Diseño y control de calidad de un autotransformador para arranque y alimentación de un motor eléctrico de 1500 HP para la refinería de Talara

Abstract

El presente trabajo, tiene por finalidad dar una solución técnico-económico al problema existente en la refinería de Talara, el cual consiste en la instalación de un motor de bombeo de gran potencia de 1500 HP, 2400 voltios, a la red eléctrica de la refinería que tiene una tensión de 4160 voltios. Como se observa, la tensión de alimentación es superior a la tensión normal de funcionamiento del motor; por lo tanto, este problema es resuelto con el diseño de un autotransformador, que sirve tanto para la alimentación del motor, así como también para el arranque a tensión reducida del mismo. Con el fin de dar una adecuada presentación a esta tesis, se ha creído conveniente dividirla en siete capítulos. En el capítulo 1, que es la introducción, se dan alcances genéricos sobre el autotransformador que se va a diseñar. En el capítulo 2 se determina la potencia de diseño del autotransformador, a partir de las características nominales del motor, así como las consideraciones de arranque y funcionamiento; también se hace una descripción general de los tipos de arranque más aplicados en la práctica. El capítulo 3 se refiere al fundamento teórico para el diseño de la parte activa, así como de la parte constructiva del autotransformador, donde se hace el análisis del seccionamiento del núcleo, sus pérdidas y el proceso de ensamblaje. En lo que respecta a los devanados se mencionan los diferentes tipos que se logran y su implicancia en el efecto térmico, tensión de cortocircuito y pérdidas, así como también los tipos de aislamiento que se utilizan en la construcción del autotransformador. Asimismo, se hace referencia al sistema de refrigeración natural en tanques ondulados. El capítulo 4 trata sobre el cálculo de la parte activa y tanque del autotransformador; en primer lugar, se hace un cálculo detallado para la obtención del diámetro económico del núcleo, consecuentemente se determinan las dimensiones del núcleo, así como de los bobinados. También se hace el análisis de fuerzas que se producen en el bobinado, debido a la corriente de cortocircuito. Al final se determina la dimensión del tanque y el cálculo de las aletas de disipación para la refrigeración natural en aceite, así como el peso total del autotransformador. En el capítulo 5 se hace una descripción de los diferentes accesorios de medida y protección a usarse en forma general; luego, se hace en forma particular para el autotransformador. Además, en este capítulo se describe la forma de selección de cada accesorio y su adecuada ubicación. El control de calidad se describe en el capítulo 6, que trata sobre las pruebas de rutina y calentamiento que se efectúan al autotransformador, así como las pruebas de impulso a realizarse; luego, se hace una descripción general de las normas a aplicarse, para la fabricación y pruebas de los transformadores. El último capítulo trata sobre la evaluación del costo del autotransformador hasta la puesta en servicio; además, trata sobre las recomendaciones de mantenimiento y control antes de la puesta en servicio y durante su funcionamiento. Agradezco al ingeniero Gilberto Becerra Arévalo por su aporte valioso en el asesoramiento del presente trabajo, así como a mi colega César Pacheco Belevan, por su apoyo en la edición de esta tesis; del mismo modo, a todas las personas que contribuyeron para la culminación.