Propuesta de un modelo de confiabilidad del sistema gobernador de unidades generadoras, central Francisco de Miranda (página 2)
Enviado por IVÁN JOSÉ TURMERO ASTROS
CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA La información fue recogida dentro un ambiente natural (personal de la sección de Ingeniería). Podemos decir que fue de tipo multivariable Se define como el procedimiento de donde y cuando se recopila la información
CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA Variable
Variable Independiente: Sistema de Gobernación Definición Conceptual Es un sistema de control asociado a la unidad generadora que permite mantener constante la velocidad a la máquina Definición Operacional Es un sistema de control asociado a la unidad generadora que permite mantener la velocidad constante, garantizando así el equilibrio entre la potencia mecánica y la potencia eléctrica a frecuencia constante Observación
-Parada de los motores de Gobernador por Potencia.
-Daños a los equipos de medición. Variable Dependiente: Disminución de la productividad de energía Es cuando existen anomalías y cae la producción de la empresa. Es cuando ciertos equipos tienden a fallar y hacen que Corpoelec tenga pérdidas económicas en su producción. -Factor costo/tiempo.
-Ineficiencia al sistema nacional.
CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA La población de la presente investigación estuvo formada por el Sistema Gobernador instalado en las doce (12) Unidades Generadoras de la casa de máquinas de la Central Hidroeléctrica Francisco de Miranda de la empresa Corpoelec. Según González (2000), “constituye la totalidad de un grupo de elementos u objetos que se quiere investigar, es el conjunto de todos los casos que concuerdan con lo que se pretende investigar” (p.98). La muestra está comprendida por el Gobernador de las doce (12) Unidades Generadoras cuyas características técnicas y de instalación son iguales.
CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA Se hizo una revisión y evaluación de las características técnicas y el funcionamiento del Sistema Gobernador, según el manual de operación y mantenimiento del Gobernador de Potencia de la Central Hidroeléctrica Francisco de Miranda.
Por medio de visitas a la Casa de Máquinas e interpretación de planos del manual de operación y mantenimiento del Gobernador se identificaron las interrelaciones operativas en serie y en paralelo entre los componentes del Sistema gobernador.
Luego de identificar interrelaciones operativas por cada Sub-Sistemas se definió de manera estadística las confiabilidades por componentes del Sistema Gobernador.
Una vez definida las confiabilidades por componentes se armó el Diseño del Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador tomando en cuenta las interrelaciones entre los Sistemas.
Una vez Diseñado el Modelo de Confiabilidad se realizó una evaluación del Impacto que tiene este estudio en la optimización de las actividades que realiza el departamento de Ingeniería de Planta.
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Se muestran los aspectos referentes a la situación actual de la Confiabilidad del Sistema Gobernador de las Unidades Generadoras. •Con esta información se hacen estudios de la Confiabilidad tomando en cuenta el Macro-Sistema Gobernador como un solo equipo conectado de análisis de modos y efectos de fallas. Las diferentes paradas son contabilizadas, estudiadas sus causas y el tiempo por el cual dejaron de estar en funcionamiento, estos datos son considerados para alimentar la base de datos y se apoya para obtener información de los registros de la desconexión (salidas) de las Unidades Generadoras
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Diagrama de Flujo de la condición actual de los estudios estadísticos bajo la responsabilidad de la coordinación de Ingeniería de Planta en Planta Caruachi:
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Evaluar las características técnicas y el funcionamiento del Sistema Gobernador. . Componentes del Sistema Gobernador •Dentro de la Casa de Maquinas de Planta Caruachi El Gobernador está ubicado en la Elev. 50,05, en la Galería de Equipos Electromecánicos, específicamente en la entrada al pozo de la Turbina de las doce unidades de la Casa de Máquinas.
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Evaluar las características técnicas y el funcionamiento del Sistema Gobernador. Funcionamiento del Sistema Gobernador. Regulación de Frecuencia.
Optimización de ángulo de inclinación de los alabes, con relación a la caída y apertura de paletas directrices. Regulación de Desviaciones de Velocidad.
Control y Limitación Hidro- Mecánica y eléctrica de Sobre- Velocidad. Limitación Mecánica y Eléctrica de apertura de paletas directrices.
Detención de deslizamiento de la unidad.
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Evaluar las características técnicas y el funcionamiento del Sistema Gobernador. Funciones de los Componentes del Sistema Gobernador
Cubículo Electrónico del Gobernador – (CE).
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Evaluar las características técnicas y el funcionamiento del Sistema Gobernador. Funciones de los Componentes del Sistema Gobernador
Unidad Hidráulica de Potencia – (UHP – GOB)
Suministrar y controlar el aceite a presión al sistema de Gobernación, distribuir el aceite por los servomotores de las paletas directrices y de los alabes del rodete.
Componentes de la UHP:
La E70 una válvula principal.
El Bloque Múltiple de la Válvula piloto.
La Válvula de arranque/ parada / de emergencia.
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Evaluar las características técnicas y el funcionamiento del Sistema Gobernador. Funciones de los Componentes del Sistema Gobernador
Centro de Control de Motores – (CMM – GOB)
La función de este cubículo se encuentran ubicados todos los equipos y dispositivos de protección y control de los motores para: Bombas Principales BG1 – BG2, Bomba Reforzadora BRG, Bomba de enfriamiento de aceite BEG
Las bombas se pueden seleccionar para ejecutarse en cualquiera de los modos siguientes: •Bomba 1 (BRG): Continuamente con la turbina en servicio. •Bomba 2 (BG–1): Stand – BY para la bomba 1 en control del interruptor de presión con la turbina en servicio y el mantendrá la presión de sistema en Stand – Still. •Bomba 3 (BG-2): Reserva para la bomba 2 en caso que no puede arrancar dentro de un tiempo determinado
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Evaluar las características técnicas y el funcionamiento del Sistema Gobernador. Funciones de los Componentes del Sistema Gobernador
Interfaz Hombre-Máquina.
Asigna valores de consigna mediante un menú sencillo y fácil de usar para el personal de mantenimiento y operaciones. Señales de Relevante Importancia: •Alimentación – Bombas y Motores. •Protecciones de los Motores. •Selección de Avece – BG1 – BG2. •Nivel Muy Bajo Tanque Sumidero – GOB 71TM1. •Temperatura Alta Aceite Tanque Sumidero – GOB TPTAI. •Presión de Paro – GOB 63T07. •Arranque Bomba Avance – GOB 63T04. •Arranque Bomba Reserva – GOB 63T03.
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Identificar las interrelaciones operativas en serie y en paralelo entre componentes del Sistema Gobernador. Mediante una representación gráfica del Sistema Gobernador se ilustraron los equipos componentes del sistema.
•La representación gráfica que se realizo fue mediante Diagramas de Bloques de Confiabilidad ya que muestra el efecto del funcionamiento de un componente tienen sobre el funcionamiento del sistema •Se logró obtener un Diagrama General del Sistema Gobernador y este a su vez fue compuesto principalmente en dos (2) grupos de diagramas como son: Cubículo Electrónico del Gobernador (CE-GOB). Unidad Hidráulica de Potencia del Gobernador •Fueron plasmados diecisiete (17) diagramas en un documento de Microsoft PowerPoint muy detallado y preciso
Gobernador Alabes E70R ? CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA
Identificar las interrelaciones operativas en serie y en paralelo entre componentes del Sistema Gobernador.
Sistemas Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3 Nivel 4 S I S T E M A G O B E R N A D O R FUNCIONAMIENTO HIDRÁULICO DEL GOBERNADOR Válvula Principal E70 A Sistema Hidráulico del Bloque Distribuidor de Válvula Piloto Válvula Arranque/ Parada/ Paro de La E70R Válvula Principal Unidad de Control Electro- Hidráulica Para Control de Los Bloque de Válvulas Piloto Sistema de Enfriamiento de Aceite de la UHP Sistema de Filtrado de Aceite Válvula Piloto. Bomba de Jockey para carga a los
Tanques de Presión de Aire Válvulas de Separación doble
(CE-GOB) N/P
N/P Unidad Hidráulica de Potencia acumuladores de Presión. (UHP) Bombas BG1 y BG2.
Panel de Operación del CE-GOB Cubículo Electrónico del Gobernador Controlador Manual del CE-GOB
Controlador Automático del CE- GOB
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Identificar las interrelaciones operativas en serie y en paralelo entre componentes del Sistema Gobernador.
Diagrama del Sistema Gobernador. El gobernador es de tipo electro-hidráulico actúa conjuntamente la parte electrónica llamada Cubículo Electrónico del Gobernador (CE-GOB) y el de la parte Hidráulica del Gobernador (UHP-GOB)
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Identificar las interrelaciones operativas en serie y en paralelo entre componentes del Sistema Gobernador.
Diagrama del Funcionamiento Hidráulico del Gobernador.
Su principal función es suministrar y controlar el aceite a presión al sistema de Gobernación
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Identificar las interrelaciones operativas en serie y en paralelo entre componentes del Sistema Gobernador.
Diagrama del Controlador Manual del CE-GOB El programa de arranque y parada de la unidad en el modo de operación manual verificara él envió de comandos desde la IHM y el cumplimiento de las condiciones prestablecidas.
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Identificar las interrelaciones operativas en serie y en paralelo entre componentes del Sistema Gobernador.
Diagrama de las Válvulas de Separación Doble.
Cierra la válvula que descarga cuando la presión sea baja, (estará energizado el interruptor de presión baja)
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Definir las confiabilidades por componentes del Sistema Gobernador.
Para especificar la confiabilidad por componentes del Sistema Gobernador se debe obtener mediante la introducción de valores de los parámetros de forma (ß) y escala (?) de cada elemento componente de un Subsistema.
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Definir las confiabilidades por componentes del Sistema Gobernador. Luego de introducir los valores de los parámetros estándar se definió el tiempo de estudio (en horas), el tiempo tomado para esta Propuesta fue de 8 meses las cuales son 5844 horas. El cálculo fue realizado con la siguiente Formula de la confiabilidad de la distribución de Weibull: En términos porcentuales se aprecia que la Válvula 2/2 de Cartuchos (126) posee una confiabilidad del 94% en el Subsistema ??(??)= ?? ?? ?? ?? ??(??) = ?? ???????? ?? ?? =??,????????????????
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Definir las confiabilidades por componentes del Sistema Gobernador. La Propuesta del Modelo de Confiabilidad se estableció en formato digital de hojas de cálculo en Microsoft Exel que le servirá a la Coordinación de Ingeniería de Planta. =1/EXP((5844/G33)*F33)
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Definir las confiabilidades por componentes del Sistema Gobernador. Número de Horas Función exponencial
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador. El Modelo de Confiabilidad consiste en una red de componentes del Sistema Gobernador que se obtuvo mediante la introducción de valores de los parámetros de forma y escala de los sistemas indicados en serie y paralelo del Sistema Gobernador donde se obtuvo la Confiabilidad de cada Subsistema de modo especificado. Una vez Identificado las interrelaciones operativas realizadas en el Objetivo número 2 del presente trabajo en el cual se adquirió el conocimiento de todos los Sub sistemas Obtenidos los valores de confiabilidad de cada componente de cada Subsistemas del Sistema Gobernador explicado en el objetivo número 3 del Presente trabajo Se llevó a cabo la construcción el Diseño del Modelo de Confiabilidad
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador.
Modelo de confiabilidad del Sistema Gobernador.
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador. de la confiabilidad del Sistema Gobernador fue la siguiente: =1-(1-H14)*(1-H22) La infiabilidad se obtiene de la resta algebraica de “1” que es el valor de confiabilidad al 100% y el valor de confiabilidad obtenido con la formula. =1-N15 Modelo de confiabilidad del Sistema Gobernador.
La ecuación para el cálculo ??= ?? ?? ?? ?? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ??=1- 1- ?? ?? ???? ???? ???? . 1- ?? ?? ???? ???? ???? . 1- ?? ?? ???? ???? ????
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador.
Modelo de confiabilidad del Sistema Gobernador.
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador.
Modelo de confiabilidad del Sistema Gobernador.
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador.
Análisis del Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador.
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador.
Análisis del Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador.
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador.
Modelo de Confiabilidad de la Válvula de Separación Doble
? Obteniendo una confiabilidad del Subsistema de 99,6%. =C29*(1-(((1-G14)*(1-G22))*K22*N22)*(((1-G44)*(1-G36))*K36*N36)) CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA
Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador.
Modelo de Confiabilidad de la Válvula de Separación Doble
Resolviendo el Sistema queda de la siguiente manera:
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador.
Modelo de Confiabilidad de la Válvula de Separación Doble
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador. Análisis del Modelo de Confiabilidad del Subsistema Válvulas de Separación Doble.
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador. Análisis del Modelo de Confiabilidad del Subsistema Válvulas de Separación Doble.
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Evaluar el Impacto del Diseño del Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador en las actividades de la Coordinación de Ingeniería de Planta. Durante la construcción del Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador se contó con la ayuda del personal capacitado el conocimiento del Sistema Gobernador de la Coordinación de Ingeniería de Planta de Planta Caruachi.
Se evaluó el impacto del Diseño del Modelo de confiabilidad en las acciones de la coordinación de Ingeniería de Planta con algunos de los métodos y/o herramientas usados y aplicados a la Ingeniería Industrial
Servir como base de datos para la comparación con los valores reales obtenidos en la pruebas y buscar asemejar al valor teórico obtenido.
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Evaluar el Impacto del Diseño del Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador en las actividades de la Coordinación de Ingeniería de Planta.
Diagrama de Ishikawa
CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA Matriz FODA
CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA Diagrama de Flujo Propuesto
Se recopiló información técnica necesaria para Describir e Identificar de forma exacta las Características y el funcionamiento del Sistema Gobernador y de los Subsistemas que los comprende; dentro del Macro Sistema Unidad Generadora de la Central Hidroeléctrica Francisco de Miranda, Planta Caruachi. Por medio de la observación directa y de estudio de planos, documentos del fabricante, manuales, informes encontrados en la Coordinación de Ingeniería de Planta se alcanzó lustrar e Interpretar cada uno de los Sub-Sistemas del Sistema Gobernador y llevar a cabo la correcta Caracterización funcional del Sistema. Por medio de tablas estándar de parámetros de forma y escala se definió las confiabilidades por componentes del Sistema Gobernados y de los Subsistemas que lo comprenden fue utilizada la Distribución Weibull en cada elemento del Sistema. Se diseñó el Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador utilizando la herramienta Microsoft Exel para este proceso ya que es compatible con el software libre llamado LibreOffice utilizado en la empresa, tomando en cuenta las interrelaciones operativas mediante diagramas de bloques de Confiabilidad para obtener la confiabilidad total de cada Subsistema establecer gráficos circulares y gráficos de barras apiladas para evidenciar índices de Confiabilidad. CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA Del análisis de los resultados a través de este estudio se obtuvieron las conclusiones siguientes:
Se logró validar el Diseño del Modelo de Confiabilidad ya que fue realizado con el personal experto de la Coordinación de Ingeniería de Planta tomando en cuenta las conexiones operativas de los componentes y Subsistemas del Sistema Gobernador y de los valores de confiabilidad arrojado por cada uno de ellos en comparación con la realidad. Por medio del diseño del Modelo de Confiabilidad se logró estimar la confiabilidad del Sistema Gobernador obteniendo un 98% en el tiempo de estudio establecido según la frecuencia de mantenimiento, así como también se alcanzó identificar los Subsistemas que poseen baja confiabilidad, Subsistemas en estado de alerta y Subsistemas más Confiables. Mediante de diagrama Ishikawa, matriz FODA, diagramas de Procesos se consiguió evaluar el Impacto del Diseño del Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador en las actividades realizadas por la Coordinación de Ingeniería de Planta. CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA Del análisis de los resultados a través de este estudio se obtuvieron las conclusiones siguientes:
Aplicar la Propuesta de Modelo de Confiabilidad elaborado para monitorear la confiabilidad del Sistema Gobernador ya que los evidencia de manera detallada y precisa. Efectuarlo los cálculos de los parámetros de forma y escala de la distribución Weibull mediante los datos obtenidos en las Salidas Forzadas de Sistema Gobernador yo de los componentes de cada Subsistema que actúan en las Unidades Generadoras y con esto obtener valores reales de Confiabilidad los cuales deberán ser almacenados en la base de datos en un registro histórico de la Planta. Proponer los modelos de confiabilidad para los Sistemas Excitatriz y Generador de las Unidades Generadoras. CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA En función de los resultados y conclusiones que se obtuvieron mediante la Propuesta del Modelo de Confiabilidad se pueden considerar las siguientes recomendaciones:
Para futuras propuestas de modelos de confiabilidad de otros sistemas de la Unidad Generadora se debe solicitar apoyo a personal capacitado y expertos en el funcionamiento de los Sistemas y Subsistemas ya que es importante analizar el funcionamiento detalladamente para la construcción del Modelo de confiabilidad. Optimizar los mantenimientos preventivos ya que la Confiabilidad del Sistema dependerá directamente del buen estado y la vida útil de cada Subsistema y de los elementos que lo comprenden. Ejecutar los mantenimientos preventivos programados para cada Subsistema y especial atención a los que posean baja confiabilidad ya que están propensos a fallar durante el periodo de tiempo establecido para el estudio. CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA En función de los resultados y conclusiones que se obtuvieron mediante la Propuesta del Modelo de Confiabilidad se pueden considerar las siguientes recomendaciones:
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