Pred Generador Tricogeneracion

PROYECTO FINAL:

EXPERTO UNIVERSITARIO EN MANTENIMIENTO

PREDICTIVO Y DIAGNOSIS

DE FALLOS

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UNIVERSIDAD DE SEVILLA

MANTENIMIENTO PREDICTIVO EN GENERADOR ELÉCTRICO

PARA PLANTA DE TRIGENERACIÓN

EN LA DIPUTACIÓN DE MÁLAGA

Autor: Víctor Clavero Montenegro

SEPTIEMBRE DE 2006

Mantenimiento predictivo de generador eléctrico para INDICE planta de trigeneración en la Diputación de Málaga

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INDICE

1. OBJETO

2. INTRODUCCIÓN AL PROYECTO

3. CARACTERÍSTICAS DE LA INSTALACIÓN

4. CARACTERISTICAS DEL GENERADOR

5. MANTENIMIENTO PREVENTIVO vs MANTENIMIENTO PREDICTIVO

6. TÉCNICAS APLICABLES DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO

7. CONCLUSIONES

Mantenimiento predictivo de generador eléctrico para OBJETO E INTRODUCCIÓN planta de trigeneración en la Diputación de Málaga

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1. OBJETO

El presente trabajo se presenta como proyecto final del curso de “Experto Universitario en Mantenimiento Predictivo y Diagnosis de fallos” impartido por la Universidad de Sevilla durante el año 2005-2006.

Realizamos una introducción sobre la planta de trigeneración, a sus características y funcionamiento. Posteriormente centramos el estudio en el mantenimiento predictivo del generador eléctrico, aunque a nivel de la Unidad de Mantenimiento de la Diputación de Málaga abarcaremos el estudio del resto de equipos críticos durante el año 2006 – 2007.

2. INTRODUCCIÓN AL PROYECTO

El compromiso de la Unión Europea con el Protocolo de Protección del Clima de Kyoto de reducir su nivel de emisiones de CO2 de 1990 en un 8% para el 2010, solo se puede lograr con un aumento del rendimiento de los generadores de energía, con la mejor utilización de ella y con la puesta en funcionamiento de fuentes energéticas no generadoras de CO2.

Por ello la cogeneración en edificios singulares, que por sus grandes dimensiones y múltiples servicios que albergan, son grandes consumidores de energía, hace muy recomendable el uso de la generación de las energías consumidas por procedimiento que produzcan el máximo aprovechamiento de la energía primaria.

Debe utilizarse, como energía primaria, de ser posible, el gas natural como fuente menos contaminante.

Este es el caso del nuevo edificio de la Excma. Diputación de Málaga en la Avenida de los Guindos, el cual tiene un gran consumo eléctrico y unas grandes necesidades de energía para su climatización. Gracias al uso de sistemas de generación de frío por medio de la absorción podemos utilizar el calor perdido en la generación eléctrica como fuente energética para la generación del frío necesario para la climatización. Usándose, así mismo, este calor para la calefacción y agua caliente. Esto sumado al gran rendimiento energético del motor nos da un aprovechamiento de la energía primaria del 82,7% en verano y del 66% en invierno.

Por tanto, el objetivo del proyecto de trigeneración es dotar de las energías: eléctrica, frío y calor necesarias para atender las necesidades del nuevo edificio, de la manera mas eficiente posible, buscándose el mayor rendimiento de la instalación y por lo tanto el mayor ahorro energético y económico de la explotación del edificio.

La planta trabajará conectada en paralelo a la red de Sevillana/Endesa, a fin de que se disponga de una verdadera doble alimentación del edificio que garantice un servicio sin interrupciones ni 0 de corriente, que provocan grandes problemas en los sistemas automáticos y computerizados.

La energía eléctrica sobrante, del funcionamiento del grupo, será vertida a la red, así como en los momentos de parada del grupo será tomada la energía necesaria para el funcionamiento del edificio de la misma red, por la conexión de entrada – salida de energía eléctrica que conecta a la subestación de la Central Térmica de Sevillana/Endesa.

La energía térmica, será suficiente para atender las necesidades de calor durante los meses de invierno, no siendo necesario ningún equipo de apoyo durante esta época.

En los meses calurosos, se producirá el frío con los equipos de absorción, quedando estos cortos par poder dar las puntas de los meses más cálidos, por lo que se complementarán con unos equipos de enfriamiento de agua por ciclo de compresión.

Mantenimiento predictivo de generador eléctrico para CARACTERISTICAS DE LA INSTALACIÓN planta de trigeneración en la Diputación de Málaga

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3. CARACTERISTICAS DE LA INSTALACIÓN

La planta de trigeneración tiene previsto su funcionamiento mediante un motor de gas natural de ciclo Otto, que estará acoplado a un generador eléctrico, síncrono conectado mediante un transformador a las barras de 20 kV, generales del edificio, desde las que partirán cables a los tres centros de transformación que sirven al edificio, y conectarán en paralelo con la alimentación/evacuación de la red de Sevillana/Endesa.

El motor al arrancar generará electricidad y calor. Utilizaremos el calor residual de los gases de escape mediante una caldera piro tubular para la generación de vapor saturado a 110 kPa. El destino de este vapor es normalmente la máquina de absorción de vapor. En épocas frías este vapor se utilizará en parte para completar le energía demandada para calentar el edificio.

El agua caliente de alta temperatura empleada en la refrigeración del motor, se utilizará, mediante una serie de intercambiadores térmicos de placas, agua – agua, para usarse en una segunda máquina de absorción alimentada con agua caliente, para los meses de calor, o en el sistema de calefacción para los meses de frío. De esta agua se tomará igualmente, la energía necesaria para calentar el agua caliente sanitaria de todo el edificio

Está previsto que las puntas de demandas de frío, se suministre la energía que falte desde una enfriadora de compresión.

El sistema eléctrico funcionará acoplado permanentemente a la red de Sevillana/Endesa, pudiendo en el caso de que salga la red, funcionar en isla, con el 100% del edificio. Los sistemas de seguridades controlarán en todo momento la frecuencia, tensión y demás características de la energía eléctrica

Actuará como alimentación principal de la instalación, quedando la alimentación exterior como reserva del 100% de la energía eléctrica. No son por lo tanto necesarios más equipos electrógenos de seguridad.

El funcionamiento en época de calor se realizará suministrando la energía frigorífica demandada por edificio con el siguiente orden de prioridad en el arranque de los equipos:

• Equipo de absorción de agua caliente, que actuará en cuanto esté equilibrado el sistema térmico del motor.

• Equipo de absorción de vapor, para arrancar este equipo, previamente se habrá generado vapor en la caldera, mediante el suministro de gases de escape a la caldera, por medio de la válvula de control, de los gases de escape.

• Si hubiese puntas que demandaran mayor potencia frigorífica, entraría el equipo de compresión mecánica. Por el análisis de las necesidades de frío del edificio.

• Se deduce, del estudio, que el equipo de generación de frío por medio de compresor dará al año un total de 25.769 kWh al año. El resto de la energía frigorífica se producirá por medio de los equipos de absorción, generándose un total de 25.743.340 kWh al año.

Todos estos equipos trabajarán enfriando el circuito de agua helada, que será enviado al sistema de climatización mediante unas bombas montadas en cascada, que suministran presión a un colector general desde el que partirán los distintos circuitos de refrigeración para llevar el agua fría a todos los fancoil y climatizadoras del edificio.

Análogamente, para los meses fríos, en que exista una demanda de calor, se contará con un suministro de agua caliente a 45º C, calentado por:


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- El sistema de agua de refrigeración de alta temperatura, que aprovecha del motor, el calor desprendido en la 1ª etapa de enfriamiento del aire de admisión, la refrigeración del aceite y de las camisas.

- Con vapor procedente del sistema de aprovechamiento del calor de los gases de escape.

Ambos sistemas trabajarán en serie para mantener caliente, a la temperatura prefijada, el agua caliente de la calefacción, que análogamente a la de refrigeración, es bombeada por otro sistema de bombas, también en cascada, hacia la red de climatización.

Un tercer circuito alimentará la preparación del agua caliente sanitaria para todo el edificio. Mediante una placa de intercambio, situado en el circuito de agua de alta temperatura, calentaremos agua hasta 70º. Esta agua la llevaremos a un tanque de acumulación, desde el cual se distribuirá por todo el edificio, mediante un sistema con recirculación.

Está previsto trabajar con los equipos de suministro de energía durante 16 horas diarias de lunes a sábado. El moto generador, trabajará normalmente a plena potencia, suministrando la energía eléctrica necesaria para la alimentación del edificio, pero acoplado a la red, por lo que existirá un intercambio continuo de energía entre el sistema eléctrico del edificio y la red, vertiéndose a ésta cuando se genere más que se consume y tomándose en caso de mayor consumo en el edificio.

Está previsto que en horas valle, el grupo moto generador, se pare, tomándose toda la energía necesaria de la red.

Por la previsión de consumos del edificio se estima que los kWh que se necesitarán en el año serán de, 5.481.530 kWh, de los cuales serán en valle, 416.199 kWh, y el resto en punta y llano.

El grupo suministrará, 5.065.331 kWh, tomándose de la red, 416.199 kWh en las horas valle.

Como el grupo moto generador funcionará 5.248 horas al año, generará un total de 14.379.520 kWh, de los que se exportarán los no consumidos por el edificio, es decir un total de 9.314.189 kWh.

Por tanto el conjunto de equipos por los que estará formada la planta de trigeneración será:

- Grupo de cogeneración GE Jenbacher: JMS 620 GS-NL E11 de 2740 kW eléctricos.

- Caldera pirotubular de vapor Cerney RG-CEY-EC 1520/2 con economizador EC-CEY 77/20

- Enfriadora de absorción Carrier TSA-16LT-24 alimentada con vapor a 1 bar.

- Enfriadora de absorción Carrier TSA-16TJ-24 alimentada con agua caliente a 94 ºC.

- Enfriadora agua-agua Carrier 30HXC- 285 PH3

- 4 Torres de refrigeración Baltimore VTL-245 P

- Transformador 6/20 kV y celdas de media tensión

- Equipos de bombeo ITUR para los distintos circuitos hidráulicos.

- Descalcificador para torres de refrigeración y llenado de circuitos

- Vasos de expansión

- Depósito de condensados

- Red hidráulica de circuitos cerrados y torres de refrigeración.

- Sistemas de ventilación de grupo y sala.

- Sistemas de detección de incendios

- Instalación y cuadro de baja tensión en sala

- Instalación de control.


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Mantenimiento predictivo de generador eléctrico para MANTENIMIENTO PREVENTIVO vs PREDICTIVO planta de trigeneración en la Diputación de Málaga

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4. CARACTERISTICAS DEL GENERADOR

El MOTOR A GAS GE JENBACHER es un motor de 20 cilindros en V (60°), de cuatro tiempos, refrigerado por agua, con sobrealimentación de mezcla mediante turbocompresor de gases de escape. Trabaja según el principio de LEANOX que representa un desarrollo del motor de mezcla pobre. En él se alimenta el motor con una mezcla de gas con aire en exceso para minimizar las emisiones ya en el momento de la combustión dentro del motor.


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V - Aire de aspiración D - Entrada de gas de combustión

DV - Mezcla gas-aire (del mezclador de gas) C - Salida del gas de escape

O - Salida de aceite de motor(al intercambiador de calor aceite de motor/agua) O1 - Entrada de aceite de motor (del intercambiador de calor aceite de motor/agua)


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4.1 Elementos característicos del generador 4.1.1 Cárter del cigüeñal: El cárter del cigüeñal es de fundición especial y está provisto de tapas laterales de la cámara del cigüeñal, para garantizar un fácil acceso en los trabajos de desmontaje y montaje. El engranaje del lado del volante se cierra por la caja de engranajes, y del lado del amortiguador de vibraciones por la tapa del cárter. 4.1.2 Cárter de aceite: El cárter de aceite fabricado de chapa de acero soldada cierra el cárter del cigüeñal por debajo. 4.1.3 Camisas de cilindro: Las camisas de cilindro húmedas y sustituibles de forma individual están fabricadas por el procedimiento de fundición centrifugada y se insertan en el bloque de cilindros desde arriba. En caso de calentamiento pueden dilatarse libremente hacia abajo. Las juntas toroidales exteriores en las camisas de los cilindros separan la cámara de agua del recinto del mecanismo de propulsión. 4.1.4 Culatas Las culatas sustituibles individualmente y refrigeradas por agua están provistas de dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape, de una cámara de precombustión con su correspondiente válvula, así como de una bujía. Las válvulas de admisión y escape poseen dispositivos de giro de válvula (rotators). Los anillos de asiento de válvula encajados a presión pueden ser sustituidos. 4.1.5 Cigüeñal El cigüeñal de nueve apoyos está forjado en estampa, equilibrado estática y dinámicamente y provisto de contrapesos atornillados. Todos los gorrones están endurecidos superficialmente y rectificados con alta precisión. Un cojinete principal, ejecutado como cojinete de ajuste, soporta las fuerzas axiales del cigüeñal. La lubricacióndel cojinete principal del cigüeñal tiene lugar a través de canales de aceite situados en el cárter del cigüeñal. En un extremo del cigüeñal hay montado un volante equilibrado, con la corona dentada del arrancador. En el otro extremo está el amortiguador de vibraciones.


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4.1.6 Bielas Bielas forjadas en estampa y bonificadas que están dentadas y divididas en oblicuo en el ojo grande. Para conseguir un máximo de estabilidad de la biela, la sección es de perfil en I. Los semicojinetes de las bielas son del tipo de deslizamiento y son sustituibles. Los casquillos de biela están encajados a presión. Lubricación de los cojinetes de biela a través de orificios de aceite en el cigüeñal. Los bulones de émbolo son suministrados con aceite a través de las toberas de refrigeración del émbolo. 4.1.7. Amortiguador de vibraciones Para reducir las vibraciones de giro en el cigüeñal se utiliza un amortiguador de viscosidad. El amortiguador de viscosidad consta de una caja cerrada por todos los lados y un volante apoyado en su interior. Los intersticios entre la caja y el volante están llenos de aceite de silicona. 4.1.8. Cojinetes principales y de las bielas Cojinetes de biela y del cigüeñal bipartidos sustituibles.

4.1.9 Embolo Los émbolos fabricados de una aleación de metales livianos con canal de refrigeración están dotados cada uno de aro de sección rectangular, aro de émbolo ligeramente cónico y rascador de biseles opuestos con expansor helicoidal. El aporte de aceite de refrigeración se efectúa a través de toberas de inyección fijas montadas en el cárter del cigüeñal. 4.1.10 Engranajes En el lado del volante y en el del amortiguador se encuentra un engranaje. En el lado del amortiguador se efectúa el accionamiento de la bomba mecánica del líquido de refrigeración y de la bomba mecánica del aceite del motor por parte del cigüeñal a través de ruedas intermedias. El engranaje del lado del volante tiene como función el accionamiento del árbol de levas. Para garantizar el ajuste correcto de los tiempos de mando, la rueda dentada del cigüeñal, las ruedas intermedias y la rueda dentada del árbol de levas están marcadas. El engranaje del lado del volante se cierra por la caja de engranajes y el del lado del amortiguador de vibraciones por la tapa de la caja.


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4.1.11 Mando de las válvulas El árbol de levas de nueve apoyos sobre casquillos sustituibles es accionado por el cigüeñal a través de ruedas dentadas intermedias. Los balancines de las válvulas de admisión y escape son accionados por el árbol de levas a través de varillas empujadoras y taqués. Unos tornillos de regulación situados en los balancines permiten el ajuste exacto del juego de las válvulas. La lubricación de los taqués y de los cojinetes de los balancines se efectúa mediante aceite a presión, sirviendo las varillas empujadoras, que están provistas de un orificio, como conductos de aceite para los balancines. La lubricación de las restantes piezas móviles de la culata tiene lugar por el aceite pulverizado que sale del cojinete del balancín.

4.1.12 Turbocompresor de gases de escape El gas de escape que penetra en la caja de la turbina impulsa la rueda de la turbina y con ello la rueda del compresor. La rueda del compresor aspira la mezcla gas-aire del mezclador de gases y la introduce en la cámara de aspiración del motor a través del refrigerador de la mezcla (intercambiador de calor mezcla/agua) y la válvula de retención. El suministro de aceite lubricante al turbocompresor de gases de escape tiene lugar a través del sistema de lubricación del motor.


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4.1.13 Bomba de aceite del motor Los motores GE Jenbacher disponen de una lubricación a presión en circuito cerrado. Como bomba de aceite del motor se utiliza una bomba mecánica de ruedas dentadas

4.1.14 Bomba del líquido de refrigeración del motor: Una bomba mecánica procura la recirculación del agua de refrigeración en el sistema de circuito cerrado del líquido de refrigeración del motor. 4.1.15 Arrancador: Arrancador eléctrico de inducido deslizante. 4.1.16 Mezclador de gases: En el mezclador de gases se mezcla gas combustible al aire de aspiración a través de una rendija de gas, para obtener una mezcla gas-aire inflamable.


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La rendija de gas puede ser aumentada o reducida mediante un servomotor, con lo que se puede variar la cantidad de gas, consiguiéndose de este modo modificar la razón de aire λ. El mezclador de gases es parte del sistema de regulación Leanox.

4.1.17 Sistema de aceite de motor: La bomba de engranajes mecánica (bomba de aceite de motor) aspira el aceite de motor del cárter de aceite y la impele a través de una tubería externa hasta el radiador del motor. En el radiador del aceite de motor (intercambiador de calor aceite de motor/agua) se cede la energía térmica del aceite de motor al circuito de agua. En conexión con el radiador del aceite de motor, éste se depura en el filtro de aceite y es conducido a los puntos de lubricación. Para producir la presión óptima del aceite lubricante del motor el caudal de la bomba de aceite está controlado mediante un regulador de presión. La regulación del regulador de presión tiene lugar mediante un conducto de aceite de control desde la canalización principal derecha de aceite de motor.

Bomba del aceite de motor NPO1 Bomba de aceite de motor de engrase previo NPO6 Turbocompresor de gases de escape NSG Válvula de retención 1 Filtro de aceite de motor NFO derecha canal principal del aceite de motor 2 Regulador de presiòn PCV Cárter de aceite de motor 3 Salida de aceite de motor (al intercambiador de calor aceite de motor/agua) O Entrada de aceite de motor (del intercambiador de calor aceite de motor/agua) O1

4.1.18 Circuito del líquido de refrigeración del motor

La bomba mecánica impulsa el líquido de refrigeración del motor por los dos canales principales existentes en el bloque del motor y desde allí por la camisa de refrigeración del bloque de cilindros. Unos orificios verticales se encargan de la conducción del líquido de refrigeración del motor a las culatas. El agua atraviesa las culatas, las refrigera y vuelve a la bomba por la tubería de retorno del líquido de refrigeración del motor.


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Bomba mecánica del líquido de refrigeración del motor NPW1 Canales principales de agua 1 Tubería de retorno del líquido de refrigeración del motor 2 Líquido de refrigeración del motor, Entrada del líquido de refrigeración del motor W Salida del líquido de refrigeración del motor W1 4.1.19 Sistema de gas combustible El gas combustible entra verticalmente en el mezclador de gases, se mezcla con el aire y es conducido a los turbocompresores de gases de escape a través de una tubería. Tras pasar por los turbocompresores de gases de escape, la mezcla comprimida de aire y gas vuelve a ser recogida y atraviesa el refrigerador de la mezcla (intercambiador de calor mezcla/agua). Tras atravesar el refrigerador, la mezcla de aire y gas fluye por la válvula de retención que gobierna según su posición el paso a la cámara de aspiración del cárter del cigüeñal. La mezcla se reparte desde la cámara de aspiración a los diversos cilindros.

Intercambiador de calor (mezcla/agua) NCG Filtro del aire de admisión NFV Turbocompresor de gases de escape NSG Válvula de regulación eléctrica NVA Mezclador de gases NVD3 Válvula de estrangulación NVG Cámara de aspiración 1 Tubería de alimentación de gas a la cámara de precombustión 2 Válvula de gas de la cámara de precombustión 3 Entrada de gas de combustión D Entrada de gas de combustión (tubería de alimentación de gas a la cámara de precombustión) T


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5. MANTENIMIENTO PREVENTIVO vs MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Se prevé dos planes de mantenimiento preventivo exhaustivos del generador dada la criticidad del equipo del que estamos tratando, uno independiente y otro basado en las horas de funcionamiento. Dicho conjunto de operaciones se controlará a través de la implantación de un software de gestión de mantenimiento asistido por ordenador GMAO (Lynx 7) con el que controlamos la ejecución y cumplimiento de dicho plan, sobre todo los elementos de los que está formado el equipo. Incluimos el plan de mantenimiento, sin desarrollar de cada una de las operaciones de preventivo (indicadas con un código) por no extendernos en el trabajo, y que también quedan registradas en el GMAO.


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Los programas de mantenimiento preventivo están basados en estadísticas del MTTF. No obstante el tiempo medio entre fallos (MTBF), no es el mismo para los diferentes equipos que forman parte de la planta. El resultado de usar un programa de mantenimiento basado en datos estadísticos del MTBF son intervenciones y gastos evitables y manipulaciones innecesarias con posibles fallos catastróficos. La implantación de un mantenimiento predictivo consiste en la monitorización de las condición mecánicas, rendimientos de la operación y otros indicadores de proceso para asegurar el mayor intervalo de tiempo entre reparaciones y minimizar el número y coste de las paradas ocasionadas por los fallos en las máquinas.

A la instalación puede aportar un gran número de ventajas que resumimos a continuación:

- Con él conocemos el estado de nuestros equipos y del proceso en todo instante. - Eliminamos prácticamente todas las averías. - Incrementamos los periodos entre paradas. - Cuando realizamos una intervención conocemos el problema, reduciendo el tiempo de la misma. - Podemos determinar la causa de fallos crónicos. - Reducimos el número de piezas en almacén, ya que estas se abastecerán una vez detectado el problema, el cual puede identificarse con antelación al fallo. - Incrementamos la seguridad. - Podemos obtener bonificaciones en las pólizas de seguro de nuestros equipos. - Mejoramos el proceso productivo. - Reducimos los consumos energéticos innecesarios, eliminando vibraciones no deseadas, ocasionadas por defectos en el funcionamiento de las máquinas, desequilibrios, desalineaciones, etc. Eso sí conlleva: - Es necesaria una alta inversión inicial en tecnología y formación del personal. - La rentabilidad del mismo es a medio y largo plazo.

Mantenimiento predictivo de generador eléctrico para TÉCNICAS APLICABLES planta de trigeneración en la Diputación de Málaga

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6. TÉCNICAS APLICABLES DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Entre las técnicas aplicables de mantenimiento predictivo al generador se encuentran:

6.1 Análisis de prestaciones del motor (potencia, compresión, inyección y régimen) así como análisis de la presión en el cilindro (diagnóstico de la combustión).

Con objeto de controlar el buen funcionamiento se establecen una sería de puntos de control (resumidos) gestionados por el software dia.ne xt, los cuales pasamos a resumir.

10 FALTA DE CONDICIONES DE ARRANQUE - EN EL MOTOR - EN EL EQUIPO - EN LA PLANTA 20 MOTOR NO ARRANCA 30 EL MOTOR ES INESTABLE EN VACIO Y NO PERMITE LA SINCRONIZACION 40 EL MOTOR NO ALCANZA LA PLENA CARGA (manteniendo las emisiones garantizadas) 50 EL CONJUNTO MOTOR-GENERADOR MARCHA DE FORMA IRREGULAR, O INESTABLE CON LA CARGA - EL MOTOR VIBRA FUERTEMENTE - MOTOR DA SACUDIDAS (rápidas oscilaciones de carga o rápidas variaciones de corriente o de tensión, para pequeñas variaciones de carga) - MOTOR INESTABLE - EL CONJUTO MOTOR GENERADOR TIENE GRANDES FLUCTUACIONES: ( grandes cambios de voltaje y corriente con solo pequeñas variaciones del motor) - EL MOTOR NO ALCANZA NINGUN ESTADO ESTABLE ( La potencia oscila arriba-abajo lentamente) - EL MOTOR NO ENCIENDE UN CILINDRO O BIEN DESVIACION DE LA TEMPERATURA DE GASES DE ESCAPE FUERA DE LA MEDIA - INESTABILIDADES PERIODICAS DE LA POTENCIA 60 DETONACIONES EN EL MOTOR 70 REACCIONA LA DETECCION DE INTERMITENCIAS O BIEN PARA LA TIPO 6, LA TEMPERATURA DE UN CILINDRO ESTÁ DESVIADA DE LA MEDIA 90 EXCESIVO CONSUMO DE ACEITE 100 TURBOCOMPRESOR DEFECTUOSO - PIERDE ACEITE - LA TURBINA PIERDE ACEITE - RENDIMIENTO DEL TURBOCOMPRESOR INCORRECTO ( el turbocompresor no da la presion de carga suficiente) - COMPRESOR O TURBINA ROZAN CON LA CAJA - EL TURBOCOMPRESOR VIBRA 110 AGUA EN EL ACEITE 120 EL RENDIMIENTO ACORDADO NO SE ALCANZA A PESAR DE LAS TOLERANCIAS 1017 PRESION MINIMA DEL ACEITE 1018 NIVEL MINIMO DEL ACEITE DEL MOTOR 1019 PRESION MINIMA DEL AGUA DE CAMISAS 1021 TEMPERATURA MAXIMA DEL AGUA DE CAMISAS 1022 SOBREVELOCIDAD (RELE) 1023 FALLO EN EL ARRANQUE 1024 FALTAN CONDICIONES PARA ARRANQUE 1025 FALTAN CONDICIONES PARA SERVICIO 1026 FALLO EN LA PARADA 1027 FALLO RAMPA DE GAS 1


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1028 PRESION MINIMA RAMPA DE GAS 1 1031 PARADA DE EMERGENCIA / CIRCUITO DE SEGURIDAD ABIERTO 1032 FLUJO DEL AGUA CALIENTE MINIMO 1033 TEMPERATURA MAXIMA DEL AGUA CALIENTE 1035 PRESION MAXIMA DEL AGUA CALIENTE 1036 GENERADOR SOBRECARGA/CORTOCIRCUITO 1038 POTENCIA INVERSA ALTERNADOR 1039 FALLO SINCRONIZACION 1040 TEMPERATURA MAXIMA DE LA MEZCLA 1041 FALLO SEÑAL DE POTENCIA 1042 SOBRECARGA SEÑAL DE POTENCIA 1043 TEMPERATURA MAXIMA DEL ACEITE 1044 DESVIACION MAXIMA DE TEMPERATURA MEDIA DE LOS CILINDROS 1047 FALLO INTERMITENCIAS 1049 TEMPERATURA GAS CILINDROS SUPERIOR AL VALOR ABSOLUTO 1050 PRESION MAXIMA DEL AGUA DE CAMISAS 1051 NIVEL MAXIMO DEL ACEITE DEL MOTOR 1052 PREALARMA GAS 1053 ALARMA GAS 1054 ALARMA FUEGO 1056 CIRCUITO DE SEGURIDAD ABIERTO 1057 PRESION MAXIMA RAMPA DE GAS 1 1060 PRESION DEL ACEITE EN LA PRELUBRICACION MINIMA 1061 FALLO EN EL ENCENDIDO 1064 SOBREVELOCIDAD (RPS) 1078 FALLO SEÑAL DE MEDIDA DE PRESION DE CARGA 1080 EL REGULADOR LEANOX ALCANZA LOS VALORES LIMITES DE REGULACION 1083 FALLO ACTUADOR DE LA MEZCLA 1084 FALLA DE SEÑAL DE MEDICION PRESION DE GAS DE PRECAMERA 1085 PRESION MAXIMA GAS DE PRECAMERA 1090 AVERÍA DE LA BOMBA DE AGUA DE REFRIGERACIÓN DEL MOTOR 1092 AVERÍA DE LA TAPA DEL AIRE DE LAVADO 1094 PROTECCIÓN DE DEFLAGRACIÓN 1095 MAXIMA TEMPERATURA AGUA REFRIGERACION DE MEZCLA CIRCUITO 2 1096 CONVERTIDOR DE MEDIDA ACOPLAMIENTO CAN 1101 FALLO TRANSFORMADOR 1105 VARIACION DE TEMPERATURA DE LA MEZCLA DEMASIADO RAPIDA 1108 RELACION ENTRE CONSIGNA POTENCIA / POTENCIA REAL MAXIMA 1109 FALLO DE TENSION DE EXCITACIÀN GENERADOR 1110 FRECUENCIA MINIMA DEL GENERADOR 1111 FRECUENCIA MAXIMA DEL GENERADOR 1112 CORRIENTE DE CONDUCTOR CERO 1113 FALLO SEÑAL DE MEDIDA DE POTENCIA GENERADA 1114 FALLO SEÑAL DE MEDIDA DE TEMPERATURA DE LA MEZCLA 1120 FALLO SEÑAL DE MEDIDA DE VELOCIDAD 1121 TEMPERATURA MAXIMA DE LOS BOBINADOS L1 GENERADOR 1122 TEMPERATURA MAXIMA DE LOS BOBINADOS L2 GENERADOR 1123 TEMPERATURA DEVANADOS GENERADOR L3 MAXIMA 1124 TEMPERATURA MAXIMA DE LOS COJINETES A GENERADOR 1125 TEMPERATURA MAXIMA DE LOS COJINETES B GENERADOR 1126 TENSION MINIMA DEL GENERADOR 1127 TENSION MAXIMA DEL GENERADOR 1129 FALLO AUXILIARES 1131 PERDIDA MAXIMA DE PRESION DE LOS GASES DE ESCAPE


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1132 PROTECCION DIFERENCIAL 1135 TEMPERATURA MAXIMA DE LA SALA 1140 FALLO FUSIBLE DEL ARMARIO DE GRUPPO 1143 ASIMETRIA DE TENSIONES 1144 ASIMETRIA DE CORRIENTES 1145 TEMPERATURA MINIMA DE AGUA CAMISAS 1148 TENSION BATERIAS DE ARRANQUE MINIMA 1151 INTERRUPCION TRANSMISION DE DATOS EN EL INTERFACE TIPO 1153 FALLO SEÑAL DE TEMPERATURA DE GASES DE ESCAPE 1154 TEMPERATURA MAXIMA DE LOS BOBINADOS L GENERADOR 1157 TEMPERATURA MAXIMA DE LOS COJINETES A GENERADOR 1158 TEMPERATURA MAXIMA DE LOS COJINETES B GENERADOR 1163 FALLO SEÑAL TEMPERATURA GASES DE ESCAPE ENTRADA DEL INTERCAMBIADOR 1165 FALLO SEÑAL DE TEMPERATURA DE LOS TUBOS DEL INTERCAMBIADOR 1167 TEMPERATURA MAXIMA AGUA DE RETORNO 1168 MANTENIMIENTO REQUERIDO 1171 TEMPERATURA MAXIMA GASES DE ESCAPE ENTRADA DEL INTERCAMBIADOR 1175 FALLO DE LA RED 1186 FALLO SEÑAL DE MEDIDA DE TEMPERATURA DE AGUA DE RETORNO 1189 FALTA AUTORIZACION PARA LA SINCRONIZACION 1192 FALLO PROACT 1193 TEMPERATURA MAXIMA AGUA MEZCLA DE CAMISAS 1209 FALLO SEÑAL DE RETORNO DEL DISYUNTOR DE RED 1214 SOBRECARGA/CORTOCIRCUITO DEL DISYUNTOR DE RED 1216 FALLO RELE DE TENSION DE BARRAS 1217 FALLO SEÑAL DE RETORNO DEL DISYUNTOR DEL GENERADOR 1218 FALLO APERTURA DEL DISYUNTOR DEL GENERADOR 1219 FALLO CIERRE DEL DISYUNTOR DEL GENERADOR 1220 FALLO SEÑAL 0 DEL DISYUNTOR DEL GENERADOR 1221 FALLO SEÑAL 1 DEL DISYUNTOR DEL GENERADOR 2001 TEMPERATURA GAS CILINDRO nº X MAXIMA ABSOLUTA 2021 DESVIACION DE TEMPERATURA DEL CILINDRO Nº X MAXIMA SUPERIOR A LA MEDIA 2041 DESVIACION DE TEMPERATURA DEL CILINDRO Nº X MAXIMA INFERIOR A LA MEDIA 2061 FALLO SEÑAL DE TEMPERATURA DE GASES DE ESCAPE CILINDRO Nº X 3044 ENCENDIDO CONTROL SALIDA CILINDRO Nº X 3052 TIPO DE ENCENDIDO ERRONEO 3053 KLS98 RUIDO DE LA VALVULA CILINDRO Nº X 3073 FALLO DETONACIONES CILINDRO Nº X 3121 KLS98 FALLO CAM PICKUP CILINDRO Nº X 3131 KLS98 CONECION CAN CILINDRO Nº X 3141 KLS98 FALLO TRIGGER PICKUP CILINDRO Nº X 3151 KLS98 VERSION DE SOFTWARE NO ES IDENTICO 3161 KLS98 SEWAL SENSOR DETONACION CILINDRO Nº X 3209 CONFIGURACION ENCENDIDO AHORA PROHIBIDA 3210 KLS98 NUMERO DE DIENTES ERRONEO 3211 KLS98 FALLO PARAMETROS CHECKSUM 3216 TEMPERATURA MAXIMA DEL ACEITE 3217 FALLO INTERMITENCIAS 3218 PRESION MINIMA DEL ACEITE 3219 TENXION DE EXCITACION MINIMA 3220 TEMPERATURA MAXIMA DEL AGUA DE CAMISAS 3223 FALLA DE SEÑAL DE MEDICION TEMPERATURA DE AIRE DE ASPIRACION 3224 TEMPERATURA DE AIRE DE ASPIRACION MAXIMA


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Gracias a la implantación de un GMAO (LINX 7.0) de control, pasaremos a controlar no solo el aviso, que nos aporta el software DIA.NE XT sino la propia gestión de la orden de trabajo con procedimientos de reparación completando el ciclo de realimentación.

6.2 Análisis de vibraciones. La aplicación del análisis de vibraciones lo vamos a utilizar sobre los elementos que detallamos a continuación, utilizando analizadores de frecuencia digitales FFT en tiempo real y acelerómetros por la posibilidad de: 1- Mediciones triaxiales 2- Monitorización permanente en máquinas industriales. Elevadas temperaturas 3- Edificaciones y mediciones estructurales 4- Calibración y otros propósitos de referencia 5- Mediciones de impactos muy elevados 6.2.1 Eje del alternador

Donde el fallo puede venir producido fundamentalmente por desalineaciones del eje (entre otros), que se caracterizan por: - Muestra alta vibración radial. - Presenta diferencia de fases de 180º en las medidas radiales a ambos lados del acoplamiento. - El 2x suele ser mayor que el 1x, pero la amplitud del 1x depende del tipo de acoplamiento y de su construcción. - Cuando una desalineación angular o radial llegan a ser severas, pueden generar picos con amplitudes importantes y armónicos elevados (4x – 8x) o incluso todos los armónicos del 1x dando un síntoma en


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apariencia similar al de la holgura mecánica. - El tipo de acoplamiento y su construcción tienen gran influencia en la forma del espectro para la desalineación. - No es típico de este problema el ruido en la base del espectro (green). 6.2.2 Engranajes

_ Un espectro normal presenta vibración a 1x y 2x y la frecuencia de engrane GMF y armónicos pequeños de la misma. _ Las bandas laterales que modulan la GMF lo hacen a la velocidad del eje en el que se encuentra calado el engranaje. _ Todos los picos son de baja amplitud y no se excitan frecuencias naturales. _ Se recomienda usar una frecuencia máxima en el espectro de al menos 3.25xGMF, cuando conocemos el número de dientes. Si no se conocen debería ser posible medir hasta 200x en cada eje.

A través del análisis obtenemos resultados de: - Dientes gastados - Dientes rotos - Carga en los dientes - Excentricidad y juego excesivo - Holguras …


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6.2.3 Bombas Con el control mediante vibraciones del conjunto de bombas obtendremos resultados sobre: - Desequilibrio - Excentricidades - Ejes de formados - Desalineaciones - Holguras - Desgaste de rodamientos

Bombas de aceite

Bomba de recirculación a calderas

No vamos a extendernos en el análisis de fallos de cada tipo de posible avería para mencionar el resto de técnicas posibles a aplicar en dicho equipo.


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6.3 Termografía infrarroja (análisis térmico de componentes) Dicha técnica nos permite: - Evaluación del funcionamiento térmico de los diferentes cilindros del motor.

- Correcto funcionamiento de cuadros eléctricos y reparto de potencias del alternador a los transformadores, así como conexiones


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- Medida de disipación de calor en motores y bombas.

- Estudio de las salidas de aire de refrigeración, así como del aislamiento y encoquillado de circuitos frigoríficos.

6.4 Análisis rápidos del aceite (parámetros de degradación y contaminación del lubricante). El fin lubricante es la reducir el rozamiento entre las superficies con movimientos relativos entre ellas y con ello el desgaste que sufren a los valores mínimos posibles. Su función es: - Controlar la fricción. - Controlar el desgaste. - Controlar la corrosión. - Controlar la temperaturas. - Controlar la contaminación. - Transmitir potencia.


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La analítica del lubricante del motor nos debe aportar:

1) Viscosidad Las causas de problema a la viscosidad del aceite pueden ser derivados: - Oxidación - Evaporación del aceite básico - Formación de óxidos solubles. - Contaminación con agua. - Espuma o aire atrapado. - Contaminación con líquido refrigerante - Adición aceite mayor viscosidad. La viscosidad del aceite usado es uno de los factores más importantes para determinar si un lubricante puede o no continuar en servicio. Prueba ASTM D-445 o estándares modificados. Se mide en Centistokes a 40°C y 100°C 2) Oxidación del aceite Causado por: - Altas temperatura de operación - Contaminación con agua. - Alto porcentaje de aire - Catalizadores metálicos como el cobre. 3) Contenido en agua Los efectos de la contaminación por agua en el aceite lubricante: - Aumento de la viscosidad - Catalizador del proceso de oxidación. - Formación de ácidos. - Formación de barniz y lodos. - Disminuye la capacidad de filtrado delfiltro. - Agotamiento o arrastre “lavado” de algunos aditivos. El monitoreo y control de la cantidad de agua presente en el aceite se detecta a través de: - Demulsibilidad ASTM D-1401 /D-2711 - Prueba de Karl Fischer.


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- Prueba de crepitación (prueba de campo). - Centrifugadoras de aceite. - Filtros super absorbentes. - Deshidratadotes de vacío. 4) Contaminación con Aire Efectos de la contaminación por aire en el aceite lubricante: - Catalizador de la oxidación del aceite. - Acelera el agotamiento de algunos aditivos. - Falla de la película lubricante. - Corrosión. - Pobre transferencia de calor. 5) Contaminación por partículas sólidas: Los efectos de la contaminación con partículas sólidas en el aceite lubricante: - Catalizador de la oxidación del aceite. - Aumento de la viscosidad. - Desgaste Abrasivo, erosivo, por corrosión. - Fatiga de la superficie. - Agotamiento de aditivos. 5) Contaminación por anticongelantes - Pobre lubricación. - Espesamiento del aceite. - Flujo de aceite restringido. - Emulsiones. - Taponamiento o falla del cartucho filtrante. 5) Contaminación por combustible - Disminución de la viscosidad. - Pérdida de la película lubricante. - Oxidación del aceite. Para establecer el adecuado mantenimiento preventivo se establece una analítica de: 1)Viscosidad 2)Contenido de agua 3) Alcalinidad / Detergencia 4) Índice de dispersancia 5) Índice de contaminación 6) Dilución con combustible 7) Metales de desgaste Mediante el adecuado mini laboratorio de análisis rápido de aceites y el apoyo de laboratorio externo


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6.5 Endoscopia (visualización interna del motor)

Puntualmente y ante averías con un grado de dificultad elevado de acceso podemos acudir a la técnica de endoscopia, con objeto de inspeccionar: Estado de las válvulas, cilindros, engranajes, bielas, cigüeñales, reductores, estado de pistones en compresores o motores de explosión, rodetes de bombas…

7. Conclusión El trabajo expuesto pretende ser el análisis de las técnicas aplicar de mantenimiento predictivo en el generador. La aplicación de cada una de ellas y de cada uno de los elementos requiere de un estudio pormenorizado, tendiendo en cuenta su completa instalación y las condiciones de funcionamiento reales.

En Málaga a septiembre de 2006

Víctor Clavero Montenegro Ingeniero Técnico Industrial

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