Cómo una planta alimentaria redujo un 68% las pérdidas por cortes con el ATS SINGI SWQ1-63N

Una planta de procesamiento de lácteos de tamaño medio en el Medio Oeste perdía una media de $42,000 por cada corte de energía. Con 14 cortes al año, el costo era insostenible. La instalación del conmutador automático de transferencia SWQ1-63N de SINGI redujo las pérdidas relacionadas con los cortes un 68% en el primer año.

Antecedentes del cliente

Esta planta de procesamiento de lácteos emplea a 180 personas y produce 250,000 galones de leche y productos lácteos a la semana. La planta opera tres líneas de producción a todas horas, cada una dependiente de un suministro de energía continuo para la pasteurización, la homogeneización y el almacenamiento en frío.

La instalación está situada en una zona rural servida por una red de distribución envejecida. Dispone de un generador diésel de 500 kVA como respaldo, pero el generador nunca fue del todo fiable porque la conmutación de la red al generador exigía que un operario accionara manualmente un interruptor de transferencia en la sala eléctrica. En una instalación que trabaja en tres turnos, ese tiempo de respuesta variaba de 3 a 11 minutos.

El problema eléctrico: cortes frecuentes y paradas costosas

El principal reto no eran los cortes en sí, sino la transición. Cada vez que la energía parpadeaba o se caía, la planta perdía tiempo de producción. Una línea podía quedarse con leche parcialmente procesada en las tuberías, que debía desecharse por riesgos de temperatura y contaminación. La pérdida media por evento era de 42.000 USD, incluidos el producto desperdiciado, la mano de obra de reinicio y el desgaste de los equipos.

Antes del SWQ1-63N, la planta había probado un sencillo esquema de transferencia basado en relés. Era económico, pero creó un nuevo problema: el relé a veces cerraba la alimentación del generador antes de que este hubiera alcanzado una tensión y una frecuencia estables, causando un desfase que disparaba los relés de protección de los motores. Eso provocaba una falla adicional que requería que un electricista rearmara varios interruptores. En un corte relacionado con una tormenta, la planta estuvo parada 26 horas debido a una secuencia de transferencia fallida.

El gerente de mantenimiento señaló más tarde que habían considerado otras dos marcas de ATS. Una era más barata, pero no cumplía el requisito de la planta de un tiempo de transferencia corto. La otra ofrecía un mejor rendimiento, pero venía con un controlador propietario que dificultaba los cambios al personal interno.

¿Por qué el conmutador de transferencia automática SWQ1-63N?

La planta eligió el SWQ1-63N de SINGI tras comparar tres opciones. La decisión se redujo a tres factores:

• Conforme a IEC 60947-6-1. El SWQ1-63N está diseñado y probado conforme a la norma internacional para equipos de conmutación de transferencia de baja tensión, lo que significaba que la planta podía verificar su rendimiento operativo y su tiempo de transferencia sin depender únicamente de las afirmaciones del fabricante.
• , transferencia fiable. El interruptor está clasificado para un tiempo de transferencia inferior a 2 segundos, algo fundamental para mantener el pasteurizador en funcionamiento y evitar pérdidas de producto.
• Mantenimiento sencillo. El SWQ1-63N utiliza un mecanismo accionado por motor con un indicador mecánico claro. Los propios electricistas de la planta podían inspeccionarlo y darle servicio sin llamar a un especialista.

Otro factor fue la capacidad del interruptor para gestionar las corrientes de irrupción de la planta. Cada línea de producción tiene varios motores que arrancan simultáneamente, y las capacidades nominales de cierre y corte del SWQ1-63N se ajustaban a esa demanda sin derrateo.

Implementación: adaptación del sistema eléctrico existente

El proyecto duró tres días de principio a fin. La planta disponía de una sala eléctrica dedicada con espacio para una nueva envolvente, por lo que la instalación no requirió ampliar el edificio.

Los pasos clave fueron:

• Aislar la alimentación de red y la del generador para cablear con seguridad el nuevo ATS en el cuadro de distribución existente.
• Montaje del SWQ1-63N en un rack de pared junto al interruptor del generador.
• Tender el cableado de control desde los terminales de la señal de arranque del generador hasta el controlador del ATS.
• Programación de los umbrales de nivel de tensión y frecuencia para ambas fuentes.
• Realización de una prueba de transferencia a plena carga en condiciones de corte simuladas.

La principal dificultad fue coordinar la prueba con la compañía eléctrica. La planta necesitaba un corte de red real para verificar el comportamiento de la transferencia, pero la compañía no podía programar un corte controlado con poca antelación. El equipo de mantenimiento lo resolvió utilizando un grupo electrógeno portátil como fuente temporal y simulando un fallo de red al abrir el interruptor principal durante un cambio de línea programado. Esa prueba confirmó un tiempo de transferencia de 1,7 segundos, muy dentro de la ventana requerida.

Resultados cuantificados: disponibilidad, ahorro de costos y amortización

En los 12 meses posteriores a la instalación del SWQ1-63N, la planta sufrió 16 perturbaciones de red. Las 16 transferencias automáticas se realizaron con éxito, y el generador arrancó y aceptó la carga en todas las ocasiones. El tiempo de transferencia medio fue de 1,8 segundos y ninguna línea de producción se detuvo por la propia conmutación.

Comparando el mismo periodo de 12 meses con el año anterior:

• Las pérdidas relacionadas con cortes cayeron de 42.000 $ por evento a 13.400 $ por evento — una reducción del 68%.
• El tiempo de inactividad anual total por eventos de energía cayó de 5,2 horas a 1,1 horas.
• El producto desperdiciado por interrupciones de energía cayó un 74%. La planta ahorró 312.000 $ en pérdidas de producto y mano de obra evitadas en el primer año.

La unidad SWQ1-63N y su instalación costaron $9,800. El periodo de amortización fue inferior a dos meses.

Más allá del ahorro directo, mejoró la fiabilidad de las entregas de la planta a sus clientes minoristas. El rendimiento de envíos puntuales pasó del 96,2% al 99,1%, porque la planta ya no incumplía los plazos de pedido tras los eventos de red.

Comentarios de clientes

Don, el responsable de mantenimiento de la planta, lo expresó con claridad: «Antes conteníamos la respiración cada vez que se aproximaban nubes. Ahora el interruptor hace su trabajo. He revisado los registros de eventos tras cada corte y el SWQ1-63N nunca ha fallado al transferir. Es el equipo más fiable de nuestra sala eléctrica.»

El director de operaciones de la planta añadió: «El interruptor se amortizó en la primera temporada de tormentas. Si lo hubiéramos instalado hace años, habríamos ahorrado bastante más de un millón de dólares.»

Lecciones para otras instalaciones

De este proyecto se extraen tres lecciones aplicables a cualquier planta de fabricación que dependa de un conmutador automático de transferencia:

• Pruebe el tiempo de transferencia real bajo carga, no en condiciones sin carga. La única prueba significativa es una transferencia a plena carga con los motores en marcha, porque las caídas de tensión durante la irrupción del motor afectan a la respuesta del generador.
• Elija un interruptor que su propio equipo de mantenimiento pueda mantener. Los controladores propietarios pueden ofrecer funciones adicionales, pero requieren soporte de fábrica. El diseño abierto del SWQ1-63N mantuvo la resolución de problemas sencilla.
• Prevea una simulación controlada si la compañía eléctrica no puede proporcionar un corte programado. Un grupo electrógeno temporal y la apertura del interruptor principal proporcionan una prueba realista sin esperar a un evento de red real.

Si volvieran a realizar el proyecto, la planta instalaría un segundo SWQ1-63N en la alimentación independiente del almacenamiento en frío, porque esa zona funciona con un conmutador de transferencia manual y sigue expuesta a 20 minutos de inactividad durante un corte prolongado. Esa es la siguiente mejora de la lista.

Referencias

[1] IEC 60947-6-1:2021, Aparamenta de baja tensión – Parte 6-1: Equipos de conmutación de transferencia. https://webstore.iec.ch/publication/60947-6-1

[2] Reliability analysis of automatic transfer switches in power supply systems, Energies, 2022. https://doi.org/10.3390/en15031024

[3] Robust automatic transfer switch system for grid/solar PV/genset sources, AIJASET, 2024. https://doi.org/10.25077/aijaset.v5i02.219