Reparación del Automatic Gen set Controller (AGC) del Grupo Electrógeno (MTU DIESEL)

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electro Energética. TRABAJO DE DIPLOMA Reparación del Automatic Gen-set Controller (AGC) del Grupo Electrógeno (MTU DIESEL) Autor: Liexy Eires Hernández. Tutores: Ing. Raudelys Peña Rodríguez Dr. Ing. Angel C. Valcárcel Rojas. Santa Clara 2014 “Año 56 de la Revolución”.

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electro Energética. TRABAJO DE DIPLOMA Reparación del Automatic Gen-set Controller (AGC) del Grupo Electrógeno (MTU DIESEL) Autor: Liexy Eires Hernández Email: [email protected]. Tutor: Ing. Raudelys Peña Rodríguez Jefe técnico UEB Geysel Cayo Santa María Email:[email protected]. Dr. Ing. Angel C. Valcárcel Rojas Email: [email protected]. Santa Clara 2014 “Año 56 de la Revolución”.

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería Eléctrica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) Pensamiento. i.

(5) PENSAMIENTO. “Todo conocimiento comienza con los sentimientos.” Leonardo da Vinci.. ii.

(6) Dedicatoria. iii.

(7) DEDICATORIA. Este trabajo está dedicado especialmente a mis padres que incondicionalmente me han encaminado durante todos mis años de sacrificios y estudios, a mis suegros por su apoyo, a mi hermana, a mi cuñado y sobre todas las cosas a mi amada esposa que me ha apoyado en todos los sentidos. Desde luego a mis tutores por todos los aportes realizados en el trabajo y a todos aquellos que de una forma u otra han colaborado a la realización de esta tesis.. iv.

(8) Agradecimientos. v.

(9) AGRADECIMIENTOS. Agradezco primeramente a dios por hacer posible el desarrollo de esta tesis, a mis queridos padres y familiares que siempre han estado pendientes de la misma, a mis suegros por su paciente colaboración, a mi querida mujer que siempre ha estado junto a mi ayudándome en todo, a mi tutor Raudelis por su dedicación y esfuerzo y a todas aquellas personas que voluntariamente me han dado la mano cuando lo he necesitado. …A todos, mil gracias…. vi.

(10) Tarea Técnica. vii.

(11) TAREA TECNICA. 1. Estudiar todos los aspectos, uso y funcionamiento del AGC. 2. Detectar la problemática mediante un proceso minucioso del dispositivo de control. 3. Encontrar la vía de reparación más factible y su comprobación. 4. Proponer un modelo a seguir para poner en práctica la recuperación del AGC.. Firma del Autor. Firma del Tutor. viii.

(12) Resumen. ix.

(13) RESUMEN. Una de las principales tareas de la Revolución Energética en Cuba fue el montaje de baterías de Grupos Electrógenos a todo lo largo del país. El correcto funcionamiento de dichos grupos representa una actividad de importancia capital para mantener la disponibilidad eléctrica nacional. A la empresa Geysel se le encargó la tarea de atender los montajes, reparación de averías y mantenimiento de dichos grupos. La compra de cualquier accesorio averiado representa un monto importante de divisas y su importación está sujeta a varios factores externos que retrasan su flujo lógico necesario para reparar averías o sustituir agregados. La experiencia y estudios estadísticos ha demostrado que uno de sus accesorios conocido como AGC (Control Automático del Grupo) debe ser sustituido al menos en el 20% de los grupos instalados lo cual representan aproximadamente 120 unidades anuales. En este trabajo se establecen los procedimientos necesarios para reparar dicho accesorio, con lo cual se disminuyen importaciones, se alarga su vida útil y se reducen costos ante la necesidad de sustituir dicho elemento. Esto también posibilita el reciclaje de materiales que antes era necesario desechar, cuyos componentes electrónicos y de plástico inciden negativamente con el medioambiente. De esta forma cumplimos también con los Lineamientos de la Política Económica y Social del Partido y la Revolución y fundamentalmente con el capítulo V, lineamientos 129 y 131 y con el capítulo VIII, lineamientos 215, 216, 220 y 235.. x.

(14) Tabla de Contenidos. xi.

(15) TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO................................................................................................................ ii DEDICATORIA ............................................................................................................... iv AGRADECIMIENTOS ..................................................................................................... vi TAREA TECNICA ......................................................................................................... viii RESUMEN ........................................................................................................................ x INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 1 CAPÍTULO 1.. USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC) ........................................... 5. 1.1 Introducción ............................................................................................................ 5 1.2. Aplicación del AGC ............................................................................................. 5. 1.2.1. Modos de operación del AGC ....................................................................... 5. 1.2.2. Funciones estándar del AGC. ........................................................................ 6. 1.3. Descripción de los slot del AGC. ........................................................................ 11. 1.4. Descripción detallada del funcionamiento de los slot del AGC. .......................... 14. 1.5. Conclusiones del Capitulo .................................................................................. 27. CAPÍTULO 2.. EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC. ...... 29. 2.1. Introducción ....................................................................................................... 29. 2.2. Estudio y análisis del problema presente............................................................. 29. 2.2.1 2.3. Problema fundamental presentado en la mayoría de los AGC ..................... 30. Normas para sincronizar con el SEN .................................................................. 30. xii.

(16) 2.3.1. Dispositivo encargado de la sincronización. ................................................ 30. 2.3.2 Parámetro del AGC encargado de tomar lecturas de voltaje, frecuencia y corriente del grupo y de la red. .................................................................................. 31 2.4 Procedimiento para la sustitución de la tarjeta que se coloca en el slot # 5 .............. 32 2.4.1 Detección del elemento defectuoso en el slot averiado. .................................... 33 2.5 Elemento Defectuoso en los slot 5 averiados .......................................................... 35 2.6 Sustitución del elemento defectuoso ....................................................................... 44 2.6.1 Comprobación del trabajo ................................................................................ 45 2.7. Concusiones ....................................................................................................... 45. CAPÍTULO 3.VALORACION ECONOMICA Y EVALUACIÓN DEL PROBLEMA. .. 47 3.1. Introducción ....................................................................................................... 47. 3.2. Evaluación de la causa que provoca la avería en el dispositivo HCPL-7840. ....... 47. 3.3 Valoración económica de la sustitución del HCPL-7840. ....................................... 50 3.4. Conclusiones del capitulo ................................................................................... 54. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 56 RECOMENDACIONES .................................................................................................. 58 BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................. 60 ANEXOS ......................................................................................................................... 62 Anexo I. Transferencia de un AGC con sus precios. ..................................................... 62. Anexo II: Precios del HCPL-7840 en el mercado internacional. .................................... 63. xiii.

(17) Introducción. xiv.

(18) INTRODUCCIÓN La situación con la generación de energía en Cuba se vio afectada durante los primeros años de la década del 2000, a raíz de problemas surgidos con la generación proveniente de las termoeléctricas existentes en el país. Esta situación tuvo su mayor repercusión cuando la termoeléctrica Antonio Guiteras de Matanzas salió del sistema y provocó un déficit de generación de tal magnitud que volvieron a producirse afectaciones del servicio similares a la de los años más difíciles del período especial, tanto al sector estatal como al residencial, influyendo negativamente en la recuperación económica y en el ámbito social. Fidel Castro, con su preclara visión lanzó en aquella oportunidad el concepto de “Revolución Energética” dándole un vuelco a la situación energética existente y creando un paradigma. dentro. del. proceso. revolucionario. cubano. que. ha. trascendido. internacionalmente. La Revolución Energética que comenzó a desarrollarse tuvo dentro de sus aspectos principales la construcción y montaje de baterías de Grupos Electrógenos (GE) a todo lo largo del país. Estos grupos han permitido aumentar la disponibilidad energética al estar sincronizados al Sistema Electro-Energético Nacional (SEN) y permitir con su aporte que se supla el déficit de generación de las termoeléctricas establecidas. Garantizar un trabajo estable de estos GE se ha convertido, por lo tanto, en una tarea de máxima importancia. La empresa Grupos Electrógenos y Servicios Eléctricos (Geysel), ha asumido la responsabilidad de mantener y atender las averías de la técnica puesta a disposición en los diferentes emplazamientos del país. Otro aspecto de esta Revolución Energética está dado con las relaciones que se han producido entre Cuba y los países fabricantes del equipamiento y accesorios para su mantenimiento y reparaciones. Todos los equipos que se han montado en Cuba tienen procedencia europea y la adquisición de esos equipos y las piezas para su reparación no han estado exentas de los efectos de las leyes restrictivas propias del bloqueo económico. La compra de cualquier agregado o pieza de cambio sufre un proceso largo, lo que muchas veces retrasa la llegada al país, también repercute en esto la gran erogación de divisas que 1.

(19) este programa representa. Por lo tanto disminuir en lo posible la compra en el exterior de piezas de repuesto y accesorios garantiza que se mantenga la disponibilidad eléctrica al nivel que se requiere, sin depender de la influencia de factores externos que puedan afectarla. Esta afirmación puede considerarse como la situación problémica dentro de este trabajo, ya estaríamos cumpliendo con los Lineamientos de la Política Económica y Social del Partido y la Revolución. Los trabajadores de la UEB Geysel Cayo Santa María, conocedores de esta realidad, se han dado a la tarea de realizar su aporte para mitigar, en lo posible, los gastos por concepto de reparaciones y mantenimiento de los GE que atienden. Por tanto, concentrándonos en los Grupos Electrógenos como Objeto de Estudio y aplicando los conocimientos adquiridos, se pudo realizar algunos análisis y ensayos que han permitido establecer criterios para modificar la situación existente. De este propósito ha surgido el objetivo general del presente trabajo que se puede resumir en:  Realizar la recuperación del Automatic Generator Controller (AGC), en los GE de la marca MTU, de las series 2000 y 4000. De este objetivo general se pretenden lograr los siguientes objetivos específicos:  Profundizar en el uso, aplicación, funciones estándar y características técnicas del AGC.  Detectar la problemática presentada por la mayoría de los AGC.  Determinar la posibilidad de recuperar los AGC dañados y de ser posible realizar su reparación.  Realizar la evaluación económica de la reparación del AGC y análisis de las causas que han provocado su avería. Si tenemos en cuenta que en Cuba se han montado aproximadamente 600 GE y que el AGC debe ser cambiado como promedio al 20 % de los Grupos, entonces el resultado esperado será la recuperación aproximadamente de ciento veinte unidades anuales que hoy se almacenan sin uso posible. Este resultado representa en si la factibilidad del desarrollo de 2.

(20) la investigación, dado que hoy no se realiza esta actividad en ninguna UEB, ni en otra entidad que se relacione con la reparación, atención de averías o mantenimiento de los GE.. Organización del informe. El informe está estructurado en un cuerpo de tres capítulos que recogen en esencia el orden metodológico siguiente: introducción, estado del arte del Automatic Generator Controller, (AGC), descripción de su estructura general, descripción de sus especificaciones técnicas y procedimiento para su reparación y cambio. Le siguen conclusiones, recomendaciones, referencias bibliográficas, glosario de términos y anexos.. 3.

(21) Capítulo 1. 4.

(22) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). CAPÍTULO 1. USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC) 1.1 Introducción En el presente capítulo se expone una descripción cualitativa del AGC, se especifica su aplicación, así como los modos de operación del mismo, en los que se ofrece el modo isla y paralelo. Se caracterizan sus funciones estándar, en las que se encuentran principalmente las protecciones que rige el mismo. Se muestra una descripción detallada de los slots o tarjetas que en conjunto conforman el dispositivo para poder tener una base sólida del componente a desglosar y posteriormente reparar. 1.2 Aplicación del AGC El AGC es un componente electrónico que forma parte del panel de control de los grupos electrógeno MTU serie 4000 y 2000 de 2360 KVA, es el encargado de controlar el voltaje, la frecuencia así como las protecciones de la máquina. Es la interfaz visual del operador con el grupo para sus distintos modos de trabajo. Mediante él se puede controlar el arranque, la parada, el trabajo en isla, en paralelo. Controla el cierre y apertura del interruptor para su sincronización. Es el encargado de emitir señales de alarma ante cualquier tipo de falla, toma señales de lectura, de voltaje de la red y del generador, toma la señal de las mediciones de corriente de salida del generador. Mantiene comunicación vía CAN BUS (RS232) con el gobernador del motor para la visualización de sus parámetros como temperatura del líquido refrigerante, presión de aceite, etc. Si el grupo forma parte de una batería, varios AGC se conectan entre sí para el trabajo a potencia constante o reparto de carga. Mediante el protocolo de comunicación NOD BUS (RS485) el AGC se conecta a un ordenador en el contenedor de media tensión para la visualización de todos los parámetros de la máquina. 1.2.1 Modos de operación del AGC El AGC puede trabajar en diferentes modos de operación, los cuales mencionaremos a continuación:(DEIF, 2007c), (Castro., 2007). 5.

(23) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). Modo de isla: el grupo trabaja para un circuito cerrado, el voltaje y la frecuencia son ajustados a los parámetros nominales seleccionados por el operador. Las funciones de control y supervisión de la unidad se ajustan automáticamente para el funcionamiento en isla. El interruptor del generador solo se conecta con la unidad sin tensión. Si la red tiene tensión se bloquea la conexión del interruptor del generador. El AGC emite un mensaje de avería (no isla con voltaje en barra). Modo paralelo: las funciones de control y supervisión de la unidad se ajustan automáticamente para el funcionamiento en paralelo con la red. El interruptor del generador se sincroniza automáticamente con la red y se conecta siempre y cuando el voltaje y la frecuencia sean iguales o estén dentro de los rangos permisibles. Si al iniciar la unidad la red no tiene tensión se bloquea la conexión del interruptor del generador. El AGC emite un mensaje de avería (no paralelo con barra muerta). 1.2.2 Funciones estándar del AGC. El AGC tiene como función general (DEIF, 2007b) controlar las protecciones relacionadas con el grupo, así como el control automático del mismo. Dicho dispositivo presenta una gama de funciones considerables. A continuación se muestran estas protecciones y los grupos a que pertenecen. Cada número inicial contiene una dirección específica en el display del AGC para poder ajustar los parámetros que a continuación se definen. Protecciones del Generador de sobre voltaje y sobre corriente. 1010 Potencia Inversa 1020 Sobre corriente 1 1030 Sobre corriente 2 1070 Protección por sobre corriente instantánea 1 de generador 1080 Protección por sobre corriente instantánea 2 de generador 1100 Protección sobre voltaje 1 de generador 1110 Protección sobre voltaje 2 de generador 1120 Protección bajo voltaje 1 de generador 6.

(24) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). 1130 Protección bajo voltaje 2 de generador Grupo de protecciones de Frecuencia. 1140 Protección por sobre Frecuencia 1 de generador 1150 Protección por sobre Frecuencia 2 de generador 1160 Protección por baja frecuencia 1 de generador 1170 Protección por baja frecuencia 2 de generador 1180 Protección sobre voltaje 1 en barra (principal) 1190 Protección sobre voltaje 2 en barra (principal) 1200 Protección bajo voltaje 1 en barra (principal) 1210 Protección bajo voltaje 2 en barra (principal) 1220 Protección de sobre frecuencia 1 en barra (principal) 1230 Protección de sobre frecuencia en 2 barra (principal) 1240 Protección de baja frecuencia 1 en barra (principal) 1250 Protección de baja frecuencia 2 en barra (principal) Grupo de protecciones de sobre carga. 1260 Protección de sobre carga 1 del generador 1270 Protección de sobre carga 2 del generador Grupo de protección de desbalance de corriente. 1280 Protección de desbalance de corriente del generador 1290 Protección de desbalance de voltaje de generador Grupo de protección de importación de var (pérdida de excitación). 1300 Protección de importación de var Grupo protección de exportación de var (sobre excitación). 1310 Exportación de var 7.

(25) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). Grupo de sincronización. 2010 Tipo de sincronización 2020 Sincronización dinámica 2030 Sincronización estática 2040 Salida de Sincronización 2090 Alarmas de Falla de Interruptor Grupo de regulación. 2510 Controlador de Frecuencia 2520 Controlador de Potencia 2530 Rampa ascendente de Potencia 2540 Rampa descendente de Potencia 2550 Compensación análoga de Gobernador 2560 Falla de regulación en Gobernador 2580 Controlador de Voltaje 2590 Controlador de var 2600 Compensación analógica del AVR 2610 Falla de Regulación del AVR 2700 Paralelismo de corto tiempo Grupo de entrada / salida 3060 Entrada digital no. 43 – usada para parada de emergencia 3070 Entrada digital no. 44 – usada para combustible 3080 Entrada digital no. 45 – usada para combustible L 3090 Entrada digital no. 46 3100 Entrada digital no. 47 – usada para “MDEC – Alarma Roja” 8.

(26) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). 3110 Entrada digital no. 48 – usada para “Disparo fusible principal” 3120 Entrada digital no. 49 – usada para “Alarma de Fuego” 3130 Entrada digital no. 50 – reservación para “falla MVSWG” 3160 Entrada digital no. 53 – usada para “Falla a Tierra Tr” 3170 Entrada digital no. 54 – usada para “Falla a Tierra 480V” 3180 Entrada digital no. 55 – reservación para “LVGB disparado” Ajuste de entrada analógica 4110 Presión de aceite 1 4120 Presión de aceite 2 4130 Nivel de combustible 1 4140 Nivel de combustible 2 4150 4…20mA entrada 104.1 – usada para temperatura de devanado L1 4160 4…20mA entrada 104.2 – usada para temperatura de devanado L1 4240 Temperatura de devanado L2 (PT100 entrada 106 - referencia 1) 4260 PT100 entrada 109.1 – usada para temperatura de devanado L3 Grupo parámetros del sistema Calibración general. 6030 Transformador generador 6040 Transformador barra. 6070 Ajuste de Fecha y hora (reloj interno) 6110 Alarma bajo voltaje de batería 6120 Alarma sobre voltaje de batería 6140 Alarma bocina. 9.

(27) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). 6160 Remover arrancador 6170 Arrancador 6180 Intentos de arranque 6220 Falla de parada 6260 Reajuste Pnom 6420 Disparo de voltaje Calibración comunicaciones 7380 Comunicaciones motor 7400 Error de comunicación 7430 Sobre velocidad EIC 7440 Temperatura del agua de enfriamiento EIC 1 7450 Temperatura del agua de enfriamiento EIC 2 7460 Presión de aceite EIC 1 7470 Presión de aceite EIC 2 Calibración de la administración de Potencia 7500 Arranque dependiente de la carga 7510 Parada dependiente de la carga 7520 Configuración de la administración de potencia (PM) 7600 Horas de operación 7610 Relé de tierra 7670 Optimización de combustible. 10.

(28) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). 1.3 Descripción de los slot del AGC. El AGC está compuesto en su interior por una gama de slot los cuales en conjunto forman el funcionamiento del mismo. La siguiente tabla da una descripción más(DEIF, 2007a) detallada de la función de dichos slot. Tabla 1.1 Slot. Descripción. 1. Alimentación digitales.. 2. Comunicación externa.. 3. Control digital de demanda 37-64 de carga.. 4. Control del gobernador del 65-72 motor y relé de salida.. 5. Mediciones de corriente 73-89 alterna, voltaje y frecuencia.. 6. Relés de configurables.. 7. Tarjeta motor.. 8. Comunicación interna.. 9. TCP/IP. de. Terminal y. entradas 1-28 29-36. salidas 90-97 interfaz. del 98-125 126-133. La siguiente figura 1.1 muestra la vista frontal del AGC con sus slots o tarjetas.. 11.

(29) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). Figura 1.1 Vista frontal del AGC con sus slots.. 12.

(30) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). Las figuras a continuación 1.2 y 1.3 muestran los slots, los cuales están especificados con sus conexiones correspondientes.. Figura 1.2 conexiones de los slot 1, 2 ,5 ,6. 13.

(31) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). Figura 1.3 conexiones de los slot 3, 4, 7, 8 1.4 Descripción detallada del funcionamiento de los slot del AGC. A continuación en las siguientes tablas se realiza una descripción más detallada de las funciones de los terminales de entrada y salida de todos los slot del AGC (DEIF, 2007b). 14.

(32) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). Slot 1: Está compuesto por cinco relés de corriente alterna configurables que tienen como función el cierre y la apertura del interruptor del grupo, así como la conexión de la bocina de la indicación de alarma que acciona cuando recibe una señal emitida ante una falla del grupo. Posee dos relés de reserva para en caso de rotura de algunos de estos relés, poder configurarlos para la sustitución del o los averiados. Tiene un relé de corriente directa utilizado para la parada de emergencia del motor que tiene como función proteger a la máquina ante un fallo en parada, la cual es solo recomendada para casos de emergencia ya que el motor pierde la carga bruscamente y ocurre calentamientos no deseados, como de aceite, líquidos refrigerantes etc. Tiene cinco entradas digitales donde solo se usan tres, teniendo dos de reserva, las mismas son utilizadas para resetear una alarma ya reconocida. Pues cada protección de la máquina brinda la posibilidad de escoger la acción a realizar cuando ocurre la falla, ejemplo: mínimo voltaje del generador uno., el grupo solo emite un aviso que el voltaje ha disminuido en un rango seleccionado. Mientras que en mínimo voltaje de generador dos, el grupo dispara el interruptor y se apaga automáticamente el motor. Existen alarmas que no son borradas del display hasta que no se actúen sobre ellas, ejemplo: mínimo nivel líquido refrigerante. Otras pueden ser borradas con solo oprimir el botón de silenciador de alarmas, ejemplo: baja frecuencia de generador dos, apaga la máquina automáticamente y el operador tiene la opción de borrar la alarma. Dicho slots tiene como función la señalización de posición del interruptor. El AGC tiene que saber qué posición tiene el interruptor, ya que de esa forma podrá notar algún fallo en cierre o en apertura. Es el encargado de la alimentación del AGC de 24VCD para su funcionamiento. Presenta un terminal negativo común para cinco entradas digitales positiva.. Existen. terminales que por configuración no son usados. Estos AGC son usados en diferentes de grupos, ejemplo; Hunday, Volvo, Scania, etc., que pueden usar varios de estos terminales no usados para control de motores-generadores MTU. Tabla 1.2 Slot 1 Alimentación y entradas digitales. Terminal. Función. 1. 12/24 VCD +. 2. 12/24 VCD-. 3. NC. Datos Técnicos. Descripción. 12/24 VCD +- 5 %. Alimentación. Relé de estado 24 VCD 1 A. 15. Parada de emergencia del motor.

(33) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). 4. COM. 5. NO. 6. COM. 7. NC. 8. NO. 9. COM. 10. NC. 11. NO. 12. COM. 13. NC. 14. NO. 15. COM. 16. NC. 17. NO. 18. COM. 19. NC. 20. Relé 250 VAC 8 A. Bocina de indicación de alarma. Relé 250 VAC 8 A. Reserva. Relé 250 VAC 8 A. Reserva. Relé 250 VAC 8 A. Apertura del Interruptor del grupo. Relé 250 VAC 8 A. Cierre del interruptor del grupo. No usado. no usado. no usado. 21. no usado. no usado. no usado. 22. no usado. no usado. no usado. 23. Entrada digital 1. reconocidas las alarmas. 24. Entrada digital 2. no usado. 25. Entrada digital 3. 26. Entrada digital 4. Acuse de recibo int. Gen. Abierto. 27. Entrada digital 5. Acuse de recibo int. Gen. Cerrado. 28. Común. Entrada + 24 VCD. no usado. 24 VCD - terminales 23-27. Común. Slots 2: Este slot tiene como función mantener la comunicación con los restantes siete grupos de la batería y con el AGC que se encuentra en el contenedor de media tensión que es el que controla el arranque y parada de la batería, la operación en paralelo o en isla, el arranque y parada por carga o por demanda de carga, la potencia fija a entregar, la. 16.

(34) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). designación de la máquina líder y disímiles funciones todas realizadas a través de la comunicación. La posterior figura 1.4 muestra un diagrama de comunicación entre grupos por medio de AGC.. Figura 1.4 Diagrama de comunicación entre grupos.. 17.

(35) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). Tabla 1.3 Slot 2 Comunicación externa. Terminal. Función. Descripción. 29. CAN H. Comunicación RS232 para comunicación entre grupos. 30. GND. 31. CAN L. 32. CAN H. 33. GND. 34. CAN L. 35. NO USADO. 36. NO USADO. Slots 3: Este slot contiene trece entradas digitales que tienen como función proteger el conjunto motor-generador de diferentes tipos de fallo. Una entrada digital es activa cuando un dispositivo externo al AGC pone un positivo en una de estos terminales para anunciar que una falla es activa. Además tiene cuatro relés de CD para activar cuando ocurre algún tipo de falla dada en la descripción.. Tabla 1.4 Slot 3 Control digital de demanda de carga. Terminal. Función. Datos Técnicos. Descripción. NO USADO. NO USADO. NO USADO. Entrada digital. Entrada 24 VCD. Parada de emergencia. 37 38 39 40 41 42 43. 18.

(36) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). 18. +. 44. Entrada digital 19. Entrada 24 VCD +. Bajo nivel combustible. 45. Entrada digital 20. Entrada 24 VCD +. Alto nivel combustible. 46. Entrada digital 21. Entrada 24 VCD +. Disparo del grupo por bajo voltaje. 47. Entrada digital 22. Entrada 24 VCD +. Alarma roja del MDEC. 48. Entrada digital 23. Entrada 24 VCD +. NO USADO. 49. Entrada digital 24. Entrada 24 VCD +. Alarma de fuego. 50. Entrada digital 25. Entrada 24 VCD +. Interruptor de media tensión disponible. 51. Entrada digital 26. Entrada 24 VCD +. Alta temperatura del transformador. 52. Entrada digital 27. Entrada 24 VCD +. Avería colectiva Transformador 33 KV. 53. Entrada digital 28. Entrada 24 VCD +. Falla a tierra. 54. Entrada digital 29. Entrada 24 VCD +. reserva. 55. Entrada digital 30. Entrada 24 VCD -. Acuse de recibo interruptor abierto. 56. Común. Común. Común para terminales de 43-54. 57. NO. 58. COM. Relé 5 250 VCD 8A. Bajo voltaje de la batería CD. 59. NO. 60. COM. Relé 6 250 VCD 8A. Avería colectiva del motor. 61. NO. 62. COM. Relé 7 250 VCD 8A. Motor en funcionamiento. 63. NO. 64. COM. Relé 8 250 VCD 8A. Protección del generador. 19.

(37) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). Slots 4: Mediante este slot el AGC controla la frecuencia y el voltaje del grupo cuando está en isla o en vacío. Cuando está en paralelo o potencia constante entonces pasa a controlar potencia activa y potencia reactiva según el factor de potencia seleccionado para su operación. Las salidas 66 - 67 y 70 – 71 son salidas analógicas de +/- 20 mA que aumentan o disminuyen en función de buscar el voltaje o la frecuencia nominal seleccionada. Esta corriente es multiplicada por una resistencia de salida y pone un voltaje en el AVR (Automatic Voltaje Regulator) del generador que en función de su aumento o disminución, el generador responderá de forma automática a mantener el voltaje seleccionado. Así mismo ocurre con la frecuencia pero en este caso el voltaje analógico será censado por el MDEC y este responderá a un aumento o disminución de la velocidad del motor posibilitando la variación de la frecuencia nominal seleccionada. Posteriormente en las figuras 1.5 y 1.6 se ofrecen los diagramas circuitales de la regulacion de voltaje y frecuencia del grupo.. Figura 1.5 Diagrama circuital regulador de frecuencia. 20.

(38) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). Figura 1.6 Diagrama circuital regulador de voltaje. Tabla 1.5 Slot 4 Control del gobernador del motor y relé de salida. Terminal 126 127 128 129 130 131 132 133. Función no usado no usado CAN L GND CAN H CAN L GND CAN H. Descripción no usado no usado Comunicación interna. Comunicación RS 232 con el Gobernador del motor. 21.

(39) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). Slots 5: Este slot tiene como función fundamental la medición de voltaje de la red y voltaje del generador además de censar la corriente del generador.. Tabla 1.6 Slot 5 Mediciones de corriente alterna. Terminal. Función. Datos Técnicos. Descripción. 73. IL1 S1. 74. IL1 S2. Corriente del generador L1. entrada 1/5 A AC. 75. IL2 S1. 76. IL2 S2. Corriente del generador L2. entrada 1/5 A AC. 77. IL3 S1. 78. IL3S2. Corriente del generador L3. entrada 1/5 A AC. 79. UL1. UL1 generador. Máx. 690 VCA. UL2. UL2 generador. Máx. 690 VCA. 83. UL3. UL3 generador. Máx. 690 VCA. 84. ULN. U neutro generador. 85. UL1. UL1 red. Máx. 690 VCA. UL2. UL 2 red. Máx. 690 VCA. UL3. UL 3 red. Máx. 690 VCA. 80 81 82. 86 87 88 89. Slots 6: Este slot contiene cuatro relés de CA de los cuales se usan dos de ellos para reconocer que está encendido el gobernador del motor y el otro para abrir el interruptor de baja tensión.. 22.

(40) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). Tabla 1.7 Slot 6 Relés de salidas configurables Terminal. Función. Datos Técnicos. Descripción. 90. NO. 91. COM. Relé 4 250 VCA 8A. No usado. 92. NO. 93. COM. Relé 3 250 VCA 8A. Gobernador motor encendido. 94. NO. 95. COM. Relé 2 250 VCA 8A. No usado. 96. NO. 97. COM. Relé 1 250 VCA 8A. Disparo del interruptor de baja tensión. Slots 7: Este slot tiene cuatro entradas analógicas de corriente de las cuales se usa una para la lectura de la temperatura del devanado L1 del generador. Esta entrada toma la señal de un transductor de resistencia – corriente ya que el AGC tiene solo dos entradas analógicas de PT 100. Tiene además dos entradas de resistencia variable PT 100 para la lectura de la temperatura del devanado L2 y L3 respectivamente. Posee una entrada analógica para censar las rpm del motor por dientes del volante. Una entrada digital para seleccionar el modo de trabajo manual/automático y tres relés de los cuales se usan dos para el arranque y la parada del motor. Tabla 1.8 Slot 7 Tarjeta de interfaz del motor. Terminal. Función. Datos Técnicos. Descripción. 98. Entrada analógica +1. 4/20 mA entrada. Entada analógica de corriente de 4/20 mA. 99. Entrada analógica -1. GND. 100. Entrada analógica +2. 4/20 mA entrada. 101. Entrada analógica -2. GND. 102. Entrada analógica. 4/20 mA entrada 23. Entada analógica de corriente de 4/20 mA. Entada analógica de.

(41) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). +3. corriente de 4/20 mA. 103. Entrada analógica -3. GND. 104. Entrada analógica +4. 4/20 mA entrada. 105. Entrada analógica -4. GND. 106. PT 100 entrada 1 P. Resistencia variable. 3 hilos entrada PT 100 temperatura configurable de 40 a 250 grados. 107. PT 100 entrada 1 I. 108. PT 100 entrada 1 O. 109. PT 100 entrada 2 P. Resistencia variable. 3 hilos entrada PT 100 temperatura configurable de 40 a 250 grados. 110. PT 100 entrada 2 I. 111. PT 100 entrada 2 O. 112. Tacho input. 0.5-70 VCA. Pick up para censar RPM del motor por dientes del volante. 113. Tacho input. 114. entrada digital 6. 24 VCD +. Selector manual / automático en panel frontal. 115. entrada digital 7. 24 VCD +. no usado. 116. entrada digital 8. 24 VCD +. no usado. 117. entrada digital 9. 24 VCD +. no usado. 118. entrada digital 10. 24 VCD +. no usado. 119. común. 24 VCD -. Común. Relé 250 VCA 8 A. Arranque del motor. Controla el arranque de la máquina. Relé 250 VCA 8 A. Parada del motor. Controla la parada de la. 120. NO. 121. COM. 122. NO. 24. Entrada de temperatura del devanado L1.

(42) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). máquina 123. COM. 124. NO. Relé 250 VCA 8 A. No usado. Slots 8: Este slot tiene como función fundamental mantener la comunicación con el (Gobernador Electrónico del Motor) MDEC. La comunicación tipo RS-232 se utiliza normalmente para transmisión y recepción de señales a corta distancia ya que a largas distancias se afecta mucho por interferencias de señales externas o campos magnéticos asociados a circulación de corrientes en conductores cercanos. Mediante este sistema el MDEC envía al AGC todos los parámetros del motor para su visualización y análisis, además el AGC tiene como función servir de interfaz al operador ante una detección de falla del motor diagnosticada por el MDEC. La comunicación RS-232 funciona normalmente con tres conductores uno de ellos con referencia de tierra GND el otro con un voltaje relativamente alto con respecto a tierra que tiene como función transmitir CAN H y el otro con un voltaje relativamente bajo con respecto a tierra que tiene como función recibir la información CAN L. Se pueden conectar varios dispositivos en este tipo de protocolo de comunicación pero siempre al final de la línea debe existir una resistencia de 120 Ώ como se muestra en la figura siguiente. A continuación se muestra en la figura 1.7 el diagrama circuital de la comunicación RS-232. 25.

(43) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). Figura 1.7 Diagrama circuital de la comunicación RS-232 Tabla 1.9 Slot 8 Comunicación interna. Terminal. Función. Descripción. 126. no usado. no usado. 127. no usado. no usado. 128. CAN L. 129. GND. 130. CAN H. Comunicación interna. 26.

(44) CAPÍTULO 1: USO Y FUNCIONAMIENTO DEL (AGC). 131. CAN L. 132. GND. 133. CAN H. 1.5. Comunicación RS 232 con el Gobernador del motor. Conclusiones del Capitulo. En el presente capítulo se abordó todo lo necesario y relacionado con el AGC para en el posterior tener en cuenta todos los factores necesarios. Se puntualizó en la aplicación del mismo lo cual da una idea clara de que el dispositivo es el cerebro del grupo electrógeno. En sus funciones se nota que el AGC lleva un control minucioso de las protecciones, lectura de parámetros, regulación de frecuencia, voltaje calibración del grupo etc., así como los parámetros del sistema del mismo. Para finalizar el capítulo se desglosó el AGC cayendo en la función y descripción de todos los slots o tarjetas centralizando un camino específico para le detección de la avería.. 27.


(46) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. CAPÍTULO 2. EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC. 2.1. Introducción. El Controlador Automático del Grupo Electrógeno (AGC) es un dispositivo conocido por todos los trabajadores que se relacionan con los grupos electrógenos. No obstante, de forma general y para quienes no se relacionen con estos trabajos podemos decir que el AGC es el cerebro o parte inteligente del grupo electrógeno y es donde se establece el interfaz con el operador y se controla el trabajo tanto de la parte eléctrica como de la mecánica a través de otro accesorio existente para ello. En este capítulo se realizara el estudio y detección del problema presentado por la mayoría de los AGC serie 4000 y 2000 de la marca MTU DIESEL grupo electrógeno. Posteriormente se profundizará en el dispositivo averiado y se desarrollara un modelo para su sustitución 2.2 Estudio y análisis del problema presente Los especialistas y en general los trabajadores que realizan la reparación y el mantenimiento de los GE de la marca MTU serie 4000 y 2000 que han sido montados a los largo del país conocen los forma de sustituir los AGC. Hasta ahora el procedimiento que se ha desarrollado para incidir en ese aspecto es la sustitución total de dicho elemento ya que el suministrador no comercializa tarjetas independientes. En la figura 1.4 que sigue se refleja el. AGC en su forma compacta y como es. comercializado.. 29.

(47) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. Figura 2.1 Presentación comercial del AGC 2.2.1 Problema fundamental presentado en la mayoría de los AGC Como hemos expuesto anteriormente este dispositivo es el encargado de realizar numerosas funciones. Basados en estos conocimientos se detecta que el grupo presenta problemas para sincronizar con el Sistema Eléctrico Nacional (SEN) y cuando lo hace no lo realiza correctamente creando desbalance en la red. Para que sea realizada esta sincronización el grupo tiene que entrar con las mismas magnitudes de voltaje y frecuencia de la red 2.3 Normas para sincronizar con el SEN Para que sea realizada esta sincronización el grupo tiene que entrar con las mismas magnitudes de voltaje y frecuencia de la red. Si este no estuviera ejecutando esta tarea correctamente la red no lo verá como un igual, pues estaría entrando con magnitudes diferentes y creando así desbalance. 2.3.1 Dispositivo encargado de la sincronización. El AGC como cerebro artificial del grupo está constantemente tomando lectura tanto de los parámetros de la red como los del grupo. Una vez que se hace necesario que el grupo entre a la red con un voltaje determinado y una potencia especifica el dispositivo toma lecturas de la red y ejecuta las acciones necesarias para ascender o descender voltaje, frecuencia y 30.

(48) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. potencia. Si estas lecturas se realizan de forma errónea, el grupo estaría sincronizando de forma errónea también.. 2.3.2 Parámetro del AGC encargado de tomar lecturas de voltaje, frecuencia y corriente del grupo y de la red. Basadado en lo expuesto anteriormente el dispositivo, tarjeta o slot del AGC encargado de tomar estas lecturas es el slot 5 ya que así lo define el fabricante. A continuación se presenta en la tabla una descripción más detallada.(DEIF, 2007b) Slot 5 Tarjeta de interfaz del motor. Tabla 2.1 Terminal. Función. Datos Técnicos. Descripción. 73. IL1 S1. 74. IL1 S2. Corriente del generador L1. entrada 1/5 A AC. 75. IL2 S1. 76. IL2 S2. Corriente del generador L2. entrada 1/5 A AC. 77. IL3 S1. 78. IL3S2. Corriente del generador L3. entrada 1/5 A AC. 79. UL1. UL1 generador. Máx. 690 VCA. UL2. UL2 generador. Máx. 690 VCA. 83. UL3. UL3 generador. Máx. 690 VCA. 84. ULN. U neutro generador. 85. UL1. UL1 red. Máx. 690 VCA. UL2. UL 2 red. Máx. 690 VCA. UL3. UL 3 red. Máx. 690 VCA. 80 81 82. 86 87 88 89. 31.

(49) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. Como se puede apreciar resaltado en la tabla se muestra como se toman las muestras de lectura, de corriente y neutro del generador, así como lectura de voltaje en el generador y la red. 2.4 Procedimiento para la sustitución de la tarjeta que se coloca en el slot # 5 Posteriormente los especialistas de Geysel han establecido el procedimiento para la sustitución de la tarjeta que se coloca en el slot # 5. Este procedimiento fue divulgado en un consejo técnico y consta de pasos establecidos que se han generalizado en toda la empresa. Los pasos para realizar este trabajo se describen a continuación •. Retirar la alimentación del A.G.C. •. Proceder a retirar las fichas de los slot. •. Retirar la tapa. •. Extraer el slot 5 defectuoso. •. Montar el slot recuperado de otro A.G.C. •. Montar la tapa. •. Montar la ficha del slot 1. •. Alimentar el A.G.C. •. Entrar al canal 9000 y chequear la versión del firmware.. •. (Batería- 228.1) (Aislado- 215.2). •. Actualizar los contadores.. La decisión de sustituir la tarjeta del slot # 5 se debe a que se ha podido comprobar que precisamente es la tarjeta que se coloca en el slot # 5 la que se afecta en la mayor medida. Esta solución entraba en un callejón sin salida dado que si de diferentes AGC se descompone el mismo elemento y este no se comercializa de forma independiente entonces no se puede reparar ni recuperar ninguno de estos componentes. 32.

(50) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. 2.4.1 Detección del elemento defectuoso en el slot averiado. Esta decisión es tomada para así poder poner en funcionamiento los AGC que se habían retirado de diferentes máquinas con los mismos slot defectuosos los cuales ocupan la gran mayoría. El proceso desarrollado contó con la metodología de ingeniería inversa, o sea conociendo los parámetros que debíamos obtener como resultado de las mediciones en condiciones ideales de trabajo, se debía establecer el elemento defectuoso dentro de la tarjeta. Pasos para desarrollar el trabajo. 1. medición de los parámetros de la tarjeta 2. determinación del elemento defectuoso 3. cambio de dicho elemento 4. comprobación del trabajo A continuación describiremos cada paso: Medición de los parámetros de la tarjeta Montado en una mesa de prueba confeccionada para tal efecto se tiene colocado un AGC cuyo correcto funcionamiento ya ha sido comprobado. La mesa de pruebas cuenta con dos resistencias variables, un amperímetro-voltímetro, una fuente análoga a las existentes en cualquier GE y las conexiones necesarias para crear las condiciones similares a las de trabajo del equipo. Colocando la tarjeta a comprobar en el slot correspondiente se comienzan a medir los parámetros de salida en cada punto y se comprueba la respuesta que se refleja en el display asociado. Estas mediciones permiten comprobar el funcionamiento de la tarjeta para asegurarse de que el desperfecto del AGC se debe precisamente a ese elemento. En caso de que todos los parámetros de resultados correctos se puede concluir que el AGC ha fallado por otra causa. 33.

(51) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. Determinación del elemento defectuoso La medición que realiza esta tarjeta consiste en censar los voltajes de la red y el grupo. Una vez obtenido el voltaje con que se va alimentar el dispositivo, se procede a la visualización de los resultados que se obtendrán. Se alimenta dos puntos con el mismo voltaje, entonces la medición debe ser la misma. Por el contrario si alguno de estos voltajes es incorrecto, entonces se procede a la determinación del elemento defectuoso. En la tabla 1 se muestra un ejemplo. De esta misma manera se ha comprobado las diferentes alarmas del AGC y otras funciones como las de arranque y parada o apertura y cierre del interruptor de media tensión. Este mismo procedimiento se ha seguido para determinar otras averías del AGC como son la medición incorrecta de la temperatura de los devanados donde se involucra la tarjeta del slot 7 y fallas en la alimentación del AGC donde se comprueba el trabajo de la tarjeta del slot 1.. Tabla 2.2 Procedimiento de comprobación de los elementos defectuosos de la tarjeta de medición Combinación. Resultado. Conclusiones. Acciones. L1-L2. Bien. El dispositivo defectuoso es el L3 Sustituir. L2-L3. Mal. L3-L1. Mal. el. por participar en dos mediciones dispositivo L3 incorrectas. Este trabajo se realiza comprobando cada parámetro de salida con una entrada correcta. Si alguna lectura está incorrecta entonces se determina cual componente de la tarjeta debe ser sustituido. 34.

(52) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. En la figura 2.2 se representa la tarjeta de medición que debe colocarse en el slot # 5 y los elementos dentro de ella que se han definido como causantes de su mal funcionamiento. La lecturas L de los componentes electrónicos del 1 al 3 se ha realizado de la izquierda a la derecha.. Figura 2.1 Tarjeta correspondiente al slot # 5 2.5 Elemento Defectuoso en los slot 5 averiados Ya realizados todos estos procedimientos y detectado el problema a continuación se presenta una descripción más detallada de este componente.. 35.

(53) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. Componente defectuoso Descripción Este componente recibe el nombre técnico de HCPL-7840 Isolation Amplifier (Technologies, 2012)o Amplificador de aislamiento, este dispositivo pertenece al grupo de los optocopladores. La familia del amplificador de aislamiento HCPL-7840 fue diseñada para la sensación actual en “electrónicos de accionamientos por motor”. Es una implementación típica, las corrientes motrices fluyen a través de un resistor externo y la resultante analógica, caída de tensión es sentida por el HCPL-7840. Una tensión final diferencial es creada delante en el otro extremo del HCPL-7840 en la barrera óptica de aislamiento. Esta tensión final diferencial es proporcional a la corriente del motor y puede ser convertida a una señal de fin solo usando un amplificador operacional como se muestra en el circuito aplicativo recomendado. Desde el modo común los descensos rápidos de voltaje de varios centenares de voltios en decenas de nanosegundos son comunes en los accionamientos por motores modernos con generadores de alternación. La capacidad alta CMR del amplificador de aislamiento HCPL-7840 provee la precisión y la estabilidad necesaria exactamente para monitorear la corriente motora adentro del generador. El producto también puede servir para aplicaciones generales de aislamiento de señal analógica requiriendo exactitud alta, estabilidad, y la linealidad bajo las condiciones de ruido de modo semejante agudas. En resumen el amplificador operacional su función principal es convertir una señal analógica a una señal digital mediante un sistema de barra óptica. Características 100 kHz ancho de banda Aprobación mundial de seguridad La topología del circuito completamente diferencial Tecnología adelantada del convertidor, Sigma-Delta A/D (£ - ”) Tecnología de capacidad inspiratoria de ejecutivos jefes de mercado 36.

(54) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. Aplicaciones Sensor de corriente Sensor de voltaje y frecuencia Convertidor de señal y amplificador Las dimensiones del optocoplador se muestran en la figura 2.2. Figura2.2 dimensiones del optocoplador(Technologies, 2012). 37.

(55) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. En las figuras 2.3 2.3.1 y 2.4 se muestra la vista superior e inferior del componente defectuoso (HCPL-7840) de la tarjeta de medición del Slot # 5 perteneciente al AGC. Figura 2.3 Vista superior del elemento. Figura 2.3.1 Vista superior del. HCPL-7840. HCPL-7840. Figura2.4 Vista inferior del elemento HCPL 7840. 38.

(56) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. En la figura 2.5 se muestra la gráfica de perfil de temperatura de reflujo de la soldadura en barra temperatura vs segundos.. Figura 2.5 Perfil de temperatura de reflujo de la soldadura en barra. 39.

(57) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. En la siguiente tabla se muestran las condiciones recomendadas de funcionamiento dadas por el fabricante(Technologies, 2012) del optocoplador. Tabla 2.3 Condiciones de operación del HCPL-7840 Parámetros. Símbolos. Min.. Max.. Unidades. de. medición Temperatura ambiente. Ta. -40. 85. °C. 4.5. 5.5. V. de. operación Voltaje. de Vdd1, Vdd2. suministro Tensión de entrada (precisa y lineal). Vin+, Vin-. -200. 200. mV. Tensión de entrada (funcional). Vin+, Vin-. -2. 2. V. En la figura 2.6 se muestra como puede ser utilizado optocoplador (Technologies, 2012)ofreciendo un diagrama circuital. 40.

(58) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. Figura 2.6 Ejemplo de un diagrama circuital de cómo puede ser usado el dispositivo.. Es necesario resaltar que el fabricante en algunas de las especificaciones tanto de corriente directa como alterna ha tomado una temperatura nominal de trabajo como se resalta en la figuras 2.7 y 2.8 a continuación.(Technologies, 2012). 41.

(59) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. Figura 2.7 Especificaciones eléctricas de corriente directa dadas por el fabricante.. 42.

(60) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. Figura 2.8 Especificaciones de operación para corriente alterna dadas por el fabricante. Nota: Common Mode Transient Immunity (modo común exclusivo transitorio). 43.

(61) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. En la siguiente figura 2.9 se muestra el esquema circuital del optocoplador HCPL-7840. Figura 2.9 Esquema interior del componente HCPL 7840(DZKF, 2014),(Technologies, 2012). 2.6 Sustitución del elemento defectuoso Una vez que se analiza todas las características del componente procedemos a su sustitución, tomando en cuenta todos los procedimientos y medidas necesarias. Este paso se debe realizar cuidadosamente y utilizando para ello doble cautín de forma tal que al retirar las soldaduras del dispositivo a cambiar se logre simultáneamente para evitar dañar los elementos vecinos con alguna presión diferenciada sobre la placa.. 44.

(62) CAPÍTULO 2: EVALUACION DE LA POSIBLE RECUPERACION DEL AGC.. Por no contar con elementos HCPL 7840 nuevos se escogen estos de una tarjeta que no pretendamos reparar, sin embargo, se debe retirar el dispositivo cuidadosamente para no inutilizarla totalmente ya que se podría recuperar en otra oportunidad y también para no dañar el elemento. La soldadura en del dispositivo a cambiar se debe realizar igualmente de forma cuidadosa y utilizando todo el tiempo que se requiera para no dañar otro elemento dentro de la placa. 2.6.1 Comprobación del trabajo Una vez sustituido el elemento defectuoso se coloca la tarjeta reparada en el AGC de prueba y se realiza una simulación de trabajo en la mesa. Posteriormente se sustituyen en un determinado GE para su comprobación final dándole un seguimiento a su funcionamiento para asegurarse de que el trabajo ha sido realizado correctamente. Con este trabajo se está planteando la necesidad de realizar un seguimiento y llevar un control estadístico del comportamiento del AGC en los diferentes GE para comprobar en mejor medida los efectos a largo plazo de este procedimiento.. 2.7 Conclusiones Este capítulo muestra resultados muy satisfactorios, ya que una vez realizados todos los procedimientos necesarios se detectó la problemática presentada por los AGCs. Se concretó en el dispositivo averiado y en su posible sustitución. Desglosando técnicamente todo lo respecto al elemento averiado efectuando un estudio minucioso. Abriendo las puertas a una muy factible reparación del Automatic Gen-Set Controller (AGC).. 45.


(64) CAPÍTULO 3. VALORACION ECONOMICA Y EVALUACIÓN DEL PROBLEMA. 3.1 Introducción El presente capítulo está destinado para ofrecer una hipótesis de la posible causa que afecta al componente HCPL-7840 junto con una valoración económica de la factibilidad del proceso de reparación y sustitución del optocoplador correspondiente al slot 5 del Automatic Generator Controller (AGC). 3.2 Evaluación de la causa que provoca la avería en el dispositivo HCPL-7840. Luego de realizar en el pasado capítulo un estudio específico del HCPL-7840, notamos que a pesar de que el fabricante ofrece condiciones bastante amplias del dispositivo, es necesario resaltar la temperatura ambiente máxima de trabajo del dispositivo, la cual se encuentra en un rango de -40 °C a 85 °C especificando para algunas condiciones de operación tanto en corriente directa como en corriente alterna temperaturas nominales de 25°C como se muestra en las figuras 2.7 y 2.8. Basándonos en esto notamos que el factor temperatura se convierte en la clave de este dispositivo, pues la temperatura ambiente en los grupos activos generalmente supera los 60 °C provocando condiciones de operación hostiles. Teniendo en cuenta que dicho dispositivo está diseñado para operar entre el rango de 4.5 V a 5.5 V como se muestra en la tabla 2.3, un pequeño margen de error afectaría considerablemente a las lecturas tomadas por el mismo y a sus funciones básicas. Este error puede ser producto del desgaste y ruptura del componente ya que trabaja en sus límites de temperatura de operación. La figura 3.0 mostrada a continuación muestra el dato en °C de la temperatura fuera de un Grupo Electrógeno MTU en operación.. 47.

(65) Figura 3.0 Temperatura ambiente fuera del grupo Como se puede notar en la figura 3.1 ofrece los datos de operación para corriente directa, dados por el fabricante. Aquí se nota que las condiciones de máximos y mínimos están dentro del rango recomendado de operación el cual está para una temperatura ambiente de 25 °C.. 48.

(66) Figura 3.1. Datos de operación para corriente directa, dados por el fabricante A continuación se muestran las traducciones de los cuadros señalados. Ta: temperatura ambiente. Input Offset Voltage: Desajuste en el Voltaje de entrada. Test Conditions: Condiciones de prueba. Gain: Ganancia. All Min. /Max. Specifications are within the Recommended Operating Conditions:. 49.

(67) Todas las especificaciones de mínimos y máximos están dentro del rango recomendado de operación. 3.3 Valoración económica de la sustitución del HCPL-7840. Para realizar la valoración económica de este trabajo se debe comenzar por el valor que representa la compra de un AGC en el mercado internacional. Valor Total:. $ 10 803.18. Valor en CUC:. $10 803.18. Si en el año se deben sustituir 120 unidades como promedio entonces: El valor total anual en CUC es: $10 803.18 x 120 unidades = $1 296 381.60. Si como promedio se averían de estas 120 unidades, según los datos proporcionados por la empresa Geysel y 100 por la causa de mal funcionamiento del optocoplador tendríamos: Valor total anual en CUC: 10803.18x100 unidades = $1 080 318.00. Destinado a comprar los AGC, pues la agencia no comercializa tarjetas independientes. Una vez realizado todos los cálculos generales relacionados con la compra de los AGC pasamos a contabilizar el valor de la reparación de uno de estos. En la siguiente tabla se muestran los recursos humanos empleados. Tabla 3.1 Recursos humanos. Recursos Humanos Categoría. Cantidad. Participación. Especialista. 4. Desarrollo procedimiento. Técnico. 2. Colocación del AGC y comprobación de su funcionamiento. Obrero. 3. Apoyo, 50. colocación. del. y.

(68) traslado A continuación se muestran los recursos materiales, herramientas y equipos utilizados. Tabla 3.2 Recursos materiales herramientas y equipos. Recursos Materiales,. Herramientas. Recursos. U/M. Cantidad. Utilidad. Laptop o PC. U. 1. Análisis del software del AGC.. Voltímetro. U. 3. Medición de voltaje.. Amperímetro. U. 3. Medición corriente.. Mesa de prueba. U. 1. Comprobación de tarjeta en AGC de prueba.. Cautín. U. 2. Soldaduras elementos. Estaño. Kg. 0.1. Soldaduras. Alcohol puro. Lts. 2. Limpieza de tarjetas y soldaduras.. Cable. m. 2. Cableado de la mesa de prueba. Interruptores. U. 21. Abrir y cerrar circuitos del banco. Breaker. U. 2. Protección. 51. y. Equipos.. de. de.

(69) Relé. U. 4. Protección. Resistencia variables. U. 1. Simulación del cable PT-100.. Fuentes. U. 1. Suministro.. Gasto que incurre la UEB en la recuperación de un AGC. Tabla 3.3 Fuerza de trabajo. Fuerza de Categoría y Horas cantidad. trabajo. Trabajo. de Tarifa por Tarifa por Total en hora CUC hora MN CUC. Total en MN. 4 Especialistas. 32. $0.31. $7.45. $9.92. $248. 2. 16. $0.27. $6.75. $4.32. $108. 24. $0.21. $5,34. $5.04. $126. Importe. Total. $19.28. $482. Técnicos 3 Obreros. Tabla 3.4 Herramientas utilizadas en la reparación. Herramientas Equipo. Mesa. Cantidad. de 1. Precio CUP.. en Precio CUC.. $200.00. $8.00 52. en Importe Importe total en total en CUP. CUC. $200.00. $8.00.

(70) trabajo Cautín. 2. $235.57. $9.43. $471.14. $18.84. Estaño. 1. $37.5. $1.50. $37,05. $2.5. Interruptores 21. $28.75. $1.15. $603.75. $24.15. Breaker. 2. $2406.25. $96.25. $4812.5. $192.5. Relé. 4. $469. $18.76. $1876.00. $75.04. Fuente. 1. $8700. $348.00. $8700. $348.00. HCPL-7840. 6. $1.40 Importe. Total. $8.4 16700.75. 676.4. Luego de obtener las tablas sumamos los gastos totales de cada una. Importe total: 19.68 + 676.4=696.08 CUC Este sería el gasto inicial de herramientas y equipos necesarios para comenzar si se tuviera que comprar todo lo necesario para realizar las posibles reparaciones. Es necesario resaltar que se fue bastante radical ya que en la reparación de próximos AGC no se tendrían gastos como los expresados en la tabla, solo se tendrían gastos mínimos y fuerza de trabajo como se muestran a continuación.. Tabla 3.5 Gastos mínimos y fuerza de trabajo. Gastos Mínimos. y. Fuerza de trabajo. Componente y fuerza Cantidad por AGC de trabajo. Importe en CUC. Total en CUC. HCPL-7840. 6. $1.40. $8.4. Fuerza de trabajo. 8 horas. $19.28. $19.28. 53.

(71) Importe Total. Importe Total. $27.68. Basándonos en esto concluimos que para crear las condiciones de trabajo se importa un valor de 696.08 CUC, posteriormente solo se necesitaría para la reparación de cada AGC un total de $27.68 CUC. Juntando todos estos datos obtenemos un importe anual. Importe anual: 99 (AGC restantes) x 27.68 (Valor de reparación)=2740.32 CUC Teniendo así un valor total anual:. 3436.4.. Valor total anual: 696.08 CUC+2740.32 CUC=. Realizando una comparación tanto individual como anual entre lo que invierte el país en comprar AGC(s) y reparar la mayoría notamos que $ 3436.4. << $1 080 318.00 anual, e individual $27.68<<$ 10 803.18 por lo que le resultaría muy factible tanto al país como a la empresa reparar estos dispositivos por esta causa, los cuales se encuentran en la mayoría. 3.4 Conclusiones del capitulo En este capítulo se ofrece un recuento de cómo se utilizó los conocimientos adquiridos tanto del AGC en general como del Optocoplador HCPL-7840, para detectar la posible causa de ruptura del componente, junto con una valoración económica de la reparación del AGC. Demostrando una total factibilidad de este proceso.. 54.

(72) Conclusiones. 55.

(73) CONCLUSIONES. CONCLUSIONES  Con el presente trabajo se abren nuevas posibilidades de utilizar la fuerza de trabajo calificada en función del objetivo principal de la empresa.  Al aplicar lo descrito en este trabajo se logra un importante ahorro de recursos financieros en pesos cubanos convertibles y de tiempo a la hora de darle respuesta a las averías por estas causas.  Las tarjetas recuperadas y colocadas en los AGC permiten darle solución a la falta de estos elementos en el país y no depender exclusivamente de la importación.  Dicho proyecto deja abierta la posibilidad de analizar los restantes componentes bajo el mismo proceder y rescatar otras tarjetas con lo cual se recuperarían otros AGC.  Si tenemos en cuenta que la instalación de los Grupos Electrógenos se viene desarrollando en Cuba desde el año 2005, se debe contar con al menos 720 AGC retirados de los cuales al menos la tercera parte pueden ser recuperados mediante este procedimiento. Eso representan cerca de 240 AGC con un aporte de $2 592 763.20 CUC  Al reutilizar las tarjetas y en general el AGC evita que se viertan al medioambiente residuales sólidos que pueden contaminar el suelo ya que los materiales con los que están construido (plásticos, baquelita etc.) no son biodegradables.. 56.

(74) Recomendaciones. 57.

(75) RECOMENDACIONES  Recomendamos generalizar este trabajo por las implicaciones que representa para la empresa, para la disponibilidad existente y para Cuba.  A partir de este trabajo recomendamos realizar un procedimiento corporativo que sirva para generalizar el proceder.  Exhortamos a que se realicen nuevos estudios y se profundicen en las restantes averías provocadas en estos elementos.. 58.

(76) Bibliografía. 59.

(77) BIBLIOGRAFÍA. BIBLIOGRAFÍA CASTRO., V. 2007. Guía para la Operación en Régimen Automático de las Baterías MTU de ocho Grupos Electrógenos. La Habana, Cuba DEIF 2007a. Automatic Gen-set Controller multi-line 2. Denmark. DEIF 2007b. Automatic Gen-set Controller multi-line 2 Designers Reference Handbook. Denmark DEIF 2007c. Functionality description Paralleling of Two Power Station. Denmark. DZKF 2014. A7840. TECHNOLOGIES, A. 2012. HCPL-7840 Isolation Amplifi er [Online]. United States. Available: www.avagotech.com. DATASHEET. 2014. A7840 [Online]. Available: datasheet.seekic.com. DATASHEET. 2014. A7840 [Online]. Available: es.aliexpress.com. DEIF 2007. Battery-AGC MTU Bateria 3200 List of Parameters. Denmark. DEIF 2007. Battery-AGC MTU-Batería 3200. Denmark. DEIF 2007. Description of options Option G5, Power management Automatic Gen-set Controller. Denmark. DEIF 2007. MV - AGC MTU Power station (Batería). Denmark. DEIF 2007. MV-AGC Power Station List of Parameters. Denmark. DEIF 2007. Operator’s manual MV-AGC Power Station. Denmark. DEIF 2007. Single - AGC MTU Sub Estacion. Denmark. DEIF 2007. Single AGC MTU Sub Estacion List of Parameters. Denmark. DEIF 2007. Single-AGC MTU Sub Estacion Operator’s manual. Denmark. DEIF 2013. Automatic Genset Controller, AGC-3. DEIF 2013. Automatic Genset Controller, AGC-4. ENERGY,. J.. 2013.. JUBILEE. GENERATOR. www.JubileeNRG.com. 60. [Online].. Australia.. Available:.

(78) Anexos. 61.

(79) ANEXOS. ANEXOS Anexo I. Transferencia de un AGC con sus precios.. 62.

(80) ANEXOS. Anexo II: Precios del HCPL-7840 en el mercado internacional.. 63.

(81)