Transformador de alimentación eléctrica

de potenciasecosumergido

Descripción general
El refuerzo eléctrico se utiliza desde hace muchos años en la industria del vidrio. Inicialmente la mayoría de los boosters se instalaban simplemente para aumentar la producción del horno. Hoy en día el refuerzo eléctrico puede utilizarse para ofrecer varios beneficios, incluyendo mayor producción, mejor calidad del vidrio y mayor eficiencia del sistema de combustión de combustibles fósiles.

Beneficios

• Aumento de la producción del horno
• Calidad del vidrio mejorada y estable
• Mejora de la eficiencia del sistema de combustión fósil
• Mejora de los gradientes térmicos en el fundidor
• Reducción del tiempo en cambios de color
• Mayor flexibilidad del horno al cambiar la producción (variaciones de tirada)

Tipos de sistemas booster
Cada sistema booster se fabrica a medida según el tipo de horno y los requisitos del cliente. Glass Service ofrece sistemas que incluyen:

• Booster en el extremo de fusión para aumentar la producción
• Booster de barrera térmica para estabilizar las corrientes de convección
• Booster de refinado
• Booster de garganta para uso durante el calentamiento y condiciones de baja tirada

Ámbito de suministro
Cada sistema booster suministrado por Glass Service puede entregarse como sistema independiente o integrado al sistema de control del horno. El equipo suministrado para el booster eléctrico incluye:

• Transformador(es) de potencia
• Cuadro de control
• Electrodos y portaelectrodos
• Sistema de refrigeración por agua para portaelectrodos
• Refrigeración de emergencia por aire
• Cables y conectores

Booster de fusión
Cuando se instala para aumentar la producción, el booster de fusión normalmente puede proporcionar un ~30% adicional sobre el vidrio fundido por la combustión fósil. Se recomiendan boosters eléctricos en hornos de vidrio coloreado para mantener la temperatura de fondo. Los electrodos del booster de fusión pueden instalarse en las paredes laterales del horno o en el fondo del horno (se prefieren electrodos de fondo para minimizar la corrosión de los bloques de pared lateral). Rango de potencia instalada típico: 400 a 1200 kVA, con sistemas más grandes posibles según la economía y el coste de la electricidad.

Booster de barrera térmica
El booster de barrera refuerza y fija la corriente de convección en el punto caliente del horno e incrementa la temperatura en la zona frontal. La convección mejorada crea una barrera frente a la carga, lo que resulta en una mejor cobertura de la carga y una mejor calidad del vidrio. La potencia instalada puede variar de 200 a 1000 kVA dependiendo del tamaño y la geometría del horno. La tecnología de accionamiento suele ser tiristores con transformador seco; en algunos casos se utiliza un cambiador de tomas bajo carga (OLTC). La conexión suele ser trifásica con electrodos posicionados para una carga equilibrada por fase. Los electrodos son varillas de molibdeno con portaelectrodos refrigerados por agua. La potencia de la barrera está limitada por la temperatura del fondo del horno, la temperatura del vidrio y la temperatura de los electrodos.

Booster de garganta
Los boosters de garganta se utilizan para calentar la garganta del horno o para mantener la temperatura. Recomendados para hornos con refinadores profundos y para vidrios coloreados y especiales. Potencia instalada típica 30–70 kVA. Tecnología de accionamiento: tiristor y transformador seco monofásico de baja tensión (p. ej. 400 Vac). Los electrodos son de molibdeno con portaelectrodos refrigerados por agua.

Tecnología de transformadores
La tecnología del transformador de potencia depende del tamaño de la instalación. Para instalaciones más pequeñas: tecnología tiristor con transformador seco. Para instalaciones más grandes: transformador de alta tensión, relleno de aceite, con cambiador de tomas bajo carga (OLTC). Las características OLTC típicas incluyen salida sinusoidal limpia, rango de entrada de media tensión (aprox. 4.000–20.000 V), rango de potencia 400–1200 kVA, regulador de salida con múltiples pasos (p. ej. 21–29 pasos), rango de salida ~80–300 V, varias opciones de conexión primaria/secundaria, tipos de refrigeración (ONAN o ONWF) y protecciones estándar (relevador Buchholz, control temperatura aceite y agua). Ventajas OLTC: larga vida, alta eficiencia energética, forma de onda de salida limpia, cableado de campo reducido, largo periodo sin mantenimiento.

Tipos de circuito y unidad de control
Tipo de circuito con transformador cambiador de tomas bajo carga (OLTC): salida sinusoidal limpia, larga vida del transformador, alta eficiencia, sin obsolescencia. Tipo de circuito unidad tiristor (TU): usado para boosters de baja potencia (30–400 kVA); más económico de instalar que OLTC. Características TU: rango de tensión de entrada 220–600 Vac, salida 80–300 Vac, rango de potencia 20–600 kVA por transformador, transformador seco con selección secundaria multivoltaje y sensor de temperatura, regulación continua de potencia, varias opciones de conexión (delta abierto/cerrado, conexiones especiales).

Sistema de control
Glass Service proporciona un sistema de control dedicado basado en DCS (Honeywell HC900) capaz de gestionar boosters OLTC o TU tiristor. El sistema de control gestiona:

• PID potencia booster o PID corriente booster
• Tensión de entrada
• Tensión de salida
• Valor de corriente para cada electrodo
• Valor de temperatura para cada electrodo
• Monitorización de corriente de tierra y tensión
• Monitorización del enfriamiento por agua para cada electrodo
• Alarmas de transformador y alarmas de tiristor
• Estrategias para condiciones de emergencia

La HMI puede ser un panel táctil local o un SCADA central en PC. Todos los parámetros y variables de proceso se controlan y registran para el análisis de proceso.

Refrigeración por agua
Cada booster dispone de un circuito de refrigeración por agua dedicado para suministrar agua de enfriamiento a los portaelectrodos con un sistema especial de control de caudal y monitorización. El caudal de agua se controla manualmente; el bajo caudal o el aumento de temperatura se detecta mediante sensores y presostatos. El interruptor de caudal está diseñado para alta fiabilidad y mantenimiento sencillo.

Portaelectrodos
Glass Service ha desarrollado un portaelectrodos de alta fiabilidad para electrodos de molibdeno. Características clave:

• Doble circuito de refrigeración: refrigeración por agua primaria y refrigeración por aire secundaria/de emergencia
• Termopar (tipo K) para detección de temperatura de cabeza
• Cabeza mecanizada en un solo bloque
• Conexiones tubulares de refrigeración soldadas por láser
• Temp. máxima cabeza 1000°C; temp. de operación recomendada máx. 800°C
• Consumo de agua de enfriamiento aprox. 5 l/min
• Temp. máxima agua 35°C; presión de operación 2–4 bar
• Instalación horizontal o vertical
• Portaelectrodos suministrados para diámetros de electrodo: 1.50, 2.0, 3.0 y 4.0 inch
• Accesorios: tubos de refrigeración de alta resistencia eléctrica, soportes mecánicos y aislamiento eléctrico, soportes de emergencia para instalación en fondo, válvulas de agua y aire, accesorios

Especificaciones técnicas

• Tipo de electrodo: varillas de molibdeno
• Potencia instalada booster de fusión: típ. 400–1200 kVA (mayor posible)
• Potencia booster barrera térmica: típ. 200–1000 kVA
• Potencia booster de garganta: típ. 30–70 kVA (monofásico)
• Tecnologías de accionamiento: tiristor + transformador seco; OLTC (transformador con cambiador de tomas bajo carga)
• Entrada transformador: media tensión (aprox. 4 kV–20 kV) para sistemas OLTC
• Rango de potencia transformador: típ. 400–1200 kVA (OLTC), 20–600 kVA por transformador (TU)
• Rango tensión de salida: aprox. 80–300 V (dependiendo de la configuración)
• Fases: mayoritariamente trifásico (carga equilibrada); boosters de garganta a menudo monofásicos
• Refrigeración: enfriamiento porta-electrodo por agua + enfriamiento por aire de emergencia; circuito de agua dedicado con monitorización caudal/presión/temperatura
• Parámetros porta-electrodo: consumo agua aprox. 5 l/min; temp. máxima cabeza 1000°C; temp. de operación máx. 800°C; presión agua 2–4 bar; temp. máx. agua 35°C
• Control: DCS Honeywell HC900, HMI local o SCADA central; funciones incluyen control PID, monitorización de tensiones/corrientes/temperaturas, alarmas y estrategias de emergencia
• Instalación: posible retrofit en horno en servicio