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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
ESTUDIO PARA LA ADECUACIÓN A CORTO PLAZO DE LA S/E ENVASADO DE
CERVECERÍA POLAR PLANTA LOS CORTIJOS
POR
DANIEL NOVOA EGUI
TUTOR: PROF. JOSÉ H. VIVAS N.
INFORME FINAL DE PASANTÍA
PRESENTADO ANTE LA ILUSTRE UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TÍTULO DE
INGENIERO ELECTRICISTA
(TOMO I)
Sartenejas, Abril de 2007
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECA LES
C
ESTUDIO PARA LA ADECUACIÓN A CORTO PLAZO DE LA S/E ENVASADO DE
POR
DANIEL NOVOA EGUI
TUTOR ACADÉMICO: PROF. JOSÉ H. VIVAS N.
INFORME FINAL DE PASANTÍA
PRESENTADO AN IMÓN BOLÍVAR
Sartenejas, Abril de 2007
NATO DE ESTUDIOS PROFESIONA
OORDINACIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
CERVECERÍA POLAR PLANTA LOS CORTIJOS
TUTOR INDUSTRIAL: ING. MIGUEL CALVO
TE LA ILUSTRE UNIVERSIDAD S
COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TÍTULO DE
INGENIERO ELECTRICISTA
iv
ESTUDIO PARA LA ADECUACIÓN A CORTO PLAZO DE LA S/E ENVASADO DE
CERVECERÍA POLAR PLANTA LOS CORTIJOS
DANIEL NOVOA EGUI
RESUMEN
El objetivo fundamental del proyecto es proponer mejoras en la subestación de envasado de
lanta Los cortijos Cervecería Polar, que permitan continuidad en su funcionamiento, lo cual
ión, contempla una
se de Trabajos Preliminares o Inventario, una fase de Diagnóstico, y fase de Propuestas para la
nóstico del sistema se consideran las normas contempladas en el Código Eléctrico
acional, y el criterio de diseño utilizado para la construcción de la subestación, con la finalidad
POR
P
depende directamente del suministro eléctrico, donde una falla produciría la paralización parcial
de la producción, que conlleva a pérdidas considerables de capital y tiempo.
El estudio de adecuación a corto plazo de la red de distribución de la Subestac
fa
situación actual del sistema con el fin de mejorar la operación futura (3 años) tanto en
condiciones normales, como en situación de emergencia, creando un sistema eficiente y
confiable.
Para el diag
N
de presentar cimientos sólidos para cada una de las opciones presentadas. En función del análisis,
las investigaciones y el diagnóstico, así como también de los objetivos planteados por la empresa,
se definen las modificaciones requeridas. Adicionalmente se evalúa el comportamiento de dichas
opciones ante la posible incorporación de proyectos futuros, y se incluye la aplicación de los
criterios de análisis de proyectos VPN y la TIR, así como también, un estudio de confiabilidad,
usado en función de la evaluación económica de las opciones del proyecto.
v
PAGINA DE DEDICATORIA
A toda mi familia que, siempre me ha brindado su incondicional apoyo, en especial en los
difíciles momentos que nos ha tocado vivir y, que sin su ayuda, no hubiese podido realizar este
trabajo.
Quisiera dedicar especialmente a:
Mildred Egui, mi madre, por ser el mejor ejemplo de dedicación y perseverancia que haya podido
tener.
Daniel Novoa R, mi padre, el perfecto ejemplo de honradez y principios en una persona.
Q.E.P.D.
Por su amor infinito, su integridad, su guía y sus consejos en el momento adecuado es que he
podido llegar ser la persona que soy hoy en día. No encuentro las palabras para expresarles mi
amor y agradecimiento.
vi
ONOCIMIENTOS
l Prof. José Vivas, mi tutor académico, por los conocimientos impartidos para mi formación
emás de tener siempre la disposición de atender a mis dudas
Carlos Agostini por haberme dado la oportunidad y la confianza de realizar la pasantía en las
todos las personas que laboran en la Planta Los Cortijos de Cervecería Polar, quienes de alguna
idro Pineda, José Leo, Luis Manuel Suárez, Rafael Mendible, Prof.
orberto Díaz.
AGRADECIMIENTOS Y REC
A Miguel Calvo, mi tutor industrial, quién me indujo el papel de un ingeniero electricista dentro
de la empresa. Por su orientación, ayuda y consejos tanto en el plano profesional como personal.
A
académica. Por su orientación, ad
para la realización de este trabajo.
A
instalaciones de la Planta para contribuir con mi formación profesional.
A
manera contribuyeron con la realización de esta pasantía. A todo el personal de la Gerencia de
Envasado por haberme brindado su amistad. Especialmente quisiera agradecer a: Los integrantes
de Proyecto META, Is
N
vii
GRADECIMIENTOS Y RECONOCIMIENTOS.................................................................. vi
.............................................................................................. xii
ISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS ........................................................................ xiv
..................................... 1
1.2. ANTECEDENTES ............................................................................................................... 2
icas ......................................................................................................................... 3
1.6. ALCANCE DEL TRABAJO ............................................................................................... 4
APÍTULO 2 - IDENTIFICACIÓN DE LA EMPRESA......................................................... 5
2.1. CERVECERÍA POLAR C.A. .............................................................................................. 5
2.2. ESTRUCTURA ORGANIZATIVA .................................................................................... 6
2.3. PRINCIPALES PROCESOS REALIZADOS EN CERVECERÍA POLAR....................... 7
2.3.1. La Elaboración............................................................................................................... 8
2.3.2. El Proceso de Envasado................................................................................................. 9
ÍNDICE GENERAL
RESUMEN .................................................................................................................................... iv
PAGINA DE DEDICATORIA..................................................................................................... v
A
ÍNDICE GENERAL.................................................................................................................... vii
ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................................. x
ÍNDICE DE TABLAS ...................
L
CAPÍTULO 1 - INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 1
1.1. INTRODUCCIÓN...........................................................................
1.3. OBJETIVO GENERAL ....................................................................................................... 2
1.4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................... 3
1.5. LIMITACIONES.................................................................................................................. 3
1.5.1. Prácticas......................................................................................................................... 3
1.5.2. Técn
C
viii
2.3.3. Los Productos .............................................................................................................. 10
2.3.4. Los Envases ................................................................................................................. 10
2.3.5. Equipos que Integran una Línea de Envasado............................................................. 11
CAPÍTULO 3 - MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 13
3.1. FLUJO DE POTENCIA ..................................................................................................... 13
3.1.1. Métodos de Solución ................................................................................................... 14
• Método de Gauss-Seidel............................................................................................ 15
3.
CA
4.
CAP
• Método de Newton-Raphson..................................................................................... 16
3.2. SOFTWARE “PCFLO”...................................................................................................... 18
3.3. LA PLANIFICACIÓN - CONCEPTOS ............................................................................ 19
3.3.1. Estudio de Planificación a Corto Plazo (Operativa).................................................... 19
3.4. CRITERIOS DE EVALUACIÓN DE PROYECTOS ....................................................... 20
3.4.1. Valor Presente Neto (VPN) ......................................................................................... 20
3.4.2. Tasa Interna de Retorno (TIR) .................................................................................... 21
5. CONFIABILIDAD............................................................................................................. 21
3.5.1. Elementos No-Redundantes ........................................................................................ 24
3.5.2. Elementos Redundantes............................................................................................... 26
3.6. DEFINICIONES Y TÉRMINOS UTILIZADOS EN ESTE INFORME........................... 27
PÍTULO 4 - METODOLOGÍA DE TRABAJO ................................................................ 33
4.1. FASE DE PRELIMINARES.............................................................................................. 33
4.2. FASE DE DIAGNÓSTICO............................................................................................... 35
3. FASE DE PROPUESTAS.............................................................................................. 36
ÍTULO 5 - SUBESTACIÓN ENVASADO....................................................................... 38
ix
5.
5.
CAP
6.1. OY
6.2. OY
CA
7.
7.
CAP
8.
REF
AP
1. DE LAS INVESTIGACIONES ......................................................................................... 38
2. DIAGNÓSTICO: SITUACIÓN ACTUAL DE LA SUBESTACIÓN............................... 43
5.2.1. Del Flujo de Potencia: ................................................................................................. 43
5.3. DE LA SUBESTACIÓN.................................................................................................... 48
5.4. PROPUESTAS ................................................................................................................... 60
ÍTULO 6 - PROYECTOS FUTUROS.............................................................................. 74
PR ECTO 1 - LÍNEA ADICIONAL DE PRODUCTOS NO RETORNABLES.......... 74
PR ECTO 2 - ETIQUETADORAS EN LA LÍNEA 2................................................... 77
PÍTULO 7 - ANÁLISIS ECONÓMICO............................................................................. 80
7.1. DATOS DE ENTRADA: ................................................................................................... 80
2. VALOR PRESENTE NETO.............................................................................................. 82
7.3. TASA INTERNA DE RETORNO..................................................................................... 83
4. SELECCIÓN FINAL ......................................................................................................... 84
ÍTULO 8 - CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............................................ 86
8.1. CONCLUSIONES.............................................................................................................. 86
2. RECOMENDACIONES .................................................................................................... 88
ERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................... 89
ÉNDICES ................................................................................................................................ 93
x
ÍN
Fi
Figu
Fi
Fi
Fi
Fi
Figura 9. Histórico de funcionam
Fi
Fi
Fi
Fi
Fi
respecto a su capacidad nominal ........................................................................................... 48
Figura 18. Escenario 1: Falla de Sala de Llena 01. ...................................................................... 64
Figura 19. Datos a utilizar para el análisis de confiabilidad. Rama Sala de Llena 01................... 65
Figura 20. Situación para la falla de Sala de Llena 02. ................................................................. 67
Figura 21 Datos a utilizar para el análisis de confiabilidad. Rama Sala de Llena 02.................... 68
DICE DE FIGURAS
gura 1 . Estructura organizativa de la Dirección Nacional del Negocio de Cerveza y Malta. ..... 6
ra 2. Diagrama Organizativo de la Gerencia de Envasado....................................................... 7
gura 3. Proceso de Elaboración de la Cerveza ............................................................................. 8
gura 4. Proceso de envasado ........................................................................................................ 9
Figura 5. Gama de productos elaborados por Cervecería Polar .................................................... 10
gura 6. Botellas retornables........................................................................................................ 11
gura 7. Botellas No Retornables................................................................................................. 11
Figura 8. Equipos que integran a una línea de envasado............................................................... 12
iento de un componente............................................................ 22
gura 10. Ciclo promedio esperado de un elemento. ................................................................... 23
gura 11. Modelo sistemas no-redundantes. ................................................................................ 25
gura 12. Modelo de sistema con elementos redundantes. .......................................................... 26
Figura 13. Configuración de la S/E de Envasado.......................................................................... 39
gura 14. Transformadores instalados en la S/E Envasado. ........................................................ 39
gura 15. Diagrama unifilar de la S/E de Envasado .................................................................... 40
Figura 16. Esquemas de conexión de los circuitos ramales conectas en la Planta. ....................... 41
Figura 17. Porcentaje de carga para los transformadores principales de la S/E Envasado con
xi
acidades con la carga actual para las diferentes Opciones. ......... 71 Figura 22. Comparación de cap
Figura 24. Capacidades de los transformadores para las distintas opciones con una línea de
productos No Retornables adicional (Línea 9). ..................................................................... 76
Figura 24. Capacidades de los transformadores para las distintas Opciones con etiquetadoras
nuevas en la Línea 2. ............................................................................................................. 79
xii
Tabl
Tabla IV. Demandas y pérdidas de potencia obtenidas como resultado en el flujo de potencia.. 46
Tabla V. Valores promedio de la demanda máxima de potencia en un turno completo de
operación. .............................................................................................................................. 47
Tabla VI. Obtención del factor de carga por línea. ....................................................................... 47
Tabla VII. Distribución de cargas actual de la S/E de Envasado. Valores en kVA. ..................... 62
Tabla VIII. Situación de las cargas en caso de que falle Sala de Llena 01. Valores en kVA. ...... 63
Tabla IX. Situación de las cargas en caso de que falle Sala de Llena 02. Valores en kVA. ......... 67
Tabla X. Redistribución de carga aplicada a la Opción 1. Valores en kVA. ................................ 70
Tabla XI. Redistribución de carga aplicada a la Opción 2. Valores en kVA. ............................... 70
Tabla XII. Redistribución de la carga aplicada a la Opción 3. Valores en kVA........................... 70
Tabla XIII. Línea de productos no retornables adicional en el sistema actual. Valores en kVA.. 75
Tabla XIV. Línea de productos no retornables adicional (Línea 9) en la opción 1. Valores en
kVA. ...................................................................................................................................... 75
Tabla XV Línea de productos no retornables adicional (Línea 9) en la opción 2. Valores en kVA.
............................................................................................................................................... 75
Tabla XVI. Etiquetadoras en la línea 2 aplicados a la situación actual. Valores en kVA............. 78
Tabla XVII. Etiquetadoras en la línea 2 aplicados a la Opción 1. Valores en kVA...................... 78
Tabla XVIII. Etiquetadoras en la línea 2 aplicados a la Opción 2. Valores en kVA. ................... 78
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla I. Cantidad de circuitos que se encuentran instalados en la Planta. .................................... 42
a II. Resultados obtenidos con el Flujo de potencia. Niveles de Tensión a tomar en cuenta. 43
Tabla III. Resultados obtenidos con el Flujo de potencia. Porcentaje de Carga en los conductores.
............................................................................................................................................... 44
xiii
n el estudio económico.................................................................... 82 Tabla XIX. Datos a utilizar e
Tabla XX. VPN calculado para cada opción. Valores en Bs. ....................................................... 83
Tabla XXI. Tasa interna de retorno calculado para cada opción. Valores en Bs. ......................... 83
xiv
LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS
- VPN: Valor Presente Neto
- TIR: Tasa Interna de Retorno
- FC: Factor de Carga
- fp: Factor de Potencia
- VLT: Variador de frecuencia de los motores
- S/E: Subestación
1
1.1.
La n olar, tiene una capacidad de producción que sobrepasa los
400 mi es para la elaboración de cervezas Polar tipo Pilsen, Solera, Solera
Lig , además de Maltín Polar en sus diferentes presentaciones, para
aba c e Caracas y sus zonas contiguas, con una
marcada tendencia de crecimiento en la demanda de sus productos, mantenida en el tiempo.
n consecuencia, los requerimientos energéticos de la subestación han venido incrementándose
rápidamente y para poder satisfacer este aumento, se hace necesario el constante funcionamiento
en la mejor de las condiciones posibles y prever la expansión futura de la misma. Se requiere de
un sistema capaz de alimentar la nueva carga asociada a las necesidades presentes y futuras, de
una manera segura y confiable.
En el periodo de tiempo destinado a la pasantía, se analiza la situación actual, se detectan los
problemas presentes y se proponen soluciones a algunos de ellos, con la aplicación de una
metodología de trabajo sencilla, que permite ordenar de manera práctica las propuestas, con las
limitaciones del caso, siempre teniendo presente la visión y el norte de la empresa.
Se logra así, la propuesta de planificación del sistema eléctrico, a corto plazo, de la Subestación
de Envasado del Centro de Producción Los Cortijos de la Cervecería Polar, para mejorar las
condiciones actuales de la red y estar en capacidad de atender la creciente demanda del producto
en el área que abastece.
CAPÍTULO 1 - INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
Pla ta Los Cortijos – Cervecería P
llones de litros anual
ht, Polar Light y Polar Ice
ste er las exigencias del Área Metropolitana d
E
2
1.2. ANTECEDENTES
do en la Planta Los Cortijos de Cervecería Polar está conformada por
para
justar las instalaciones a las nuevas exigencias que va experimentando, por lo que se hace
ado a corto plazo, proyectos que actualizarán la planta y
umentarán la capacidad para atender la demanda creciente de la subestación. Una revisión
1.3. OBJETIVO GENERAL
El objetivo general de la pasantía consiste en la adecuación del sistema eléctrico, de la
Subestación de Envasado del Centro de Producción Los Cortijos de la Cervecería Polar, para
mejorar las condiciones actuales de la red y estar en capacidad de atender la creciente demanda
del producto en el área que abastece, a corto plazo (3 años).
La subestación de Envasa
dos transformadores principales de tipo seco, 4800/460V y una capacidad de 1500kVA @ 460V
(Sala de Llena 01 y Sala de Llena 02) para la alimentación de las 7 líneas de envasado que
componen dicha Planta.
Desde su instalación esta subestación ha sufrido numerosas modificaciones, necesarias
a
necesario un estudio detallado, por líneas de producción, para verificar la demanda, carga
conectada, factor de carga, factor de potencia, pérdidas, caída de tensión por circuito, maniobras
de falla, entre otras.
Paralelamente, se han planific
a
previa a las instalaciones actuales será un procedimiento sano para prevenir posibles
complicaciones con la inserción de los nuevos proyectos y equipos.
3
ÍFICOS
Realizar de un levantamiento del Sistema actual de la S/E Envasado.
futuro según proyectos existentes para ejecutar a corto plazo (3 años).
Evaluar técnica y económicamente cada una de las propuestas
1.5.1. Prácticas
• El tiempo es un limitante del presente trabajo, ya que se dispone de solo cinco meses para
efectuar una propuesta que amerita mucho cuidado y dedicación.
• La ausencia de algunos datos de los motores instalados en el campo, así como la falta de las
placas de los mismos, retrasó la recopilación de la información. Se hizo necesario acudir a
otras fuentes.
No es posible acceder a la totalidad de la información de la empresa en el área económica,
debido a las políticas de privacidad y seguridad de la misma. Los estimados de la fase de
zado con la información disponible.
• Para la realización del flujo de potencia, se despreció el efecto capacitivo de los conductores
ya que se trabajó con distancias menores a 200 m. y los cables empleados en la planta, no son
apantallados.
1.4. OBJETIVOS ESPEC
•
• Procesar los datos y aplicación del Programa “PCFLO” para realizar un flujo de potencia.
• Formular propuestas para la mejora del funcionamiento y atender el crecimiento de la S/E de
acuerdo a la demanda futura del Sistema.
• Calcular la demanda a
•
1.5. LIMITACIONES
1.5.2. Técnicas
•
análisis económico, se han reali
4
ión de información de la configuración interna de los
e la peor condición
res
• llas para los trasformadores instalados, para los
1.6. ALCANCE DEL TRABAJO
o hacia la elaboración de un informe técnico que formule un conjunto de
stación de envasado, a través de un diagnóstico inicial y de la elaboración de
sign o no solo se identifican las
técn
por
• Al hacerse imposible la obtenc
variadores de frecuencia de los motores por parte del fabricante, se asum
para la simulación, esto es, se asume que todos los rectificadores asociados a los variado
son de 6 pulsos.
Debido a la ausencia de registros de fa
cálculos de confiabilidad se utilizan datos provenientes del fabricante.
El proyecto está orientad
mejoras a la sube
propuestas que permitan ofrecer alternativas de solución para resolver la problemática que
ifica el incremento de la demanda de potencia. En este proyect
causas del problema, sino que se presenta la alternativa más favorable, desde el punto de vista
ico y económico, para asumir las necesidades actuales y los proyectos futuros planificados
la empresa.
5
CAPÍTULO 2 - IDENTIFICACIÓN DE LA EMPRESA
2.1. POLAR C.A.
Cuatro plantas se dedican a la producción y comercialización de cerveza y malta, con una
capacidad instalada de 2.295 millones de litros anuales, situadas en puntos estratégicos de la
geografía venezolana: Planta San Joaquín, Planta Modelo, Planta Los Cortijos y Planta Oriente.
nta con una gerencia eficiente en plantas, distribuidoras y agencias; con un área
cnica especializada; tecnología de punta para manejar todos los procesos y garantizar la calidad;
na gestión comercial bien sustentada en el crecimiento sostenido, y un recurso humano
altamente capacitado.
CERVECERÍA
En Cervecería Polar Los Cortijos se cuenta con una de las salas de envasado de cerveza y
malta más moderna y eficiente que existe en Venezuela y en Latinoamérica. Se envasa un
promedio mensual de 32 millones de litros de cerveza y 3 millones de litros de malta, los cuales
son destinados al mercado nacional e internacional.
El negocio de Cerveza y Malta está sólidamente estructurado en cada una de las áreas que la
conforman. Cue
té
u
6
2.2. ESTRUCTURA ORGANIZATIVA
de Cerveza y Malta,
nfocándose en la Gerencia de Envasado del Centro de Producción Los Cortijos, donde tuvo
mpresarial (Auditoría, Contraloría de Manufactura, Informática, Almacén, Superintendencia de
Se presenta la estructura organizativa de la Dirección Nacional del Negocio
e
lugar este proyecto de pasantía.
Una Dirección de Manufactura, está conformada por los gerentes de los centros de producción
(Modelo, Centro, Cortijos y Oriente) con sus respectivas gerencias: Elaboración, Envasado y
Servicios Industriales, además de otros componentes que dependen directamente del Centro
E
Laboratorio, Evaluación de Procesos y Gestión de Gente).
Figura 1 . Estructura organizativa de la Dirección Nacional del Negocio de Cerveza y Malta.
A su vez, la Gerencia de Envasado se subdivide en cuatro Superintendencias: Planificación,
Operaciones, Mantenimiento Mecánico y Mantenimiento Eléctrico. La Figura 2 ilustra lo antes
mencionado.
Figura 2. Diagrama Organizativo de la Gerencia de Envasado.
La Superintendencia de Mantenimiento Eléctrico, es la encargada de operar todos los
dispositivos eléctricos y electrónicos que conforman las líneas de producción asociadas con el
proceso de envasado de cerveza. Al mismo tiempo se encargan de llevar a cabo todos los
proyectos relacionados con actualizaciones, mantenimiento, reparaciones, migraciones e
instalación de nuevos dispositivos, de darse el caso.
2.3. PRINCIPALES PROCESOS REALIZADOS EN CERVECERÍA POLAR
La cerveza es una bebida alcohólica carbonatada que se prepara a partir de la cebada germinada
(malteada), lúpulo, levadura y agua. Además de la cebada, se utilizan otras fuentes de
carbohi ocesos dratos llamados adjuntos, entre los cuales se encuentran: maíz, arroz y trigo. Los pr
para la elaboración y envasado de la misma son complejos. La explicación detallada de estos
procesos se puede encontrar en el Apéndice 1
7
8
2.3.1. La Elaboración
El proceso de elaboración de la cerveza se compone de las siguientes etapas:
- Cocimiento
- Fermentación y Maduración
- Filtración
Figura 3. Proceso de Elaboración de la Cerveza
Figura 4. Proceso de envasado
2.3.2. El Proceso de Envasado
El proceso de envasado puede dividirse en las siguientes etapas:
Recepción de gaveras con botellas vacías (retornables), botellas nuevas o latas.
Desembalaje de gaveras.
Clasificación de botellas vacías.
Lavado de botellas y de gaveras.
Inspección de botellas lavadas.
Llenado y tapado de botellas o latas.
Inspección de envases llenos.
Codificación de envases.
9
10
Pasteurización de producto lleno (botellas o latas).
Embalaje de botellas o latas.
Inspección de gaveras con botellas llenas.
Contador de cajas
Paletizado de cajas.
2.3.3. Los Productos
Diariamente, se produce cerveza y malta en sus diversas presentaciones, a continuación en la
Figura 5 se ilustran:
Figura 5. Gama de productos elaborados por Cervecería Polar
2.3
Las botellas utilizadas para envasar pueden ser:
llas que los clientes devuelven y retornan a la planta para
stas botellas tienen una vida útil que permite su
25 veces.
.4. Los Envases
• Botellas retornables: son aque
volver a utilizarse. Se estima que e
reutilización aproximadamente
Figura 6. Botellas retornables
• Botellas no retornables: aquellas que los clientes consumen y desechan y que por lo
tanto sólo se utilizan una vez.
Figura 7. Botellas No Retornables
Equipos que Integran una Línea de Envasado
r se pueden diferenciar básicamente 4 tipos de productos: en botellas
es. El alcance de este proyecto abarcará los tres
prim
encuent
de otra
2.3.5.
En Cervecería Pola
retornables, botellas no retornables, latas y barril
eros tipos de productos mencionados. Esto es debido a que la línea para producir barriles se
ra en una infraestructura diferente, lo que significa que la alimentación eléctrica proviene
subestación.
11
12
Para botellas no retornables se tiene destinada únicamente la línea Nº 6; para botellas retornables,
líneas Nº 2, 3, 4 y 5; mientras que para latas se utilizan las líneas Nº 7 y 8.
En general los equipos que componen a una línea de envasado en la Planta Los Cortijos son:
Figura 8. E vasado.
ión de cada uno de los elementos que
Línea de Envasado
Despaletizador de cajas
Desembalador de botellas
Lavadora
Insp. de botellas vacías
Llenadora
Pateurizador
Insp. de botellas llenas
Etiquetadora
Paletizador de cajas
quipos que integran a una línea de en
En el Apéndice 2 se explica detalladamente la func
componen una línea de envasado, dependiendo del tipo de producto al que estén destinadas.
13
CAPÍTULO 3 - MARCO TEÓRICO
El propósito del análisis de un flujo de potencia es calcular con precisión las tensiones de estado
estacionario en todas las barras de toda una red, y a partir de ese cálculo los flujos de potencia
real y reactiva en cada una de madores, bajo la suposición de generación y
carga conocidas. [3]
Es necesario conocer parámetros importantes en algunas barras para completar el estudio,
dependiendo del tipo de carga que haya conectada a cada barra tendremos datos diferentes, estos
pueden ser inyección o consumo de potencia y modulo o ángulo del voltaje.
En un sistema eléctrico, tres tipos diferentes de barras pueden ser diferenciadas: [4]
• Barras PV o barras de tensión controlada: el sistema en la que se
mantenga constante la m
total inyectada está especificada, y el módulo del voltaje es mantenido a un valor determinado
por medio de la inyección de potencia reactiva.
• Barras PQ o de tensión no controlada: en este tipo de barras no tienen generación, la
potencia total inyectada Pi + jQi está especificada. Se supone que tanto Pi como Qi no son
afectadas por pequeñas variaciones en la tensión de la barra.
3.1. FLUJO DE POTENCIA
las líneas y transfor
cualquier barra d
agnitud del voltaje se llama de voltaje controlado. La potencia activa
14
• Barra “Slack” u oscilante: se desconocen tanto la potencia activa Pi como la reactiva Qi.
Usualmente se asigna alguna de las barras de voltaje controlado como “Slack”. El voltaje de
esta barra es comúnmente usado como referencia de fase para los otros voltajes de barra.
valor a 1 por unidad y δi = 0°.
mmkmkkkkkk VYVIVQPS j
1
***
( 1 )
os para las distintas
arras del sistema. La resolución de los problemas de carga por el método numérico sigue un
proceso iterativo, el mismo se repite hasta que los cambios en cada barra sean menores que un
valor mínimo especificado. [5]
Existen varios métodos iterativos:
• Métodos de Gauss y Gauss-Seidel
• Método de Newton-Raphson
• Métodos desacoplados derivados del Newton-Raphson
A e del flujo de potencia el software
ue se utiliza en este proyecto, se procede a explicar sólo dos de los métodos antes mencionados.
Comúnmente se le asigna el
Las ecuaciones del flujo de potencia de un sistema están expresadas por:
N
∑=
⋅⋅=⋅=+=
3.1.1. Métodos de Solución
La complejidad que presenta la obtención de una solución formal del problema de las cargas en
una red de energía, radica en las diferencias en el tipo de datos especificad
b
fectos de explicar la manera en que resuelve las ecuaciones
q
15
El a
• Método de Gauss-Seidel
lgoritmo iterativo de Gauss-Seidel que actualiza la tensión en una barra PQ es:
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎛
−⋅−−
⋅= ∑∑− Ni
k
niniik
i YVYPV1
)()( 1 ⎜
⎝
⋅−
+=
−
= in
k
ninnii
VV
QY k
i
j
1
)1(
1*)1( ( 2 )
En la ecuación ( 2 ), los valores para los voltajes del lado derecho de la ecuación son los últimos
valores calculados para cada una de las barras, si no se hubiese realizado algún calculo previo,
rían los valores estimados. El superíndice (k) se refiere al número de iteración que estamos
calculando, mientras que (k-1) indica que se refiere a los valores de la iteración anterior.
Es posible minimizar el número de iteraciones para resolver un problema de flujo de potencia,
esto se logra multiplicando la corrección en el voltaje de cada barra por una constante que
incremente la corrección para que el resultado sea aún mas cercano al valor que se esta
aproximando. Este multiplicador se le llama factor de aceleración. Se aplica utilizando la
siguiente ecuación:
se
( ) ( )VVVVVV i 1 ⋅−= α k
i
k
i
k
i
k
i
k
i
k )1()()1()()1()( −−− −⋅+=⋅+ αα ( 3 )
El valor típico utilizado para estudios de flujo de potencia es de 1.6.
ero se calcula el valor inicial de la
otencia reactiva de la siguiente forma:
Para las barras PV es necesario hacer un paso adicional, prim
p
⎪⎩
⎪⎨⎧
⎭⎬⎫
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⋅+⋅⋅−= ∑∑
=
−−
=
−N
in
k
nin
i
n
k
nin
k
i
k
i VYVYVQ )1(1
1
)()*1()(Im
( 4 )
16
on el valor obtenido podemos hallar
el valor corregido de voltaje.
Este valor se utiliza para el cálculo indicado en ( 2 ), luego c
VVVV k
i
k )(
ii
k
i )(
)( ⋅=
( 5 )
donde Vi es el voltaje definido inicialmente en la barra i.
étodo de Newton-Raphson es un algoritmo iterativo utilizado para resolver sistemas de n
Las iteraciones se suceden hasta que el valor de la corrección de la tensión en cada barra sea
menor que el índice de precisión predeterminado.
• Método de Newton-Raphson
El m
ecuaciones no lineales con igual número de variable desconocidas.
Desarrollando la ecuación ( 1 ) en coordenadas polares y separando las partes real e imaginaria
tendremos:
( 6 )
( 7 )
donde
θθθ mkkm −= ( 8 )
BGY j+= ( 9 ) kmkmkm
Las relaciones lineales son obtenidas para pequeñas variaciones de las variables θ y V formando
el diferencial total de las expresiones ( 6 ) y ( 7 ). Las ecuaciones para una barra PQ son:
( 10 )
y
( 11 )
plicado al sistema n-dimensional formado con las ecuaciones ( 10 ) y ( 11 ), queda establecido
A
entonces como:
( 12 )
∆P vector de errores de P para todas las barras PQ y PV
∆Q vector de errores de Q para todas las barras PQ
θ vector de correcciones de θ para todas las barras PQ y PV
donde
∆
∆V vector de correcciones de V para todas las barras PQ
VV∆
vector cuyas componentes provienen de la división de cada ∆Vk(i) por su correspondiente
Vk(i)
Los elementos de las submatrices H, N, R, M del jacobiano, para las barras k y m son:
para m ≠ k
( 13 )
( 14 )
( 15 )
( 16 ) 17
18
y para m = k
( 17 )
( 18 )
( 19 )
( 20 )
El Newton-Raphson convergerá cuadráticamente si la función tiene primeras derivadas continuas
en la vecindad de la solución, la matriz jacobiana no es singular, y roximación inicial está
cerca de la solución. Sin embargo, el método es sensible al comportamiento de la función. Cuanto
eal sea la función, la convergencia del método será más rápida y confiable. La existencia
sembocar en una solución que no sea de
3.2. SOFTWARE “PCFLO”
Se
, del Department of Electrical & Computer Engeneering de la Universidad de Texas
armónicos
acidad de analizar hasta 500 barras. Utiliza archivos del tipo column-formatted, que
pueden ser de dos tipos: comma-separated values (CSV), o rated values (TSV). La
utilización de este tipo de archivos, facilita la preparación de la información a ser ingresada
debido a las ventajas que ofrece Microsoft Excel para tratar este tipo de documentos, así mismo,
los resultados que se obtienen del programa tienen dicho fo y se puede identificar
fácilmente líneas sobrecargadas, caídas de tensión o distorsión armónica en las barras. [2]
la ap
más lin
de algún pico puede causar retardo, no convergencia o de
interés operativo.
recurre al uso de un software de licencia libre “PCFLO” versión 5.5, creado por el profesor
Mack Grady
at Austin. “PCFLO” que realiza flujos de carga, estudios de corto circuito y análisis
con una cap
tab-sepa
rmato
19
oluciona los flujos de potencia resolviendo las ecuaciones utilizando inicialmente el
método de Gauss-Seidel, para luego tomar los valores obtenidos y aplicar el método de Newton-
Raphson.
En el Apéndice 3, se explica en funcionamiento del pro así como los datos de entrada y
salida del mismo.
anteniendo los estándares de calidad, para garantizar un servicio
ontinuo y confiable. Dichos correctivos serían la verificación y adecuación del correcto
ún las normas vigentes.
El programa s
grama,
3.3. LA PLANIFICACIÓN - CONCEPTOS
A efectos de este informe, utilizaremos el término planificación como la actividad que,
realizando los correctivos en el momento oportuno permite prever futuros problemas, reduciendo
así los gastos operativos pero m
c
funcionamiento de la Planta seg
Según su alcance los estudios de planificación se dividen en: Corto (1-3 años), Mediano (4-6
años) y Largo Plazo (mas de 20 años).
3.3.1. Estudio de Planificación a Corto Plazo (Operativa)
Consiste en el diagnóstico, en condición actual de operación, de la red de distribución primaria,
además de ofrecer soluciones ante posibles debilidades con el fin de aumentar la confiabilidad y
calidad del servicio. [16]
20
se basa en la consideración de que el dinero, sólo porque transcurre en el tiempo, debe
r remunerado con una rentabilidad que el inversionista le exigirá por no hacer uso de él hoy y
cas financieras consideran a la inversión como el
enor consumo presente y a la cuantía de los flujos de caja en el tiempo como la recuperación
Este criterio plantea que VPN es la diferencia entre todos los ingresos y todos los egresos
implicados en un proyecto específico expresados en moneda actual. Se considera que un proyecto
debería aceptarse si el resultado del VPN es mayor o igual que cero. [6]
3.4. CRITERIOS DE EVALUACIÓN DE PROYECTOS
Las matemáticas financieras manifiestan su utilidad en el estudio de las inversiones, puesto que
su análisis
se
aplazar su consumo a un futuro conocido. Esto es lo que se conoce como el valor tiempo del
dinero. [6]
En la evaluación de un proyecto, las matemáti
m
que debe incluir dicha remuneración. Los principales métodos que utilizan el concepto de flujo de
caja descontado son el Valor Presente Neto (VPN) y la Tasa Interna de Retorno (TIR).
3.4.1. Valor Presente Neto (VPN)
∑+
∑ ∑++ == =
−=−−=n
tot
tn
t
n
tot
tt
t IiBIi
Ei
YVPN11 1 )1()1()1(
( 21 )
Donde:
Y t = Significan el flujo de ingresos generados por el proyecto
Et = Es el flujo de egresos generados por el proyecto
I o = Inversión inicial del proyecto en el momento cero de la evaluación.
i= Representa la tasa de descuento
21
=
t = Tiempo de duración en el cual se realiza la evaluación.
B Y Et t - t = Representa el beneficio neto del proyecto en el período .
Este criterio consiste en evaluar cual es la tasa de descuento que hace al VPN igual a cero. Para
tener una idea y que sirva para aclarar la intención del criterio, tenemos lo que señalan Bierman y
Smidt[7], La TIR “representa la tasa de interés mas alta que un inversionista podría pagar sin
perder dinero, si todos los fondos para el financiamiento de la inversión se tomaran prestados y el
préstamo (principal e interés acumulado) se pagaran con las entradas en efectivo de la inversión a
medida que se fuesen produciendo”.La tasa la podemos calcular de la siguiente manera:
t
3.4.2. Tasa Interna de Retorno (TIR)
∑+
∑ ∑++= =t t =
=−=−−n
tot
tn n
ott
tt Ir
BIrE
rY
10)1()1(
( 22 )
FIABILIDAD
El termino confiabilidad es usado en el marco de la ingeniería para indicar la calidad de
con
1 1)1(
donde r es la tasa interna de retorno. La tasa aquí calculada se compara con la tasa de descuento
de la empresa. Si la TIR es igual o mayor, el proyecto debería aceptarse, en caso contrario
debería rechazarse. [6]
3.5. CON
stancia de un servicio.
22
Los índices que se proponen analizar de los distintos tipos de arreglos para los sistemas de
distribución son la probabilidad el servicio, expresada por el
promedio de indisponibilidad a largo plazo; la frecuencia en que la continuidad del servicio es
interrumpida; y la duración promedio de la interrupción de la continuidad del servicio, basado en
datos de hechos sucedidos en el pasado.
Para poder describir la confiabilidad de un sistema de operación continua se utiliza un modelo del
proceso operación-falla-reparación-operación. Se asume para efectos de análisis que los procesos
de falla y reparación son los mismos para cada ciclo. Por ello, es necesario que los ciclos sean
independientes y estacionarios en el tiempo.
De los históricos de operación se obtienen estos ciclos, ver Figura 9. Donde m es el tiempo en
que el componente se encuentra en funcionamiento y r el tiempo en que no lo está.
r
de la pérdida de continuidad en
∑∗=n
=mm 1
∑∗=n
=rr 1
iiN 1 ( 23 ) y Posterio mente, utilizando las siguientes fórmulas: i
iN 1 ( 24 ), se
consigue un comportamiento esperado que se puede extrapolar a futuro.
Figura 9. Histórico de funcionamiento de un componente.
Finalmente se obtiene el ciclo esperado de falla-recuperación, Figura 10, que nos permite calcular
ciertos índices de estado por elemento:
- Duración:
• ≡m es el “mean time before failure (MTBF)”, es decir, el tiempo que transcurre
antes de que ocurra una falla. Este dato se mide en escala de tiempo (días, años, horas,
etc.).
• ≡ es el tiempo que permanece fuera de servicior el elemento. Igualmente se mide en
escala de tiempo.
T : Es el periodo total del ciclo falla-recuperación del sistema o elemento. Se mide en
unidades de tiempo.
•
rmT += ( 25 )
Figura 10. Ciclo promedio esp mento.
erado de un ele
- Probabilidad:
• ≡A es la disponibilidad del equipo, es decir, la fracción de tiempo en el que el
ento está disponible. Este valor es adimensional y 0elem ≤ A≤1.
rmm
A+
≡ ( 26 )
23
≡A es el complemento de la disponibilidad. La indisponibilidad determina la
probab
•
ilidad en que el elemento no está disponible. Similarmente es adimensional y
su valor es 0≤ A ≤1
rmrAA+
=−≡1 ( 27 )
- Frecuencia:
• f : Es la frecuencia con que falla el equipo. Se mide en cantidades fallas por unidad
de tiempo.
TrA
mAf Duración
obabilidad 1Pr==== ( 28 )
Para sistemas de elementos, la confiabilidad se evaluara con los mismos indicios de elementos
individuales. Los tipos de sistemas más simples son los redundantes y los no-redundantes. Que
son el equivalente de los circuitos en paralelo y en serie respectivamente en el contexto de la
electricidad.
3.5.1. Elementos No-Redundantes
Para que e s ionen. Es importante
decir que sólo se toma en cuenta la falla de un solo elemento a la vez, no pueden fallar
simultáneamente.
l sistema funcione, es necesario que todos los elemento func
24
Figura 11. Modelo sistemas no-redundantes.
- Para dos elementos:
• Probabilidad: AAAs 21 ⋅= ( 29 )
• Frecuencia: fAfAf s 2112
Duración:
⋅+⋅= ( 30 )
• m
mms
21
111+
= ( 31 )
mm
mr
mr
rs
21
2
2
1
1
11 +
+
= ( 32 )
- Para 3 elementos:
• Probabilidad: AAAAs 321 ⋅⋅= ( 33 )
• Frecuencia: AAfAfAfAAf s 321321321 ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅= ( 34 )
• Duración: ( 35 )
mmm 321
++ms 111
1=
mmm
mrrr 321 ++
mmrs
321
321
111 ++
= ( 36 )
25
26
3.5.2. Elementos Redundantes
Para que el sistema funcione, al menos uno de los elementos debe funcionar. El sistema fallará
cuando todos los elementos fallen.
Figur sistema ca 12. Modelo de on elementos redundantes.
- Para 2 elementos:
• Probabilidad: AA p 1 A2⋅=
• Frecuencia:
( 37 )
fAfAf p 2112 ⋅+⋅= ( 38 )
Duración:
mmrr
mr
mr
mp
21
21
2
2
1
11
⋅
+
++
= ( 39 )
rrr p
21
111+
=
•
( 40 )
- Para 3 elementos:
Se consideran dos casos, primero que falle uno de los tres elementos y segundo, que fallen dos de
los tres equipos.
Uno de tres elementos falla:
• Probabilidad:
AAAA p 321 ⋅⋅= ( 41 )
27
• Duración:
mmr 321
111 ++
1 ( 42 )
• Frecuencia: DuraciónobabilidadPr ( 43 )
Dos de tres elementos fallan:
• Probabilidad: AAAA p 321 ⋅⋅= ( 44 )
• Duración:
mrr 321
1111 ( 45 )
++
• Frecuencia: DuraciónobabilidadPr ( 46 )
3.6. DEFINICIONES Y TÉRMINOS UTILIZADOS EN ESTE INFORME
Cortacircuito térmico:
Dispositivo de protección contra orriente que contiene un elemento térmico que abre el
circuito. No está diseñado para interrumpir corrientes de cortocircuito. [11]
he) de uso general:
blece en Ampere y es capaz de interrumpir su corriente nominal a su tensión
sobrec
Interruptores (suic
Dispositivo diseñado para usarse en circuitos de distribución y ramales de uso general. Su
capacidad se esta
nominal. [11]
28
Sob c
Funcionamiento de un equipo excediendo su capacidad normal; o de un conductor con exceso de
corriente sobre su capacidad nominal, cuando tal funcionamiento de persistir por tiempo
suficiente, causa daño sobrecalentam groso. Una falla, tal como un cortocircuito o una
lla a tierra, no es una sobrecarga. [11]
Sob c
Cualqu rriente, sobre la corriente nominal del equipo, o sobre la capacidad de
corriente de un conductor. La sobrecorriente puede ser originada por una sobrecarga (véase
definición), un cortocircuito o una falla a tierra. [11]
Tablero de distribución:
Un panel sencillo, armazón o conjunto de paneles, en donde están instalados suiches, dispositivos
nte y otras protecciones, barras y generalmente instrumentos, ya
sean en el frente, detrás o en ambas partes. Los cuadros de distribución normalmente son
Tensión nominal:
Valor nom a para la denominación de su clase de tensión. La
n:
ayor o igual a 69kV. [13]
re arga:
s o iento peli
fa
re orriente:
ier valor de co
de protección contra sobrecorrie
accesibles por el frente y por atrás. [11]
inal asignado al circuito o sistem
tensión real a la cual funciona el circuito, varía dentro de una banda que permita un
funcionamiento satisfactorio del equipo[11]. Encontramos diferentes niveles de tensión:
- Alta tensió
El nivel de tensión es m
29
:
Dispositivo de maniobra:
ñado para cerrar y abrir uno o más circuitos eléctricos. Encontramos
Cortacorriente: Conjunto formado por un soporte para fusible con un portafusible o una
l portafusible puede incluir un elemento conductor (hilo fusible) o
n dispositivo o conjunto de dispositivos u otros medios en los cuales los conductores del
onectar de la fuente de alimentación. [11]
xceso de
ores. [11]
- Media tensión
El nivel de tensión varía entre 1kV y 69kV. [13]
- Baja tensión:
El nivel de tensión es menor o igual a 1kV. [13]
Un dispositivo dise
diferentes tipos: [11]
- Seccionador: Un dispositivo mecánico de maniobra que se usa para desconectar un circuito o
equipo de su fuente de alimentación.
-
cuchilla de desconexión. E
puede actuar como cuchilla de desconexión mediante la inclusión de un elemento no fusible.
- Interruptor: Dispositivo capaz de cerrar, dejar pasar e interrumpir determinadas corrientes.
Medio de desconexión:
U
circuito se pueden desc
Ventilado:
Provisto de medios que permitan una circulación de aire suficiente para remover el e
calor, humos o vap
30
po de acometida o la fuente de suministro de un
eparadamente y el último dispositivo contra sobrecorriente del circuito ramal.
le usa, sin exceder su temperatura nominal. [11]
uni
os conductores del circuito entre el último dispositivo contra sobrecorriente que protege el
ircuito ramal que alimenta un sólo equipo de utilización. [11]
aterial, accesorios, dispositivos, artefactos, luminarias, aparatos y
milares que se usan como partes de la instalación eléctrica o conectados a ella. [11]
Alimentador:
Todos los conductores de un circuito entre el equi
sistema derivado s
[11]
Capacidad de corriente:
La corriente nominal que un conductor puede transportar en forma permanente, en las
condiciones en que se
Centro de control de motores:
Conjunto de una o más partes cerradas que tiene una barra común y que contienen principalmente
dades de control de motores. [11]
Circuito ramal:
L
circuito y la(s) salida(s). [11]
Circuito ramal, individual:
C
Equipo :
Término general que abarca m
si
31
uo:
Contactor
o con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o
a por parte del circuito de
ando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento se llama de
terruptor automático destinado al comando y protección de los motores eléctricos. El
n interruptor (on-off), un relé de sobrecarga y un disparo magnético
ncia. [10]
on un sólo aparato se cubren las siguientes funciones:
s.
contra falta de fase.
arada.
Servicio contin
Tipo de servicio que exige el funcionamiento a una carga constante por un tiempo
indefinidamente largo. [11]
Un contactor es un dispositiv
instalación con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de
funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción algun
m
"todo o nada". [12]
Guardamotor
In
guardamotor posee u
perfectamente combinados entre sí. Se lo debe montar junto con un contactor sólo cuando se
requiere accionamiento a dista C
• Protección contra corto circuito
• Protección contra sobrecargas.
• Protección
• Arranque y p
• Señalamiento.
Factor de carga:
32
r iempo, es la relación entre la demanda promedio y la demanda máxima. Du ante un período de t
[14]
DmáxDpromFC=
( 47 )
Factor de potencia:
Se define como la relación de la demanda real (activa) con la demanda aparente [15].Es la
medida en que se está aprovechando la potencia para realizar trabajo útil.
ZRPfp === )cos(θ ( 48 )
S
donde: R=Resistencia
Z=Impedancia
P=Potencia activa
S=Potencia aparente.
33
CAPÍTULO 4 - METODOLOGÍA DE TRABAJO
El estudio se desarrolla en tres fases correlativas, que pueden describirse como: una fase de
rabajos Preliminares o Inventario, una fase de Diagnóstico de la situación actual, y una última
e omendaciones.
Es el proceso de recopilación de información general. E al trabajo de investigación y de
campo del área, a lo largo del cual se recopila y procesa toda la información necesaria
e, proveniente de diferentes fuentes, que proporciona los datos tanto de la
us objetivos y planes a futuro, como del funcionamiento especifico
da para la pasantía, sus problemas y potencialidades.
ación empleadas en el estudio son:
• Consultas y entrevistas realizadas a personas vinculadas de una u otra forma al tema en
cuestión (investigación histórica, funcionamiento de la planta).
• Investigación bibliográfica en fuentes secundarias como textos, libros, artículos de
revistas, publicaciones y relatos del sector en estudio.
• Manuales de Operación
• Históricos de Demanda – Base de Datos sistema supervisorio.
• Proyectos futuros
T
fas de Propuestas y Rec
4.1. FASE DE PRELIMINARES
quivale
conformando así la bas
empresa, su funcionamiento, s
de la subestación eléctrica asigna
Las fuentes de inform
34
Como herramientas de trabajo se recurre a:
• Planillas de diseño propio para realizar el levantamiento de los equipos que conforman
cada una de las líneas de producción (ver Apéndice 4), manteniendo el sentido de
recorrido del circuito como esquema de recopilación de información, las cuales
proporcionan datos sobre:
o Carga:
del Motor
Distancias
• a una de las líneas de
de los nodos del sistema
onectan las líneas
ncia Activa y Reactiva demandada por los motores
Definición de una barra “Slack”
Identificación
Identificación de las Protecciones
Variador de Frecuencia de Motores - V L T (Existencia, Modelo)
o Conductor:
Calibre
Aislamiento
Canalización
Programa de licencia libre “PCFLO”, para modelar cad
producción por separado. Los datos mínimos que requiere el programa para poder realizar
el flujo de carga son:
Definición
Distancias e Impedancia de los cables que interc
Pote
35
Potencia nominal y factor de potencia de motores con variadores de
•
4.2. FASE DE DIAGNÓSTICO
En esta fase se identifican los problem omponentes del sistema eléctrico que estén fuera
de norma. Esto ofr e lecer el alcance y las prioridades de las
intervenciones que e ación se
presenta c o men (tablas) que facilitan la comprensión y visualización de las
situaciones y problem
Del análisis de la i o liminar se forma una imagen típica tanto de la planta, como del
sistema eléctrico en cues ente a la imagen deseada ó imagen
bjetivo que se ha preestablecido. De esto se extraen conclusiones y se intercambian argumentos
que
al nive
Program idas a Adoptar, ordenadas según su prioridad. El procesamiento de
la información de f Diagnóstico de la situación actual se
realiza de la siguie
• Toma de da s
• Registro de carga – Alim
frecuencia instalados.
Construcción de Unifilares de cada una de las líneas, en función de la información
obtenida.
as y los c
ec el marco de referencia para estab
s propongan para solucionar los problemas detectados. Esta inform
om cuadros resu
as presentes en el sitio.
nf rmación pre
tión, la cual se contrapone constantem
o
se emplean luego en la etapa de propuestas. Se produce así un listado de problemas presentes
l del sistema, a cada uno de los cuales se proponen opciones de solución, generando un
a de Acciones o Med
la ase previa que permita establecer un
nte manera:
to nominales
entadores principales de cada línea
36
• Medición d
• Factor de carga puntos anteriores
Des é
de los dores. Las mediciones fueron tomadas de los relés de sobrecorriente que se
ncuentran instalados en las celdas de media tensión de los transformadores.
ectadas y en función de los resultados de pruebas y ensayos
real d
e demanda de cada motor sin variador de frecuencia
en función de los dos
pu s de conocer la configuración de la subestación, se verifica el estado de carga de cada uno
transforma
e
Para analizar los resultados de los flujos de carga, se utilizan los archivos de salida del PCFLO,
en los cuales se indica el flujo de potencia entre barras y perfiles de tensión por nodo. Se compara
la corriente circulante obtenida del flujo de potencia con la corriente nominal soportada por cada
uno de los conductores. Según la Tabla 310-16 [8]. Verificando así el estado de operación en
porcentaje de cada uno de los cables.
Con relación al voltaje, se verifica que el resultado obtenido del FP cumpla que no haya una
caída de voltaje superior al 5%. A su vez, en el alimentador principal no debe ocurrir una caída
superior al 3%. Como se especifica en el Artículo N° 215-2 punto b) Nota 2 [8].
4.3. FASE DE PROPUESTAS
En función de los análisis previos, las investigaciones y el diagnóstico antes señalado, así como
también de los objetivos planteados por la empresa se definen las intervenciones requeridas
dependiendo de las fallas det
iza os.
37
Sur n onar en distintas maneras
la b opciones con sus respectivas
escripciones. Adicionalmente se evalúa el comportamiento de dichas opciones ante la posible
sarrollar en mayor
etalle la opción que será la propuesta definitiva para satisfacer las necesidades de la empresa. Se
ta herramienta nos facilita información indispensable para
selección de la opción más conveniente ante la situación existente en la planta.
ge así diferentes opciones de modificación, las cuales pueden soluci
pro lemática encontrada. Se presenta cada una de las
d
incorporación de proyectos futuros de la empresa.
La evaluación de cada una de las opciones presentadas, permite ajustar y de
d
incluye en esta fase la aplicación de los criterios de análisis de proyectos (VPN y la TIR). Esto
completaría el análisis técnico-económico del trabajo.
Como complemento se realizan investigaciones y consultas adicionales que intentan analizar la
confiabilidad de los alimentadores. Es
la
38
CAPÍTULO 5 - SUBESTACIÓN ENVASADO
dentro de la producción de cerveza en La Planta de Los Cortijos es de
ador causa una interrupción del servicio relativamente larga. A pesar de
s contingencias
icio a causa de fallas en la respuesta de el(los) transformador(es). [9]
La S/E de envasado objetivo de nuestro estudio, fue construida con esta configuración. Busca
garantizar un servicio continuo con sistemas duplicados y un enlace en el lado de baja tensión de
los transformadores (ver diagrama unificar mostrado en la Figura 13).En caso de que uno de los
alimentadores se encuentre fuera de servicio, el otro debe ser capaz de asumir por completo la
demanda de la S/E.
5.1. DE LAS INVESTIGACIONES
El proceso de envasado
suma importancia y es indispensable un continuo suministro eléctrico. La situación ideal para
esta S/E es una alimentación sin interrupciones a pasar del mantenimiento requerido por los
equipos o ante la eventualidad de algún tipo de contingencia con uno de ellos.
La falla de un transform
que dichas interrupciones no son muy frecuentes, pueden significar daños graves que requieren
de tiempo para ser subsanadas y de una inversión considerable. Por consiguiente: El criterio de
diseño para este tipo de subestaciones debe ser, prevenir y resguardarse de esta
eventuales en el serv
Figura 13. Configuración de la S/E de Envasado.
Actualmente, cada circuito de alimentación de la S/E se compone por:
Interruptor de media tensión Siemens, modelo 3AF 1162-3 de 1250 A.
Transformador trifásico de tipo seco 4800/460 V de 1500kVA @ 460V modelo
Sistema de barras de distribución: 2 barras de cobre de 80x10 mm con 3,6 m de
GEAFOL de Siemens, S.A. Grupo de conexión Dyn5.
Interruptor de baja tensión Siemens modelo 3WN de 2000 A.
longitud a lo largo de 5 bastidores.
Figura 14. Transformadores instalados en la S/E Envasado.
39
40
Los circuitos de alimentación se pueden unir en las barras de baja tensión, lo cual se logra a
través de un interruptor Siemens, modelo 3WN de 2000 A, que sirve de enlace el cual opera en
abierto. En situación de falla de uno de los circuitos, se cierra el enlace para suplir toda la carga
desde un solo alimentador. El interruptor cuenta con un enclavamiento electromecánico para
evitar cortocircuitos entre los transformadores.
La carga y el estado actual de la S/E objetivo de este proyecto, se representa en el siguiente
esquema:
Figura 15. Diagrama unifilar de la S/E de Envasado
En la Figura 15 se observa la distribución de la carga conectada a la subestación. Además de
alimentar a las líneas de producción, se alimenta al sistema Cip llenadoras, el cual es el
encargado de realizar la limpieza y esterilización de las llenadoras de cada línea, proceso este de
vital importancia para la optima calidad del producto final. Se alimentan también los servicios
auxiliares (Suministro de jabón, Aire Acondicionado, etc.), indispensables para el
funcionamiento básico de la Planta.
41
producción esta compuesta por circuitos ramales
onectados a un tablero de distribución ubicado en una sala de control de motores. La
cipal de distribución de cada una de las líneas de producción. Después la alimentación
se distribuye en la sala de control de motores en los diferentes bastidores donde se encuentran
ubicados los dispositivos de protección de motores, de donde luego parten las conexiones
directamente al campo en donde se encuentran instalados los equipos.
Es importante mencionar que una de las líneas de producción (Línea N°6), que fue la última en
modificarse, está separada en dos partes, cada una de las cuales se alimenta de un transformador
distinto. Esto se realizó con la intención de mantener un balance de carga entre los dos equipos.
La carga conectada a cada una de las líneas de
c
alimentación principal proviene de la S/E Envasado a través de bandejas porta cables, llegando al
tablero prin
Figura 16. Esquemas de conexión de los circuitos ramales conectas en la Planta.
Los circuitos ramales para conectar los motores utilizados en Planta los Cortijos, tienen la forma
que se muestra en la Figura 16, donde la protección de la alimentación es mediante un breaker
42
n
uestro caso son contactores.
principal, ubicado en el tablero de distribución, mientras que el medio de desconexión del motor,
la protección contra cortocircuitos y falla a tierra del circuito ramal, están incluidos en un solo
elemento llamado “guardamotor”; por último se tiene los circuitos de control del motor, que e
n
Tabla I. Cantidad de circuitos que se encuentran instalados en la Planta.
Línea 2 3 4 5 6A 6B 7 8
Ramales con motores 171 189 162 211 63 87 51 97
Equipos con tableros en campo 2 2 1 2 7 5 4 4 Equipos modelados como carga
concentrada 0 0 0 2 7 5 4 4
El número de circuitos ramales instalados actualmente en planta son los mostrados en la Tabla I.
De acuerdo con la instalación que presentan, algunos equipos cuentan con tableros ubicados
directamente en campo, localizados cerca del equipo el cual pertenecen. Los equipos como
etiquetadoras, empacadoras, agrupadoras, hornos, etc se modelaron como cargas concentradas
tomando el consumo de los mismos en el interruptor principal que alimenta al equipo. Mientras
que, para equipos como desembaladotes, embaladores y tableros de vías, se tomaron los datos de
los arrancadores e interruptores conectados en su interior para poder modelar su circuito ramal.
43
nta a futuro (3 años). Para los niveles de voltajes, se incluyen sólo
s datos que se encuentran por debajo del 5% permitido por la norma (CEN, Artículo 215-2
encuentra el menor voltaje del
circuito.
Tabla II. Resultados obtenidos con el Flujo de potencia. Niveles de Tensión a tomar en cuenta.
Línea N°: N° de Barra Nombre Nivel de Tensión (%)
5.2. DIAGNÓSTICO: SITUACIÓN ACTUAL DE LA SUBESTACIÓN
5.2.1. Del Flujo de Potencia:
Se presentan tablas resumen donde se resaltan, por línea de producción, tanto los casos críticos
como los casos a tomar en cua
lo
punto b) Nota 2). En su defecto, se indican en cuál barra se
2 68 BLAVCAJA 2 92,15
3 185 MBCERVEZA 96,48
4 12 MVV-15 96,50
5 55 MPLAV 97,14
6 A 62 MBCERVEZA 97,81
6 B 16 MPLLEN 602 98,14
7 47 MS/BPALETA 95,05
2 Alimentador Ppal 8 96,73 8
84 MBCERVEZA 94,86
e han detectado problemas en las siguientes líneas:
• En la Línea 2: El nivel de tensión donde está conectado el Motor de la Bomba Lavadora
de Cajas 2, es del 92,15%. Después de verificar los resultados, se observa que el calibre
del conductor asociado a este motor es #14 AWG. Se debe reemplazar este conductor por
uno calibre # 10 AWG. Así se asegura que el voltaje en ese punto subirá hasta 95.57%.
S
44
caída de tensión del
establecido en el artículo antes mencionado del CEN donde se
utilizado para evaluar los porcentajes de carga en los conductores fue: considerar como
untos críticos aquellos que estuviesen por encima del 80% de su capacidad nominal, previendo
Tabla III. Resu dos obtenidos el Flujo de e de Carga en lo ctores.
Línea
N°:
Desde
BarNom
Hacia
Barra mbre
Corriente
(ACalibre
(%) de
Carga
• En la Línea 8: En el conductor principal de alimentación hay una
3,27%. Aquí se viola lo
especifica que en el alimentador no debe caer más del 3%. Como consecuencia de esta
caída de tensión, en la barra de la Bomba de Cerveza (MBCERVEZA) el nivel de tensión
está en 94,86%
El criterio
p
una capacidad disponible para un futuro crecimiento.
lta con potencia. Porcentaj s condu
ra bre No
)
1 S/E Sala de Llena 01 2 ador Ppal 2 308 500 MCM 81,18 Aliment .47
1 S/E Sala de Llena 01 2 Ppal 2 308 500 MCM 81,18 Alimentador .47
2 Alimentador Ppal 2 8 r 148 2/0 84,68 Paste ,19 2
Lavad 68 JA 2 17,80 14 88,98 3 ora BLAVCA
1 S/E Sala de Llena 02 2 Ppal 3 316 500 MCM 83,24 Alimentador ,31 3
1 S/E Sala de Llena 02 al 3 316 500 MCM 83,24 2 Alimentador Pp ,31
1 S/E Sala de Llena 01 2 Ppal 4 254 500 MCM 67,02 Alimentador ,67 4
1 S/E Sala de Llena 01 2 Alimentador Ppal 4 254,67 500 MCM 67,02
1 S/E Sala de Llena 02 2 Alimentador Ppal 5 338,36 500 MCM 89,04
1 S/E Sala de Llena 02 2 Alimentador Ppal 5 338,36 500 MCM 89,04 5
Paster 181,86 4/0 79,07 2 Alimentador Ppal 5 9
6 A 4 Vías de Botellas 1-2 16 Vías 05 29,91 8 59,81
6 B 2 Alimentador Ppal 6 B 8 Paster 148,04 4/0 64,36
7 4 Llenadota 29 MPLLEN 51,32 6 78,96
1 S/E Sala de Llena 01 2 Alimentador Ppal 8 324,02 500 MCM 85,27 8
2 Alimentador Ppal 8 9 Llenadora 51,07 6 78,56
Nota: Los calibres de los conductores especificados en esta tabla se corresponden con la AWG.
45
No o
siguien
•
de la capacidad de cada uno. Si se piensa en aumento de la demanda de
la línea, se debe tomar en consideración que sólo se dispone de un 18,82% de la
El conductor que va desde el alimentador principal de la línea hasta el bastidor de
distribución del Pasteurizador (calibre 2/0 AWG), opera al 84,68% de su capacidad
nominal. Previendo un aumento de demanda, de debe considerar que sólo se dispone de
un % de dad de equiva n 26,8 A l con S
sustituir dicho cable por uno de m
El c le qu el b idor d e la ora B
Lavadora de Cajas 2 (calibre # 14
un # 0 AW za qu el conductor se cargue a un 50,87%
• En Líne cond tores prin s de alim ón (5 MCM
encu tran 4% edando di les 63,7 debe stitu
cond tores de alibre o luir un uctor po , en c de q
pretenda aum o de la línea.
se bserva ninguna línea con conductores sobrecargados. Es importante prestar atención a los
tes casos:
En la Línea 2: Los dos conductores del alimentador principal (500 MCM), están
superando el 80%
capacidad, o sea, un 71,5 A a través de cada conductor. Reemplazar los conductores por
otros de mayor calibre.
15,32 la capaci l cable lente a u de ductor. e debe
ayor calibre.
ab e conecta desde ast e distribución d Lavad hasta la omba
), está cargado al 88,98%. Se debe cambiar el calibre a
1 G lo cual garanti e
la a 3: Los dos uc cipale entaci 00 ), se
en cargados al 83,2 qu sponib A. Se n su ir por
uc mayor c inc 3er cond r fase aso ue se
entar el consum
46
elevado de carga (89,04%). En caso de prever un aumento de demanda se
dispondría de 41,6 A por conductor. Se debe cambiar el calibre de los cables o agregar un
•
demanda, se debe agregar un segundo conductor por fase, del
mismo calibre.
Tabla IV. Demandas y pérdidas de potencia obtenidas como resultado en el flujo de potencia.
Línea: 2 3 4 5 6 A 6 B 7 8
• En la Línea 5: El alimentador principal presenta en sus dos conductores (500 MCM) un
porcentaje
tercer conductor por fase.
En la Línea 8: El alimentador principal presenta una carga de 85,27%, quedando
disponible un 14,73% de la capacidad del cable equivalente a un 55,97 A. Previendo un
posible aumento de la
Potencia
(kVA) 491,57 504,02 406,79 539,18 257,37 370,39 235,69 258,16
Pérdidas
(kWatts) 9,0225 6,16 4,6597 5,7975 2,0940 2,9115 5,2125 4,2765
Nota: El flujo de potencia se realizó con valores de operación, sin embargo, el programa asume
que todas las cargas operan simultáneamente, cosa que no ocurre en la operación real.
Con el
una de
aliment eto de operación. Los resultados obtenidos de
ichas mediciones son:
fin de verificar los resultados obtenidos, además de obtener un factor de carga para cada
las líneas, se realizan mediciones con un registrador de carga en cada uno de los
adores principales durante un turno compl
d
47
Tabla V. Valores promedio de la demanda máxima de potencia en un turno completo de operación.
Línea: 2 3 4 5 6 A 6 B 7 8
Potencia
(kVA) 371,81 373,24 310,64 343,95 215,04 318,06 148,06 201,83
omparando los resultados de ambos métodos se obtiene el factor de carga por línea y promedio:
Tabla V
C
I. Obtención del factor de carga por línea.
Línea: 2 3 4 5 6 A 6 B 7 8 Promedio
Medición 1 373,24 310,64 343,95 215,04 318,06 148,06 201,83 -
(kVA) 371,8
Flujo Pot.
(kVA) 491,57 504,02 406,79 539,18 257,37 370,39 235,69 258,76 -
Factor de 0,76 0,74 0,76 0,64 0,84 0,86 0,63 0,78 0,
Carga 75
El sistema de interconexión de la subestación p
ferente a sobrecargas y caídas de tensión.
róximos años. Luego, se plantea el problema de una forma diferente: atender completamente el
de envasado no presenta com licaciones en lo
re
El problema de la S/E radica en su capacidad instalada. Los niveles de consumo actuales se
acercan a los valores máximos de operación, sin considerar los aumentos progresivos para los
p
tema de los transformadores principales de distribución.
5.3. DE LA SUBESTACIÓN
48
En el gráfico, se observa la demanda máxim para un los ansfor dores que
componen E o t a 6 ás, se encuentran marcados los
onsumos promedio mensuales de cada uno de los mismos.
a cada o de tr ma
la S/E nvasad , para odo el ño 200 . Adem
c
Consumo de Potencia Subestación Envasado
0.00
90.00100.00
10.002
5
780.00
Enero
Febrer
oMarz
oAbri
lMay
oJu
nio Julio
Agosto
Septie
mbre
Octubre
Noviem
bre
Diciembre
Porc
enta
je
0.0030.0040.000.00
60.000.00
Mes
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02 Promedio Llena 01 Promedio Llena 02
Figura 17. Porcentaje de carga para los transformadores principales de la S/E Envasado con respecto a su
capacidad nominal
ente de la
apacidad nominal de dicho transformador. El consumo promedio mensual se mantiene constante
entre un 60% y un 70%.
Para Sala de Llena 01, el máximo consumo se ubica en los meses de Diciembre, Febrero y
Noviembre, donde se alcanza una capacidad del 89,71%; 86,33% y 85,79% respectivam
c
49
rvan valores de demanda máxima de 88,13%. Dichos consumos
o se cumple con el criterio de diseño de la S/E, toda vez que ante una situación de contingencia,
el área de Envasado queda vulnerable ante la eventualidad de una falla de los alimentadores. La
maniobra del traspaso de carga se hace imposible ya que la carga a alimentar supera la capacidad
nominal de un solo transformador. Esto significa pérdidas y retraso en la producción para la
empresa al quedar sin suministro más de la mitad de las líneas de producción. Adicionalmente, el
hecho de que la línea 6, única línea de productos no retornables, se encuentre separada entre los
dos transformadores, lo cual significa que cualquiera de los dos equipos que falle, ocasiona la
parada de dicha línea.
Verificando la frecuencia de los consumos máximos mensuales de los transformadores en la
operación normal de la Planta, se reduce el intervalo de tiempo entre mediciones registradas en el
si
meses de mayor consumo (Febrero, Nov re), para ambos equipos.
Para Sala de Llena 02, se obse
llegan al 88,13% en Diciembre, 85,01% en Febrero y al 81,06% en Noviembre. Los promedios
mensuales son menores, pero igualmente se ubican alrededor del 60%.
N
stema supervisorio de la planta. Se toman registros de la potencia, cada 15 minutos, en los tres
iembre y Diciemb
Verificando el cumplimiento de los criterios de diseño de la S/E se compararon los casos en los
cuales las carga de los transformadores superan niveles de interés en nuestro estudio, tenemos:
más de 50% (750 kVA), más de 66,66% (1000 kVA) y más de 73,33% (1100 kVA).
Nota: se obviaron los datos de los fines de semana, o en los que la planta normalmente no
produce y por lo tanto, no se registran valores significativos de consumo que alteran las cifras que
nos interesa resaltar.
50
Diciembre 2006:
• Primera Semana:
P ot e nc i a De ma nda daP r i me r a S e ma na de D i c i e mbr e
750.00
1500.00
0.00
30/ 11/ 200612:00 PM
01/ 12/ 200612:00 AM
01/ 12/ 200612:00 PM
02/ 12/ 200612:00 AM
02/ 12/ 200612:00 PM
03/ 12/ 200612:00 AM
03/ 12/ 200612:00 PM
04/ 12/ 200612:00 AM
04/ 12/ 200612:00 PM
250.00
500.00
1000.00
1250.00
Fecha
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02
16.67%
33.33%
66.67%
83.33%
50%
100%
Sala Llena 01 Sala Llena 02
Total de Mediciones 86 86
• Segunda Semana:
P ot e nc i a De ma nda daS e gunda S e ma na de D i c i e mbr e
0.00
0
500.00
750.00
1000.00
1250.00
1500.00
03/ 12/ 200612:00 AM
04/ 12/ 200612:00 AM
05/ 12/ 200612:00 AM
06/ 12/ 200612:00 AM
07/ 12/ 200612:00 AM
08/ 12/ 200612:00 AM
09/ 12/ 200612:00 AM
10/ 12/ 200612:00 AM
11/ 12/ 200612:00 AM
12/ 12/ 200612:00 AM
Fecha
250.0
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02
16.67%
33.33%
50%
66.67%
83.33%
100%
Sala Llena 01 Sala Llena 02
Total de Mediciones 368 354
• Tercera Semana:
P ot e nc i a De ma nda daTe r c e r a S e ma na de D i c i e mbr e
0
250
500
750
1000
1250
1500
10/ 12/ 200612:00 AM
11/ 12/ 200612:00 AM
12/ 12/ 200612:00 AM
13/ 12/ 200612:00 AM
14/ 12/ 200612:00 AM
15/ 12/ 200612:00 AM
16/ 12/ 200612:00 AM
17/ 12/ 200612:00 AM
18/ 12/ 200612:00 AM
19/ 12/ 200612:00 AM
Fecha
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02
16.67%
33.33%
50%
66.67%
83.33%
100%
Sala Llena 01 Sala Llena 02
Total de Mediciones 420 406
51
52
• Cuarta Semana:
P ot e nc i a D e ma n da daCua r t a S e ma na de D i c i e mb r e
0
250
500
750
1000
1250
1500
17/ 12/ 200612:00 a.m.
18/ 12/ 200612:00 a.m.
19/ 12/ 200612:00 a.m.
20/ 12/ 200612:00 a.m.
21/ 12/ 200612:00 a.m.
22/ 12/ 200612:00 a.m.
23/ 12/ 200612:00 a. m.
24/ 12/ 200612: 00 a.m.
25/ 12/ 200612:00 a.m.
26/ 12/ 200612:00 a.m.
F echa
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02
16.67%
33.33%
50%
66.67%
83.33%
100%
Sala Llena 01 Sala Llena 02
Total de Mediciones 396 404
• Quinta Semana:
Potencia DemandadaQuinta Semana de Diciembre
0
250
500
750
1000
1250
1500
24/12/200612:00 a.m.
25/12/200612:00 a.m.
26/12/200612:00 a.m.
27/12/200612:00 a.m.
28/12/200612:00 a.m.
29/12/200612:00 a.m.
30/12/200612:00 a.m.
31/12/200612:00 a.m.
01/01/200712:00 a.m.
02/01/200712:00 a.m.
Fecha
Pote
ncia
(kVA
)
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02
16.67%
33.33%
50%
66.67%
83.33%
100%
Sala Llena 01 Sala Llena 02
Total de Mediciones 345 338
53
Tot s mbre:
Sala Llena 01 Sala Llena 02
ale del mes de Dicie
Criterio: Conteo (%) Conteo (%)
>1000 507 31,39 401 25,25
<1000 1108 68,61 1187 74,75
>750 1211 74,98 1423 89,61
<750 404 25,02 165 10,39
>1100 250 15,48 76 4,79
Total de Mediciones 1615 1588
Sala de Llena 01:
El 31,39% del total de las mediciones se encuentran por encima del 66,67% de la capacidad
nominal del transformador.
El transformador opera el 74,98% del tiempo sobre el 50% de su capacidad.
ediciones se superan los 1100 kVA (73,33% de su capacidad nominal).
Sala de Llena 02:
Se registra un 25,25% de las mediciones sobre el 66,67%.
Este equipo opera sobre el 50% de la capacidad, el 89,61% de las mediciones del mes, lo que
claramente indica que el criterio de diseño no se cumple.
Se registra un 4,79% de los casos en los que la capacidad utilizada supera los 1100 kVA.
En el 15% de las m
Febrero 2006:
54
• Primera Semana:
Potencia DPrimera Sema
emna o
0.00
250.00
750.00
1000.00
1250.00
1500.00
31/01/200612:00 PM
01/02/200612:00 AM
01/02/200612:00 PM
02/02/200612:00 AM
02/02/200612:00 PM
03/02/200612:00 AM
03/02/200612:00 PM
04/02/200612:00 AM
04/02/200612:00 PM
05/02/200612:00 AM
05/02/200612:00 PM
06/02/200612:00 AM
Fehca
Pote
ncia
(kVA
)
andada de Febrer
500.00
16.67%
33.33%
50%
66.67%
83.33%
100%
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02
Sala Llena 01 Sala Llena 02
Total de Mediciones 393 397
• Segunda Semana:
P ot enci a DemandadaSegunda Semana de Febr er o
0.00
250.00
1500.00
750.00
1250.00
500.00
1000.00
05/ 02/ 2006
12:00 AM
06/ 02/ 2006
12:00 AM
07/ 02/ 2006
12:00 AM
08/ 02/ 2006
12:00 AM
09/ 02/ 2006
12:00 AM
10/ 02/ 2006
12:00 AM
11/ 02/ 2006
12:00 AM
12/ 02/ 2006
12:00 AM
13/ 02/ 2006
12:00 AM
F e c h a
Sala de llena 01 Sala de Llena 02
16.67%
50%
66.67%
100%
Sala Llena 01 Sala Llena 02
83.33%
33.33%
Total de Mediciones 334 347
55
emana: • Tercera S
P ot enci a DemandadaT er cer a Semana de Febr er o
0.00
250.00
500.00
750.00
1000.00
1250.00
1500.00
12/ 02/ 2006
12:00 AM
13/ 02/ 2006
12:00 AM
14/ 02/ 2006
12:00 AM
15/ 02/ 2006
12:00 AM
16/ 02/ 2006
12:00 AM
17/ 02/ 2006
12:00 AM
18/ 02/ 2006
12:00 AM
19/ 02/ 2006
12:00 AM
20/ 02/ 2006
12:00 AM
21/ 02/ 2006
12:00 AM
F e c h a
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02
16.67%
33.33%
50%
66.67%
83.33%
100%
Sala Llena 01 Sala Llena 02
Total de Mediciones 402 403
• Cuarta Semana:
P ot enci a DemandadaCuar t a Semana de Febr er o
0.00
250.00
500.00
750.00
1000.00
1250.00
1500.00
19/ 02/ 2006
12:00 AM
20/ 02/ 2006
12:00 AM
21/ 02/ 2006
12:00 AM
22/ 02/ 2006
12:00 AM
23/ 02/ 2006
12:00 AM
24/ 02/ 2006
12:00 AM
25/ 02/ 2006
12:00 AM
26/ 02/ 2006
12:00 AM
27/ 02/ 2006
12:00 AM
28/ 02/ 2006
12:00 AM
F e c h a
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02
16.67%
33.33%
50%
66.67%
83.33%
100%
Sala Llena 01 Sala Llena 02
Total de Mediciones 347 357
56
Tot s o:
Sala Llena 01 Sala Llena 02
ale del mes de Febrer
Criterio: Conteo (%) Conteo (%)
>1000 233 15,79 534 35,51
<1000 1243 84,21 970 64,49
>750 940 63,69 994 66,09
<750 536 36,31 510 33,91
>1100 126 8,54 138 9,18
Total de Mediciones 1476 1504
Sala de Llena 01:
El 15,79% del total de las mediciones se encuentran por encima del 66,67% de la capacidad
nominal del transformador.
El transformador opera el 63,69% del tiempo sobre el 50% de su capacidad.
ediciones se superan los 1100 kVA (73,33% de su capacidad nominal).
Sala de Llena 02:
Se registra un 35,51% de las mediciones sobre el 66,67%.
El equipo opera sobre el 50% de la capacidad, el 66,09% de las mediciones del mes, lo que
claramente indica que el criterio de diseño no se cumple.
Solamente se mide un 9,18% de los casos en los que la capacidad utilizada supera los 1100
kVA.
En el 8,54% de las m
Noviembre 2006:
57
• Primera Semana:
Potencia DPrimera Seman
ema d re
0
500
750
1000
1250
1500
31/10/2006 12:00AM
01/11/2006 12:00AM
02/11/2006 12:00AM
03/11/2006 12:AM
04/11/2006 12:00AM
05/11/2006 12:00AM
06/11/2006 12:00AM
07/11/2006 12:00AM
Fecha
Pote
ncia
(kVA
)
andadae Noviemb
250
00
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02
16.67%
33.33%
50%
66.67%
83.33%
100%
Sala Llena 01 Sala Llena 02
Total de Mediciones 251 250
• Segunda Semana:
Potencia DemandadaSegunda Semana de Noviembre
0
250
500
1000
Pote
nci
A)
750
1250
05/11/200612:00 AM
06/11/200612:00 AM
07/11/200612:00 AM
08/11/200612:00 AM
09/11/200612:00 AM
10/11/200612:00 AM
11/11/200612:00 AM
12/11/200612:00 AM
13/11/200612:00 AM
14/11/200612:00 AM
Fecha
a (k
V
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02
33.33%
50%
83.33%
100%
Sala Llena 01 Sala Llena 02
1500
66.67%
16.67%
Total de Mediciones 348 349
58
ana: • Tercera Sem
P ot e nc i a D e ma n da daTe r c e r a S e ma na de N ov i e m br e
0
250
500
750
1000
1250
1500
12/ 11/ 200612:00 a.m.
13/ 11/ 200612:00 a.m.
14/ 11/ 200612:00 a.m.
15/ 11/ 200612:00 a.m.
16/ 11/ 200612:00 a.m.
17/ 11/ 200612:00 a.m.
18/ 11/ 200612:00 a.m.
19/ 11/ 200612:00 a.m.
20/ 11/ 200612:00 a.m.
21/ 11/ 200612: 00 a.m.
F echa
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02
16.67%
33.33%
66.67%
83.33%
100%
50%
Sala Llena 01 Sala Llena 02
Total de Mediciones 390 348
• Cuarta Semana:
P ot e nc i a D e ma n da daCua r t a S e ma na de No v i e m br e
0
250
500
750
1000
1250
1500
19/ 11/ 200612:00 a.m.
20/ 11/ 200612:00 a.m.
21/ 11/ 200612:00 a.m.
22/ 11/ 200612:00 a.m.
23/ 11/ 200612:00 a.m.
24/ 11/ 200612:00 a.m.
25/ 11/ 200612:00 a. m.
26/ 11/ 200612: 00 a.m.
27/ 11/ 200612:00 a.m.
28/ 11/ 200612:00 a.m.
F echa
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02
16.67%
33.33%
50%
66.67%
83.33%
100%
Sala Llena 01 Sala Llena 02
Total de Mediciones 3 359 60
• Quinta Semana:
P ot e nc i a D e ma n da daQui nt a S e ma na de No v i e m br e
0
250
500
750
1000
1250
1500
26/ 11/ 200612:00 p.m.
27/ 11/ 200612:00 a.m.
27/ 11/ 200612:00 p.m.
28/ 11/ 200612:00 a.m.
28/ 11/ 200612:00 p.m.
29/ 11/ 200612:00 a.m.
29/ 11/ 200612:00 p. m.
30/ 11/ 200612:00 a.m.
30/ 11/ 200612:00 p.m.
01/ 12/ 200612:00 a.m.
01/ 12/ 200612:00 p.m.
F echa
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02
16.67%
33.33%
50%
66.67%
83.33%
100%
Sala Llena 01 Sala Llena 02
Total de Mediciones 266 268
Totales del mes de Noviembre:
Sala Llena 01 Sala Llena 02
Criterio: Conteo (%) Conteo (%)
>1000 760 47,06 479 30,43
<1000 859 53,19 1099 69,82
>750 1323 81,92 1285 81,64
<750 296 18,33 293 18,61
>1100 388 24,02 131 8,32
Total de Mediciones 1615 1574
Sala de Llena 01
El 47,06% de las mediciones se encuentra por encima del 66,67%
El 24,02% del total de las med 3 cidad nominal. iciones es mayor al 73, 3% de la capa
59
60
l 1,92% por encima del 50% de la capacidad del transformador en este
mes.
Sala de Llena 02
El 30,43% de las mediciones se encuentra por encima del 66,67% de su capacidad nominal.
El 8,32% del total de las mediciones es mayor al 73,33% de la capacidad nominal.
El equipo opera el 81,64% por encima del 50% de la capacidad del equipo en este mes.
La situación es delicada, ambos equipos operan sobre el 50% de su capacidad nominal mas del
70% de las mediciones. Ante esta realidad, para prevenir pérdidas en situación de contingencia se
deben realizar modificaciones para s ubestación.
e debe considerar el hecho de que en los últimos 20 años no se han reportado fallas
ación y la vida útil del trasformador garantizada
por el fabricante es de 30 años, nto de la probabilidad de ocurrencia de
una contingencia.
5.4. PROPUESTAS
Ante el diagnóstico descrito, se plantean tres opciones como posibles soluciones y se estiman
Nota: La empresa Siem
de trabajos en todas las subestaciones de las 4 plantas que conforman a la empresa, por lo cual se
E equipo opera el 8
ampliar la capacidad in talada de la s
S
significativas en los alimentadores de la subest
lo que propicia el aume
costos para cada una de ellas:
ens, por política de Cervecería Polar, es la encargada de asumir este tipo
61
del diagnostico realizado así como también la disponibilidad de espacio físico y el inventario de
iento. Se les informa sobre las posibilidades de expansión de la
las tres opciones presentadas.
s de 2000
a de
arras de distribución por uno que soporte las nuevas capacidades instaladas. Por último, cambio
pción 2: Agregar un tercer transformador a la S/E de 2000 kVA con sistema de ventilación
pción 3: Agregar un tercer transformador a la S/E de 1500 kVA con sistema de ventilación
rzada. Agregar un segundo enlace de interconexión, además de aumentar la capacidad del
3200 A.
n el Apéndice 5, se anexa una copia de las propuestas presentadas por Siemens.
les presenta la situación descrita. Se plantean las nuevas necesidades de la subestación en función
equipos existentes y en funcionam
S/E y se solicitan cotizaciones a
Opción 1: Sustitución de los transformadores principales instalados actualmente, por do
kVA cada uno con sistema de ventilación forzada. Además del respectivo cambio del sistem
b
del enlace en baja tensión por uno de mayor capacidad.
Monto Total presupuestado: Bs. 970.838.370,00
O
forzada. Agregar un segundo enlace de interconexión, además de aumentar la capacidad del
enlace existente hasta 3200 A.
Monto Total presupuestado: Bs. 665.039.170,00
O
fo
enlace existente hasta
Monto Total presupuestado: Bs. 637.845.970,00
E
62
plantea la conveniencia de una
distribución de la carga como solución al problema.
importante aclarar que para obtener los
s dependiendo de la opción que se esté
nalizando:
s equipos ya instalados las bases quedan igual y para el equipo
Para la opción 3: Para los tres equipos se usa una base de 1500 kVA.
Sala de Llena 01
Se propone también un cambio en la distribución de carga en los transformadores en relación la
Línea 6, la cual actualmente se encuentre dividida. Esta situación la hace más vulnerable a las
fallas, debido a que ante la contingencia de cualquier equipo, la línea se paraliza por completo.
Por lo tanto, para cada una de las opciones propuestas se
re
Para analizar el comportamiento de cada propuesta se realiza una redistribución de carga
hipotética, las cuales se comparan entre si, en busca de la opción que pueda ofrecer mejores
resultados para el buen funcionamiento de la planta. Es
porcentajes de carga se utilizaron distintas base
a
- Para la situación actual: Ambos equipos con base de 1500 kVA.
- Para la opción 1: Ambos equipos con base de 2000 kVA.
- Para la opción 2: Para lo
nuevo se usa 2000 kVA.
-
Tabla VII. Distribución de cargas actual de la S/E de Envasado. Valores en kVA.
Lin 2 Lin 4 Lin 6A Lin 8 Cip Serv. Aux Total Con FC Cap (%)
491.54 405.82 257.37 349.29 52.66 83.66 1640.34 1230.26 82.02
Sala de Llena 02 Lin 3 Lin 5 Lin 6B Lin 7 Total Con FC Cap (%)
Situación Actual
504.04 539.18 370.41 235.64 1649.27 1236.95 82.46
63
on el fin de cuantificar las pérdidas generadas por el bote de carga, se realiza un estudio de
aspaso parcial de carga, es decir,
prio vicios auxiliares y la línea 6. A su vez se busca no sobrepasar la
2
A fin de mostrar la gravedad de la situación, se presenta la carga de los transformadores ante dos
situaciones de falla posible. Las cargas que permanecen alimentadas pueden cambiar
dependiendo del plan de producción programado para la semana. Sólo se pretende estimar la
cantidad de carga que se estaría perdiendo al operar con un solo equipo funcionando.
C
confiabilidad de cada uno de los alimentadores de la subestación. El análisis se realiza sobre los
tres elementos principales candidatos a fallas: interruptor de media tensión, transformador e
interruptor de baja tensión. No se pretende obtener la confiabilidad del sistema completo. El
estudio se realiza en función de la evaluación económica a realizarse posteriormente.
• ESCENARIO 1: Falla el transformador Sala de Llena 01:
La única manera de poder ejecutar la maniobra es con el tr
dejando de alimentar algunas de las líneas conectadas al transformador en falla. Se trata de
rizar el sistema CIP, ser
capacidad nominal del equipo.
Tabla VIII. Situación de las cargas en caso de que falle Sala de Llena 01. Valores en kVA.
Sala de Llena 0Lin 3 Lin 5 Lin 6 Lin 6 Lin 7 Serv. Total ) A B Cip Aux Con FC Cap (%
5 5 5 8 20 3 .15 04.04 39.18 257.37 370.41 235.64 2.66 3.66 42.96 15 2.22 102
Sin Alimen tación Lin 2 Lin 4 ) Lin 8 Total Con FC Cap (%
Escenario
L
4 4 1
1: Falla Sala de lena 01
91.54 05.82 349.29 246.65 934.99 62.33 Nota: Las cargas traspa e on - ios A es Cip.
sadas a Sala de Ll na 02 s : Línea 6 A, Servic uxiliar y
Para ilustrar esto, se presenta la Figura 18:
Si t uaci ón de car aga par a f a l l a de Sal a de Ll ena 01
102.15%120.00
62.33%
20.00
80.00
100.00
64
0.00
40.00
60.00
Sala de Llena 02Sin Alimentación
Figura 18. Escenario 1: Falla de Sala de Llena 01.
Se observa claramente que más del 60% de la carga de uno de los transformadores se perdería,
presenta la configuración del sistema evaluado, así como sus
spectivos datos para realizar el cálculo. Obteniendo la probabilidad de ocurrencia de esta
quedando desenerginazadas al menos dos de las líneas importantes de producción.
Adicionalmente, se realiza un análisis de confiabilidad del sistema de alimentación de Sala de
Llena 01, en la Figura 19 se
re
situación, y el tiempo que pasa el sistema fuera de servicio.
Figura 19. Datos a utilizar para el análisis de confiabilidad. Rama Sala de Llena 01.
Para cada elemento se obtienen los siguientes resultados:
- Interruptor de media tensión:
• 9999885,01 =A
• 00009132,01
=f fallas/día
- Transformador;
• 999284,02 =A
• 000004769,0=2f fallas/día
- Interruptor de baja tensión:
• 9999885,03 =A
• 00009132,03
=f fallas/día
65
66
Ahora aplicando las formulas para sistemas con 3 elementos no-redundantes, obtenemos los
siguientes resultados:
• 99926,0=As
• fallas/día = fallas/año
• días = años
• ≈ 4 días
Con este resultado se calcula el equivalente a la imposibilidad de realizar el traspaso de carga
completo. Siendo 4 días el tiempo que permanecerían las líneas 2, 4 y 8 sin alimentación, se
tendría una perdida superior a sistema tenga una disponibilidad
el 99,92%, de ocurrir una contingencia, el capital perdido sería un monto significativo.
• rmador Sala de Llena 02:
imilar al caso anterior. Para poder realizar el traspaso de carga, hay que dejar de alimentar algunas cargas
para no sobrecargar el equipo. Se presenta la
Tabla IX donde se muestra la situación y posteriormente su gráfica para ilustrarla.
0001873,0=f s06836,0
6,5335=ms6,14
94,3=rs
5.500 MMBS. A pesar de que el
d
ESCENARIO 2: Falla el transfo
S
Tabla IX. Situación de las cargas en caso de que falle Sala de Llena 02. Valores en kVA.
67
Sala de Llena 01 Lin 2 Lin 4 Lin 6A Lin 6B Lin 8 Cip Serv. Aux Total Con FC Cap (%)
491.54 405.82 257.37 370.41 349.29 52.66 83.66 2010.75 1508.06 100.54
Sin Alimentación Lin 3 Lin 5 Lin 7 Total Con FC Cap (%)
Escenario 2: Falla Sala de
Llena 02
504.04 539.1 4 12 959.15 63.94 8 235.6 78.86
Situación de carga para falla de Sala de Llena 02
100.54%
63.94%
0.00
40.00
60.00
Porc
enta
je
20.00
80.00
100.00
120.00
Sala de Llena 01Sin Alimentación
Figura 20. Situación para la falla de Sala de Llena 02.
meja para poder continuar con la
operación del otro equipo, sin una sobrecarga considerable.
ente se realiza un análisis de confiabilidad del sistema de alimentación de Sala de Llena
02, en la Figura 21 se presenta la configuración del sistema evaluado, junto con sus datos para el
realizar los respectivos cálculos.
Se nte al caso anterior, es necesario perder el 63,94% de la carga
Igualm
Figura 21 Datos a utilizar para el análisis de confiabilidad. Rama Sala de Llena 02.
Para cada elemento se obtienen los siguientes resultados:
- Interruptor de media tensión:
• 9999885,01 =A
00009132,01
=f• fallas/día
- Transformador;
• 999284,02 =A
000004769,02
=f• fallas/día
- Interruptor de baja tensión:
• 9999885,03 =A
• 00009132,03
=f fallas/día
68
69
Ahora aplicando las formulas para sistemas con 3 elementos no-redundantes, obtenemos los
siguientes resultados:
• 99926,0=As
• fallas/día = fallas/año
• días = años
• ≈ 4 días
uivalente a la imposibilidad de realizar el traspaso de carga
completo. Siendo 4 días el tiempo que permanecerían las líneas 3, 5 y 7 sin alimentación, se
tendría una pérdida aproximada de 5.900 MMBS. A pesar de que el sistema tenga una
disponibilidad del 99,92%, de ocurrir una contingencia, el capital perdido sería un monto
gnificativo.
Redistribución de cargas – Comparación
Como comprobación de cada una de las tres opciones planteadas, se procede a redistribuir las
las configuraciones. Para lograr la alimentación de la línea 6
desde un solo equipo, se concentra la demanda de cada una de sus partes en un mismo punto. Los
resultados para cada una de las opciones son los siguientes:
0001873,0=f s06836,0
6,5335=ms6,14
94,3=rs
Con este resultado se calcula el eq
si
cargas y adaptarlas a cada una de
70
Sala de Llena 01
Tabla X. Redistribución de carga aplicada a la Opción 1. Valores en kVA.
Lin 2 Lin 4 Lin 6 Cip Serv. Aux Total Con FC Cap (%)491.54 405.82 627.78 52.66 83.66 1661.46 1246.09 62.30
Sala de Llena 02 Lin 3 Lin 5 Lin 7 Lin 8 Total Con FC Cap (%)
Para la Opción 1: 2 Trx de 2000
kVA
504.0 8 23 349.29 1628.15 1221.11 61.06 4 539.1 5.64
abla XI. Redistribución de carga aplicada a la Opción 2. Valores en kVA. T
Sala de Llena 01 Lin 2 Lin 5 Cip Total Con FC Cap (%)
491.54 539.18 52.66 1083.38 812.54 54.17
Sala de Llena 02 Lin 3 Lin 4 Serv. Aux Total Con FC Cap (%)
504.04 405.82 83.66 993.52 745.14 49.68
Sala de Llena 03 Lin 6 Lin 7 Lin 8 Total Con FC Cap (%)
Para la Opción 2: 3er Trx de 2000
kVA (Redistribuyendo
las Líneas)
627.78 235.64 349.29 1212.71 909.53 45.48
Tabla XII. Redistribución de la carga aplicada a la Opción 3. Valores en kVA.
Sala de Llena 01 Lin 2 Lin 5 Cip Total Con FC Cap (%)
491.54 539.18 52.66 1083.38 812.54 54.17
Sala de Llena 02 Lin 3 Lin 4 Serv. Aux Total Con FC Cap (%)
504.04 405.82 83.66 993.52 745.14 49.68
Sala de Llena 03 Lin 6 Lin 7 Lin 8 Total Con FC Cap (%)
Para la Opción 3: 3er Trx de 1500
kVA (Redistribuyendo
las Líneas)
627.78 235.64 349.29 1212.71 909.53 60.64
71
la Figura 22.
La comparación gráfica de cada una de las opciones se muestra en
54.17%54.17%
62.30%
82
0.00
00
.02%
49.68%49.68%
61.06%
82.46%
60.64%
45.48%
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
60.00
70.00
80.00
9
100.
bostransformadores: 1500 kVA
Op ase ambostrasformadores: 2000 k
Opción 2 (Bases: S a de LlenaVA; Sala de00 kVA)
ón 3 (Base de todos lostransformadores: 1500 kVA)
Demanda máxima prome pecto pa
Porc
taje
(%)
50.00
en
Actual (Base am)
ción 1 (BVA) 01 y 02: 1500 k
Llena 03: 20
al Opci
dio res a la Ca cidad Nominal
Sala de Llena 01 S enala de Ll a 02 Sala 03
Figura 22. Comparación de capacidades con la carga actual para las diferentes Opciones.
Estos consumos se calculan utilizando los datos r línea obtenidos del flujo de
potencia y posteriormente m ca or ctor rg . que en la
configuración actual de la S/E, se corresponde con los valores registrados por los relés de
sobrecorrient e n lim
de Llena
de demanda po
ultipli dos p el fa de ca a (0,75) Vemos
e, los cuales fueron presentados n la secció de pre inares.
72
dores, lo cual no
umple con los requerimientos del diseño de la subestación. Hay que recordar que estos equipos
estarían dotados con una protección de ventilación forzada, la cual proporciona un 20% adicional
para cada uno de los equipos. Claro está, que no sería para operación continua de los
ventiladores, pero en caso de sobrecarga se podrían activar dichas protecciones.
La situación ideal de diseño de la subestación, requeriría colocar dos transformadores nuevos con
una capacidad de 3000 kVA. Pero en el estándar de este tipo de equipos producidos por Siemens,
la máxima capacidad disponible es de 2000 kVA. Para instalar equipos con mayor capacidad,
sería necesario recurrir a transformadores de aceite, los cuales requieren mayor mantenimiento,
además de tener mayores dimensiones que los actuales y no cumplir con los estándares de
Cervecería Polar (se contempla sólo el uso de transformadores secos para las subestaciones).
La Opción 2, es la que mejor cumple con los requerimientos de la subestación. Los tres equipos
que garantiza un suministro continuo ante
cualquier eventualidad. Adicionalm
la S/E.
oblema presente en la
ctualidad. Adicionalmente, la diferencia de precios entre las opciones 2 y 3 es de
aproximadamente 30 MMBs, lo que representa menos del 5% de la inversión requerida para la
En la Opción 1, la operación estaría alrededor de un 60% de ambos transforma
c
quedan alrededor del 50% de su capacidad, lo
ente, hay disponibilidad para la instalación de nuevas cargas a
La Opción 3, no cumple completamente con los requerimientos de capacidad, ya que uno de los
equipos quedaría cargado a más del 60% de su capacidad. Si se implementa a futuro cualquier
proyecto de ampliación en las líneas de producción, se continuaría con el pr
a
73
opción 3. Por lo tanto, de aquí en adelante, las comparaciones del análisis técnico-económico y
las demandas de los proyectos futuros se aplican sólo a las primeras 2 opciones.
74
CAPÍTULO 6 - PROYECTOS FUTUROS
ervecería Polar tiene un banco de posibles proyectos a futuro para aumentar la capacidad de
producción de la Planta Los Cortijos. Por lo tanto, la propuesta definitiva de este informe debe
prever crecimiento en el tiempo y debe ser capaz de manejar demandas futuras con dichos
requerimientos.
Se toman dos proyectos para ampliaciones y mejoras de la empresa, cuya realización se prevé a
corto plazo. La información de cada uno se contrasta con la situación actual, se estiman las
variaciones que tendrán que asumir los transformadores de cada opción propuestas, para
finalmente, después del análisis económico, seleccionar la propuesta final como solución del
problema actual.
6.1. PROYECTO 1 - LÍNEA ADICIONAL DE PRODUCTOS NO RETORNABLES
Plantea la incorporación a la Planta de otra línea para productos no retornables que atienda la
creciente demanda existente. Además se prevé aumentar la variedad de la gama de productos no
retornables, lo que hace aún más factible la necesidad de tomar en cuenta la posible
implementación de este proyecto.
Para estos estimados, se toma como referencia la demanda obtenida para la Línea 6 con el flujo
de potencia (627,78 kVA), se utiliza la misma carga y se denomina como “Línea 9”. Se presenta
C
75
la distribución de la carga para los tres casos (Actual, Opción 1 y Opción 2) y luego su gráfico
comparativo.
Tabla XIII. Línea de productos no retornables adicional en el sistema actual. Valores en kVA.
Sala de Llena 01 Lin 2 Lin 4 Lin 6 Lin 8 Cip Serv. Aux Total Con FC Cap (%)
491.54 405.82 627.78 349.29 52.66 83.66 2010.75 1508.06 100.54
Sala de Llena 02 Lin 3 Lin 5 Lin 7 Lin 9 Total Con FC Cap (%)
Con Sistema actual
(Dividiéndola igual que la
Línea 6)
504.04 539.18 235.64 627.78 1906.64 1429.98 95.33
Tabla XIV. Línea de productos no retornables adicional (Línea 9) en la opción 1. Valores en kVA.
Sala de Llena 01 Lin 2 Lin 4 Lin 6 Lin 8 Cip Serv. Aux Total Con FC Cap (%)
491.54 405.82 627.78 349.29 52.66 83.66 2010.75 1508.06 75.40
Sala de Llena 02 Lin 3 Lin 5 Lin 7 Lin 9 Total Con FC Cap (%)
Para la Opción 1: 2 Trx de 2000
kVA (Dividiéndola
504.04 539.18 235.64 627.78 1906.64 1429.98 71.50
igual que la Línea 6)
Tabla XV Línea de productos no retornables adicional (Línea 9) en la opción 2. Valores en kVA.
Sala de Llena 01 Lin 2 Lin 5 Lin 7 Cip Total Con FC Cap (%)
491.54 539.18 235.64 52.66 1266.36 949.77 63.32
Sala de Llena 02 Lin 3 Lin 4 Lin 8 Serv. Aux Total Con FC Cap (%)
504.04 405.82 349.29 83.66 1342.81 1007.11 67.14
Sala de Llena 03 Lin 6 Lin 9 Total Con FC Cap (%)
Para la Opción 2: 3er Trx de 2000
627.78 627.78 1255.56 941.67 47.08
kVA (Redistribuyendo
las Líneas)
76
63.32%67.14%71.50%
70.00
(%)
75.40%
54% 95.33%
47.08%
0.00
10.00
50.00
60.00
80.00
90.00
110.00
Actual (Base ambostransformadores: 1500 kVA)
Opc n 1 (Base ambostrasfo adores: 2000 kVA)
Opción 2 (Bases: Sala de Llena 01 y02: 1500 kVA; Sala de Llena 03:
2000 kVA)
Porc
enta
je100.
100.00
20.00
30.00
40.00
iórm
Demanda máxima promedio respecto a la Capacidad Nominal
Sala de Llena 01 Sala de Llena 02 Sala de Llena 03
Fi a tint ne o
Reto ínea 9).
Se observa:
• La configuración actual no soportaría la adición de una línea nueva de producción.
Alcanzaría el tope de capacidad de cada uno de los transformadores. Este proyecto no es viable
con la capacidad instalada actualme
• L su u o s ac
cumplirí e sentido el enlace en baja tensión. En caso de
falla de uno de los equipo sería necesario el bote de carga.
gura 23. Capacidades de los transformadores par las dis as opcio s con una línea de pr ductos No
rnables adicional (L
nte.
a Opción 1, re
a con el criterio d
ltaría n cas imilar al que atraviesa tualmente la S/E. No se
e diseño, perdi ndo todo
77
• La Opción 2, asume mejor esta nueva demanda. Además, distribuyendo adecuadamente
la carga, en caso de falla, se puede realizar maniobras de traspaso de carga sin superar los niveles
nominales de los equipos. Se decide colocar mayor demanda a los transformadores de 1500 kVA
para que, al momento de falla del equipo de 2000 kVA, cualquiera de los dos restantes de 1500
kVA pueda asumir la carga.
6.2. PROYECTO 2 - ETIQUETADORAS EN LA LÍNEA 2
Otro escenario sería la implementación del proyecto 2: la adición de dos etiquetadoras nuevas a la
Línea 2 de productos retornables. Este proyecto se plantea con la intención de incorporar una
nueva presentación de los productos que actualmente se envasan.
Pa r
conectada a esta línea (Línea 2 actu on la demanda de este
quipo instalado. El dato se toma de las etiquetadoras conectadas actualmente en la línea 5. A
pesar de que el alimentador principal ya estuviese sobrepasando el 81% de carga, el efecto de
agregar una nueva etiquetadora a la línea existente, sólo se aumenta la carga a un 84,01%.
Se presenta la distribución propuesta para cada una de las opciones y luego una gráfica
comparativa de las capacidades resultantes. El consumo que se le asignó a estos equipos nuevos
se tomó de las etiquetadoras instaladas actualmente en la Línea 5 (16,4 kVA).
ra incorporar las propuestas de éste proyecto, se verifica que la carga adicional pueda se
al), y se realiza un flujo de potencia c
e
78
T a Xabl VI. Etiquetadoras en la línea 2 aplicados a la situación actual. Valores en kVA.
Sala de Llena 01 Lin 2 Lin 4 Lin 6 Cip Serv. Aux Total Con FC Cap (%)
507.94 405.82 627.78 52.66 83.66 1677.86 1258.39 83.89
Sala de Llena 02 Lin 3 Lin 5 Lin 7 Lin 8 Total Con FC Cap (%)
Con
actual
504.04 539
Sistema
.18 235.64 349.29 1628.15 1221.11 81.41
en kVA.
Sala de Llena 01
Tabla XVII. Etiquetadoras en la línea 2 aplicados a la Opción 1. Valores
Lin 2 Lin 4 Lin 6 Cip Serv. Aux Total Con FC Cap (%)507.94 405.82 627.78 52.66 83.66 1677.86 1258.39 62.92
Sala de Llena 02 Lin 3 Lin 5 Lin 7 Lin 8 Total Con FC Cap (%)
Para la Opción 1: 2 Trx
kVA de 2000
504.04 539.18 235.64 349.29 1628.15 1221.11 61.06
Tabla XVIII. Etiquetadoras en la línea 2 aplicados a la Opción 2. Valores en kVA.
Sala de Llena 01 Lin 2 Lin 5 Cip Total Con FC Cap (%)
507.94 539.18 52.66 1099.78 824.84 54.99
Sala de Llena 02 Lin 3 Lin 4 Serv. Aux Total Con FC Cap (%)
504.04 405.82 83.66 993.52 745.14 49.68
Sala de Llena 03 Lin 6 Lin 7 Lin 8 Total Con FC Cap (%)
Para la Opción 2: 3er Trx de 2000
kVA (Redistribuyendo
las Líneas)
627.78 235.64 349.29 1212.71 909.53 45.48
54.99% 49.6
62.92%
83.89% .4
45.48%
0.00
10.00
30.00
40.00
50.00
60.0
70.
80.00
90.00
100.00
Ba s k
ción osrma kV
pci : na 0102 S
0 kV
Dem da máxi o a la apacidad ominal
Porc
enta
je (%
)
8%
61.06%
81 1%
0
00
20.00
Actual ( se ambotransformadores: 1500 VA)
Op 1 (Base ambdo 0 trasfo res: 200 A) y
O ón 2 (Bases Sala de Llea: 1500 kVA;
200la de Llena 03:A)
an ma prome io respectd C N
S enala de Ll a 01 Sala de Llena 02 Sala de Llen
Figura 24. Capacidades de los transformadores para las distintas Opciones con etiquetadoras nuevas en la
Línea 2.
Este proyecto resulta viable para las dos propuestas que se están presentando. Sin embargo, la
opción 2 sigue siendo la que m u on que s ño subestación,
además de ser ona una mayor capacidad instalada a la S/E.
a 03
ejor c mple c los re rimiento de dise de la
la que proporci
79
80
CAPÍTULO 7 - ANÁLISIS ECONÓMICO
Con el análisis técnico de las diferentes Opciones, se sopesa ahora la viabilidad económica de
cada una para obtener así la propuesta definitiva y desde todo punto de vista más aceptable para
la empresa. Los criterios de evaluación de proyectos a utilizar en esta sección son el VPN y la
TIR. Para lo cual se requieren ciertos datos de cada una de las opciones, presentados más
adelante en forma de tablas resumen.
7.1. DATOS DE ENTRADA:
Los datos necesarios para realizar los estudios:
Ingresos generados por la realización de este proyecto:
r
de calcular el promedio de las pérdidas resultantes del bote de carga entre el escenario 1 y
el escenario 2.
- Egresos generados con la realización de este proyecto:
• Puesta en marcha de la S/E: Este dato es suministrado por Siemens, S.A. Significa el
costo de la mano de obra para la puesta en marcha de la subestación.
• Días de parada por puesta en marcha: Se requieren de 3 días para realizar la puesta en
marcha de la S/E en ambas opciones. Este valor se obtiene de calcular lo que significa
suspender la producción por 3 días.
-
• Ganancia por capacidad de realizar traspaso de carga: Este valor se obtiene a parti
81
• Instalación y mano de obra: Este valor es suministrado por Siemens, S.A. Es el costo de
la instalación de los equipos en la planta.
• Días de parada por instalación: Debido a que la opción 1 consiste en sustituir los
transformadores ya instalados por dos equipos nuevos, se requiere de la suspensión del
servicio por 7 días, 2 de los cuales se realizan en un fin de semana donde no haya
producción para reducir costos. La opción 2 no requiere días de parada de la subestación.
El valor se obtiene a partir del costo equivalente a suspender la producción por 5 días.
• Mantenimiento: Para las diferentes configuraciones, el costo variara según el número de
inistrados por la empresa contratista encargada de ofrecer este
• Días de parada por mantenimiento: Se estipula que el mantenimiento se realice en un
- Inversión inicial:
Es el costo de la compra y traslado de los equipos a Planta los Cortijos. Siemens, S.A. estipula un
Nota:
-
Sup
- Los e son referenciales. Pueden estar sujetos a cambios
por parte de la compañía contratista.
componentes. Datos sum
tipo de servicios en Cervecería Polar.
día de trabajo, sin embargo este costo pudiese evitarse realizándolo en días feriados. El
dato se calcula a partir del costo de un día de parada de producción.
tiempo de entrega de 5 meses.
Los costos de parada en la producción fueron calculados a partir de cifras suministradas por la
erintendencia de Planificación de la Gerencia de Envasado.
precios suministrados en este inform
82
Tab
Ca Opción 1 Opción 2
la XIX. Datos a utilizar en el estudio económico.
tegoría Descripción
I gresos Ganancia por capacidad de realizar el traspaso de carga 5.744.136.174,56 5.744.136.174,56 n
Total ingresos generados por el Proyecto (Yt): 5.744.136.174,56 5.744.136.174,56
Puesta en marcha de la S/E 12.000.000,00 12.000.000,00
Días de parada por puesta en marcha 2.085.012.276,53 2.085.012.276,53
Instalación y mano de obra 61.736.670,00 40.000.000,00
Días de parada por instalación 3.475.020.460,88 0,00
Mantenimiento 12.000.000,00 16.797.000,00
Egresos
Días de parada por mantenimiento 695.004.092,18 695.004.092,18
Total egresos generados por el Proyecto (Et): 6.340.773.499,58 2.848.813.368,70
Inversión inicial del Proyecto (Io): 909.101.700,00 665.039.170,00
Not o
El estu resultado del tiempo
de falla de cada uno de los alimentadores, además partiendo de la suposición de que en 15 años
tiene que fallar.
7.2. VALOR PRESENTE NETO
El estudio del valor presente neto se realiza para un lapso de quince años, con una tasa de
descuento del 10%. Aplicando la fórmula del VPN el valor obtenido para cada opción es el
siguiente:
a: T dos los valores en la tabla están expresados en Bs.
dio económico se realiza a quince (15) años, este número tomado del
alguno de los elementos
83
en Bs.
Opción 1 2
Tabla XX. VPN calculado para cada opción. Valores
OpciónInversión Inicial: 909.101.700,00 70665.039.1 ,00 To 74,56 4tal Ingresos: 5.744.136.1 5.744.136.17 ,56 Total Egresos: 6.340.773.499,5 .368 2.848.813 8,70 Tasa de descuento: (i) 10% 10% Años: 15 15
VPN -1.051.931.931,97 28.078.090,08
Del estudio se concluye lo siguiente:
- La opción 1 produ esos que g
- Con la el fina e ce
ganancias, ad que adquiere la subestación.
El cálculo de la tasa interna de retorno se realizó para un período de quince años. El resultado se
comparará con la TIR mínima requerida por la empresa para determinar la factibilidad del
proyecto. Para cada una de las opciones, el valor obtenido es el siguiente:
ulado para cada opción. Valores en Bs.
ce mayores gastos que los ingr enera.
ejecución del proyecto de la opción 2 l del período de valuación produ
estas se reflejan en la confiabilid
7.3. TASA INTERNA DE RETORNO
Tabla XXI. Tasa interna de retorno calc
Opción 1 Opción 2 Inversión Inicial: 909.101.700,00 665.039.170,00 Total Ingresos: 5.744.136.174,56 5.744.136.174,56 Total Egresos: 6.340.773.499,58 2.848.813.368,70 Años: 15 15
TIR -197,23% 10,30%
84
- La opción se requie la instalación de los
equipos hacen que los ingresos no puedan érdid
- La opción que supera el 10%. Este valor al ser positivo, es la opción que
ofrece mayores beneficios a la empre rdar q os calculados que
generaría este proyecto se obtienen de la capacidad de realizar traspaso de cargo y que no sea
necesario un bote de carga.
4
La tuales y futuras a
lazo de la empresa es la opción 2. A continuación se detalla el motivo de la selección:
• Es la opción que mejor asume la carga conectada actualmente, quedando los
ajo del 55% de su capacidad nominal. Lo que garantiza
una alimentación continua ante fallas y mantenimientos.
• Es la opción que requiere menor inversión inicial.
• No se requiere parar la producción para su instalación.
• Es la que ofrece la mayor capacidad instalada (5000 kVA).
• Es capaz de asumir una línea de producción nueva de las dimensiones de la línea 6 y
segu on los criterios de diseño de la S/E.
• El VPN calculado es positivo para e pro iento
del 10%. Las ganancias generadas por el proyecto pueden r de implementarse los
proyectos futuros.
De los resultados se puede concluir:
1 no es rentable. Los días de parada que ren para
compensar las p as.
2 presenta una TIR
sa. Hay que reco ue los ingres
7. . SELECCIÓN FINAL
opción que tanto técnica como económicamente cubre las necesidades ac
corto p
transformadores cargados por deb
ir cumpliendo c
l primer año del yecto a una tasa de rendim
aumenta
85
otras opciones presentadas. Teniendo en cuenta las pérdidas
• La TIR es superior a la de las
que significarían 4 días de bote de carga.
86
CAPÍTULO 8 - CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
8.1. CONCLUSIONES
La subestación de envasado en la Planta Los Cortijos de la Cervecería Polar requiere de un
sistema eléctrico confiable, que permita el normal desenvolvimiento de las actividades de una
manera segura y que garantice la continuidad de los trabajos que allí se ejecutan. Las labores
requieren continuidad, la cual depende directamente del suministro eléctrico y una falla en éste
produciría la paralización parcial de la producción. El efecto de un retardo conlleva pérdidas
considerables de capital y tiempo.
A partir de la información obtenida y en función del cumplimiento de las exigencias del proyecto
se pueden establecer las siguientes conclusiones:
• . Es indispensable un suministro eléctrico continuo y confiable, a pesar del mantenimiento
requerido por los equipos o ante la eventualidad de algún tipo de contingencia con uno de
ellos.
• La subestación está diseñada para mantener un suministro continuo de energía utilizando
alimentación redundante para que, en caso de falla, o en caso de mantenimiento, no ocurran
interrupciones. Sin embargo, en la actualidad se observa que las cargas conectadas
sobrepasan los niveles recomendados para este tipo de configuración.
• Se observa que el consumo máximo mensual de ambos transformadores sobrepasa el 80% de
su capacidad nominal.
87
• De los resultados obtenidos de los flujos de carga, se observa que:
En la línea Nº 2, nodo 68 MBLAVCAJ 2, hay una caída de tensión superior al 5%
N.
Ante esta situación se propone la adición de un tercer transformador de 2000 kVA a la
itiva se toma en cuenta el aspecto económico
estudiado anteriormente.
permitido en el CE
En la línea Nº8, en el alimentador principal ocurre una caída de tensión de
aproximadamente 3,3%, superando lo permitido en el CEN y ocasionando que en el nodo
de la bomba de cerveza se supere el 5%.
• Se detectó que el problema más importante es en la capacidad de los transformadores, toda
vez que su consumo mensual refleja que las demandas máximas mensuales no son transitorias
sino que recurrentes.
•
subestación de envasado, junto con su respectivo enlace. Unido a esto se considera además la
redistribución de la carga. Para la selección defin
• Al realizar los estimados de VPN y TIR, se comprobó que la opción 2 arroja cifras positivas,
lo cual garantiza que el ahorro generado al realizar la maniobra de traspaso de cargas, supera
los egresos del proyecto.
• Se considera la opción 2 como la más viable al permitir realizar correctivos a posibles
contingencias en el momento oportuno y con la mejor relación costo – beneficio,
manteniendo los estándares de calidad, para garantizar un servicio continuo y confiable.
88
.2. RECOMENDACIONES
s exigencias del proyecto
se p
• Ma unifilares de cada una de las líneas de envasado.
•
a pe
• Pro cada uno de los elementos de la subestación,
• les de tensión se recomienda:
ZA a un nivel del 96,56%, lo que cumple con lo requerido en la
8
A partir de la información obtenida y en función del cumplimiento de la
ueden hacer las siguientes recomendaciones:
ntener actualizados los
Prever planes de contingencia que atiendan situaciones como el objeto del presente proyecto,
sar de la baja probabilidad de ocurrencia de ella.
gramar mantenimientos preventivos para
donde se verifiquen las protecciones, aislamiento y completo funcionamiento de cada uno de
los dispositivos. Ver Apéndice 6 , para especificaciones sobre el mantenimiento a realizar.
Para mejorar los perfi
En la Línea Nº 2: sustitución del conductor actual que va desde al bastidor de distribución
de la Lavadora hasta el motor, calibre # 14 AWG por uno calibre # 10 AWG para
asegurar que el voltaje en ese punto suba hasta 95.57% y quede cargado el conductor a un
50,87%.
En la Línea Nº 8: añadir un segundo conductor por fase en el alimentador principal, lo
que lograría que la tensión en ese punto aumente a 98,4%, quedando el voltaje mas bajo
en la barra MBCERVE
norma. Quedando con esta configuración cada conductor con 159,22 A, que significa el
41,9% de su capacidad.
89
[1] Grainer, J. & Stevenson, W.
“Análisis de Sistemas de Potencia”
McGraw-Hill. México (1996)
[2] Grady, M.
http://www.ece.utexas.edu/~grady/PCFLO.html
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[3] http://ic.net/~eii/cape/pf_sp.htm
[4] Arrillaga J. Arnold C.P. & Harker B.J.
“Computer Modelling of Electrical Power Systems”
John Wiley & Sons. UK (1983)
[5] Schaerer, C. & Atlasovich, J.
Trabajo de grado “Flujo de Potencia Eléctrica en torno al Punto Crítico”.
Universidad Nacional de Asunción, Paraguay (1995)
[6] Sapag, N. & Sapag, R.
“Preparación y Evaluación de Proyectos”
Editorial McGraw-Hill. 3ra Edición, Colombia (1996)
[7] Bierman, H. & Smidt, S.
“El Presupuesto de bienes de capital”
Mexico: Fondo de Cultura Económica (1977). p 78.
[8] CODELECTRA
“Código Eléctrico Nacional”
6ta revision (1999)
90
[9] Central Station Engineers Of The Westinghouse Electric Corparation
“Electrical Transmission and Distribution Reference Book”
Cuarta Edición. Westinghouse Electric Corporation (1964)
[10] http://www.zoloda.com.ar/downloads/guardam0901.pdf
[11] CODELECTRA
“Código Eléctrico Nacional”
Sección 100. 6ta revisión (1999)
[12] http://personal.redestb.es/jorgecd/contactor.html
[13] Ley Orgánica del Servicio Eléctrico.
“Normas de Calidad del Servicio de Distribución de electricidad”.
Ministerio de Energía y Minas.
[14] Khodr, M.
“Técnicas Modernas de Análisis y Diseño de Sistemas de Distribución”.
FUNINDES-Universidad Simón Bolívar, No. EC-333 (2000)
[15] C.A. La Electricidad de Caracas.
“Reglamento de Servicio”
División de Normas de Ingeniería.
[16] Naranjo, A.
“Manual de Planificación Operativa y a Mediano Plazo del Sistema de Distribución”.
C.A. La Electricidad de Caracas.
[17] http://app.seace.gob.pe/mon/docs/procesos/2006/010356/000556_ADS-21-2006-PECH-
BASES.doc
91
kthrough that redefines competitive
ia.edu.mx/tovar/2modlineas-01.htm
[18] Smith, H. & Fingar, P.
“Business Process Management: the third wave. The brea
advantage for the next fifty years”
Megahan-Kiffer Press. Tampa, USA. (2003)
[19] http://elec.itmorel
rofiting from process”
ex.htm
[20] Burlton, R.
“Business Process Management: P
Sams. Publishing. Unites States of America (2001)
[21] http://elec.itmorelia.edu.mx/tovar/ind
[22] Project Management Institute
http://www.pmi.org,
Unites States of America (2004)
[23] http://www.cnc.una.py/cms/invest/download.php?id=775598,135,4
[24] http://www.cnc.una.py/cms/invest/download.php?id=1148475,139,4
s de Venezuela.
. El manual para la Industria Cervecera”
inos 12,47
as Polar
Vamos a revelarle nuestro secreto mejor guardado…”
[25] Asociación de Maestros Cervecero
“El Cervecero en la Práctica
Venezuela (1977)
[26] Calvo, M.
“Estudio de Planificación a Corto Plazo de las Subestaciones Don Bosco y Dos Cam
kV”
Universidad Simón Bolívar, Venezuela (2001)
[27] Empres
“
92
[28] Aralven, S.A
“Catálogo de productos”
http://www.aralven.com
[28] http://www.empresas-polar.com
93
APÉNDICES
93
APÉNDICE 1:
APÉNDICES
PRINCIPALES PROCESOS REALIZADOS EN CERVECERÍA POLAR
A.1.1. El Producto - La Cerveza
La cerveza es una bebida alcohólica carbonatada que se prepara a partir de la cebada germinada
(malteada), lúpulo, levadura y agua. Además de la cebada, se utilizan otras fuentes de
carbohidratos llamados adjuntos, entre los cuales se encuentran: maíz, arroz y trigo.
A.1.2. La Elaboración
- Cocimiento: El proceso de elaboración de la cerveza comienza con la trituración de la cebada
malteada, sigue con la maceración o extracción de sólidos que se encuentran en el producto.
Seguidamente se mezcla la malta molida, el arroz o el maíz, y agua pura en la paila de
maceración, formando una mezcla espesa.
Las proteínas de la cebada malteada son convertidas en aminoácidos, sometiéndola a constante
agitación y a temperaturas entre 50 y 75 °C. El almidón, tanto de la cebada malteada como del
arroz y maíz, es transformado en azúcares fermentables. Además se extraen las vitaminas y
minerales provenientes de la cebada malteada.
Posteriormente, la mezcla pasa por un proceso de filtración, en el cual las propias cáscaras de la
malta sirven de lecho filtrante, el líquido, que a partir de este punto en adelante se llama mosto, se
clarifica al ser filtrado por este lecho de cáscaras. Luego el mosto pasa a un proceso de ebullición
que sirve para concentrar el mosto, precipitar y coagular todas aquellas proteínas de alto peso
molecular, las cuales se separan antes de enfriar el mosto.
94
Después, se bombea la mezcla hacia la cuba de filtración, para separar el mosto de la fracción
insoluble conocida como afrecho. El mosto obtenido es transferido a la paila de cocción donde es
hervido con una cantidad determinada de lúpulo, durante hora y media aproximadamente. La
cocción del mosto se hace para extraer las sustancias aromáticas y amargas del lúpulo, inactivar
las enzimas de la malta una vez cumplidas sus funciones, evaporar una parte del agua para llevar
el mosto a la concentración requerida, y luego esterilizar el mosto.
Se procede a enfriar el mosto a una temperatura entre 10 y 15 °C, el mosto enfriado se enriquece
con aire estéril para ofrecer el oxígeno necesario en el proceso de reproducción de la levadura,
que se agrega seguidamente.
- Fermentación y Maduración: Al agregar la levadura al mosto comienza la fermentación, la
cual se lleva a cabo en tanques cilindro – cónicos de acero inoxidable con capacidad de 750.000
litros cada uno. La fermentación dura normalmente 7 días, durante los cuales, la levadura
transforma los azúcares del mosto en alcohol etílico, gas carbónico y un gran número de
compuestos aromáticos, proporcionando ese carácter típico a la cerveza.
Concluida la fermentación, comienza el proceso de maduración, ya a esta altura no se habla de
mosto sino de cerveza “joven”. La maduración se realiza a temperaturas entre -1 y 0 °C y dura 14
días aproximadamente. Este proceso favorece la precipitación de sustancias insolubles y la
sedimentación de la levadura remanente en suspensión. La cerveza “joven” se madura alcanzando
el aroma y sabor deseados.
- Filtración: Por los altos estándares que se tienen, la cerveza a este punto no se considera
suficientemente brillante; por lo que debe ser filtrada. En los filtros se clarifica la cerveza por
medio de tierra infusoria eliminando las últimas células de levadura y partículas mínimas de
proteínas. Es aquí donde se obtiene la brillantez y estabilidad físico – química deseada. Luego se
agrega el volumen necesario de gas carbónico, producido y recuperado durante la fermentación.
Gas carbónico da frescura a la cerveza, haciéndola apetecible y promoviendo la formación de
espuma.
Figura A. 1-1. Proceso de Elaboración de la Cerveza
95
La Cerveza filtrada llega así a las áreas de envasado, tanto para barriles como para botellas o
latas, en unas condiciones de esterilidad total, para así asegurar una buena conservación hasta la
fecha indicada y recomendada en el envase, como límite para su consumo.
A.1.3. El Proceso de Envasado
En Cervecería Polar Los Cortijos se cuenta con una de las salas de envasado de cerveza y
malta más moderna y eficiente que existe en Venezuela y en Latinoamérica. Se envasa un
promedio mensual de 32 millones de litros de cerveza y 3 millones de litros de malta, los cuales
son destinados al mercado nacional e internacional.
Figura A. 1-2. Proceso de envasado
96
97
Las llenadoras son equipos totalmente automáticos, que además de su objetivo principal de
llenado rápido y uniforme de las botellas, conservan el gas carbónico que lleva disuelto la
cerveza evitando el contacto con el aire y el líquido, ya que a largo plazo, si tarda en consumirse,
podría perjudicar a la cerveza, cambiando su gusto, provocando parcialmente el oxidado y
envejecido del producto. Este efecto se ve favorecido por la acción de la luz, y esta es la razón
por la que la cerveza generalmente se envasa en botellas color ámbar, que es un color que la
protege de la influencia de la luz. Pero es importante destacar que la cerveza a pesar de la
protección del color de los envases, si es expuesta a luz intensa, cambiará su aroma y sabor en
poco tiempo (1-2 horas).
El llenado de las latas, es igual que el de las botellas, en equipos similares, como si fuera una
botella de boca más ancha y un cerrado posterior con la tapa. La lata protege totalmente a la
cerveza, sin embargo, una presentación del producto en envases de vidrio gusta más al
consumidor.
La carbonatación es realizada en exceso para evitar la contaminación del producto, por lo cual es
necesario que la cerveza después de estar filtrada y carbonatada repose antes de ser embotellada;
la excesiva efervescencia hace perder producto en el envasado y disminuye el CO2 en los envases
(botella, latas y barriles). Al ser llenadas las botellas se inyecta CO2 hasta que la presión de la
máquina y la botella es la misma, luego se tapan o sellan en forma hermética.
Tanto la filtración, como el llenado de botellas y barriles deben realizarse a la temperatura más
fría posible, a 0 ºC aproximadamente, temperatura que se mantiene durante todo el proceso desde
98
los tanques de maduración hasta el área de envasado. El motivo es que a esta temperatura y con
una presión de 1 Kg/cm2 en los circuitos y equipos, el gas carbónico disuelto es muy estable y no
se desprende de la Cerveza, evitándose la formación de espuma, que impediría el llenado total del
contenido de los diferentes envases[25].
Posteriormente, el producto envasado pasa a la etapa de pasteurización, donde las botellas y latas,
se encuentran llenas y tapadas (esta se realiza en un túnel), y a medida que va avanzando, éstas
reciben tratamiento con duchas de agua caliente, llegando a alcanzar la cerveza la temperatura de
60 ºC, durante 10 minutos, suficiente para que la cerveza quede exenta de levaduras y por tanto
se asegure su conservación adecuada.
Cuando la cerveza entra al proceso de pasteurización está a 5 °C, en este proceso llega a 60 °C y
se enfría lentamente para evitar choques térmicos que pudieran romper las botellas.
En este punto, el producto esta listo para ser distribuido, hasta los puntos de ventas y almacenes
respectivos, para ser consumido posteriormente por el público. Los almacenes de distribución
deben ser locales que no sufran cambios bruscos de temperatura, extremas de frío o extremas de
calor, debiendo ser la temperatura ideal entre los 10 º y 30 ºC. La cerveza que reunirá las mejores
garantías, es la elaborada en el lugar más cercano, evitando almacenamiento y transportes largos,
es decir, que existan plantas y distribuidoras cercanas a los centros de expendios.
99
APÉNDICE 2: EQUIPOS QUE INTEGRAN UNA LÍNEA DE ENVASADO
Dependiendo del tipo de producto, los equipos de una línea de envasado pueden variar. Por ello,
se tienen destinadas ciertas líneas para productos específicos. Por lo tanto, aunque sea entre líneas
destinadas al mismo tipo de producto, los elementos que componen la línea varían.
Objetivo prioritario de quienes trabajan en una línea de envasado es evitar la parada de cualquier
equipo de la línea y de manera especial, de la llenadora. Se puede afirmar que de la llenadora
depende la productividad y la calidad de una línea de envasado. Por su complejo funcionamiento,
se trata del equipo más costoso. Dado que es el único equipo de la línea que entra en contacto
directo con el producto, es el que requiere mayor limpieza. Su capacidad de llenado define la
rapidez de la línea así como el funcionamiento y la operatividad de otros equipos que la preceden,
los cuales deben garantizar un flujo continuo de botellas o latas, en el momento y cantidad que la
llenadora las requiere para una operación eficiente.
La función de cada uno de los equipos que forman cada una de los trenes de envasado es la
siguiente:
A.2.1. Líneas de Botellas Retornables
Corresponde a las líneas Nº 2, 3, 4 y 5. Todas tienen los mismos equipos exceptuando la línea Nº
5 que tiene adicionalmente una Etiquetadora.
- Despaletizador:
Este equipo se encarga de tomar los envases vacíos que regresan al Centro de Producción
agrupados en paletas de madera, extraerlos de las mismas y posteriormente colocarlos en las
líneas de producción.
Figura A. 2-1. Despaletizador de Gaveras.
- Desembalador:
Su función es extraer las botellas de las gaveras y colocarlas y una vía transportadora. Las
gaveras vacías también continúan en una vía alterna de cajas para luego ser lavadas y nuevamente
llenadas con productos nuevos.
Figura A. 2-2. Desembalador de botellas.
100
- Lavadora:
Realiza el proceso de lavado de las botellas. Los envases son sometidos a un tratamiento con
detergente (Soda Cáustica) a altas temperaturas, para luego ser enjuagadas con agua pura,
previamente tratada. Los envases abandonan la lavadora perfectamente limpios,
microbiológicamente aptos para ser llenados.
Figura A. 2-3. Lavadora de botellas
- Sistemas de Inspección:
Las líneas de envasado de Cervecería Polar cuentan con sistemas de inspección automatizados
que evitan el paso a los envases que provienen de la lavadora que no cumplan con los requisitos
de calidad, botellas con objetos en su interior o aquellas botellas que sean de otras marcas. Se
garantiza así, la máxima calidad en los envases que son incorporados al proceso de envasado.
Figura A. 2-4. Inspector de botellas vacías.
101
- Llenadora:
Luego de pasar por el inspector de botellas vacías, los envases entran a la llenadora, máquina
giratoria que se encarga de envasar la cerveza de acuerdo con el nivel indicado en cada
presentación. Esto se realiza previa minimización del contenido de oxigeno en los envases.
Seguidamente las botellas son llenadas a una velocidad de hasta 2000 unidades por minuto, bajo
compresión de gas carbónico, altamente compatible con la cerveza. De inmediato, pasan a la
tapadora donde son cerradas herméticamente.
Figura A. 2-5. Llenadota de botellas
- Pasteurizador:
Luego de verificar el correcto tapado y nivel de líquido en el inspector de botellas llenas, y antes
de abandonar la línea, el producto envasado es sometido a un proceso de pasteurización para
proporcionarle al consumidor una cerveza microbiológicamente impecable.
Figura A. 2-6. Pasteurizador
102
Este equipo se encarga de aumentar la temperatura del producto gradualmente hasta llegar a una
temperatura aproximada de 75ºC, para luego bajar esta temperatura y que vuelva a la temperatura
ambiente. Esto se logra por medio del calentamiento de agua e inyectando vapor al proceso, para
después por medio de rocío de agua bajar dicha temperatura.
- Etiquetadora: (Sólo línea Nº 5)
Luego de salir del pasteurizado, las botellas con el producto final se dirigen hacia las
etiquetadoras. Allí este equipo se encarga de colocarle la identificación y diseño del producto
final, dependiendo de la presentación que se esté envasando.
Figura A. 2-7. Etiquetadota de botellas.
- Embalador:
La última etapa del proceso, es el embalado. Esta máquina automatizada se encarga de colocar el
producto terminado en gaveras plásticas, y para garantizar que estén completas pasan por
inspector antes de realizarse el proceso de paletizado y despacho.
103
Figura A. 2-8. Embalador de botellas.
- Paletizador:
Se encarga de agrupar el producto final en un determinado patrón y las coloca sobre unas paletas
de madera. Este patrón se diseña a fin de proporcionar la mayor estabilidad posible a la carga
durante el manejo y transporte.
Figura A. 2-9. Paletizador de gaveras llenas.
A.2.2. Líneas de Botellas No Retornables
La línea Nº 6, destinada para el envasado de productos en este tipo, tiene una configuración
similar a las líneas anteriores aunque con algunos equipos adicionales. Se presenta un esquema de
dicha configuración, y se describen solamente los equipos que no sean iguales a los ya descritos
en el punto anterior.
104
Línea Nº 6
Despaletizador Bulk
Lavadora Rinser
Insp de botellas Vacías
Llenadora
Pasteurizador
Etiquetadora
Agrupadora
Empacadora
Paletizador
Envolvedora
Figura A. 2-10. Elementos que componen una línea de botellas no retornable.
- Despaletizador Bulk:
A diferencia del despaletizador de botellas retornables, ésta máquina se encarga de separar las
botellas nuevas de las paletas de madera donde vienen agrupadas y colocarlas en las vías
transportadoras donde comienzan el proceso de envasado. Además, separa los cartones que sirven
de piso a los diferentes niveles de botellas.
Figura A. 2-11. Despaletizador Bula.
105
106
Lavadora Rinser:
las nuevas, este tipo de lavadora lo que hace es un enjuague rápido con
-
Debido a que son botel
agua filtrada, con esto se evita cualquier tipo de sucio o contaminación que puedan tener las
botellas.
Figura A. 2-12. Lavadora de botellas Rin r.
Agrupadora:
nte cuando se envasa malta y se encarga de separa las botellas en grupos de
se
-
Se utiliza únicame
seis y agruparlas en “six packs” envueltos en empaques de cartón.
Figura A. 2-13. Agrupadora de botellas Me .
ad
107
Empacadora:
e encarga de de empacar en el caso de la cerveza cajas de 24 unidades, colocando un fondo de
rt con plástico termo-encogible, finalmente entran a un horno donde el plástico
-
S
ca ón y forrándolo
se adhiere a las botellas, obteniendo un empaque sólido y una buena protección de las botellas
evitando su libre movimiento. Similarmente ocurre para la malta, pero se agrupan 4 “six packs” o
empaques de 6 envases.
Figura A. 2-14. Empacadora de botellas Kister.
- Envolvedora:
Se utiliza para realizar una envoltura final de plástico a la paleta de productos ya terminado. Esto
se hace para evitar el movimiento de los empaques y garantizar una estructura firme de las
paletas. Igual que ocurre con el paletizador, este equipo está ubicado en la zona California Sur de
la Planta, por lo que tampoco está dentro del alcance de este proyecto.
Figura A. 2-15. Envolvedora.
A.2.3. Líneas de Latas
La estructura de este tipo de líneas es muy similar a los trenes de botellas no retornables. Con la
diferencia de que se envasa el producto en latas. Se presenta un esquema con los equipos que
componen estas líneas, y se describirán aquellos equipos que no hayan sido previamente
detallado.
Linea Nº 7 y 8
Despaletizador
Lavadora Iónica
Llenadora
Pasteurizador
Agrupador
Empacador
Paletizador
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Envolvedora
Figura A. 2-16. Equipos que componen una línea de envasado de latas.
109
APÉNDICE 3: PCFLO
El programa soluciona los flujos de potencia resolviendo las ecuaciones utilizando inicialmente el
método de Gauss-Seidel, para luego tomar los valores obtenidos y aplicar el método de Newton-
Raphson. Para indicarle al programa que tipo de estudio se va a realizar, así como los datos de
arranque del Gauss-Seidel, se definen en archivo llamado Options.csv.
El algoritmo que tiene definido el programa, realiza primero la lectura del archivo Options, luego
el archivo Bdat donde se especifica cada nodo con su respectiva carga y finalmente Ldat en el
cual se especifica la interconexión entre los nodos, las características de las líneas y de los
transformadores en el caso de que se encuentren en el sistema a modelar.
Datos de entrada del Programa
• OPTIONS: En este archivo se definen los valores de arranque para los métodos matemáticos
de solución a las ecuaciones no lineales del flujo de potencia. El programa trae definidos
valores para poder resolver los flujos de carga, pero de ser necesario el usuario puede
asignarle otros valores deseados. Los valores que se definen son:
Arranque con el método de Gauss-Seidel: Se define si se desea que el análisis
comience utilizando este método o no. Por defecto viene programado para que si lo
haga.
Error de P y Q para el arranque del Gauss-Seidel: Este valor se define en por unidad.
El valor por defecto es 0,5 pu.
Factor de aceleración α: Este valor puede estar entre 0 y 2. Por defecto esta definido
en 1,2.
Tolerancia del voltaje para el Gauss-Seidel: Este valor indica el rango de tolerancia
para la solución del voltaje, igualmente este valor se ingresa en por unidad. El valor
por defecto que trae el programa es de 0,005 pu.
110
Tolerancia de la solución de P y Q: Este valor define la tolerancia en la solución del
Newton-Raphson. Se ingresa en por unidad y el valor predefinido es 0,000005 pu.
• BDAT: Los datos ingresados en este archivo tienen que ser en por unidad y además en
porcentaje. El usuario es quien define las bases del sistema. Los valores que se definen en
este archivo son:
Número de Barra: Aquí se enumera cada una de las barras del sistema.
Nombre de la Barra: Se puede identificar a cada una de las barras con nombres
diferentes.
Tipo de Barra: Se define el tipo de barra: 1.- “Slack”; 2.- PV; 3.- PQ
Generación de potencia: De haberlo, se puede definir una potencia activa y reactiva
constante en cualquiera de las barras.
Carga constante: Las demandas de potencia, se modelan como cargas constantes tanto
activa como reactiva, según sea el caso.
Voltaje deseado: Aquí se define en cuál barra el usuario desea tener el 100% del
voltaje. En otras palabras, se define cual es la barra “Slack”.
Cargas no lineales: Para las cargas que varían en el tiempo, se modelan con su
potencia activa nominal, el factor de potencia y que tipo de carga no lineal es. El
programa trae definido varios tipos de cargas no lineales, pero de ser necesario el
usuario puede ingresar valores personalizados.
Impedancias subtransitorias: Se pueden definir las impedancias transitorias para cada
una de las secuencias, positiva, negativa y cero.
• LDAT: En este archivo los datos son ingresados igual que en el BDAT. Los valores que se
definen aquí son los siguientes:
Puntos de conexión: Se definen los números de las barras entre las cuales está
conectada la línea.
Circuitos: Si el usuario así lo quiere, se pueden definir circuitos dentro del mismo
sistema para así facilitar el análisis de los resultados.
Impedancia: Se definen la resistencia y reactancia inductiva de secuencia positiva.
Carga de la línea: Carga total de secuencia positiva/negativa de la línea.
111
Datos de Salida del Programa
• ISOLN: La solución de corrientes de línea entre cada uno de los nodos para el flujo de
potencia. En el estudio de armónicos, se presenta la descomposición sinusoidal de la forma de
onda (Serie de Fourier).
• VSOLN: El resultado detallado de los voltajes en cada una de las barras.
• OUT1, OUT2, OUT3: Es una copia de los datos de entrada para el flujo de potencia.
• OUT4: Aquí se presentan los datos de salida del flujo de potencia resumidos. Potencia
generada, pérdidas de potencia y el intercambio de potencia entre áreas (de darse el caso).
• OUT5: Resumen del flujo de potencia donde se especifican los flujos de potencia y pérdidas
por línea. Estos datos se utilizaron para obtener las corrientes de línea para después calcular
dependiendo del calibre del conductor su porcentaje de carga.
• THDV: Se presentan la distorsión armónica del voltaje presente en cada una de las barras
cuando se hacen estudios de armónicos.
112
APÉNDICE 4: PLANILLAS PARA REALIZACIÓN DEL LEVANTAMIENTO
ELÉCTRICO
113
APÉNDICE 5: PROPUESTAS PRESENTADAS POR SIEMENS, S.A.
114
115
116
117
118
119
APÉNDICE 6: MANTENIMIENTO RECOMENDADO PARA LA SUBESTACIÓN
DESCRIPCIÓN TÉCNICA
A.6.1. Mantenimiento de celdas de Media Tension.
• Ajuste de conexiones eléctricas en aparatos y borneras.
• Ajuste y reparaciones de cerraduras de puertas.
• Revisión de equipos eléctricos y cambio donde sea necesario ( Lámparas de
señalización, amperímetros y voltímetros, conmutadores, indicadores de posición, reles
auxiliares, etc)
• Pruebas de circuitos de mando y control.
• Limpieza general.
• Organizar cableado (donde sea necesario)
A.6.2. Mantenimiento de Interruptores 3AF (Media Tension)
• Ajuste de conexiones eléctricas.
• Revisión de componentes eléctricos y cambio donde sea necesario (bobinas de cierre,
apertura, mínima tensión, bloqueo de conexión, motor, fines de carrera, etc.)
• Revisión, ajuste y engrase de mecanismos de operación (apertura y cierre).
• Revisión de contactos y cambio de componentes donde sea necesario.
• Torqueado de conexiones de barras.
• Prueba de resistencia de contactos.
• Pruebas de aislamiento (Megado)
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A.6.3. Mantenimiento de Ductos de Barras
• Desmontaje y montaje de techos.
• Limpieza general de aisladores y cambio donde sea necesario.
• Torqueado de conexiones de Barras.
• Pruebas de aislamiento (Megado).
• Limpieza general.
A.6.4. Mantenimiento de Interruptores 3WN (Baja Tension)
• Ajuste de conexiones eléctricas.
• Revisión de componentes eléctricos y cambio donde sea necesario (bobinas de cierre,
apertura, mínima tensión, bloqueo de conexión, motor, fines de carrera, etc.)
• Revisión, ajuste y engrase de mecanismos de operación (apertura y cierre).
• Revisión de contactos y cambio de componentes donde sea necesario.
• Revisión y limpieza de cámaras Guarda chispas.
• Torqueado de conexiones de barras.
• Prueba de resistencia de contactos.
• Pruebas de aislamiento (Megado)
• Limpieza general.
A.6.5. Mantenimiento de celdas de Baja tensión tipo 8PU.
• Ajuste de conexiones eléctricas en aparatos y borneras.
• Ajuste y reparaciones de cerraduras de puertas.
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• Revisión de equipos eléctricos y cambio donde sea necesario (Lámparas de señalización,
amperímetros y voltímetros, conmutadores, indicadores de posición, reles auxiliares, etc.)
• Pruebas de circuitos de mando y control.
• Limpieza general.
• Organizar cableado (donde sea necesario)
A.6.6. Mantenimiento de Transformadores de Potencia (4,16/.480 Kv)
• Revisión y ajuste de conexiones de control (temperatura, ventiladores, etc.)
• Revisión de Seccionador de puesta a tierra.
• Torqueado de conexiones de Barras y cables.
• Pruebas de aislamiento (Megado).
• Limpieza general.
122
APÉNDICE 7: ESPECIFICACIONES INTERRUPTORES DE BAJA TENSIÓN 3WN
123
APÉNDICE 8: TABLA 310-16 del CEN
Capacidades de corriente (A) permisibles de conductores aislados de 0 a 2000 Volt y 60 °C a 90
°C no más de tres conductores activos en una canalización, cables o directamente enterrados, para
una temperatura ambiente de 30° C.
