REPOTENCIACIÓN A UN GENERADOR ELÉCTRICO DE 360 MVA

(1)

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA

MECÁNICA Y ELÉCTRICA

REPOTENCIACIÓN A UN GENERADOR ELÉCTRICO

DE 360 MVA

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO ELECTRICISTA

PRESENTA

C. CHRISTIAN ARTURO HERNÁNDEZ RODRÍGUEZ

C. EDWIN ALAN JAIMES GARCÍA

C. ENRIQUE MÁRQUEZ FRUTIS

ASESORES:

M. EN C. FABIÁN VÁZQUEZ RAMÍREZ

LIC. BLANCA MARINA FEREGRINO LEYVA

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Agradecimientos

A mis profesores y escuela. Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Zacatenco y en lo principal a los profesores que formaron parte de mi desarrollo profesional, mis tutores M.en.C. Fabián Vázquez Ramírez, Lic. Blanca Marina Feregrino Leyva, Ing. Rubén Navarro Bustos, gracias de corazón por haber depositado cada fragmento de su conocimiento en mí, por dedicar su tiempo y esfuerzo para lograr este gran éxito porque fueron personas muy importantes dentro de mi desarrollo profesional.

A los Ingenieros que me apoyaron. Ing. Filemón Nieves, muy en especial, Ing. Raciel Lugo García y a la institución quienes me brindaron la posibilidad de realizar mi servicio dándome la oportunidad de aprender y poder aplicar cada conocimiento que ahí me fue otorgado el cual e plasmado en este documento y en mi desarrollo profesional de corazón gracias por la confianza, apoyo y enseñanzas que obtuve.

A mis padres y hermano. Raúl Marquez Martínez quien me puso el ejemplo de cómo es posible realizar lo que uno se propone, agradezco su apoyo dedicando parte de su vida y tiempo en cada momento y siempre me brindo las posibilidades para poder realizar este éxito, Teresa Frutis Merlos quien con sus buenos consejos su apoyo incondicional siempre confió en mí, dedico su tiempo y fue parte muy importante de este logro, David Marquez Frutis quien siempre ha confiado en mí me dio su apoyo y siempre ha estado en las buenas y en las malas infinitamente y muy en especial les agradezco por siempre creer, confiar, y apoyarme para lograr esta meta que con gusto comparto y me siento orgulloso de ser parte de ustedes.

A mi familia. Carmen Merlos y Apolinar Segura quienes han sido unos segundos padres y me dedicaron su tiempo y apoyo, Jacinto Martínez, Yolanda Giménez mis abuelos quienes con sus consejos y apoyo incondicional siempre han estado presentes, Víctor Frutis, Angélica Cambrón, Josefina Martínez y Armando del Palacio por su apoyo y siempre estar presentes, primos que de igual manera siempre confiaron en mí y me brindaron apoyo para este gran logro en mi vida, Dulce Polanco quien dedico su tiempo y apoyo para hacer de esto un éxito, Miguel soto quien con consejos y apoyo estuvo a mi lado. Se los agradezco de corazón son personas que forman parte de este gran logro.

A mis amigos y compañeros que conocí dentro y fuera de la carrera y compartimos muchos logros gracias por esa amistad y apoyo incondicional, Alfa Lara, Christian Hernández, Edwin Jaimes, Fernando Huerta, Geraldine Zeferín, Juan Gonzales, Raúl Domínguez.

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Esta TESIS está dedicada en memoria a mis abuelitas

Siempre estarán en mi corazón.

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AGRADECIMIENTOS JAIMES GARCIA EDWIN ALAN

A mis padres Sofia Garcia Silis y Mario Jaimes Rojas quienes con su esfuerzo, sudor y sacrificio dieron la cara y creyeron firmemente en mi al brindarme todo su apoyo sin ningún interés y por mi bien a pesar de tan duras que se tornaron las cosas por las circunstancias vividas y aun siempre estando ahí apoyándome y dejándome estos estudios como el mayor regalo que se le puede dar a un hijo este logo va dirigido especialmente a ellos junto con mis hermanos Jair Azael Jaimes Garcia, Valeria Iaily Jaimes Garcia y Mario Alexey Jaimes Gracia que estuvieron aportando su grano de arena durante este trayecto de casi 20 años de estudio.

A mis profesores que durante la licenciatura me apoyaron y son pilares de referencia para fijar mis metas y llegar algún día a tener una vocación tan impecable como ellos como son el profesor: Rubén Navarro Bustos, Blanca Feregrino Leiva, David Cabrera, Raúl Méndez Albores, especialmente al profesor Fabián Vázquez Ramírez quien estuvo al pendiente de nuestro proceso durante varios semestres y nos brindo su gran conocimiento y experiencia en la elaboración de esta tesis.

También este agradecimiento es para aquellos compañeros con quienes me apoyaron y apoye haciendo que la estancia durante la licenciatura se tornara en los momentos mas duros un poco mas fácil, compartiendo sus conocimientos y brindando su sincera amistad durante el periodo escolar a mis amigos de esta tesis Hernández Rodríguez Christian Arturo, Márquez Frutis Enrique y Juan Alberto González Mendoza que siempre estuvo ahí para auxiliarme con las dificultades que se me iban suscitando se que son personas con las que puedo contar fuera de la escuela y seguir bendecido por sus grandes amistades.

Esta escuela me ah dado mucho y algún día prometo regresarle algo de lo mucho que me dio es un orgullo ser egresado de la ESIME ZACATENCO y pondré en alto su nombre en cualquier lugar que donde me presente.

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ÍNDICE

REPOTENCIACIÓN A UN GENERADOR DE 360 MVA

ÍNDICE PAGINA

Introducción 1

Justificación 1

Objetivo 1

Hipótesis 1

Capítulo I Elementos constitutivos del generador síncrono

1.1 Nomenclatura

1.2 Conceptos básicos 3

1.3 Corriente eléctrica 3

1.4 Tensión eléctrica 3

1.5 Potencia 3

1.6 Impedancia 4

1.7 Resistencia eléctrica 4

1.8 Inductancia eléctrica 4

1.9 Capacitancia 4

1.10 Generador eléctrico 4

1.11 Generador eléctrico de corriente alterna 4

1.12 Generadores trifásicos 5

1.13 Conexiones del generador 5

1.14 Características de generador trifásico 6

1.15 Descripción de las partes que componen al generador eléctrico 7

1.16 El rotor 8

1.17 Rotor típico cilindro 8

1.18 Estator 9

1.19 La cubierta 9

1.20 Las chumaceras 10

1.21 Enfriadores de hidrogeno 10

1.22 Terminales 10

1.23 Accesorios e Instrumentos 10

1.24 Antecedentes históricos 11

1.25 Centrales termoeléctricas 12

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ÍNDICE

Capitulo III Proceso de la repotenciación de un generador de 360 MVA

3.1 Paro del generador para mantenimiento 24

3.2 Preparativos antes de la repotenciación 25

3.3 Desencintado de cabezales y terminales del estator del generador 26 3.4 Desoldado de los conectores de los cabezales de las bobinas 28

3.5 Retiro de amarres y separadores de bobina 30

3.6 Extracción de bobinas del estator 31

3.7 Limpieza de ranuras en el laminado del estator. 37 3.8 Limpieza de áreas interiores lado turbina y lado excitador. 37 3.9 Limpieza de puentes, terminales, salida de fases y neutro del

generador 38

3.10 Preparación para el encintado de los conectores de puente

salidas de fase y neutro 38

3.11 Limpieza de conectores de los cabezales de las bobinas 38

3.12 Prueba del CID al núcleo del estator 38

3.13 Realización de la prueba de la toroide / termografías 39

3.14 Aplicación de pintura semiconductora 40

3.15 Realización de la prueba de alta tensión 41

3.16 Reapriete de tornillos pasantes del lado del estator 41

3.17 Inserción de bobinas al estator 42

3.18 Inserción de la última bobina 44

3.19 Elaboración de amarres entre bobinas inferiores y aro de micarta 46 3.20 Elaboración de amarres de las bobinas inferiores contra los yugos

o soportes. 47

3.21 Elaboración de amarres entre bobinas en cabezales. 47 3.22 Aplicación de resina al cordón de fibra de vidrio. 49

Capitulo II Pruebas al generador eléctrico

2.1 Repotenciación 15

2.2 Clasificación de los aislamientos 15

2.3 Procedimiento para realizar la prueba de la toroide 16

2.4 Prueba del CID 18

2.5 Prueba de resistencia de aislamiento 19

2.6 Índice de polarización 20

2.7 Prueba de capacitancia 20

2.8 Prueba de descargas parciales 21

(8)

ÍNDICE

3.23 Corrección de valores de resistencia entre ductos de ventilación de

las bobinas 50

3.24 Instalación de sensores. 50

3.25 Aplicación de soldadura en conectores. 51

3.26 Reacuñado del estator 52

3.27 Prensado de cabezales de bobinas. 53

3.28 Colocación de resistencias en cabezales de bobinas 54 3.29 Amarrado de conectores de los cabezales de bobinas 55

3.30 Preparación de cabezales para encintado 56

3.31 Encintado de cabezales 57

3.32 Aplicación de barniz aislante 59

3.33 Mantenimiento preventivo al excitador. 60

3.34 Revisión General del rotor de la excitatriz. 61 3.35 Revisión General de la excitatriz principal de C.A 62 3.36 Revisión de la excitatriz tipo piloto (Imanes permanentes). 62

3.37 Revisión General del rectificador rotativo. 63

Capitulo IV Análisis de las pruebas de costo beneficio de la repotenciación a un generador de 360 MVA

4.1 Resultados de pruebas realizadas al generador. 67

4.2 Resumen de resultados obtenidos. 70

4.3 Costo total de la repotenciación. 72

4.4 Condiciones de entrega, pago y realización. 73

4.5 Beneficios de la repotenciación 75

Conclusiones 76

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INTRODUCCIÓN

REPOTENCIACION A UN GENERADOR DE 360 MVA

Introducción a la repotenciación de centrales termoeléctricas

El trabajo constará de la repotencialización adecuada un generador eléctrico síncrono autoexitado con corriente directa que opera dentro de una central termoeléctrica convencional.

La finalidad del trabajo es dar a conocer un diseño eficiente para la adecuada repontencialización que hoy en día se requiere en las unidades generadoras que se encuentran dentro de las centrales termoeléctricas mediante diagnósticos en base a pruebas realizadas previamente a los mismos.

Justificación

Se busca favorecer la economía de las empresas dedicadas a la generación de energía eléctrica, contratar mano de obra mexicana para llevar a cabo la repotenciación a los generadores eléctricos de potencia y garantizar el buen funcionamiento de los mismos

Objetivos

Objetivo general

Repotenciar un generador eléctrico de 360 MVA.

Objetivos específicos

Alargar la vida del generador por lo menos 15 años. Evitar elevados costos al comprar un equipo nuevo.

Garantizar un buen funcionamiento y disponibilidad del generador

Hipótesis

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Capítulo I.

Elementos constitutivos del

generador síncrono.

En éste capítulo se analizaran los principios básicos del funcionamiento de los generadores síncronos trifásicos. Éstos se usan prácticamente para generar cantidades importantes de potencia, los niveles de voltaje a que ésta potencia se genera se encuentran en forma típica en el rango de 13.8 kV a 28 kV.

(11)

CAPITULO I

ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DEL GENERADOR SÍNCRONO

[image:11.612.119.519.146.450.2]

Página 3 Nomenclatura

Tabla 1.1 Nomenclatura

Representación Significado Unidades

t Temperatura °C

V Tención Volts

I Corriente Amperes

P Potencia Watts

z Impedancia

R Resistencia

C Capacitancia Faradios

L Inductancia Henrios

k Kilo x103

M Mega x106

1.2 Conceptos básicos 1.3 Corriente eléctrica.

El flujo o movimiento de partículas cargadas se denomina corriente eléctrica. En el Sistema Internacional (SI) su unidad de medición es el Amper (A). [4]

1.4 Tensión Eléctrica.

El movimiento de partículas cargadas requiere gasto de energía o está acompañado de liberación de energía. La tensión en un punto en el espacio, está definida como el trabajo por unidad de carga requerido para mover una carga desde un punto de tensión cero hasta el punto en cuestión. En el SI su unidad de medición es el Volt (V). [4]

1.5 Potencia.

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CAPITULO I

Página 4 1.6 Impedancia.

Es la propiedad que tiene un componente para limitar el paso de la corriente a través de un circuito. Normalmente nos referimos a ella como impedancia compleja, y consta de resistencia (afectada por la componente continua de la señal), y reactancia (afectada

por la componente alterna), su unidad de medida son los Ohms (Ω). [7]

1.7 Resistencia Eléctrica.

Es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico, frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica. [5]

1.8 Inductancia eléctrica.

Es la propiedad que tiene un inductor de almacenar energía electromagnética en su campo magnético, se puede definir como la oposición de un elemento conductor (una bobina) a cambios en la corriente que circula a través de ella.

También se puede definir como la relación que hay entre el flujo magnético y la corriente y que fluye a través de una bobina. Su unidad de medida son los Henrios. [6]

1.9 Capacitancia.

Propiedad de un sistema de conductores y dieléctricos la cual permite el almacenamiento de cargas eléctricamente separadas cuando existe diferencia de potencial entre los conductores. [4]

1.10 Generador eléctrico.

Es un dispositivo que transforma Energía Mecánica, química o solar en energía Eléctrica. La transformación de Energía Mecánica a Energía Eléctrica se consigue, por la acción de un campo Magnético sobre unos conductores Eléctricos, colocados sobre una armazón.

1.11 Generador eléctrico de corriente alterna.

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CAPITULO I

Página 5 1.12 Generadores trifásicos

Para un generador trifásico se deben de tener tres bobinas que deben de estar colocadas sobre el estator de manera que estén separadas 120º eléctricos y a esta máquina se le llama generador trifásico, en donde cada bonina esta separada 120º una con respecto a la otra, los voltajes inducidos son ea, eb, ec en valor instantáneo y el

valor eficaz o r.m.s. correspondientes EA, EB, EC, los índices A B C se refieren a la

secuencia de los voltajes inducidos, que significa el orden en que los voltajes son generados.

Las tres bobinas del estator generalmente están conectados en estrella (Y) o también pueden estar conectados en delta ( ) para conducir una fuente de voltaje trifásica, el voltaje inducido en cada bobina del estator se conoce como un voltaje de fase E y el voltaje que aparece entre cualquiera de los dos conductores de fase a fase o de línea, se conoce como el voltaje de línea VL, o bien el voltaje que terminal (Vt) cuando se mide

en las terminales de la máquina.

La magnitud del voltaje de cada fase es:

. Dónde:

Bm = Densidad de flujo máxima producida por el rotor (T).

Longitud de ambos lados de la bobina (m). = Velocidad angular del rotor (rad/seg).

1.13 Conexiones del generador 1.13.1 Conexión delta.

En esta conexión las tensiones de línea son iguales a las tensiones de fase pero las corrientes de línea son las resultantes de la suma vectorial de las corrientes de fase.

√

(14)

CAPITULO I

Página 6 1.13.2 Conexión estrella.

Esta consiste en unir tres de las seis terminales que tiene. El punto donde se unen las terminales se denomina neutro, mientras que la tensión desde este punto, hacia cualquiera de las terminales de la línea, será la tensión de fase. La tensión total o tensión de línea es _√ veces mayor que la tensión de fase. como los devanados ofrecen un solo camino al flujo de corriente entre fases, la corriente de línea es igual a la corriente de fase.

[image:14.612.250.406.230.409.2]

√

Figura 1.2 Diagrama de conexión estrella

1.14 Características del generador trifásico. 1.14.1 Polos lisos.

Se emplean en alternadores de altas velocidades (1000 o más r.p.m o el número de polos es menor e igual a 6) como los movidos por turbinas de vapor.

1.14.2 Su excitación.

El campo magnético que se requiere para la generación de una tensión alterna, está dado por electro imanes semejantes a los que existen en máquinas de c.c, por lo que es necesario ser alimentados con corriente continua. Existen diversas formas de excitar el campo del alternador, siendo las siguientes excitación propia, excitación separada, y excitación con rectificadores incorporados.

1.14.3 Excitación propia.

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CAPITULO I

Página 7 1.14.4 Excitación separada.

Es de excitación separada o independiente, cuando el alternador síncrono es excitado por un generador de c.c, que no está acoplado mecánicamente al mimo, como una batería de acumuladores o bien una maquina excitatriz accionada por un motor diesel.

1.14.5 Excitación con rectificadores incorporados.

Esta excitación consiste en que el mismo alternador síncrono acciona otra máquina más pequeña pero de corriente alterna, a esta, se agregan unos rectificadores para transformar la corriente alterna en corriente continua y posterior mente excitar el campo.

1.15 Descripción de las partes que componen al generador eléctrico trifásico.

Los elementos que constituyen un alternador son, el rotor, el estator o inducido, el núcleo del estator, la cubierta o carcaza, las chumaceras, los enfriadores de hidrógeno, las terminales o boquillas para conexión externa y accesorios o instrumentos para monitoreo y protección.

Así mismo, asociados con estos equipos tenemos los sistemas de aceite de sellos, de gas hidrogeno y en algunos casos de agua desmineralizada de enfriamiento.

[image:15.612.58.578.452.695.2]

La siguiente imagen visualiza los componentes de un generador trifásico de una central termoeléctrica convencional. (Figura 3)

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CAPITULO I

Página 8 1.16 El rotor

La parte rotatoria de un generador es síncrono esta normalmente construida en una o dos formas: (1) con polos salientes (2) con rotor cilíndrico. La máquina con rotor de polos salientes tiene alimentación de corriente directa (C.D.) en el devanado del campo del rotor, para producir el campo magnético; a la zapata polar se le da una forma que permita que la densidad de flujo en el entrehierro tenga una forma senoidal.

En los generadores de rotor cilíndrico, el devanado de C.D. estará colocado en las ranuras del rotor, como el entrehierro es uniforme se obtiene una mejor distribución del flujo, comparativamente con las máquinas de rotor con polos salientes.

1.17 Rotor tipo cilindro

Los rotores tipo cilindro se usan en forma exclusiva en generadores accionados por turbinas de vapor tales como los conocidos como turboalternadores o turbogeneradores, tienen por lo general dos o cuatro polos por sus aplicaciones a altas velocidades y debido a que estos rotores son compactos, se pueden soportar las fuerzas centrifugas desarrolladas en los grandes generadores a altas velocidades. Algunas veces los rotores cilíndricos no son laminados y su ranurado se trabaja por fuera.

P= Numero de polos

N=Velocidad en revoluciones por minuto (RPM)

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CAPITULO I

Página 9 1.18 Estator.

El núcleo del estator o circuito magnético, está constituido por delgadas láminas de acero al silicio, troqueladas para formar las ranuras donde van alojadas las bobinas del estator o inducido. Estas láminas o chapas son unidas fuertemente y aisladas entre sí con barniz u otro material aislante, para reducir las pérdidas por efecto Joule.

A través del laminado del núcleo se tienen canales de ventilación para permitir el paso del hidrogeno refrigerante.

En las ranuras del interior se aloja el embobinado. Si es un estator trifásico, su embobinado comprende tres bobinas, (o grupos de bobinas) separadas una de otra a 120 grados.

Los embobinados están formados por semi-bobinas o bastones, los que a su vez están formados por un conjunto de conductores de cobre dispuestos de tal manera que éste tiene forma rectangular en su sección transversal, para poderse alojar en las ranuras del núcleo. En algunos casos, estos tienen ductos o canales para, al igual que el núcleo, permitir el paso del refrigerante.

Las semi-bobinas tienen una porción recta que es la que queda alojada en las ranuras del núcleo, y unas curvas que se soldán en los extremos con otras semi-bobinas, para formar las bobinas a conectarse a los cabezales.

El aislamiento de las bobinas es especial y a base de cintas (de mica, de fibra de vidrio, etc.) impregnadas con resinas (epóxicas y poliéster), ya que deben de resistir los esfuerzos eléctricos, mecánicos y térmicos a que son sometidas. Así mismo, tienen acabados con pinturas semiconductoras y de distribución de esfuerzos o gradiente, en la sección ranura y cabezal respectivamente, con el objeto de protegerlas de los efectos dañinos de las descargas parciales de efecto corona y para reducir los esfuerzos en las salidas de ranura.

1.19 La cubierta

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CAPITULO I

Página 10 1.20 Las chumaceras

El rotor del generador se encuentra soportado en sus extremos por dos chumaceras, y en algunos casos, el rotor de la excitatriz por otra chumacera).

Para evitar esfuerzos indebidos a la flecha, por deflexión o por desalineamiento, las chumaceras son esféricas en su exterior para que resulten autoalineables e internamente recubiertas por una camisa de metal Babbit antifricción.

Las chumaceras son lubricadas, por aceite a presión del sistema de lubricación de la turbina.

En los soportes de las chumaceras se encuentran soportados los elementos para formar los sellos aceite, que evitan la salida del hidrógeno del generador.

1.21 Enfriadores de Hidrogeno.

Montados en la cubierta, los enfriadores del generador son cuatro que pueden estar en las esquinas o en grupos de dos en el extremo lado turbina. Estos intercambiadores de calor extraen el calor al gas hidrógeno cuando este es obligado a pasar a través de sus tubos aleteados, después de haber recorrido los pasajes del estator y del rotor, ya que por el interior del enfriador circula agua de enfriamiento.

1.22 Terminales.

Las terminales o boquillas del generador son de porcelana y se utilizan como salidas de las terminales del estator para su conexión exterior. Estas boquillas deben de tener el suficiente aislamiento para soportar con facilidad el voltaje nominal de generación, y la suficiente capacidad para conducir sin problemas la corriente a plena carga.

1.23 Accesorios e instrumentos.

Para monitoreo de los parámetros y protección del generador, se tienen los siguientes dispositivos:

Sensores de vibración y temperatura instalados en los soportes de sus chumaceras.

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CAPITULO I

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Detectores de temperatura por resistencia RTD’S, entre el embobinado del estator, en la sección recta de las bobinas (ranuras) y en los ductos de ventilación a la salida de los enfriadores de hidrógeno.

Terminal de prueba sobre la cubierta de la chumacera aislada, para medición de los voltajes inducidos en la flecha.

Escobilla para aterrizaje de la flecha cerca del cople con la turbina, para drenar los voltajes de flecha y proteger el metal de las chumaceras contra el efecto pitting.

Equipo de virado "torna flecha" para evitar la deformación del rotor después de un paro cuando el metal está caliente.

1.24 Antecedentes Históricos

En el año de 1879 se inicia el empleo de la electricidad en procesos industriales, tras la instalación de un sencillo generador en la fábrica textil “La Americana”, en León

Guanajuato. Pocos años después, las minas utilizaron ya el fluido eléctrico para la operación de desagüe en sus tiros, entre otros usos.

Así es como da comienzo un nuevo y prometedor capítulo en la historia de México. En Julio de 1880 se llevaron a cabo los primeros experimentos de alumbrado público. Se colocaron en la Cuidad de México, dos focos de arco voltaico: uno en el kiosco central y otro en la esquina suroeste del jardín de la Plaza de la Constitución. Meses más tarde, la compañía de Samuel B. Knight instaló 40 lámparas incandescentes de arco en el Zócalo del Distrito Federal.

Una década después, México construye su primera planta hidroeléctrica en Batopilas, Chihuahua, la cual es aprovechada como fuente primaria para la generación eléctrica los saltos y caídas de agua de los ríos.

A principios de este siglo, en varios estados de la República funcionaban plantas hidráulicas destinadas a satisfacer, sobre todo, las necesidades del sector productivo regional: fábricas, industrias y minas. La energía excedente se destinaba a servicios urbanos.

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CAPITULO I

Página 12

Fue tal el auge de la electricidad, que para 1920 funcionaban en nuestro país 199 compañías mediante la inversión de empresarios extranjeros.

Sin embargo, la falta de eficiencia de dichas empresas provocaron la aparición de una serie de anomalías: abusos en el cobro de tarifas, la aplicación de multas y fallas en el suministro, crearon un clima de descontento entre los consumidores que afectó el proceso de producción industrial y agrícola. Además, amplias zonas rurales carecían totalmente de fluido eléctrico.

La situación entró en calma y en orden definitivos cuando el 14 de Agosto de 1937, el Poder Ejecutivo Federal, representado por el presidente Lázaro Cárdenas del Río, decretó la creación de la Comisión Federal de Electricidad, con la encomienda de organizar un sistema nacional de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica para el beneficio del pueblo de México.

El inicio de operaciones de la Comisión Federal de Electricidad permitió establecer un vínculo entre el suministro de fluido y los objetivos sociales del proyecto nacional.

Integrar una industria eléctrica fue un proceso lento, ya que representó diez acciones de tipo legislativo que facilitaron, por una parte, el crecimiento de la Comisión Federal de Electricidad y, por otra, un control cada vez mayor del sector público en materia tarifaria. Las acciones de la CFE se reflejan en el hecho de que, en 1959, las dos principales empresas extranjeras que comercializaban electricidad: la American Foreign Power Company y la Mexican Light and Power Company Limited, recibían de la CFE el 70% de la energía que revendían.

El gobierno inicia entonces, un proceso de compra de las compañías extranjeras que culmina en un acto trascendental para la vida del país: el 27 de Septiembre de 1960, el presidente Adolfo López Mateos nacionaliza la industria eléctrica, consolidando así el proceso del desarrollo económico de México.

1.25 Centrales Termoeléctricas.

Las centrales termoeléctricas producen la electricidad a partir de energía calorífica desprendida por la combustión de diesel, carbón, gas natural, combustóleo y otros aceites pesados.

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CAPITULO I

Página 13

[image:21.612.80.541.179.394.2]

1.26 Con datos de l_{a “SENER” (}Secretaría de Energía). La capacidad efectiva de generación en el país se encuentra de la siguiente manera.

Tabla 1.2 Capacidad efectiva instalada por tipo de generación al mes de Marzo de 2014

Tipo de generación

Capacidad

efectiva en MW

Porcentaje

Termoeléctrica 36, 518.00 67.06%

Hidroeléctrica 11, 509.00 21.13%

Carboeléctricas 2, 600.00 4.77%

Geotérmoeléctricas 823 .00 1.51%

Eoloeléctrica 598.00 1.09%

Nucleoeléctrica 1 400.00 2.57%

Fotovoltaica 6.00 0.01%

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Capítulo II.

Pruebas al generador

eléctrico.

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CAPÍTULO II

PRUEBAS AL GENERADOR ELÉCTRICO

Página 15 2.1 Repotenciación

Repotenciar es aumentar la potencia. Las plantas de generación eléctrica pueden ser repotenciaciadas de varías formas, que van desde el cambio de equipos que ya no funcionan, y que por eso su potencia la tiene disminuida; el reequipamiento con equipo de mayor calidad, para que tenga mejores resultados de operación.

Los objetivos de la repotenciación son [10]:

1. Incremento de la potencia y eficiencia de salida.

2. Mejor utilización de los activos instalados.

3. Mayor flexibilidad operacional.

4. Aumento de confiabilidad y disponibilidad.

5. Reducción de costos.

6. Extensión de la vida de la central.

7. Bajar emisiones de contaminantes.

2.2 Clasificación de los aislamientos.

Tabla 2.1 Clasificacion de aislamientos.

Clasificacion Temperatura

Clasificacion Y 90ºC

Clasificacion A 105 ºC.

Clasificacion E 120 ºC.

Clasificacion B 130 ºC.

Clasificacion F 155 ºC.

Clasificacion H 180 ºC.

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CAPÍTULO II

Página 16

2.3 Procedimiento para realizar la prueba de toroide al generador.

Este procedimiento tiene la finalidad de ilustrar de manera práctica la ejecución de la prueba de Toroide al generador de 360 MW, específicamente.

Se hace el cálculo del toroide que se va a instalar. El procedimiento es como sigue:

DATOS:

- Longitud del núcleo (Lc) = 5.20 m

- No. ductos de ventilación (nd) = 66

- Diámetro exterior (Do) = 2.492 m

- Frecuencia (f) = 60 Hz

- Profundidad de ranura (ds) = 25.5 cm

- Diámetro interior (Dg) = 1.12m

- Longitud ducto de ventilación (Wd) = 4 mm

- Tensión nom estática (VI) = 20 kV

- No. vueltas serie/fase (Tph) = 9 vueltas por fase

A) Flujo total que cruza el entrehierro

B) El flujo que circula en la sección de acero

C) La sección transversal de la trayectoria del flujo en el núcleo D) La longitud de la trayectoria del flujo

E) El número de vueltas que requiere el toroide

Del valor anterior Bc = 1.3144 T, se tiene que He = 300 A-vueltas/m

F) La corriente resistiva G) La corriente de excitación

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CAPÍTULO II

Página 17

J) Los volts-vuelta = 693, aislamiento recomendado 1.5 x 693 = 1039.5 volts. Antes de realizar esta prueba es muy importante haber hecho la prueba del CID para verificar las corrientes de fuga en los paquetes de laminación ya corregidos. Deben estar correctamente identificados para facilitar el chequeo de partes calientes durante la prueba de toroide, con termografía o termómetro infrarrojo.

Primeramente se asegura que el generador esté desconectado tanto del neutro como de las fases para evitar la inducción al transformador durante la prueba.

También es necesario tener disponible y confiable el registrador de temperaturas en BTG para monitorear incremento de temperatura del estator durante la prueba.

Se hace limpieza del estator con solvente dieléctrico, aspiradora y trapo limpio.

Se prepara la cama de madera en la parte superior del generador así como en la parte inferior del estator centrándola debidamente para uniformizar correctamente el flujo magnético.

Después se instalan 6 vueltas de cable 4/0, 600 V sin pantalla sobre la cama de madera, las cuales deben estar bien amarradas para que el cable se mueva al momento de la energización.

Para amarrar el cable se utiliza hilo de fibra de vidrio de 3 mm de Φ.

También se instalan dos cables de 750 MCM a 5000 V con pantalla, desde el interruptor donde se va alimentar hasta el generador haciendo al cono de alivio en la salida del interruptor.

Debe hacerse la instalación local del circuito de control del interruptor utilizando cable 3 x 12 desde el cubículo del interruptor hasta cerca del generador. Para esto se utiliza un conmutador o pistola de control de dos contactos mínimo para apertura y cierre del interruptor incluyendo señalización.

Se conectan las terminales del cable 4/0 con las terminales del cable de 750 MCM. Nota: Esta conexión debe estar fuera del generador, véase dibujo.

Se energiza cerrando el interruptor de 4.16 kV y se checa el voltaje y la corriente dando valores V = 700 V, I = 205 A.

(26)

CAPÍTULO II

Página 18 2.4 Prueba del CID.

Dado que el núcleo del estator está muy ligado al devanado, se incluye el diagnóstico del núcleo magnético del estator mediante la prueba de El CID (Core Imperfection Detector). Esta prueba determina cortos circuitos entre laminaciones del núcleo del estator mediante una bobina que produce un flujo magnético del 4 % del flujo nominal de la máquina. La prueba de El CID ha demostrado buena sensibilidad para detectar laminaciones en corto en el núcleo del estator de turbogeneradores. El objetivo de esta prueba es detectar los puntos calientes (Hot spots) que se generan en el laminado del estator debido a cortocircuito interlaminar [11].

El corto circuito entre laminaciones no es un proceso de envejecimiento natural, ocurre principalmente durante trabajos de mantenimiento o por impacto del rotor contra el estator del generador. Pero también puede resultar del deterioro de cualquier otro componente del generador, por ejemplo: piezas del rotor flojas pueden dañar el núcleo, la falla del aislamiento de los tornillos de apriete, la sobreexcitación puede causar daño del aislamiento de las laminas y fundir las laminaciones o también el aflojamiento de la presión del núcleo puede generar vibración interlaminar y erosionar el barniz aislante.

El criterio de aceptación para considerar un núcleo magnético en buenas condiciones es el presentado en la Tabla.

Tabla 2.2 Criterios de aceptación para la prueba El Cid [11].

Criterio

El Cid (mA)

(27)

CAPÍTULO II

Página 19 2.5 Prueba de resistencia de aislamiento.

Es la propiedad del aislamiento eléctrico en un devanado para oponerse al paso de la Corriente Directa.

-Desconectar las terminales de linea y neutro del estator, esta prueba se efectua fase por fase y a las tres fases contra tierra.

[image:27.612.82.511.441.722.2]

-Aplique una tension de prueba de C.D. sotenida por 10 min. de acuerdo a lo recomendado en la norma IEEE 43-2000[12].

Tabla 2.3 Niveles de aceptacion recomendados por IEEE st 43-2000.

Tension Nominal del equipo

(Volts)

Tension de prueba

(Volts)

Menor a 1,000 500

1,000 – 2,500 500 – 1,000

2,501 _– 5,000 1,000 _– 2,500

5,001 – 12,000 2,501 – 5,000

Mayor a 12,000 5,001 _– 10,000

Tabla 2.4 Valores minimos de Resistencia de aislamiento recomendados por IEEE st 43-2000.

M



a 1 minuto (40 ºC)

Tipo de Aislamiento

kV + 1 Devanados Const. Antes 1970

100 Devanados Const. Despúes 1970

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CAPÍTULO II

Página 20

Figura 2.1 Fallas en el aislamiento

2.6 Índice de Polarización

Es la variación en el valor de la Resistencia de Aislamiento con el tiempo, el cociente del valor de la Resistencia de Aislamiento a 10 min entre el valor de la Resistencia a 1 min IEEE std 43-2000.[12]

Tabla 2.5 Valores minimos de indice de polarizacion recomendados por IEEE st 43-2000.

2.7 Prueba de capacitancia

-Factor de disipación al 20%Vn: Es el valor obtenido al 20% de la tensión nominal del equipo.

-Capacitancia al 20%Vn: Es el valor obtenido al 20% de la tensión nominal.

-Variación del factor de disipación . : Es la diferencia entre dos valores de factor de disipación obtenidos, típicamente al 60% y 20% de la tensión nominal del equipo.

-La prueba se efectúa fase por fase, energizando una fase y las otras dos a tierra.

-Medir el factor de disipación y capacitancia en escalones de tensión del 20%Vn, hasta la tensión de prueba.

-Obtener el factor . [12]

Tabla 2.6 Valores recomendados por IEEE st 43-2000.

Aislamiento

F.D. al 20 %

Vn

Asfaltado 3-5% <3

Poliester 1-2% <2

Epoxico 0-1% <1

Tipo de Aislamiento Valor Minimo de IP

A 1.5

B 2.0

F 2.0

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CAPÍTULO II

Página 21 2.8 Prueba de descargas parciales.

Las descargas parciales son descargas electricas que solo puentea parcialmente el aislamiento entre conductores, es una descarga localizada debida a la ionizacion de un sistema de aislamiento gaseoso cuando la tension aplicada excede un valor critico. Como la corriente que se esta midiendo es muy pequeña, la unidad de medicion que se utiliza es el Coulomb (picoCoulomb 10e-12_y

[image:29.612.87.529.464.697.2]

nanoCoulomb 10e-9).

Tabla 2.7 Criterios de evaluacion para Mica-Epoxica.

Q(pC)

Diaganostico

< 10,000 Excelente 10,000< Qm <30,000 Aceptable

>30,000 Critico >100,000 Investigacion

Los límites establecidos son solo de referencia ya que realmente no existen límites normalizados para la magnitud de las Descargas Parciales, para la evaluación de un sistema aislante debe considerarse la tendencia de la magnitud a través del tiempo ya que por ejemplo, a los aislamientos nuevos les afecta menos la presencia de las Descargas Parciales.

(30)

CAPÍTULO II

Página 22 2.9 Pruebas de descarga a la ranura.

[image:30.612.85.528.206.571.2]

Evaluar la integridad de la pintura/cinta semiconductora en la parte activa del devanado mediante una bobina recolectora de campo magnético.

Tabla 2.8 Criterios de evaluacion para aislamientos.

Tipo de Aislamiento Valor Aceptable

Mica resina epóxico < 20 mA Mica resina poliester < 30 mA Mica asfalto/shellac < 100 mA

(31)

Capítulo III

Proceso de la

repotenciación de un

generador de 360 MVA.

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CAPITULO III

PROCESO DE LA REPOTENCIACIÓN DE UN GENERADOR DE 360 MVA

Página 24 3.1 Paro del generador para mantenimiento

Actividades preliminares de paro del generador eléctrico para mantenimiento.

La secuencia para el paro del generador que sale a mantenimiento, de acuerdo a los procedimientos de operación, se lleva a cabo con ligeras variantes como sigue:

a.- Reducción de la carga del generador (descarga).

b.- Desconexión del sistema apertura interruptores de máquina (disparo).

c.- Al llegar a velocidad cero, enganchar y rodar con tornaflecha.

d.- Paro del equipo tornaflecha, cuando la temperatura del metal del primer paso de la turbina sea de175°C o menos.

e.- Posicionar el rotor, con sus caras polares en dirección vertical.

f.- Evacuar el hidrógeno del generador.

g.- Paro de la unidad de aceite de sellos.

h.- Destapar los registros y dejar ventilar.

(33)

CAPITULO III

Página 25 3.2 Preparativos antes de la repotenciación.

[image:33.612.162.465.497.668.2]

- En el área de trabajo se instalarán 3 casetas, una primera para alojar la herramienta, una segunda alojara los materiales y una tercera para utilizarla como oficina para los supervisores. Las cuales deben equiparse con aire acondicionado, internet y teléfonos.

Figura 3.1 Casetas habilitadas con equipo indicado.

- Se preparan 54 soportes para las bobinas nuevas y para recibir las bobinas usadas, estas tienen las siguientes medidas: 2.50 m de largo x 1.50 m de alto y 1.20 m abierto.

(34)

CAPITULO III

Página 26

[image:34.612.252.406.496.681.2]

- En el generador se coloca madera triplay en las entradas, en lado excitador y lado turbina así como también instalar andamio abajo del generador para desmantelar los bushings.

Figura 3.3 Colocación de madera en el generador.

3.3 Desencintado de cabezales y terminales del estator del generador.

- El personal debe utilizar el equipo de seguridad apropiado:

Mascarilla, guantes, capucha, lentes protectores, ropa de trabajo, tapabocas.

- Antes de iniciar con el desencintado se debe de tapar los ductos de ventilación de las bobinas con cinta masking tape para evitar que alguna partícula pueda infiltrarse dentro de los ductos mientras se realiza el desencintado.

(35)

CAPITULO III

Página 27

- Con ayuda de una cuchilla, se corta el aislamiento de la parte más delgada del cabezal, es decir, donde termina la bobina superior y la bobina inferior. El corte se hace de forma transversal.

- Se hace un corte longitudinal entre ambos cortes transversales y enseguida se desprende el aislamiento con ayuda de un desarmador y un mazo de plástico.

- Enseguida se hace limpieza de los conectores utilizando una cuchilla y desarmador para desalojar el cemento que se encuentra entre ellos de tal manera que queden totalmente limpios.

[image:35.612.174.437.341.591.2]

- Se debe aspirar constantemente para evitar que el polvo de fibra de vidrio se meta al interior del generador y también para que no sea aspirado por el personal que está haciendo el trabajo.

(36)

CAPITULO III

Página 28

3.4 Desoldado de conectores de los cabezales de bobinas.

- Se realiza limpieza del cabezal y de los conectores para que el inductor se introduzca correctamente.

- Se coloca un recipiente por debajo del cabezal para recolectar la soldadura o estaño que cae al derretirse con el calor, así como los tornillos y conectores.

[image:36.612.172.476.332.631.2]

- Se procede a desoldar con el conector que se tiene enfrente, colocando el inductor hasta calentar el conector y derretir la soldadura. Esta operación se realiza las veces que sea necesario hasta observar que se afloja el conector o se cae toda la soldadura, este procedimiento se realiza para los demás conectores.

(37)

CAPITULO III

Página 29

- Con ayuda de un desarmador grande o espátula y mazo de plástico se golpea el conector hacia un extremo para que el paquete de solera salga del conector. - Una vez que queda libre un extremo del conector, es decir, que ya no hay

conexión con el paquete de solera, este paquete se separa del ducto de enfriamiento, con el auxilio de una herramienta especial que sirve para introducir el paquete, para hacer palanca y separarlo del ducto de enfriamiento y así se pueda sacar el conector del otro paquete de solera.

- Una vez que se separó el paquete de solera, se utiliza el desarmador y el mazo para sacar el conector del paquete de solera de la bobina superior.

- Se separa el paquete de soleras del ducto para que no obstruya la maniobra de extracción de los demás conectores.

[image:37.612.167.446.320.636.2]

- Para los demás conectores se hace la misma operación.

(38)

CAPITULO III

Página 30 3.5 Retiro de amarres y separadores de bobina.

- Se deben de utilizar las siguientes herramientas: Cuchilla, mazo de plástico, desarmador, pinzas, herramienta especial, cuñas de madera.

- Se corta el amarre con la cuchilla y se extrae el hilo con unas pinzas.

- Se mete una cuña de madera en medio de las dos bobinas y delante del separador hacia el cabezal, para que separe las bobinas y se pueda desplazar el separador.

- Con herramienta especial y el mazo de plástico se golpea el separador y éste se desliza hacia el cabezal.

[image:38.612.200.450.336.610.2]

- Se introduce otra cuña de madera y se saca la primera bobina. - Se continúa golpeando el separador hasta que sale la próxima.

(39)

CAPITULO III

Página 31 3.6 Extracción de bobinas del estator.

- Antes de realizar cualquier maniobra es recomendable realizar limpieza con aire a presión y aspiradora en todas las ranuras del estator para evitar que se filtren astillas o basura que impida que las bobinas salgan libremente.

- Para comenzar con la extracción de las bobinas se coloca un cartón o hule en la parte inferior del estator para que se deslicen las bobinas.

- Se instalan los estrobos de seda en los extremos de la bobina que se va a aflojar.

- Se colocan montacargas de 2 toneladas de tal manera que la tensión sea en un ángulo de 90° u opuesto a la bobina que se va a tensionar.

- Ambos montacargas se tensan de una manera uniforme.

[image:39.612.191.438.406.672.2]

- Se coloca en los extremos un cartón con masking tape sobre la cara superior de la bobina donde inicia la curva.

(40)

CAPITULO III

Página 32

- Con los mazos de plástico se golpea en la parte donde comienza la curva de la bobina cerca del laminado, es decir, sobre el cartón colocado. Los golpes deberán ser simultáneos para que la bobina se levante del centro.

- Ya que la bobina se ha despegado se introduce una guía plana de 1/4” de diámetro por en medio de las bobinas de la ranura en la cual se está trabajando.

- Al salir la guía del lado excitador, se le amarra una manguera de teflón. - Se comienza a jalar la guía hasta que salga la manguera en el lado turbina. - Se coloca la abrazadera en la manguera lado turbina.

- Se presuriza la manguera con aire utilizando el conector y el cabezal aproximadamente a 4 Kg/cm2

.

Figura 3.10 Introducción de aire a la manguera de teflón para levantar la bobina superior.

- Se observa si la bobina superior levantó.

- Se aflojan un poco los montacargas y se golpea en los extremos, entonces comienza a levantarse la bobina.

- Se tensionan nuevamente los montacargas y se despresuriza la manguera de teflón.

- Se quita la abrazadera de la manguera y se amarra la guía.

- Se jala la manguera de lado excitador y al salir la guía se amarran dos mangueras de teflón.

- Se jala la guía hasta que salgan ambas mangueras del lado turbina. - Se coloca la abrazadera o prensa en ambas mangueras.

(41)

CAPITULO III

[image:41.612.149.481.93.342.2]

Página 33

Figura 3.11 Levantamiento de las bobinas.

- Se aflojan los montacargas.

- Se golpea en ambos extremos de la bobina y se observa que la bobina continúa saliendo.

- Se tensan los diferenciales.

- Ahora se despresurizan las mangueras, se quitan las prensas y se amarra un lazo de polipropileno de 1/4” de diámetro en el extremo lado excitador.

- Se jalan ambas mangueras del lado excitador hasta que sale el lazo, se quitan las

mangueras de teflón y ahora se amarra una manguera de contra incendio de 1” de

diámetro.

- Si no pasa totalmente la manguera se presuriza y se golpea en ambos extremos de la bobina.

- Se jala hasta que sale totalmente la manguera.

(42)

CAPITULO III

Página 34

Figura 3.12 Introducción de la manguera contra incendio.

- Cuando la parte curva de la bobina ha pegado con la anterior se deja en esa posición y entonces se comienza la maniobra de extracción con la bobina siguiente de tal manera que ésta pegue con la que se aflojó y así sucesivamente hasta que salga una de ellas.

- Se deberán de aflojar 4 o 5 bobinas para poder sacar una.

- Una vez que ha salido una bobina, las que siguen salen libremente.

- Para las bobinas superiores del estator se tienen que detener contra las bobinas inferiores con un lazo de polipropileno para que al salir de la ranura no caigan de golpe y colocar maderas de 4”x 2” en la ranura inferior para ser contenidas.

- Ya que han salido de la ranura se colocan dos diferenciales o montacargas colgados del centro del generador con tornillos sobre la carcaza para dejar las bobinas hasta que se apoyen en la parte inferior del estator.

- Para sacar las bobinas del interior del estator se coloca un estrobo de seda en el extremo de la bobina del lado excitador y se levanta con la grúa viajera. En el otro extremo se coloca un cartón o hule para que al arrastrar la bobina, ésta no se dañe y tampoco dañe el laminado.

(43)

CAPITULO III

Página 35

Figura 3.13 Extracción de las bobinas con maquinaria y equipo adecuado.

- Una vez que está totalmente fuera, se coloca otro estrobo y se levanta para ser colocados en los soportes de madera previamente instalados en el área designada.

Figura 3.14 Área donde se colocan y protegen las bobinas.

(44)

CAPITULO III

Página 36

3.7 Limpieza de ranuras en el laminado del estator.

- Inicialmente se sopla el estator con aire a presión para desalojar los residuos de impurezas que se desprendieron al extraer la cama inferior de bobinas.

- Se coloca un tapete de hule a lo largo del estator.

- Con una cuchilla y formón se procede a retirar la resina que quedó en las caras laterales de las ranuras. Esta limpieza se hace deslizando el formón paralelamente al laminado para no dañarlo.

- Se inicia por las ranuras de la parte superior del estator para que la resina que se desprenda caiga sobre el hule colocado, en la parte inferior del estator.

- Con la aspiradora se recolecta la resina desprendida por el formón para que no penetre a través de la separación de los paquetes laminares.

3.8 Limpieza de áreas interiores lado turbina y lado excitador.

- Inicialmente se recogen los residuos de aislamientos y sólidos más grandes con escoba y recogedor.

- Enseguida se utiliza la aspiradora para extraer el polvo de las zonas más escondidas.

- Después se sopletea con aire a presión.

[image:44.612.199.399.485.693.2]

- Se utiliza una cubeta con agua y jabón para aplicar con una fibra a las partes mecánicas, soportes, ménsulas y carcaza del generador y se seca con franela. - Para los aislamientos se utiliza acetona aplicada con brocha y trapo limpio.

(45)

CAPITULO III

Página 37

3.9 Limpieza de terminales de puentes, salida de fases y neutro del generador.

- Se coloca una charola de 30 x 50 cm debajo del conector y se aplica calor al mismo con el soplete de gas butano.

- Ya caliente el conector, con la brocha se aplica pasta fundente y se quita el estaño o soldadura.

- Lo anterior se realiza las veces que sea necesario hasta limpiar totalmente el conector.

3.10 Preparación para el encintado de los conectores de puentes, salidas de fase y neutro del generador.

- Se coloca una charola debajo del conector para recibir el aislamiento que se va a quitar.

- Se quita el aislamiento requemado por la soldadura.

- Después se utiliza una cuchilla muy filosa para desvanecer el aislamiento en forma de punta de lápiz para que al colocar el nuevo aislamiento éste traslape correctamente.

- El personal debe utilizar mascarilla y gogles debido a que el material es fibra de vidrio y produce polvo.

3.11 Limpieza de conectores de los cabezales de las bobinas.

- Se utiliza un recipiente con estaño y se aplica calor con soplete hasta que el estaño está completamente líquido, aproximadamente a 350 °C.

- Se sumerge el conector dentro del recipiente hasta que el conector tenga la misma temperatura del estaño líquido.

- Se saca el conector y se limpia con cepillo de alambre o escobillón de plástico duro hasta quitarle las impurezas y rebabas de cobre de tal manera que quede bien limpio.

3.12 Prueba del CID al núcleo del estator.

- Una vez limpio el estator sin bobinas se realizó la prueba de El CID para detectar circuitos cortos entre los paquetes de laminación del núcleo del estator

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CAPITULO III

Página 38

- Dicha prueba tiene como objetivo detección de puntos calientes en el laminado del estator.

Figuras 3.17 y 3.18 Realización de prueba del CID.

3.13 Realización de la prueba de la toroide / termovisión.

[image:46.612.143.445.454.679.2]

- Se realiza la prueba de la toroide para detectar puntos calientes el laminado.

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CAPITULO III

Página 39

- Con una cámara termográfica se observan los puntos calientes del generador.

Figura 3.20 y 3.21 Termogramas de barras y ranuras respectivamente.

3.14 Aplicación de pintura semiconductora al núcleo del estator.

[image:47.612.208.402.353.500.2]

- Se coloco cinta masking tape en el diente o cresta de la ranura hasta 6 mm debajo de la entrada de la cuña.

Figura 3.22 Colocacion de cinta masking tape.

- Se aplica pintura semiconductora en las caras laterales y el fondo de cada ranura a todo el núcleo del estator.

Figura 3.23 Aplicación de pintura semiconductora.

1 3

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

0 1

1 3

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

(48)

CAPITULO III

Página 40 3.15 Realización de prueba de Alta Tensión.

- Se realiza la prueba de alta tensión a 75 kV, a los anillos de conexión durante un minuto. Antes y después se efectua la prueba de resistencia de aislamiento.

Figura 3.24 Realización de prueba de alta tensión.

3.16 Reapriete de tornillos pasantes del lado del estator.

- Primeramente se marca sobre la tuerca y la parte fija.

- Con el torquímetro y el dado se inicia el apriete ajustando el torquímetro a 80 kg/m. - Cuando opera el trinquete del torquímetro indicando que está al apriete ajustado, se

deja de apretar.

- Se verifica el ángulo de giro de la tuerca y se apunta en un formato específico para este trabajo.

(49)

CAPITULO III

Página 41

Figura 3.25 Apriete de tornillos.

- Posteriormente se realiza prueba de resistencia de aislamiento a los tornillos pasantes aplicando 500 Volts de C.D.

- Dicha prueba se realiza también entre tubos de ventilación de bobinas inferiores y bobinas superiores.

- Se colocan rellenos semiconductores en el fondo de la ranura.

Figura 3.26 Colocación de rellenos semiconductores.

3.17 Inserción de bobinas al estator.

- Se coloca sobre el laminado del estator una cama de material liso de teflón, cartón o hule para deslizar las bobinas.

(50)

CAPITULO III

Página 42

- Se levanta la bobina con la grúa y dos eslingas de seda desde sus apoyos o soportes de madera hasta el estator lado excitador.

- Se apoya la bobina sobre un tablón y se coloca en el extremo lado generador un cartón o material liso para que no dañe a la bobina al arrastrar sobre la madera. - Se levanta la bobina con la grúa por el extremo contrario para iniciar la introducción.

Figura 3.28 Inserción de bobinas nuevas.

- Antes de la instrucción se aplica pintura semiconductora a las partes donde se observa que está deteriorada debido al movimiento de la colocación.

- Por el extremo contrario a la grúa se guía la bobina para que no pegue sobre el laminado.

- Cuando se ha introducido totalmente se quita la grúa y se detiene por ambos extremos con diferenciales y entonces se procede a meterla con cuidado en la ranura correspondiente.

Figura 3.29 Inserción de bobinas nuevas.

(51)

CAPITULO III

Página 43

- Cuando ya se han metido más de dos bobinas se checa que exista la misma separación por ambos cabezales.

Figura 3.30 Posición de cabezales.

- Y así sucesivamente hasta meter la penúltima bobina.

- El orden en que las nuevas bobinas fueron introducidas son:

- Inferiores. Se inicia a introducir la bobina de la ranura No. 9 y continúa con la No. 10, 11, 12, 13 y así hasta introducir la bobina número 8 en el sentido de las manecillas del reloj visto desde lado excitador. Para introducir la bobina 8 se levantan la No. 11, 10 y 9.

- Superior. Se meten las bobinas en sentido contrario a las manecillas del reloj visto desde lado excitador comenzando con la de la ranura No. 18 y continuando con la No. 17, 16, 15 y así sucesivamente hasta meter la No. 19. Para meter la No. 19 se levantan las bobinas 15, 16, 17 y 18.

- Se realiza Inserción de rellenos semiconductores ondulados laterales en la cara de la barra opuesta a la que recibe la incidencia del flujo de la ventilación de acuerdo al sentido de giro del rotor.

- Dentro de cada devanado son introducidas baquelitas que son utilizadas como semiconductores.

- De igual manera se introducen laminados aislantes dieléctricos, resinas en polvo y liquidas epóxicas como aislamiento entre las bobinas y el núcleo del generador.

3.18 Inserción de la última bobina.

- Se introduce al interior del estator la última bobina que se va a instalar.

- Se eleva por ambos extremos con diferenciales y se descansa sobre unos polines de

(52)

CAPITULO III

Página 44

- Se amarra la bobina por ambas curvas con lazo de polipropileno de 1/2” de diámetro para que no se salga de su lugar.

- Se retiran ambos diferenciales para iniciar a sacar bobinas de las ranuras hasta que peguen en las curvas de ambos extremos con la bobina inmediata superior.

- En esta ocasión se elevaron las bobinas en este orden: la No. 21 hasta pegar con la No. 22, y luego la No. 20 hasta pegar con la No. 21 y así sucesivamente hasta levantar la No. 13.

- Cuando se hace el levantamiento de las bobinas se van calzando por ambos extremos para ir cambiando la maniobra de los diferenciales y estrobos de seda.

- Una vez levantada la bobina No. 13 se inicia la maniobra de bajar la bobina No. 12.

- Se colocan los diferenciales por ambos extremos de la bobina y ésta se inicia a descender.

- Cuando desciende hacia la ranura correspondiente se inclina la bobina de tal manera que primero bajen los cabezales y posteriormente se comienza a introducir la parte recta de ésta.

- Cuando se ha introducido la bobina 12 se procede a centrarla tomando como referencia la bobina No. 11 de tal manera que tenga el mismo claro entre cabezales.

(53)

CAPITULO III

Página 45

Figura 3.31 Colocacion de semiconductores a las bobinas del estator.

3.19 Elaboración de amarres entre bobinas inferiores y aro de micarta.

- Primero se mete la felpa dacrón impregnada con resina epóxica 815 con B002 (2 x 1) entre bobinas y aro de micarta. En esta ocasión se utilizó un material especial tipo manguera rellena con fibra de vidrio de 35 mm de diámetro.

- Con hilo de fibra de vidrio de 3 mm de espesor se hacen 7 vueltas de amarre bien apretado utilizando guía de acero de cal. 18 de tal manera que sujete el cruce del aro de micarta con la bobina en la sección más corta.

- Debe verificarse que no se crucen las vueltas y que estén bien pegadas para que tenga mejor sujeción y además se vea estético el amarre.

- Para tensar el amarre de cada vuelta se utiliza un trozo de madera redondo de 1” de

diámetro por 15 cm de largo de tal manera que sirva de apoyo para jalarlo con fuerza y no lastimarse la mano.

- Una vez realizados los amarres se aplica resina 815 con B002 (2 x 1) con brocha de

1” para que se peguen las vueltas de hilo entre sí y contra la bobina.

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CAPITULO III

Página 46

3.20 Elaboración de amarres de las bobinas inferiores contra los yugos o soportes.

- Primeramente se coloca relleno entre bobinas y yugo, ya sea felpa impregnada con resina o relleno redondo de fibra de vidrio. En esta ocasión se colocaron 3 secciones de relleno tipo manguera o cilindros entre los yugos y bobinas

.

Figura 3.33 Amarres de las bobinas inferiores con yugos y soportes.

- En algunos casos se metían dos piezas del relleno de mayor diámetro según se requería.

- Después se hace el amarre utilizando hilo de fibra de vidrio de 3 mm de diámetro y 5 vueltas, verificando que no se crucen las vueltas y tampoco que se traslapen en el orificio del yugo o soporte. Lleva tres amarres por soporte.

- Ya realizados los amarres se aplica resina epóxica 815 y B002 en proporción 2 a 1.

3.21 Elaboración de amarres entre bobinas en cabezales.

- Inicialmente se realiza un mapeo y se marcan en las bobinas los amarres que van a realizarse, de tal manera que existen 9 amarres en promedio entre soportes o yugos. Son tres hileras de tres amarres paralelos al yugo o soporte.

- Se hace una prueba para verificar y medir la cantidad de hilo que se va a utilizar en el amarre y así no falte o sobre hilo.

- Se prepara el material a utilizarse: hilo, felpa, resina, guantes de hule látex, guía o aguja, navaja, rellenos de fibra de vidrio de diferentes espesores.

(55)

CAPITULO III

Página 47

- Utilizando una bandeja de plástico mediana con resina epóxica 815 y B002 en proporción 2 a 1 se mete la felpa dacrón y se impregna perfectamente de resina. - Se verifica el espacio entre bobinas y se selecciona el relleno de fibra de vidrio

adecuado.

- Se envuelve el relleno con la felpa impregnada y se mete en medio de las bobinas donde ya se había señalado o marcado. El relleno debe entrar ajustado.

- Esta operación se realiza aproximadamente 8 a 10 veces de tal manera que dé tiempo de realizar el amarre antes de que seque la resina (tiempo de secado aproximado: 2 hrs.)

- Se procede a realizar el amarre, utilizando hilo de fibra de vidrio de 3 mm de diámetro.

- Iniciando con las vueltas que unen ambas bobinas, pasando por arriba y abajo del separador, cuidando que la felpa no salga de su lugar y quede sujetada por el hilo, se hacen entre 8 y 10 vueltas.

- Después se realizan las vueltas entre bobinas, sujetando el relleno entre amarres. El número de vueltas varía de 5 a 10 según el espacio entre bobinas.

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CAPITULO III

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3.22 Aplicación de resina al cordón de fibra de vidrio.

- Se prepara el equipo a utilizar, verificando que no existan fugas de aire. Para lo anterior se hace una prueba de hermeticidad.

- Se coloca la aguja indicada de acuerdo al diámetro del cordón de fibra de vidrio. - Se prepara resina 815 y B002 (2 x 1) y se vacía en la cubeta.

- Se inicia a aplicar la resina introduciendo totalmente la aguja de tal manera que se le vaya aplicando de la punta hacia atrás.

- Debe verificarse que el cordón se cubra totalmente. Si es necesario, aplicar de manera diagonal.

- Para aplicar al cordón que está entre las bobinas y el aro de micarta se utiliza la aguja gruesa y se introduce de manera tangencial.

- Cuando se note que el equipo se calienta es el momento de dejar de inyectar la resina y proceder a lavar inmediatamente el equipo para que no se tape.

Figura 3.35 Aplicación de resinas

- Se hace prueba de alto potencial a la 1ª capa de bobinas inferiores aplicando 75 kV C.D. durante un minuto con 90 µA de fuga.