Propuesta de modificación a subestación "B" de la planta Cementos Melón LCA dedicada al área de producción aplicando la normativa vigente en Chile

Abstract

El presente documento tiene como finalidad presentar una propuesta de diseño para la modificación de la planta Cementos Melón S.A., incentivada por el plan estratégico planteado por la empresa. En primera instancia, se centra solo en la subestación eléctrica B (S/E B) debido a la obsolescencia y vida útil superada de los equipos que la componen. Esta propuesta se amplía hacia la subestación eléctrica A (S/E A), ya que aquí se encuentran los equipos de transformación que permiten migrar los niveles de tensión de 44 [kV] a 12 [kV]. Por lo tanto, el contenido del documento abarca primero la información sobre los tipos de subestaciones eléctricas (S/Es) con la configuración de barras adecuadas para estas, junto con sus ventajas y desventajas. Se hace énfasis en las subestaciones eléctricas aisladas en gas (S/Es GIS), debido a las preferencias que presenta la empresa para la adquisición de este tipo de equipos dado su ambiente industrial. Tomando en cuenta que estas serán implementadas en el exterior en lugar de instalaciones interiores como las que se encuentran actualmente. Luego, se presenta la aplicación del procedimiento, dando a conocer la información preliminar de las instalaciones, la cual fue obtenida mediante documentos entregados por la misma empresa y mediante la página de Infotécnica del Coordinador Eléctrico Nacional (CEN). Una vez establecidos estos datos junto con los datos generales de diseño, se procede a realizar los estudios pertinentes que, dado el alcance de la propuesta, fueron el estudio de flujo de carga, de cortocircuito y la coordinación de aislamiento. Posteriormente, se presenta la propuesta de diseño para cada subestación eléctrica (S/E), exponiendo los equipos necesarios a utilizar y la base técnica necesaria para entablar una vía de comunicación con el fabricante. Además, se detalla la disposición física que tendrá cada S/E, junto con sus mallas de puesta a tierra (MPT) y el apantallamiento necesario que permita la seguridad operacional requerida para los trabajadores que realicen maniobras en el área. Finalmente, se exponen las conclusiones del documento respecto a las propuestas estipuladas, recomendando considerar la alternativa 2 por sus ventajas. Asimismo, se mencionan los trabajos futuros necesarios para complementar lo propuesto.

This study presents a design proposal for the modification of the Cementos Melón S.A. plant, motivated by the strategic plan developed by the company. Initially, the focus is exclusively on Substation B due to the obsolescence of its equipment and exceeded service life. This proposal is subsequently extended to Substation A, as it holds the transformation equipment that enables the voltage levels to migrate from 44 [kV] to 12 [kV]. First, this document covers information on the types of substations and their appropriate busbar configurations, along with their advantages and disadvantages. Emphasis is placed on GIS substations, given the company’s preference for acquiring this type of equipment, considering their suitability for industrial environments. It is also considered that these substations will be implemented outdoors instead of the current indoor installations. Subsequently, the procedure is outlined, introducing the preliminary information of the facilities, which was obtained from documents provided by the company and the CEN’s website (Infotécnica). After gathering this data and the general design parameters, the relevant studies were conducted. Given the scope of the proposal, these studies included load flow analysis, short-circuit analysis, and insulation coordination. The design proposal for each substation is then presented, detailing the required equipment and the necessary input data to establish communication with the manufacturer. Additionally, the physical layout of each substation is described, including the grounding system and the direct lightning strike protection required to ensure the operational safety of workers in the area. Finally, the document’s conclusions regarding the proposed designs are presented, recommending alternative 2 due to its advantages. Additionally, the necessary future work its mentioned to complement the proposal.