emplazamientos provincia Villa Clara
2.1. Introducción
Como se ha señalado en la introducción de este informe el segundo objetivo específico es el de diagnosticar el estado teórico y práctico de la evaluación de la confiabilidad en la generación distribuida, y para ser más específico en los emplazamientos de grupos electrógenos diesel de la provincia Villa Clara. Para poder cumplir este objetivo es necesario en primer lugar diagnosticar en qué estado se encuentra esta problemática. En el presente capítulo se expone el procedimiento seguido para poder efectuar tal valoración, los resultados obtenidos y los criterios del autor acerca del estado actual de la evaluación de la confiabilidad en los grupos electrógenos (Diesel) en la provincia
2.2 Datos generales de los Grupos Electrógenos Diesel en la
provincia Villa Clara
En este epígrafe se pretende dar una visión general acerca de la situación de los Grupos Electrógenos Diesel en la provincia Villa Clara, los datos más importantes se recogen en la Tabla 2.1
Tabla 2.1 Datos generales de grupos electrógenos provincia Villa Clara
EMPLAZAMIENTOS GRUPOS CARACTERISTICAS
9 58 MTU 4000 (56)
MTU 2000 (2)
Los emplazamientos están distribuidos en la provincia de la forma siguiente: 1. Remedios I (8 grupos MTU 4000)
2. Remedios 2 (8 grupos MTU 4000)
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4. Santa Clara Industrial I (8 grupos MTU 4000) 5. Santa Clara Industrial I (8 grupos MTU 4000)
6. Santo Domingo (2 grupos MTU 2000 y 2 MTU 4000) 7. Cifuentes (2 grupos MTU 4000).
8. Ranchuelo (4 grupos MTU 4000). 9. Placetas (8 grupos MTU 4000)
2.3 Método empleado
Aunque es ampliamente conocido vale recordar que estos emplazamientos están formados por baterías de grupos electrógenos, cada uno de los cuales está compuesto por dos partes o subsistemas generales que son:
1. Motor de Combustión Interna (MCI).
2. Generador o Alternador Eléctrico (Máquina sincrónica)
Es necesario también aclarar que los grupos electrógenos no son tan simples como un sencillo MCI Diesel acoplado por el eje a un generador eléctrico, sino que incluyen otros varios subsistemas como los correspondientes a: alimentación de combustible, sistemas de enfriamiento y lubricación, sistemas de alarma y control y otros tal y como se muestra en el esquema simplificado de la figura 2.1
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Figura 2.1 Diagrama general con los elementos de un Grupo Electrógeno Diesel Luego de un análisis de la información recopilada en el marco teórico (Capítulo I), y a partir de la experiencia del tutor se decidió realizar una estancia corta del autor en varios emplazamientos de grupos electrógenos de Villa Clara durante los cuales se ganaría en elementos sobre configuraciones, esquemas de trabajo y características de dichos grupos además de otras informaciones para lo cual se preparó una especie de encuesta que, a la luz de lo tratado en el Capítulo I del presente trabajo, tratará de recoger la información más significativa referente al tema de la evaluación de la confiabilidad en los grupos electrógenos en algunos emplazamientos de la provincia Villa Clara.
Encuesta
Los motivos para seleccionar cada ítem a incluir en la encuesta se explican como sigue:
1. Un grupo electrógeno, como ya se ha señalado (ver figura 2.1) está formado por dos elementos o subconjuntos básicos, una fuente de energía mecánica que se encarga de convertir la energía latente de un combustible fósil (Diesel en este caso) en energía mecánica, esto es básicamente un Motor Diesel de combustión interna y por lo tanto hay que conocer sus características, a eso va encaminada la primera parte de la encuesta, además se conocía de (Díaz Rivero 2007) que al país han entrado y hay instalados grupos electrógenos de diferentes fabricantes.
2. De la misma fuente citada en el punto anterior también se conocía que los principales problemas o causas de fallo estaban asociadas con componentes de los subsistemas de combustible y lubricantes (Ver anexo I) pero además no se conocía si se realizaba algún tipo de comprobación de la calidad de las sustancias empleadas por esos sistemas.
Capítulo II Diagnóstico del estado de la evaluación de…- 29 -
3. También se consideraba necesario averiguar si habían existido problemas de montaje, alineación u otros durante la instalación, que pudieran haber dado origen a fallos posteriores.
4. Prácticamente lo mismo debía averiguarse del otro componente fundamental, esto es, el generador o alternador.
5. Por último, y tan importante como todo lo anterior estaba lo relacionado con el mantenimiento, por su relación reconocida con indicadores de confiabilidad (aspecto que se ha abordado en el Capítulo I) y sobre todo la concepción del modelo de reporte de fallos por cuanto esta sería la fuente básica de datos para la evaluación de razones de fallo, y otros que constituyen la base de la evaluación de la confiabilidad de cualquier sistema.
El modelo de encuesta elaborado se muestra a continuación: Encuesta
Emplazamiento Batería
Identificador del Grupo Electrógeno
Datos del Motor de Combustión Interna Fabricante Potencia Velocidad Tipo
Combustible
Tipo(s) de lubricantes Problemas presentados durante el montaje (alineación, ajustes, etc):
Tipos de prueba a los combustibles
Tipos de prueba a los lubricantes y refrigerantes Datos del generador
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aparente lubricantes
Excitación Factor de
potencia
Problemas presentados durante el montaje (alineación, ajustes, etc):
Tipos de prueba al Aislamiento
Tipos de prueba a los lubricantes y refrigerantes Regímenes de operación
Otras preguntas generales sobre el grupo
1. ¿Se conoce qué cantidad de consumidores son alimentados por cada grupo?
2. Sobre el Mtto:
• ¿Cómo y quién los efectúa? 3. ¿Cómo se evalúa la disponibilidad? Sobre el Modelo de Reportes de fallos
• ¿Se identifican claramente los fallos y sus causas?
• ¿Pueden existir fallos por causas aisladas?
• ¿Se han podido identificar estas últimas?
2.4. Resultados de la encuesta en el emplazamiento Sta Clara 110
kV
A continuación se expondrán los resultados de la aplicación de la encuesta en el emplazamiento Sta Clara 110 kV, para ello se estuvo asistiendo al mismo por espacio de una semana.
Capítulo II Diagnóstico del estado de la evaluación de…- 31 -
2.4.1 Características de los motores diesel
Fabricante: Mercedes Benz 16 cilindros en v serie 4000 fabricación alemana
1. Potencia nominal: 1889 Kw. (puede soportar una sobre carga del 10 % es decir puede llegar a entregar hasta 1990 kW por cortos períodos de tiempo.)
Es importante señalar que por las características de los grupos que no están diseñados para régimen continuo y en Cuba por problemas de emergencia en un principio se utilizaron de forma excesiva el fabricante redujo su potencia a 1827 kW.
2. Velocidad 1800 rpm
3. El combustible que se utiliza es el diesel regular con aditivos (a este no se le realizan pruebas, pero en este emplazamiento se dispone una centrífuga por la cual se pasa el combustible antes de utilizarlo para la generación lo cual elimina hasta cierto punto cualquier impureza que pueda presentar este.
4. El aceite que se comenzó a utilizar a la llegada de los grupos fue el Castrol 15w40. En la actualidad se está empleando el Repsol Extravida 15w40
2.4.2 Generador
Fabricante (MJB-500) Fabricación italiana.
Voltaje Nominal 480V
Potencia aparente nominal 2360 kVA Frecuencia 60 Hz
Velocidad 1800 rpm
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En el emplazamiento no pudieron aportar nada sobre la excitación, el aislamiento, pruebas a este, tipos de lubricantes, refrigerantes, ni pruebas a estos últimos.
2.3.3 Respuestas a otras preguntas sobre el grupo
Mantenimiento:
En los comienzos todos los mantenimientos los realizaba el grupo empresarial GEYSEL pero desde el mes de abril de 2008 los de poca envergadura lo empezarían a realizar los mismos operarios de los grupos. Estos mantenimientos podían ser:
1. El cambio de aceite,
2. El cambio de filtros tanto de combustibles como de aceite
En casos de MTTO de mayor envergadura lo seguirían realizando GEYSEL.
Para tener una idea: el cambio de aceite y filtro de aceite se realiza a las 350 horas aunque este no haya presentado ningún problema.
El cambio de filtro de combustible se realiza cuando el grupo presente baja presión de combustible, pero también existe un número de horas mínimas para que si en las cuales el filtro no presenta ningún problema también proceder a su cambio estas son 1000 horas.
Disponibilidad:
En cuanto a la forma de evaluar la disponibilidad se da por sentado que si un grupo ha sido sometido a mantenimiento, o no ha presentado ninguna falla visible desde su ultima operación está ¨disponible¨ aún cuando si se presentan problemas al arrancarlo pudiera estar ¨ no disponible, por esta razón es que además de las
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preguntas de la encuesta se indagó sobre las secuencias de arranque y parada, de lo cual se puede decir lo siguiente:
Secuencia para el arranque: El arranque se realiza bajo la supervisión del despacho pues estos grupos son de emergencias, si se orienta el arranque de toda la batería se realiza de forma automática y comienzan a arrancar en un orden que ellos ya tienen predeterminado. Si de lo contrario especifican alguna unidad en particular que quieren que comience a generar, este arranque se realiza de forma manual por el operador.
Secuencia de parada: Al igual que con el arranque si se realiza la parada de toda la batería esta se efectúa desde dentro del contenedor de forma automática y con una secuencia de parada, ellos de forma automática también liberan la carga y un tiempo después impuesto por el operador paran las máquinas, si lo que se quiere es detener una máquina específica esto se realiza de forma manual colocando un interruptor que presenta cada grupo en off para que libere la carga y luego se procede a su parada.
A la pregunta de si se conoce la cantidad de consumidores que alimenta cada generador o grupos la respuesta fue que por su condición de grupos de emergencias estos están subordinados al despacho provincial que a su vez recibe las indicaciones del despacho nacional, por ejemplo: si el despacho nacional le pide a la provincia 5 MW el despacho provincial distribuye la misma entre máquinas de distintos emplazamientos ubicados en lugares diferentes de la provincia hasta completar la potencia pedida, por esta razón es imposible conocer la cantidad de consumidores; esto va a estar relacionado con alguno de los indicadores de confiabilidad que se han descrito previamente en el Capítulo I.
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2.4.4 Modelo del reporte de fallos.
En el emplazamiento existe un modelo en el cual se plasman las fallas producidas con los códigos y la posible causa y a partir del cual se informa al nivel correspondiente para su reparación, en las figuras 2.1, 2.2 y 2.3 se muestran aspectos de dicho modelo.
Además existe un instrumento denominado AGC (Automated Generation Control por sus siglas en inglés) que en el emplazamiento existe uno de forma general en el cual también aparece reflejado el código de la falla. Con ese código de falla se busca en los manuales brindados por el fabricante y disponibles en cada emplazamiento y se identifica la falla, por ejemplo:
• Alarma 3180 Disparo Interruptor BT ( Baterías en mal estado)
• Alarma 1130 min voltaje en el generador.
• Alarma 4260 alta temperatura en el devanado L3
Los operarios plantean que se le han dado casos en los que se han producido alarmas con códigos y al buscar en los manuales estos no brindan la información necesaria como para determinar qué originó la falla y por lo tanto no se puede dar ninguna solución hasta ahora ninguna de estas fallas ha provocado la salida del grupo en esos momentos pero no se conoce si esto pueda influir en un futuro en un evento de mayor envergadura.
Es necesario aclarar que a la hora de abordar lo correspondiente al modelo del reporte de fallos, que aparecerá en las figuras 2.2 a la 2.4 debajo se podrá apreciar que el mismo modelo se lleva en todos los emplazamientos y que se totaliza de forma similar a nivel de provincia.
Capítulo II Diagnóstico del estado de la evaluación de…- 35 -
Tipo de Fabricante Combustible # De
Emplazamientos
Empl Tipo
GE #:
Contenedor
H de trab
Bermejal Aislado MTU-2000 G-2 Diesel 593705 4209
Remedios Batería MTU-4000 G7 Bat 1 Diesel 650905 3938
Santa Clara Industrial Batería MTU-4000 G6 Bat. 2 Diesel 640605 5748
Placetas Batería MTU-4000 G-3 Diesel 655205 3550
Placetas Batería MTU-4000 G-5 Diesel 655605 3636
Placetas Batería MTU-4000 G-7 Diesel 655305 3864
Santa Clara Industrial Batería MTU-4000 G4 Diesel 635605 5752
Placetas Batería MTU-4000 G6 Diesel 65555 3643
Santa Clara Industrial Batería MTU-4000 G4 Bat 1 Diesel 635605 5743
Remedios Batería MTU-4000 G7 Bat 2 Diesel 653605 2505
Santa Clara Industrial Batería MTU-4000 G7 Bat I Diesel 638505 2919
Remedios Batería MTU-4000 G3 Bat 2 Diesel 653405 3184
Ranchuelo Batería MTU-4000 G2 Diesel 601405 3904
Placetas Batería MTU-4000 G2 Diesel 654005 3065
Figura 2.1 Parte inicial del Modelo de reporte de Fallos usado actualmente en los emplazamientos y la provincia
En la figura 2.1 se muestra la primera parte del modelo de fallo (primeras columnas), obsérvese que se recogen una serie de datos generales que como puede apreciarse aportan muy poco, exceptuando las horas de trabajo, a la estadística necesaria para la evaluación de confiabilidad.
En la figura 2.2 se muestra la continuación (por columnas) del modelo de reporte de fallo, aquí cabe señalar que se han separado los fallos por sistemas y subsistemas, lo cual es de utilidad si se considera lo explicado en el Capítulo I sobre los modos de fallo que pueden tener diferentes razones de fallo, en dependencia de que condición se defina como tal.
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Capítulo II Diagnóstico del estado de la evaluación de…- 36 - Sistema Subsistema
Averiado Averiado Descripción de Avería
Sist. L/R Alarma Roja 47, Bajo nivel de L/R
Motor Alta temperatura del aceite y L/R
Generador Alarma 1110 Protección Sobrevoltaje 2 generador
Turbocompresor Manguera Manguera de la admisión ponchada
TurbocompresorTurbocompresor Turbocompresor al rojo vivo
Generador Electrico Alarma 1130 min voltage en el generador
Generador Excitatriz Alarma 1130 min voltage en el generador y estator de la excitatriz abierto.
Generador Máx Volt Gen 1 y Gen 2
Sist. L/R Bomba Salidero L/R por las bombas de alta y baja
Motor Cilindro Cilindro A3 averiado totalmente con mezcla de L/R en el carter.
Generador Fuego en generador y filtros de aire
Generador Exitatriz Puente de diodos abierto, caja de bolas, exitatriz y escudo Motor Biela Biela B1yB2 fundida
Figura 2.3 Modelo de reporte de fallos (continuación)
Un aspecto que llama la atención en estos modelos de reporte de fallo es que no hay una uniformidad en la forma de reportar fallos que en principio parecen idénticos o similares, aún cuando como ya se ha dicho cada emplazamiento tiene los medios necesarios AGC y manuales para identificar las averías con una descripción que supuestamente debía ser uniforme, esto demuestra que el factor subjetivo (preparación y profesionalidad del personal que elabora o llena dichos modelos) es una fuente de incertidumbre.
Por otra parte la figura 2.4 muestra la continuación del modelo de reportes, en esta sección de tabla aparecen plasmadas las fechas en las cuales se reportaron las averías así como también la fecha en la cual se le dió solución aportando esto y quedando expuesto en otras columnas de dicha tabla los días y las horas fuera de servicio, siendo estas últimas a razón de cinco horas diarias.
Capítulo II Diagnóstico del estado de la evaluación de…- 37 - Fecha Avería Fecha de Solucionado por: Dias fuera H de oper fuera de Y Reporte Solución de servicio Servicio (5 h diarias)
6/16/2008 6/16/2008 0 6/13/2008 F/S 0 6/11/2008 6/12/2008 0 6/11/2008 6/11/2008 J Emplazamiento 0 0 6/11/2008 6/11/2008 J Emplazamiento 0 0 6/10/2008 6/10/2008 MTU 0 0 6/9/2008 6/12/2008 Geysel 9 45 8/7/2008 6/9/2008 Geysel 6/3/2008 F/S 0 9/20/2007 F/S 0 2/19/2008 F/S 0 2/18/2008 6/13/2008 Geysel 115 575 2/22/2008 F/S 0
Figura 2.4 Parte final del modelo de reporte de fallos
Para concluir el análisis del modelo de reportes de fallo es necesario explicar que al obtener este en el nivel provincial y compararlo con los modelos de fallo existentes en el emplazamiento Santa Clara 110 kV se decidió no aplicar la encuesta en ningún otro emplazamiento, pues en el modelo provincial se recoge la información de fallos que en última instancia es la de mayor interés a los objetivos del presente trabajo
Conclusiones Parciales del Capítulo ll
Como conclusiones parciales de este capítulo se pueden plantear las siguientes:
• Los resultados de la encuesta en el emplazamiento Santa Clara 110 kV que fue el primero donde se aplicó no permitieron recoger toda la información que en principio se esperaba, esto obedece a criterio del autor a diversos factores, entre los cuales aparece la falta de documentación sobre todo en la parte de información técnica del Generador.
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Capítulo II Diagnóstico del estado de la evaluación de…- 38 - • La información presentada en el reporte de fallos no es esclarecedora en la
mayor parte de los casos existiendo problemas con la forma de reflejar en el modelo de reporte de fallos (en la columna denominada “Descripción de la avería”, aun cuando se pudo comprobar por el autor que existe un instrumento que reporta a través de su pantalla un código para cada fallo o alarma y se dispone de los manuales que esclarecen que significa cada código generado por el AGC.
• En el modelo de reportes de fallo existe un grupo de informaciones que se recogen que a juicio del autor del presente trabajo no tienen ninguna significación para los objetivos que se supone se plantean con la recogida de esta información, lo que disgrega la atención de los que llenan dichos modelos y pueden contribuir a los problemas que se señalan en la conclusión.
• Se hace imprescindible pensar en una urgente implementación de una base de datos a partir de los reportes, de forma que facilite la manipulación de los datos, cosa que el Excel no garantiza de la mejor forma posible.
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Capítulo III: Determinación de índices de confiabilidad en…. - 39 –
Capítulo III: Determinación de índices de confiabilidad en
emplazamientos de grupos electrógenos diesel de Villa
Clara
3.1 Introducción
En el presente Capítulo se abordará el tema de la evaluación de algunos índices de confiabilidad en los emplazamientos de grupos electrógenos diesel en la provincia Villa Clara. Se expondrán los resultados de aquellos índices que son un punto de partida para la evaluación de la confiabilidad acorde con la información disponible en el Modelo de Reporte de Fallos analizado en el Capítulo II. Se implementan un grupo de ecuaciones al mencionado modelo para poder; dentro de las limitaciones que el mismo presenta (algunas ya discutidas en el Capítulo anterior) para evaluar algunos indicadores.
3.2 Razón de fallo promedio (λ)
Este indicador está relacionado con el aspecto de la confiabilidad denominado “frecuencia”. Para proceder a la evaluación de las razones de fallo (λ) se empleará la expresión 1.4. Nótese que como se ha planteado en el Capítulo I esta razón de fallos es un estimado y un valor promedio para un período de tiempo determinado. Además se evalúa para un determinado componente por lo que de acuerdo con la disponibilidad de datos del modelo de reportes de fallo se decidió evaluar la misma para los sistemas siguientes:
1. Generador o Alternador. 2. Motor Diesel (MCI).
3. Sistema de Líquidos Refrigerantes (L/R)
Además se escogió como período de tiempo un año; esto es, se consideraran los fallos o averías reportados en estos sistemas durante los años 2006 y 2007 con el objetivo de compararlas razones de fallo de los componentes o sistemas