Capítulo 3: Análisis de la generación, mantenimiento y disponibilidad de los grupos MTU
3.5 Principales medidas para prevenir estas roturas
3.5.1 Baja Potencia
Análisis de los combustibles usado por los motores, para evaluar sus parámetros fundamentales como el índice de azufre y partículas en suspensión, esto nos permite evaluar los niveles de desgaste en los componentes de inyección del motor y la contaminación en el aceite del mismo. Revisar con periodicidad los Filtro de combustible, debido a la obstrucción por las partículas en el diesel, no es necesario cambiar la bomba de combustible por la baja presión que estos presentan solamente sustituir un filtro de combustible y si esto no aumenta la presión sustituir la bomba.
El uso de llaves certificadas para el apriete de la culata del motor, porque no se le da el ajuste recomendado por el fabricante y esto trae consigo que ocurra la perdida de compresión por salideros en la junta.
3.5.2 Baja presión de aceite
Recomendar el análisis de los lubricantes para verificar sus propiedades.
Analizar los filtros de aceite para verificar su estado y ver si estos están perdiendo sus propiedades antes de tiempo y causan la baja presión de aceite, por ultimo pasar a la sustitución de la bomba de aceite o destapar el motor por pérdidas de propiedades en los metales del cigüeñal.
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3.5.3 Alta Temperatura
Analizar el refrigerante que tenga demasiado tiempo en uso y comiencen sus aditivos a precipitar, produciendo moho y corrosión al radiador ocasionándole perforaciones en los fluses. Verificar el nivel de refrigerante, para evitar el calentamiento y debido a fugas en las conexiones de refrigeración, o que el cambio de refrigerante no se realiza en el momento adecuado.
Analizar la corrosión en el impelente en la bomba de agua.
Termostato no funciona, por presentar conexiones sueltas o que este se encuentre en su etapa de desgaste.
Las Juntas de la tapa del radiador no se encuentran enteras y por el empate hay fuga de refrigerante, además de apretar las juntas con los valores recomendados por el fabricante.
3.5.4 Eléctrico
Revisar los aprietes en los bornes para evitar que estos se sulfaten y destruyan la batería. Revisar las conexiones, Cables rotos, sueltos o quemados.
Analizar el funcionamiento de los sistemas del circuito electrónico en el grupo.
Modificar las variantes de arranque y trabajo del generador, aumentar las resistencias de pre- caldeo para evitar la humedad en el generador. Analizar las horas de trabajo del alternador dañado por exceso de horas de trabajo (18) que deteriora el aislante en las bobinas y provoca la quema de este.
Evaluar la instalación de un grupo para controlar la potencia reactiva expedida por el generador y esto evitaría la quema de este.
3.5.5 Vibración
Analizar las vibraciones dentro del motor para ver el deterioro de los soportes. Analizar el desgaste de los cojinetes del motor.
Analizar las vibraciones para prevenir el desajuste en el devanado de la excitatriz del generador.
3.6 Análisis de resultados
En el estudio realizado al emplazamiento Cayo Santa María se pudo constatar que el nivel de preparación de los operadores es bajo, pues no tienen una estrategia de operación adecuada en los motores, algunos de estos trabajan hasta 18 horas por día mientras otros están disponibles y no entran en funcionamiento, además no se realizan estudios detallados de las incidencias registradas en el libro de control de estas para realizar mejoras en la operación y el mantenimiento del emplazamiento. No existe una debida correlación entre las empresas encargadas de la operación (Geysel, ENGEF, GDECU) y las encargadas de mantener la disponibilidad pues estas trabajan de forma independiente y no se relacionan entre sí, para
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determinar causas de las averías y esto trae consigo que no se pueda determinar la causa de la rotura con precisión.
El análisis de la generación dio como resultado que las principales averías ocurren después de un largo periodo de trabajo continuo, las roturas más importantes consisten en el pérdida del aislante del devanado (quemado) del generador, problemas de aislamiento y fallos en la excitatriz, sistemas de combustible con fallas en la presión de trabajo, el sistema electrónico presenta roturas en las tarjetas que gobiernan el grupo, sistema de líquido refrigerante con rotura en los fluses de los radiadores y mangueras de líquido refrigerante, en el bloque del motor presenta roturas en las camisas, así como los pistones y en la culata.
Las averías fundamentales son en generador con quema del enrollado, desajuste en los devanados de la excitatriz, perdida del aislamiento de este y rotura de las resistencias de pre caldeo. Estas son debido a los excesos de horas de trabajo del generador y la mala planificación de los mantenimientos, como soluciones a estos problemas se propone un estudio de vibraciones para evaluar la incidencia de estos en el grupo, aumentar la cantidad de resistencias de pre caldeo en el generador, así disminuye la humedad dentro del enrollado y disminuir las horas de explotación del grupo. Otra avería fundamental es en el sistema de refrigeración con los salideros por la junta de la tapa del radiador y en los fluses del radiador, la primera es debido a que las juntas tienen que ser empatadas porque no dan el largo de la tapa y los salideros por los fluses debido a la perdida de las propiedades de los líquidos refrigerantes que crean partículas que aceleran la corrosión en estos, como posibles soluciones es importar las juntas que llevan los radiadores para evitar empatar las mismas y hacer análisis de refrigerantes para evaluar sus propiedades.
A partir del estudio de la generación, estrategia de operación y mantenimiento del emplazamiento de grupos electrógenos se propone una modificación del mantenimiento que se realiza en estos emplazamientos, teniendo en cuenta un análisis de criticidad y causa efecto, específicamente se propone un mantenimiento productivo total. Al generador presentar un elevado índice de criticidad se propone un mantenimiento predictivo con técnicas especializadas. Los sistemas de refrigeración, combustible, controles electrónicos y el bloque del motor presentan una criticidad media, por tanto se propone mantenimiento preventivo planificado con un monitoreo continuo para la detección de irregularidades en el funcionamiento del motor. A los demás componentes del grupo se les recomiendan un mantenimiento correctivo por el bajo índice de criticidad presentado.
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Conclusiones
1. La Central Eléctrica Cayo Santa María con motores MTU de Diesel presenta un mal manejo de los porcientos de carga de los motores, existiendo una relación directa entre el exceso de horas de generación de las máquinas con el aumento del índice de incidencias (averías). Toda vez que se explota un motor por encima de las 6 horas diarias establecidas por el fabricante, que pueden llegar a trabajar hasta 16 horas, aumenta las fallas en los distintos sistemas del grupo. Teniendo en cuenta que de acuerdo a las especificaciones del fabricante los MTU no deben trabajar más de seis horas seguidas, pues estos grupos están concebidos para la reposición del sistema después de una caída de generación, por su rápida capacidad de general en poco tiempo, esto son utilizados como reguladores continuos de la carga trabajando a la par de los motores MAN Y HYUNDAI de fuel oil, estos últimos diseñados para la generación continua por intervalos de tiempos indefinidos, solamente interrumpido por las paradas de mantenimiento planificados o averías.
2. No existe la debida conexión entre las empresas encargadas del mantenimiento (EMGEF), (GEYSEL) y explotación (GDECU) de los grupos electrógenos, lo que provoca la no utilización de algunas herramientas como el software de control y monitoreo (SCADA) y el libro de control del régimen que pueden emplearse en la aplicación del sistema de mantenimiento. También existe una inadecuada capacitación de los operadores de la planta que unido al empleo de una mala estrategia de operación de los grupos aumenta el índice de avería, paradas innecesarias.
3. La “Propuesta de modificación del mantenimiento preventivo planificado mediante el diagnóstico técnico” disminuirá el riesgo de accidentes o destrucciones de los equipos debido a intervenciones innecesarias de mantenimiento, incrementará la disponibilidad y la vida útil de los motores, acortará el tiempo de parada por mantenimiento y se reducirá la frecuencia de averías inesperadas. Esta propuesta de mantenimiento se basa en el estudio de criticidad y estudio causa efecto que dió como resultado que los componentes que más fallan son: generador con un alto índice de criticidad de 150 (roturas más frecuentes son: quema de los devanados en el enrollado, rotura en el puente de diodos y el desajuste de los devanados de la excitatriz); sistemas electrónicos con un índice de criticidad de 48 (averías mas frecuentes: el control del generador (AVR) y el gobernador del motor); el sistema de líquido refrigerante presenta un índice de criticidad de 52 (averías en los radiadores y en las mangueras); el bloque del motor tiene un índice de criticidad de 49 (averías en la culata, pistones y camisas) y los demás sistemas del motor tienen un índice de criticidad bajo y las roturas son muy aisladas.
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Recomendaciones
1. Ampliar los estudios de generación y planificación del mantenimiento en la Central Eléctrica Cayo Santa María con vistas a la mejora de la disponibilidad y la disminución de averías inesperadas.
2. Se recomienda agregar a los estudios energéticos, de mantenimiento y disponibilidad, las técnicas de termografía, ultrasonido y radiografía con el objetivo de fortalecer el diagnóstico técnico de los motores Diesel de la generación distribuida en la planta Cayo Santa María.
3. Evaluar la instalación de flujómetros de combustible en los motores, para medir el consumo en g/kWh de Diesel y con esto evaluar el estado técnico de cada grupo de forma individual.
4. Aplicar una estrategia de operación de los motores y sus horas de generación por día para lograr un balance de trabajo en la central y evitar la salida de servicio de los grupos por roturas imprevistas.
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Bibliografía
1. Bárbara, H. M.: “Análisis de criticidad de grupos electrógenos de la tecnología fuel oil en Cuba”. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, ISSN-1010-2760, RNPS-0111, Vol. 21, No. 3, julio-septiembre, pp. 55-61, 2012.
2. Francisco, F. M.: “Calidad de la energía y generación distribuida en Cuba”. Revista Cubana de Ingeniería, 1(3), 41-50, Cuba. 2010.
3. Pinzón, A. A.: “Diseño de un plan de gestión para el mantenimiento centrado en la confiabilidad”. Universidad Industrial de Santander, Facultad de Ingeniería Físico-Mecánica, 2011.
4. SDMO: “Manual de uso y mantenimiento de los grupos electrógenos”.
5. Estévez, B. A.: “Valoración y evaluación de los impactos producidos por la contaminación sonora de la central eléctrica (CE) de fuel oil de San Agustín”. Tesis de Maestría. Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría (CUJAE), La Habana 2012.
6. Machín, A. F. O.: “Sostenibilidad del desarrollo y formación de ingenieros”. La Habana, Cuba. Editorial Universitaria, 2013. -- ISBN978-959-16-2207-5.
7. Vásquez, O. D. E.: “Aplicación del mantenimiento centrado en la confiabilidad RCM en motores Detroit 16v-149ti en Codelco División Andina”. Tesis de Diploma. Universidad Austral de Chile, Facultad de Ciencias de la Ingeniería, Escuela Ingeniería Civil Mecánica, Chile 2008.
8. Annual Energy Outlook 2013 DOE/EIA-0383(2013) | April 2013.USA
9. Noriega, H. M.: “Diseño de un software que facilite las actividades de mantenimiento a los motores diesel instalados en una empresa de telecomunicaciones”. Universidad de Oriente, Núcleo de Anzoátegui, Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas. Departamento de Mecánica, Venezuela, 2004.
10. Manual de mantenimiento de motores MTU. Technical Publication. MTU Friedrichshafen GmbH. Alemania 2005.
11. Artíles, A. H.: Sistemas de Mantenimiento. 2011
12. Olave, D.O.: Implementación de un sistema de mantenimiento por diagnostico a bordo de unidades navales y marítimas. Chile 2010.
13. Matienzo, J. 2006. La tecnología del diagnóstico técnico. 14. Corporation, F. 2010. Analizador de vibraciones Fluke 810.
15. Valderrama, R. 2012. "Diagnóstico de motores diesel mediante el análisis estadístico del aceite lubricante."
16. Fernández, S. 2008. "Caracterización del sistema actual de diagnóstico a los motores de combustión interna diesel en empresas cubanas y propuesta de modificación."
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17. Jiménez, A. A.: “Estudio de oportunidad de implementación de un proyecto de cogeneración en el combinado textil “Desembarco del Granma” Tesis de Diploma. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Facultad de Ingeniería Mecánica. Centro de Estudios Energéticos y Tecnologías Ambientales. Cuba 2013.
18. López, A. D.: “Propuesta de modificación del sistema de mantenimiento preventivo planificado (MPP) aplicado en los motores de las Centrales Eléctricas de Fuel utilizando el diagnóstico técnico”. Tesis de Diploma. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Facultad de Ingeniería Mecánica. Centro de Estudios Energéticos y Tecnologías Ambientales. Cuba 2012.
19. González, G. F.: “Potenciales de cogeneración en la central de grupos electrógenos de fuel oil (GEF) de Cayo Santa María”. Tesis de Diploma. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Facultad de Ingeniería Mecánica. Centro de Estudios Energéticos y Tecnologías Ambientales. Cuba 2013.
20. Batista, M. P. J.: Técnicas de diagnóstico y fallas en los motores de combustión interna fuel oil de la generación distribuida de electricidad. Tesis de Diploma. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Facultad de Ingeniería Mecánica. Centro de Estudios Energéticos y Tecnologías Ambientales. Cuba 2013.
ANEXOS
ANEXO I
Sala de monitoreo y control del emplazamiento
Motor MAN
Motores MTU con los transformadores
Anexo II
Motor Serie 4000
Bloque
del Motor
Tren de engranaje
Culata
Sistema de refrigerante por aire de carga
Sistema de lubricación
ANEXO III