Proyecto de las instalaciones eléctricas industriales, sistema de control y automatización de la nueva planta de nitrógeno de la empresa pública industrial Cachimayo S.A. Cuzco

Abstract

La nueva planta de Nitrógeno de le "Empresa Pública Industrial Cachimayo" (materia del tema) estará ubicada a 17 Km. de la ciudad del Cuzco, en la provincia de Anta, distrito de Cachimayo, a. 3440 m.s.n.m. El clima de la zona es templado, seco y con lluvias periódicas en los meses de diciembre, enero, febrero y marzo; la temperatura ambiente en todo el año varía entre loe 23.4°C y los -9.8°C. La "Empresa Pública Industrial Cachimayo" (INCA) pertenece al complejo paraestatal INDUPERU y se dedica a la producción y comercialización del Nitrato de Amonio. El Nitrato de Amonio (NH4NO3J contiene un 33% de nitrógeno en su composición y tiene grandes ventajas respecto a otros fertilizantes competitivos como son el Sulfato de Amonio y la Urea. Su contenido de Nitrógeno se aprovecha en dos etapas; primero se desprende rápidamente el 50º% y el restante se libera después por acción bacterial debido a que la mitad de su Nitrógeno se liberó sin acción bacterial es muy conveniente en heladas y sitios fríos; el trio inhibe la acción de las bacterias. En cambio, el sulfato de Amonio tiene 21% de Nitrógeno y se usa Mayormente en cultivos que necesitan mucha agua porque no se percola, es decir, no se filtra con facilidad en el terreno; de ido a esto no es bueno en cultivos que necesitan poca agua ya que también el ion Sulfato es dañino para el sistema de raíces y usando abundante agua se reduce su concentración. Asimismo, la Urea puede usarse en cualquier tipo de suelo o cultivo, pero tiene la desventaja que su Nitrógeno no es rápidamente absorbido, necesita de la acción, bacterial para liberar todo su Nitrógeno que representé un 45%. Por estas comparaciones y ventajas mencionadas, el Nitrato de Amonio tiene mayor demanda dentro del consumo nacional de fertilizantes; la tasa de crecimiento anual del consumo de fertilizante en el país aproximadamente es del 7.3% y según los cálculos la demanda para el año 1980 será de 150,000 TM. La Fábrica de Fertilizantes se ubicó en Cachimayo debido principalmente a que el Cuzco es una de las zonas agrícolas más importantes del país, el distrito de Cachimayo se encuentra en esta zona y ofrece las condiciones necesarias para la operación de este complejo industrial como son: el abastecimiento de energía y agua, facilidad de transporte, clima y seguridad. Este complejo industrial existe desde los años 1965-66, inicialmente se montó la fábrica por el alto costo del fertilizante motivado por la dificultad de transporte (se utilizaba transporte marítimo hasta Matarani, después por carretera era llevado hasta Arequipa en donde se embarcaba por ferrocarril hasta la zona) y también debido al hecho que en ese entonces se habla construido la Central Hidroeléctrica de Machupichu con una capacidad mucho mayor que la demanda y por tanto habla la necesidad de crear una industria en la zona. Inicialmente la fábrica no era rentable debido a que la capacidad de producción de esta era mucho mayor que el consumo de fertilizantes por parte de los agricultores de la zona; con el paso de los años estos se fueron dando cuenta progresivamente de las ventabas del fertilizante y la demanda comenzó a crecer en forma acelerada hasta que se logró vender toda la capacidad de la planta; posteriormente se empezaron a explotar los yacimientos mineros de Cuajone, Cerro Verde y Toquepala los cuales requieren gran cantidad de Nitrato de Amonio para explosivos (si al Nitrato de Amonio lo calentamos por encima de los 170°C se descompone en NO + H2O produciendo violenta explosión)9 lo cual aumentó considerablemente la demanda del producto» En consecuencia, la ampliación y la construcción de la nueva planta de Nitrógeno se hizo de necesidad imperiosa, Electro-Perú le vende a INCA energía eléctrica proveniente de las centrales, hidráulica de Machupichu (dos grupos de 20 MW) y térmica de Dolorespata. (dos grupos Diesel de 1 MW, uno de 2.1 y dos más usados solo en emergencia de 2.5 MW cada uno) en barras de 138 KV. El consumo actual de la fábrica es de 23 MW pero con las ampliaciones que se están haciendo, el consumo crecerá a 33 MW; si la capacidad actual de la central de Machupichu es de 40 MW la fábrica consume ya más del 5% de la capacidad de la central. En época de lluvias (diciembre a marzo) cuando se pone fuera de servicio uno de los grupos por alto desgasto de las turbinas debido a sólidos suspendidos en el agua!, le fábrica es obligada a disminuir el consumo ele energía eléctrica y por tanto la producción; es por esto que es muy importante la ampliación de la capacidad de generación del sistema eléctrico del Cuzco; está proyectado la construcción de la central hidráulica Quishuarani y la ampliación de la central térmica de Dolorespata con una turbina de 13 para que de esta manera se pueda cubrir la demanda de la fábrica de fertilizantes y del progreso general de la zona. A continuación, se muestra el diagrama unifilar del Sistema primario del Cuzco, con los centrales actuales, los niveles de tensión, transformadores y la ubicación específica del centro de transformación de Cachimayo Induperú. Es necesario notar la derivación en “T” en 138 KV hacia Cachimayo; ella causa do muchos inconvenientes en el sistema de Cachimayo y en general en todo el sistema del Cuzco; Electroperú tiene planificado solucionar este problema en corto plazo. Para facilitar la comprensión del presente proyecto se le ha dividido en ocho capítulos. En el capítulo primero se hace una descripción somera del proceso de fabricación del Nitrógeno en la planta, su relación con + os demás procesos en las otras plantas para obtener el producto final, Nitrato de Amonio. En el capítulo segundo se describe el proyecto en s1, las características de la planta, las características especiales que debe tener la instalación, y los equipos eléctricos. El diagrama de flujo muestra específicamente la ubicación de los elementos de control en el proceso; asimismo se calculan aquí los valores específicos de la potencia instalada, la máxima demanda y el factor de potencia. En el capítulo tercero se muestra el sistema de fuerza, el cálculo y la elección del Transformador, tableros, interruptores, conductores, tuberías y cajas. El capítulo cuarto se refiere al sistema de control y automatización de la planta, en él se especifica la característica del control, de los equipos usados, los esquemas de funcionamiento dentro del proceso productivo. En el quinto capitulo se trata del alumbrado interior y exterior de la planta, la característica de los artefactos eléctricos de acuerdo al tipo y nivel de iluminación. El capítulo sexto se refiere específicamente al sistema de puesta a tierra de la instalación, cono medida de protección para las personas y máquinas. En el capítulo siete hace una estimación económica del proyecto de una manera flexible para poder actualizarse mediante la fórmula polinómica. En el capítulo octavo se dan las instrucciones necesarias para el montaje y el mantenimiento que se deben tener en cuenta para la buena marcha de la instalación. Se termina el presente trabajo resumiendo las observaciones y conclusiones, resultado del desarrollo de cada uno de los capítulos.