con enclavamiento eléctrico - mecánico.
También se debe tener en cuenta las características mecánicas apropiados para los esfuerzos originados por cortocircuitos a un valor de 31.5 kA (mínimo), con un BIL de 1050KVP y línea de fuga mínimo de 55mm/kV f-t.
3. Seccionador de Barra 220 kV.
Los seccionadores de barra serán tripolares del tipo para servicio exterior de apertura central y para montaje horizontal.
Los seccionadores tendrán mecanismo de accionamiento manual y motorizado. Deberán contar con enclavamiento eléctrico - mecánico.
También se debe tener en cuenta las características mecánicas apropiados para los esfuerzos originados por
cortocircuitos a un valor de 31.5 kA (mín), con un BIL de 1050KVP y línea de fuga mínimo de 55mm/kV f-t.
4. Transformadores de Tensión 220 kV.
Los Transformadores de Tensión serán del tipo capacitivo, aislados con papel sumergido en aceite y con aislamiento externo de porcelana, sellado herméticamente.
Se debe considerar una carga nominal mínima de 30 VA, línea de fuga 55 mm/kV f-t, además deberán de contar con doble núcleo, uno para medición CL.02 y otro para protección 3P.
5. Transformadores de Corriente 220 kV.
Los Transformadores de Corriente serán del tipo columna, y de doble relación en el primario diseñado y fabricado bajo según normas IEC, apropiadas para servicio exterior
Se debe considerar una corriente de cortocircuito de 31.5 kA (mínimo) y una línea de fuga de 55 mm/kV f-t.
Además deberá contar con 1 núcleo de 30VA Cl 0.2 y 3 núcleos de 30VA clase 5P20.
6. Barras Flexibles 220 kV.
Para el sistema de doble barra flexible en 220 kV y conexiones de equipos de 220 kV de la subestación Marcona, se utilizarán
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conductores tipo ACAR de 2x500 mm² (conductor de aleación de aluminio reforzado con aleación de aluminio).
7. Pararrayos.
Equipamiento a ser definido por el Contratista EPC, si es necesario incluir en la configuración deberá diseñar, suministrar y montar en la subestación. Deberá ser sustentado en el estudio de coordinación del aislamiento.
2.2.5. Aislamiento en 220 kV.
El sistema de aislamiento a nivel 220 kV contará con las siguientes características:
Tensión máxima de servicio de los equipos de 245 kV
Tensión de resistencia a la onda de impulso: 1050 kVpico
Tensión de sostenimiento a 60 HZ, 10 Seg: 455 kV
Tensión de sostenimiento a 60 HZ, 60 Seg: 545 kV
2.2.6. Sistema de Protección.
El sistema de protección contará con las siguientes funciones mínimas requeridas:
Protección Principal (Primaria) de Subestación Marcona.
Protección de Respaldo (Secundaria) Subestación Marcona.
Protección Redundante Subestación Marcona.
Protección Diferencial de barra (87B).
Además a solicitud del COES se considerarán el uso de osciloperturbografos, los cuales tendrán funciones y características de acuerdo a los requerimientos del COES.
2.2.7. Sistema de Medición y Control.
Adicionalmente contarán con sistema de medición y control jerarquizado donde el controlador de bahía se conectará a la estación maestra y con protocolo de comunicación requerido por el COES con equipos que contarán con 4 niveles de control desde el 0 al 3 teniendo relación el nivel inferior sobre el superior.
2.2.8. Otros Equipamientos y Sistemas.
La subestación también deberá contar con:
Sistema de alarmas.
Red de tierra profunda y superficial para el sistema de potencia y otra red de tierra para el sistema de control, comunicaciones y equipos electrónicos.
Instalaciones eléctricas de utilización, se tendrá un sistema de iluminación interior y exterior, tomacorrientes exteriores.
Además se considera el suministro e instalación de aparatos telefónicos de montaje exterior.
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Iluminación del Patio de Llaves. Las luminarias deberán tener certificación UL.
Sistema CCTV, con control de accesos.
Sistema de Comunicación (telemedida y teleprotección) entre Ampliación SE Marcona (SHP) y la Subestación el Hierro para el SCADA ubicado en la SE El Hierro, y para el SCADA de reporte de data hacia el COES (ubicados en SE El Hierro). Ver plano ANEXO 2F
GPS y estampado de tiempo, Red LAN.
2.2.9. Aclaraciones.
El esquema, equipos y sistemas planteados líneas arriba NO ES LIMITATIVO y podría estar sujeto a modificación de acuerdo a posibles conexiones para usos de otras empresas similares a la planteada por SHP, para lo cual el Contratista EPC deberá coordinar con REP y el Cliente SHP el arreglo final.
Por la alta polución, el nivel de aislamiento de todo el equipamiento eléctrico deberá considerar para su diseño 55 mm/kV f-t.
Todos los medidores deberán estar configurados con el GPS para medición en tiempo real.
La alimentación para Servicios Auxiliares será tomado en 10 kV desde la SE Marcona existente (REP), para lo cual el Contratista EPC debe de considerar el suministro y montaje del equipamiento y materiales necesario, ya sea: celdas, tableros, transformadores, sistema de ductos, etc.
2.2.10. Criterios Básicos de Electricidad.
Para sistema de puesta a tierra se usará cemento conductivo.
Existirán dos sistemas de puesta a tierra independientes:
Uno para sistema de potencia eléctrico y otro para sistema de control, comunicación y automatización.
La ferretería para las bahías en 220kV deberá ser galvanizado en caliente (Norma ASTM 153A ASTM B- 201).
2.2.11. Criterios Generales del Sistema de Control y Automatización de la Subestación.
El sistema de control deberá estar basado en sistemas probados y de alta confiabilidad, de preferencia equipamientos que se hayan usado en proyectos similares.
Se considera las siguientes operaciones para su aplicación:
adquisición de datos en tiempo real, supervisión, automatización,
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control, enclavamientos, secuenciamientos, registro, reporte, diagnósticos.
Se considera la integración de equipamientos inteligentes IED’s, mediante protocolos de comunicación IEC 61850.
Para el sistema de control se deberá considerar lo siguiente:
Sistema modular, flexibilidad para expansiones o modificaciones futuras, cumplir con estándares industriales de sistemas abiertos.
Plataforma abierta del Sistema Operativo para el sistema SCADA eléctrico
Uso de Computadores industriales para la estación de supervisión y servidores.
Disponibilidad de acceso remoto de datos del servidor de aplicaciones.
Red de comunicación administrable.
Disponibilidad para reducción de tiempo para reconocimiento de fallas.
Redundancia en medios de comunicación, controladores y fuentes de alimentación de los equipos electrónicos.
El diseño de la topología de la red de comunicación deberá considerar tener un alto grado de disponibilidad y redundancia, sincronización, trafico de data.
Facilidad de expansión.
Automatización de funciones.
Seguridad, redundancia de equipos principales.
Simplicidad.
Facilidades de diagnostico para mantenimiento, reconocimiento de fallas y disponibilidad del sistema.
Para la localización física de los equipos y componentes del sistema de control en los diferentes ambientes de la subestación, se deberá tener en cuenta que éstos requieren de un área de acceso básica para las labores de control local y mantenimiento, por lo tanto, estarán dotadas de iluminación adecuada, tomas de energía y servicios de telecomunicaciones y red de datos básicos.
Se deberá contar al menos con las siguientes características:
Aire acondicionado
Iluminación indirecta
Sistema de iluminación de emergencia
Doble puerta de sello
Ventanas (donde aplique).
Puerta de emergencia con dispositivos anti pánico
Sistema de Detección y Extinción de Incendios
Sistema de comunicación de telefonía.
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2.3. CONSTRUCCIÓN.
Es la etapa de construcción del proyecto que se ejecutará, se divide en obras civiles y obras electromecánicas.
2.3.1. Construcción y Montaje.
La construcción del Proyecto es la ejecución de obra civil, montaje electromecánico, obras de control, automatización y comunicación y todas las pruebas: Precomisionamiento, Comisionamiento, Pruebas en Vacío, Pruebas con carga y la Puesta en marcha del sistema.
El contratista debe ejecutar según los estándares del PMI, LEAN CONSTRUCTION y tener incluido claramente y obligatoriamente a la Gestión del Proyecto en la WBS y su Cronograma, con alta incidencia en el control de Tiempo, Alcance, Costo, Calidad y Comunicaciones.
Durante los Procesos de Planificación y Ejecución debe incluir la Gestión de Seguridad que debe cumplir con el Decreto Supremo Nº 055-2010-EM y realizar en la etapa de Construcción a diario los Análisis de Riesgos, Procedimientos y Permisos de trabajo.
Adicionalmente según el caso que si aplique, se realizarán con anticipación los Procedimientos y Formatos que solicite el COES.
Se deberá informar semanal y mensual la situación de la construcción del proyecto en la que se indiquen los índices de
desempeño del Proyecto y las medidas preventivas y correctivas para mejorar estos índices del proyecto.
Deberá implementarse reuniones semanales de coordinación con SHP tanto en la parte técnica, administrativa y seguridad de Obra
2.3.1.1. Obras Civiles y Estructurales.
2.3.1.1.1. Obras Civiles.
Las principales actividades que involucran obras Civiles, y no se limitan, son las siguientes:
Movimiento de tierras.
Habilitación y nivelación de terreno.
Excavaciones localizadas en suelo duro y/o roca para las cimentaciones del nuevo edificio con voladura y/o gel expansivo en la roca y con equipo adecuado en material duro.
Transporte y disposición final de material excedente en las áreas destinadas por SHP, solado para cimentaciones, concreto pobre para cubrir diferencias de niveles de las cimentaciones bajo zapatas cuyo apoyo presente dos tipo de suelo (roca y relleno)
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Concreto armado de zapatas, cimentaciones, columnas, vigas de cimentación, vigas, losas de techo, losas de piso, canaletas, buzones, ductos bajo vías y trampas de aceite.
Albañilería confinada con bloques de concreto.
Acabado de sobre cimientos, columnas, vigas y cielorrasos: tarrajeado. Acabado de muros: tarrajeado.
Veredas exteriores y rampas de acceso en concreto armado.
Excavación para mallas del sistema de puesta tierra (Fuerza y Control).
Manholes, banco de ductos, canaletas eléctricas.
El contratista EPC realizará levantamientos topográficos de la zona y desarrollará estudios de resistividad del terreno para el adecuado diseño y construcción de malla a tierra, además de validación de los estudios geotécnicos alcanzados por SHP.
Es responsabilidad del contratista EPC apertura de vías de acceso a las zonas del proyecto así como el movimiento masivo de tierras en caso de ser necesario con fines de habilitación de los terrenos donde se ubicará la futura infraestructura del proyecto.
En la etapa de diseños definitivos se deberá tener en cuenta la disposición física definitiva de la subestación, las consideraciones de orden arquitectónico y funcional.
Así mismo deberá efectuar la Integración y elaboración de planos as built, con lo que se completará el 100% de la Ingeniería.
2.3.1.1.2. Obras Estructurales.
Las principales actividades que involucran obras Estructurales, y no se limitan, son las siguientes:
Columnas y vigas metálicas que permitan la configuración doble barra.
Pórtico de Salida en 220kV.
Soportes metálicos de equipos.
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Así mismo deberá efectuar la Integración y elaboración de planos as built, con lo que se completará el 100% de la Ingeniería.
2.3.1.2 Obras Electromecánicas.
Se refiere al montaje de equipos, soportes, bandejas, conduits eléctricos, ensamblaje de partes, estructuras, postes, coberturas, montaje de equipos eléctricos, Transformadores (medida y protección), interruptores, seccionadores, patio de llaves, pórticos metálicos, celdas MT, tableros principales y auxiliares de energía, sistemas de iluminación interior y exterior, control y comunicación, fabricaciones en acero, montaje de cables eléctricos de BT, MT y AT.
Así mismo deberá efectuar la Integración y elaboración de planos as built, con lo que se completará el 100% de la Ingeniería.
El Contratista EPC deberá ejecutar el montaje del sistema de barras de 220 kV, instalación de equipos electromecánicos (seccionadores de barra en 220kV, interruptor de potencia, seccionadores de línea, transformadores de corriente, transformadores de tensión, pararrayos, otros), control y comunicaciones
complementarios del patio de llaves y del edificio de control. Así como también deberá de considerar la conexión del sistema de puesta a tierra y el sistema de Iluminación interior y exterior.
Se debe de considerar, en la sala de control, un sistema HVAC que garantice una presurización (calidad de aire adecuado) la cual deberá permitir que la sala este siempre limpia y hermética a una temperatura de 18°C
Todas las zonas del proyecto estarán dotadas de su respectivo sistema de alumbrado interior y exterior, de acuerdo a las condiciones de trabajo y normas vigentes.
Ver Tabla - Niveles de Iluminación exterior en subestaciones. Las Áreas que deben de contar con sistemas de iluminación interior y exterior en forma obligatoria, son las siguientes:
Patio de Llaves 220 kV.
Sala de Control y Comunicaciones.
Sala de Baterías.
Las siguientes son los niveles de iluminación a utilizar para exteriores de acuerdo con las normas de la Iluminating Engeneering Society, IES.
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Tabla 3.1 - Niveles de Iluminación exterior en subestaciones
Áreas Nivel de Iluminación [Luxes]
Vías de acceso 20
Zona Parqueo 20
Patio de conexiones y
equipos (Horizontal) 50
Patio de conexiones y
equipos (Vertical) 50
Para iluminación en interiores como salas eléctricas, control y comunicación y oficinas; se deberá tomar en cuenta los siguientes valores de la siguiente tabla:
Tabla3.2 - Niveles de Iluminación exterior en subestaciones
Áreas Nivel de
Iluminación [Luxes]
Sala Eléctrica 500
Sala de Control 500
Áreas Perimetrales 150
Oficinas 500
Alumbrado de Patio, circulaciones y áreas exteriores.
Para la iluminancia del interior de los patios de las subestación, se utilizarán lámparas de sodio de alta presión (a prueba de agua y polvo), localizadas en las estructuras o en postes, del tipo pesado con certificación UL.
En el interior de los patios se dejarán tomacorrientes de potencia para un sistema portátil de alumbrado con reflectores para eventuales mantenimientos o emergencias nocturnas. Los tomacorrientes serán del tipo industrial, a prueba de agua y ambiente corrosivo, con conexión de tierra.
Para las áreas adyacentes, circulaciones y cerco perimetral, se utilizarán reflectores tipo asimétrico con bombilla de metal sodio de alta presión, dirigidos al interior del patio y montados en mástiles metálicos y ubicados en el perímetro. Se debe tener en cuenta la ubicación de los mástiles para que no interfiera con las ampliaciones futuras de la subestación y con la construcción de nuevas líneas de transmisión.
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2.3.1.3 Obras de Control y Automatización.
Se refiere al montaje de equipos electrónicos, gabinetes de control y protección, gabinetes de sistema de control y comunicaciones, sistema SCADA(s), sistema CCTV, sistema de comunicaciones de voz, sistemas UPS 220/110 VAC, montaje de soportes, bandejas, conduits, accesorios para fijación y cableados de alimentación, control, comunicación.
Comprende la instalación y conexionados de equipamientos electrónicos, gabinetes de control y protección, gabinetes de comunicaciones, cableados interiores, conectorizado, identificación de los circuitos de las redes de control y comunicación, conexionado de señales módulos I/O, Servidores, switches de comunicaciones, y otros que abarcan las redes de comunicaciones.
Se incluye la programación, configuración pruebas de integración de todos los equipos electrónicos (unidad de control, servidores, computadores, medios de comunicación, switchs, módems, RTU, Controladores, etc), y además de Manuales de Operación y Mantenimiento, Instrucciones de Operación, Planos As Built y otros relacionados.
Es parte del alcance la realización de las pruebas de los conexionados de los medios de fibra óptica y medios de cobre.
2.3.1.4. Verificación de aprobaciones de los expedientes del EIA y CIRA.
El Contratista EPC hará las verificaciones de aprobación de los expedientes del EIA y CIRA las cuales fueron gestionadas durante la etapa de la Ingeniería Básica. SHP será responsable de entregar los respectivos estudios al contratista EPC.
2.3.1.5. Expediente técnico y Aprobación del Estudio de Operatividad por el COES.
El Contratista EPC desarrollará el Expediente técnico del Estudio de Operatividad del proyecto para presentarlo al COES y dará el soporte técnico necesario hast