Análisis de fallas al gobernador y excitatriz de las unidades generadoras de casa de máquinas 2

Resumen

En el siguiente informe se realizó un análisis de fallas de las causas que originan problemas en el Gobernador y Excitatriz de las Unidades Generadoras de Casa de Máquinas 2 de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre. La finalidad de este estudio fue encontrar las causas principales por lo cual estaban fallando los componentes, elementos y partes del Gobernador y Excitatriz. Entre estas se obtuvieron resultados que indican que el efecto de las fallas producidas por los componentes del los equipos se debían a sus partes y elementos como lo fueron para el caso del Gobernador la cinta de retroalimentación de paletas, las válvulas de admisión de aire para 1030 Y1054, los filtros dúplex, los acondicionadores 3B32 correspondientes a la señal de potencia y para el caso de la Excitatriz las válvulas, los módulos de tiristores, los fusibles f05 de la fase c, la tarjeta interfaz de salida binaria 452 punto 21 y la tarjeta de salida binaria A52. Estas causas traen como consecuencia que se originen Paros de Emergencia que permitan la indisponibilidad de las Unidades Generadoras. Por esta razón fueron planteadas las alternativas de solución a estos inconvenientes, las cuales se pueden mejorar con estudios posteriores, así como diseñar de mejor manera un plan de mantenimiento.

Palabras Claves:1) Análisis de fallas. 2) Equipos principales. 3) Trabajo de Emergencia 4) Paro de Emergencia 5) Desagregación

Introducción

EDELCA es la empresa responsable de suministrar aproximadamente el 70% de la energía eléctrica de Venezuela, ubicándose como la segunda empresa que genera más ingreso a la Nación. Para mantener un nivel óptimo en sus operaciones y bajos costos de operación y mantenimiento, ésta realiza continuamente proyectos de construcción y actualización de sus sistemas de generación y transmisión en diferentes partes del país, contribuyendo así, a mejorar la calidad de vida de los venezolanos.

El Mantenimiento en toda organización es una función Empresarial a la cual se le encomienda el control constante de las instalaciones y equipos, así como los trabajos de reparación y revisión necesarios para garantizar el funcionamiento regular y las buenas condiciones de las instalaciones productivas, servicios e instrumentación de la Planta.

EDELCA, aplica actualmente el mantenimiento preventivo, correctivo y predictivo a todos sus equipos los cuales se basan en un conjunto de operaciones y cuidados necesarios, llevados a cabo antes de efectuarse una falla de manera que puedan funcionar adecuadamente.

Es por esta razón, que una de las funciones del Departamento de Ingeniería de Mantenimiento de Planta Macagua, es mantener en buenas condiciones operativas las Unidades Generadoras pertenecientes a todas las Casas de Máquinas de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre a través de la aplicación de métodos de ingeniería de confiabilidad y mejores prácticas tecnológicas para así optimizar el mantenimiento de dichas Unidades.

En el presente trabajo se muestra el Análisis de fallas del Gobernador y Excitatriz de las Unidades Generadoras de Casa de Máquinas 2 de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre, llevando un seguimiento de las fallas desde el período 2004 – 2009, haciendo uso de indicadores (TMEF, TMPR) que ayudarán a conocer el tiempo de duración de las fallas a través de la homologación de las mismas según sea su naturaleza. Además el estudio tiene como propósito dar a conocer qué equipo genera más problema para que se ejecuten planes de mantenimiento y que se disminuyan los Paros de Emergencia que causan la indisponibilidad de las Unidades Generadoras.

La investigación se desarrolla en cinco (5) capítulos distribuidos de la siguiente manera:

Capítulo I: Se muestra la descripción de la Empresa y del Departamento donde se desarrollo la investigación.

Capítulo II: En él se define los antecedentes de la investigación, el planteamiento del problema, los objetivos del estudio, el alcance, delimitación, limitaciones y la justificación de la misma.

Capítulo III: Se especifica el Marco Teórico donde se desarrolla toda la documentación teórica que sostiene la investigación.

Capítulo IV: Se describe el Marco Metodológico empleado, el tipo de investigación, población y muestra, técnicas e instrumentos de recolección de datos.

Capítulo V: Se muestran los análisis y resultados.

Finalmente se presentan las conclusiones, recomendaciones, referencias bibliográficas y anexos correspondientes.

CAPÍTULO I

Generalidades de la empresa

A continuación se presenta la Historia de cómo surge la empresa, su misión, visión, la descripción del proceso de generación de energía eléctrica, su estructura organizativa y el departamento donde se realizó el estudio.

1. RESEÑA HISTÓRICA DE LA EMPRESA

La Empresa Electrificación del Caroní, C.A. (EDELCA) fue constituida formalmente el 29 de Mayo de 1.946, de acuerdo con el artículo 31 del Estatuto Orgánico de la Corporación Venezolana de Guayana (CVG), con el objetivo de lograr el desarrollo del potencial hidroeléctrico del Río Caroní. En 1959 Inicio de operaciones de la Casa de Máquinas I de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre en Macagua. En 1986 se da la entrada en servicio del Sistema de Transmisión a 800 mil voltios e inauguración de la Etapa Final de la Central Hidroeléctrica Simón Bolívar en Guri. Para el año 1997 se realizó la inauguración de Macagua II y Macagua III de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre en Macagua.

En el 2001 se inauguró el Sistema de Transmisión Macagua – Boa Vista, con esta interconexión se pone en servicio la subestación Santa Elena, la cual además de servir como punto de suministro a la localidad brasilera de Villa Pacaraima y Boa Vista, permite un suministro de energía a los pobladores de Santa Elena de Uairén en territorio venezolano. Para el 2002 se iniciaron las obras preliminares del proyecto hidroeléctrico Manuel Piar en Tocoma . En el 2003 entra en operación comercial la primera unidad de la Central Hidroeléctrica Francisco de Miranda en Caruachi que fue inaugurada formalmente el 31 de marzo de 2.006, por el presidente de la República Bolivariana de Venezuela, Hugo Chávez Frías.

En la actualidad se construye la Central Hidroeléctrica Manuel Piar en Tocoma que es el último de los desarrollos hidroeléctricos que constituyen el aprovechamiento del complejo Hidroeléctrico del Bajo Caroní, conjuntamente con las centrales Simón Bolívar, Antonio José de Sucre y Francisco de Miranda en Caruachi y se estima que la primera unidad entre en operación comercial en el año 2012 y que la Central esté culminada para el año 2.014. Un hecho trascendental en el 2007 es que según el Decreto Nº 5.330  (Gaceta Oficial Nº 38.736 del 31 de Julio de 2007) EDELCA deja de pertenecer a la Corporación Venezolana de Guayana adscrita al Ministerio de Industrias Básicas y Minería y pasa a ser tutelada por la sociedad anónima Corporación Eléctrica Nacional S.A., adscrita al Ministerio del Poder Popular para la Energía y Petróleo junto con Las empresas Energía Eléctrica de Venezuela S.A. (ENELVEN), Empresa Nacional de Generación C.A. (ENAGEN), Compañía de Administración y Fomento del Servicio Eléctrico S.A. (CADAFE), Electrificación del Caroní C.A. (EDELCA), Energía Eléctrica de la Costa Oriental del Lago C.A. (ENELCO), Energía Eléctrica de Barquisimeto S.A. (ENELBAR), Sistema Eléctrico del Estado Nueva Esparta C.A. (SENECA) y otras filiales. Este decreto tiene por objeto la reorganización del sector eléctrico nacional con la finalidad de mejorar la calidad del servicio en todo el país, maximizar la eficiencia en el uso de las fuentes primarias de producción de energía y en la operación del sistema y redistribuir las cargas y funciones de las actuales operadoras del sector.

Es así que EDELCA en la actualidad aporta cerca del 70% de la producción nacional de electricidad a través de sus Centrales Hidroeléctricas: Guri con una capacidad instalada de 10.000 Megavatios, considerada la segunda en importancia en el mundo, Macagua con una capacidad instalada de 3.140 Megavatios, Caruachi y Tocoma que tendrá una capacidad instalada final de 2.280 y 2.160 Megavatios respectivamente.

2. MISIÓN

Generar, transmitir y distribuir energía eléctrica, de manera confiable, segura y en armonía con el ambiente; a través del esfuerzo de mujeres y hombres motivados, capacitados, comprometidos y con el más alto nivel ético y humano; enmarcado todo en los planes estratégicos de la Nación, para contribuir con el desarrollo social, económico, endógeno y sustentable del País.

3. VISIÓN

Empresa estratégica del Estado, líder del sector eléctrico, pilar del desarrollo y bienestar social, modelo de ética y referencia en estándares de calidad, excelencia, desarrollo tecnológico y uso de nuevas fuentes de generación, promoviendo la integración Latinoamericana y del Caribe.

4. VALORES

• Respeto: Trato justo, digno y tolerante, valorando las ideas y acciones de las personas, en armonía con la comunidad, el ambiente y el cumplimiento de las normas, lineamientos y políticas de la Organización.

• Honestidad: Gestionar de manera transparente y sincera los recursos de la empresa, con sentido de equidad y justicia, conforme al ordenamiento jurídico, normas, lineamientos y políticas para generar confianza dentro y fuera de la organización.

• Responsabilidad: Cumplir en forma oportuna, eficiente y con calidad los deberes y obligaciones, basados en las leyes, normas y procedimientos establecido, con lealtad, mística, ética y profesionalismo para el logro de los objetivos y metas planteadas.

• Humanismo: Valoración de la condición humana, en la convivencia solidaria, sensibilidad ante las dificultades, necesidades y carencias de los demás, manifestada en acciones orientadas al desarrollo integral y al bienestar individual y colectivo.

• Compromiso: Disposición de los trabajadores y la organización para cumplir los acuerdos, metas, objetivos y lineamientos establecidos con constancia y convicción, apoyando el desarrollo integral de la Nación.

• Solidaridad: Actitud permanente y espontánea de apoyo y colaboración para contribuir a la solución de situaciones que afectan a los trabajadores y comunidades, para mejorar su calidad de vida.

• Humildad: Capacidad de reconocer y aceptar las fortalezas y debilidades, expresadas en la sencillez de los trabajadores, que permita la apertura al crecimiento humano y Organizacional.

5. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

5.1 CENTRAL HIDROELÉCTRICA ANTONIO JOSÉ DE SUCRE.

La Casa de Máquinas I de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre en Macagua, fue la primera planta construida en los llamados saltos inferiores del río Caroní, localizada a 10 kilómetros de su desembocadura en el río Orinoco, en Ciudad Guayana, estado Bolívar. Fue un aprovechamiento que no requirió la formación de lago para su operación. Alberga en su Casa de Máquinas 6 unidades tipo Francis, cada una con una capacidad nominal promedio de 64.430 kilovatios.

Las Casas de Máquinas 1, 2 y 3 conforman el Complejo Hidroeléctrico, proyecto enclavado en Ciudad Guayana, específicamente entre Puerto Ordaz y San Félix. Inauguradas en enero de 1.997, las Casas de Máquinas 2 y 3 permitieron aumentar la generación firme de CVG EDELCA en 13.200 GWh.

En la Casa de Máquinas 2 operan 12 unidades con turbinas tipo Francis, con una capacidad instalada total de 2.384 MW y en la Casa de Máquinas 3 se encuentran dos unidades tipo Kaplan de 90 MW cada una de capacidad nominal, para una capacidad total instalada de 2.592. (Ver Fig. 1)

Figura 1 Central Hidroeléctrica Macagua 2

Fuente: www.http://intranet.edelca.com.ve

6. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PRODUCTIVO

El principio del proceso de generación hidroeléctrica pasa por una serie de etapas en las cuales la energía hidráulica se convierte en energía mecánica y esta a su vez en energía eléctrica. Para esto, se necesita obtener energía mecánica rotacional en un eje, el cual está acoplado a un dispositivo (rotor) que junto con otro equipo a su alrededor (estator), y por medio de una conversión electromecánica, hace posible la transformación energética. Esta energía mecánica rotacional es posible obtenerla de una energía hidráulica almacenada en un embalse y disponible en todo momento. Para aprovechar esta energía almacenada se procede de la manera siguiente:

El agua del embalse entra por las tomas de aguas arriba, pasa por las compuertas de toma y recorre la tubería forzada, de unos 120 m. de longitud y un diámetro de 7,5 m. Cuando el agua recorre la tubería forzada, transforma la energía potencial en energía cinética, la cual cae desde una altura neta de 125 m. Esta caída depende del nivel del embalse, el cual es determinado por factores como: Caudal turbinado, estación del año y otros.

Luego de completar el recorrido por dichas tuberías, el caudal de agua entra en una tubería en forma de espiral (que como su nombre lo indica va disminuyendo la sección transversal de modo que la velocidad del fluido permanezca constante a pesar de la disminución del caudal; de la caja espiral pasa al anillo distribuidor, en el cual, se encuentran las paletas fijas, cuya función es direccionar el flujo hacia el rodete.

Luego de ser distribuida el agua, pasa a las paletas directrices o móviles, regulando el caudal que va ha ser turbinado. Al reducir su apertura, se reduce el caudal y por lo tanto, la potencia generada. Su movimiento se logra mediante servomotores hidráulicos. El agua que ha circulado por las paletas directrices, incide sobre los alabes del rodete (los cuales tienen forma de aspas serpenteadas) con un ángulo determinado, de manera de lograr que el empuje generado en los alabes al desviar el flujo de agua, sea lo más uniforme posible, produciendo el movimiento giratorio que es transmitido por el eje de la turbina al generador La turbina tiene en su centro un eje, el cual acopla el movimiento de la turbina con el eje del rotor.

Este movimiento giratorio dentro del estator producirá, debidamente excitado el flujo necesario para inducir la tensión en los arrollados del estator. Con esta conversión electromagnética el estator puede entregar la energía en forma eléctrica.

Esta energía eléctrica producida pasa a los transformadores de potencia, que por medio de las líneas de transmisión de alta tensión, se lleva al patio de distribución de Guri de donde salen 11 líneas de 800/400/23/34,5KV, es en este lugar donde se analiza el suministro y distribución de energía al Territorio Nacional.

Una vez logrado el giro del rodete, el agua se dirige por el llamado tubo aspirador y luego es descargada aguas abajo por el canal de descarga; el cual continúa el cauce del río. (Ver Fig. 2)

Figura 2 Proceso de generación de energía.

Fuente: www.http://intranet.edelca.com.ve

7. ESTRUCTURA ORGANIZATIVA DE LA EMPRESA ELECTRIFICACIÓN DEL CARONÍ C.A. (EDELCA)

La estructura organizativa de EDELCA es de tipo vertical siendo la Presidencia el cargo de mayor rango y teniendo seis Gerencias y nueve Direcciones que son responsables de la operatividad y administración de la empresa. (Ver Fig. 3)

Figura 3 Estructura Organizativa de EDELCA

Fuente: www.http://intranet.edelca.com.ve

8. AREA DE ESTUDIO:

8.1 DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE MANTENIMIENTO

8.1.1 Objetivo Funcional

Integrar, consolidar y optimizar las prácticas de operación y mantenimientos de los equipos, sistemas e instalaciones para la producción de potencia y energía asociada a la Central Hidroeléctrica Macagua, coordinado los procesos de gestión necesario con las respectivas unidades involucradas para garantizar su máxima disponibilidad, asegurando o restableciendo su funcionamiento de acuerdo con los parámetros de calidad de servicio establecidos por la empresa.

8.1.2 Organigrama General

El Departamento de Ingeniería de Mantenimiento depende en línea de mando directo de la División de Planta Macagua, y su estructura organizacional se encuentra conformada de acuerdo al siguiente esquema. (Ver Fig. 4)

• Sección de Ingeniería;

• Sección de Control de Gestión.

Figura 4 Estructura Organizativa del Dpto. de Ingeniería de Mantenimiento

Fuente: Manual de Organización del Dpto. de Ingeniería de Mantenimiento

8.1.3 FUNCIONES GENERALES

• Consolidar e integrar la información de planes y programas de gestión a nivel gerencial, para el mantenimiento de los equipos, sistemas e instalaciones, bajo responsabilidad de los diferentes departamentos involucrados;

• Establecer lineamientos y posibles escenarios para la formulación de los planes de mantenimiento;

• Coordinar el proceso de ejecución del mantenimiento anual y mayor de los equipos, sistemas e instalaciones, con los respectivos departamentos involucrados, así como la División de Ingeniería de Mejoras de Generación;

• Promover y gestionar la aplicación de las mejores prácticas tecnológicas para el mantenimiento de los equipos, sistemas e instalaciones;

• Coordinar conjuntamente con la División de Ingeniería de Mejoras de Generación, la recepción y prueba de nuevos equipos, sistemas e instalaciones;

• Centralizar los requerimientos expuestos por las diferentes unidades de mantenimiento dirigidos al CIAP, para la realización de estudios de investigación de fallas y ejecución de pruebas especiales;

• Consolidar e integrar la información de control y seguimiento de gestión a nivel gerencial, para el mantenimiento de los equipos, sistemas e instalaciones, bajo la responsabilidad de los diferentes departamentos involucrados;

• Optimizar los criterios y estándares existentes para gestionar el mantenimiento de los equipos, sistemas e instalaciones, a través de una asesoría efectiva y oportuna;

• Administrar los diferentes soportes metodológicos, sistemas mecanizados de registro, control y guías de información técnica relevante para el mantenimiento de los equipos, sistemas e instalaciones;

• Administrar la infraestructura y equipos propios del archivo técnico y la sala de dibujo requerida para el mantenimiento de los equipos, sistemas e instalaciones;

• Coordinar conjuntamente con la División de Seguridad Integral y Control de Riesgos, las actividades inherentes a la salud e integridad física del personal, así como al resguardo de los equipos, sistemas e instalaciones;

• Aplicar métodos de ingeniería de confiabilidad para optimizar el mantenimiento de los equipos, sistemas e instalaciones;

• Analizar los modos de falla y sus posibles causas para diagnosticar necesidades de mejoras sobre los equipos, sistemas e instalaciones;

• Generar reportes (con indicadores) e informes técnicos de mantenimientos de equipos, sistemas e instalaciones.

8.1.4 MARCO NORMATIVO

8.1.4.1 EXTERNO

• Ley Orgánica del servicio Eléctrico (LOSE);

• Normas Técnicas para la Operación del Sistema Interconectado Nacional emanadas por la Oficina de Operaciones del Sistema Interconectado, (OPSIS);

• Disposiciones regulatorias emanadas del Ministerio de Energía y Petróleo (MEP);

• Norma Venezolana COVENIN NVC – ISO 9001:2000;

• Ley Orgánica de Prevención Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo (LOPCYMAT).

8.1.4.2 INTERNO

• Modelo de excelencia de Gestión de EDELCA;

• Lineamientos Operacionales emanados de la División de Operaciones;

• Directrices y lineamientos de la Dirección de Producción;

• Normas y Procedimientos Internos de índole Administrativa, Financiera y de Servicios Vigentes.

8.1.5 PROCESOS DE GESTIÓN

8.1.5.1 Planificar la Gestión de Mantenimiento de los Equipos, Sistemas e Instalaciones

8.1.5.1.1 Objetivo

Desarrollar las estrategias y planes de acción necesarios para consolidar e integrar la información de despliegue de los planes y programas de gestión a nivel gerencial para los procesos de operación y mantenimiento.

8.1.5.1.2 Subprocesos

• Integrar y consolidarla información para la formulación de los planes y programas de operación y mantenimiento (predictivo, preventivo y correctivo) de los equipos, sistemas e instalaciones;

• Integrar y consolidar la información para la ejecución de los planes y programas de operación y mantenimiento (predictivo, preventivo y correctivo) de los equipos, sistemas e instalaciones;

• Integrar y consolidar la información para el control y seguimiento de los planes y programas de operación y mantenimiento (predictivo, preventivos, de mejoras y correctivo) de los equipos, sistemas e instalaciones;

• Integrar y consolidar la información para la evaluación y mejora de los planes y programas de operación y mantenimiento (predictivo, preventivo, de mejoras y correctivos) de los equipos, sistemas e instalaciones;

• Integrar y consolidarla información necesaria para la planificación de los estudios de investigación de fallas, proyectos de mejoras y pruebas especiales a los sistemas, equipos e instalaciones.

8.1.5.2 Ejecutar la Gestión de Mantenimiento de los Equipos, Sistemas e Instalaciones

8.1.5.2.1 Objetivo

Coordinar el despliegue de gestión (ejecución de los planes y programas operacionales, así como de mantenimiento rutinario y de contingencia) de los equipos, sistemas e instalaciones.

8.1.5.2.2 Subprocesos

• Coordinar y monitorear la ejecución de los planes y programas de operación de los equipos, sistemas e instalaciones por parte de la unidad responsable de su implementación;

• Coordinar y monitorear la ejecución de los planes y programas de mantenimiento predictivo de los equipos, sistemas e instalaciones por parte de las unidades responsables de su implementación;

• Coordinar y monitorear la ejecución de los planes y programas de mantenimiento preventivo de equipos, sistemas e instalaciones por parte de las unidades responsables de su implementación;

• Coordinar y monitorear la ejecución de los planes y programas de mantenimientos correctivos de equipos, sistemas e instalaciones por parte de las unidades responsables de su implementación;

• Coordinar y monitorear la ejecución de los planes y programas de mantenimientos de mejoras de equipos, sistemas e instalaciones por parte de las unidades responsables de su implementación;

• Coordinar y monitorear la ejecución de estudios de investigación de fallas y realización de pruebas especiales a los sistemas, equipos e instalaciones.

8.1.5.3 Controlar la Gestión de Mantenimiento de Equipos, Sistemas e Instalaciones

8.1.5.3.1 Objetivo

Controlar y hacer seguimiento a la gestión de operación y mantenimiento, a fin de detectar las desviaciones resultantes respecto a las metas preestablecidas en los planes y programas de trabajo, así como realizar oportunamente los ajustes necesarios.

8.1.5.3.2 Subprocesos

• Registrar las actividades de mantenimiento de los equipos, y sistemas eléctricos principales y auxiliares e instalaciones en operación comercial;

• Controlar y hacer seguimiento efectivo de la gestión de operación de los equipos, sistemas e instalaciones por parte de la unidad responsable de su implementación;

• Controlar y hacer seguimiento efectivo de la gestión de mantenimiento predictivo de los equipos, sistemas e instalaciones por parte de las unidades responsables de su implementación;

• Controlar y hacer seguimiento efectivo de la gestión de mantenimiento de preventivo de los equipos, sistemas e instalaciones por parte de las unidades responsables de su implementación;

• Controlar y hacer seguimiento efectivo de la gestión de mantenimiento correctivo de los equipos, sistemas e instalaciones por parte de las unidades responsables de su implementación;

• Controlar y hacer seguimiento efectivo de la gestión de mantenimiento de mejoras de los equipos, sistemas e instalaciones por parte de las unidades responsables de su implementación;

• Controlar y hacer seguimiento efectivo de la gestión de investigación de fallas y resultados de pruebas especiales a los sistemas, equipos e instalaciones.

8.1.5.4 Evaluar la Gestión de Mantenimiento de Equipos Sistemas e Instalaciones

8.1.5.4.1 Objetivo

Evaluar la gestión de operación y mantenimiento y recomendar las acciones de mejora, especificando las modificaciones, sustituciones o reemplazos necesarios sobre equipos, sistemas e instalaciones.

8.1.5.4.2 Subprocesos

• Evaluar y recomendar mejoras sobre la gestión de operación de los equipos, sistemas e instalaciones por parte de la unidad responsable de su implementación;

• Evaluar y recomendar mejoras sobre la gestión de mantenimiento predictivo de los equipos, sistemas e instalaciones por parte de las unidades responsables de su implementación;

• Evaluar y recomendar mejoras sobre la gestión de mantenimiento preventivo de los equipos, sistemas e instalaciones por parte de las unidades responsables de su implementación;

• Evaluar y recomendar mejoras sobre la gestión de mantenimiento correctivo de los equipos, sistemas e instalaciones por parte de las unidades responsables de su implementación;

• Analizar y evaluar los reportes de mantenimiento e indicadores, informes técnicos de mantenimiento y/o de fallas e informes de gestión.

8.1.6 PRODUCTOS GENERADOS

Fuente: Manual de Organización del Dpto. de Ingeniería de Mantenimiento

CAPÍTULO II

El problema

Se presenta a continuación de manera lógica y estructurada los antecedentes que generaron el problema, los objetivos que se quieren lograr, la justificación del problema, su limitación y delimitación.

1.1 ANTECEDENTES

EDELCA ha avanzado con paso decidido en el camino para lograr ser una empresa de clase mundial. La excelencia como reto cotidiano y el compromiso con la misión, visión y los valores constituyen la razón de ser y el impulso compartido, por hacer posible hoy más que nunca, que la energía limpia y confiable que genera, llegue a toda Venezuela, e incluso más allá de sus fronteras. Es por ello, que la necesidad de mejorar los estándares de los procesos de generación de energía eléctrica obliga a incorporar nuevas o mejores estrategias de mantenimiento que ayuden alcanzar las metas propuestas y por ende aumentar la confiabilidad de los equipos de generación.

Cuenta con tres Centrales Hidroeléctricas en Guri, Macagua y Caruachi. La Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre de Macagua está conformada por tres casas de máquinas para la generación de energía eléctrica. De ellas, seis (6) unidades generadoras de 60MW cada una pertenecen a Casa de Máquinas 1, doce(12) unidades generadoras de 212,5MW cada una pertenecen a Casa de Máquinas 2 y dos(2) unidades generadoras de 86MW cada una pertenecen a Casa de Máquinas 3.

En el Departamento de Ingeniería de Mantenimiento adscrito a la Gerencia de Planta Macagua es la encargada de integrar, consolidar y optimizar las prácticas de operación y mantenimiento de los equipos, sistemas e instalaciones para la producción de Energía Eléctrica. A partir del año 2004, se vienen realizando estudios de confiabilidad, análisis estadístico y ocurrencia de fallas de manera integral en las unidades generadoras de casa de maquinas 2 (CM2) de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre; los mismos dieron como resultado el incremento de las horas de indisponibilidad y números de intervenciones por fallas con respecto a sus años anteriores, a pesar de los diferentes tipos de mantenimientos aplicados en las unidades. Desde el año 2007 han aumentado los paros de emergencia de las unidades generadoras en casa de máquinas 2 ocasionados por distintas razones (Fallas externas, error humano, falla de equipo). A continuación se evidencian los estudios realizados:

Salazar Evelyn Macagua (2005). Diseño una herramienta de análisis basado en modelos estadísticos para mejorar la planificación para el mantenimiento de las Unidades Generadoras en la Central Hidroeléctrica "Antonio José de Sucre".

Velásquez Yumarlin (2007). Ocurrencia de fallas de las unidades generadoras de casa de máquinas II de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre.

Salazar Vanessa (2008). Analizar la confiabilidad en las unidades generadoras de la central hidroeléctrica "Antonio José de Sucre" (macagua) para el periodo 2006-2007.

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Actualmente, las fallas en las unidades generadoras ocurren con mayor frecuencia; es por ello que se quiere buscar la causa raíz que permita determinar las variables que inciden negativamente en el proceso de generación de energía eléctrica. Por lo tanto, se quiere estudiar el Gobernador y Excitatriz que forman parte de los equipos principales de las Unidades Generadores para observar cuales son los problemas que presentan cada uno de ellos y a su vez cada uno de los elementos que los componen y de esta manera contemplar al que más paros y trabajos de emergencia presente, de modo que se puedan tomar medidas al respecto que ayuden a disminuir las interrupciones en las operaciones.

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 OBJETIVO GENERAL

Analizar las fallas al Gobernador y Excitatriz de las Unidades Generadoras de Casa de Máquinas 2 de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre, con la finalidad de desarrollar una estrategia de mantenimiento que ayude a mejorar el funcionamiento de los equipos.

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

– Buscar la información del funcionamiento que desempeñan los equipos principales de las Unidades Generadoras de Casa de Máquinas 2 de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre.

– Evaluar el histórico de fallas a los equipos principales de las Unidades Generadoras de Casa de Máquinas 2 de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre.

– Clasificar las fallas de los equipos principales de las unidades generadoras de Casa de Máquinas 2 de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre.

– Determinar el Tiempo medio entre Fallas (TMEF) de los equipos principales y compararlos entre sí y observar quien presenta mayores anomalías de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre.

– Elaborar un diagrama Causa- Efecto a los equipos principales más críticos de Casa de Máquinas 2 de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre.

1.4 ALCANCE

El estudio está dirigido a las doce (12) unidades Generadoras (7-18) de Casa de Máquinas 2 de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre, específicamente a los Equipos Principales, Gobernador y Excitatriz, así como también sus elementos, en un lapso de 16 semanas comprendido entre los meses de abril-julio del año 2009, donde se utilizó una base de datos de 6 años (2004-2009), con el fin de encontrar la causa raíz de los problemas y así poder alargar el tiempo medio entre fallas (TMEF), mediante la mejora continua en los procesos de mantenimiento.

1.5 DELIMITACIÓN

La investigación se desarrollará en las instalaciones de la Central Hidroeléctrica "Antonio José de Sucre" (EDELCA) en Puerto Ordaz, Estado Bolívar, específicamente en el Departamento de Ingeniería de Mantenimiento adscrito a la División Planta Macagua, en Casa de Máquinas 2.

1.6 LIMITACIONES

Entre las condiciones que pueden afectar o considerarse como limitaciones en el desarrollo de la presente investigación, se puede hacer referencia a:

• Los resultados irán en función de la información recopilada. Por lo tanto, no se tomará en cuenta los años anteriores al 2004 porque la data no es 100% confiable para el análisis de los parámetros.

1.7 JUSTIFICACIÓN

El análisis de fallas y el análisis causa efecto del Gobernador y Excitatriz de las Unidades Generadoras de Casa de Máquinas 2 de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre se realizará con la finalidad de detectar de una manera detallada cuáles son los componentes o partes que los conforman que están generando fallas en los mismos y por ende paros y trabajos de emergencia en las unidades generadoras. Además el estudio ayudará a conocer, a que equipo principal se le debe centrar la mayor atención en cuanto a las medidas de mantenimiento a ejecutar para su mejor desempeño en la unidad generadora y así evitar tiempos de indisponibilidad de las máquinas, obteniendo como resultado que las mismas sean más seguras al momento de estar en operación.

Por otra parte esta investigación constituye también, establecer acciones de mejoras e innovaciones dentro del proceso de gestión de mantenimiento de la Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre Macagua.

CAPÍTULO III

Marco teórico

Este capítulo muestra toda la información referente a las bases teóricas del estudio así como la definición de términos y conceptos que son necesarios conocer para alcanzar una óptima comprensión del tema.

1 BASES TEÓRICAS

1.1 UNIDAD GENERADORA

1.1.1 Concepto de Unidad Generadora

Es un grupo de subsistemas conectados o asociados en una configuración para generar energía eléctrica; los subsistemas y componentes principales que la conforman son: las compuertas de toma, la turbina, el generador, el gobernador, la excitatriz, la barra de fase aislada y el transformador de potencia.

1.1.2 EQUIPOS PRINCIPALES

Son aquellos equipos que conforman la unidad generadora e intervienen directamente en el proceso de producir la energía y que por sus dimensiones, robustez, contribución al proceso de generación y criticidad, son considerados como principales.

1.1.2.1 Transformador de Potencia

Equipo utilizado para disminuir o aumentar el voltaje en corriente alterna. Los transformadores elevadores de las centrales eléctricas deben corresponder a las características funcionales del generador síncrono, y a la de la red alimentada. (Ver Fig. 5)

Figura 5 Transformador de Potencia

Fuente: Casa de Máquinas 2 (Central Hidroeléctrica Antonio José de Sucre)

1.1.2.2 Turbina

Motor rotativo que convierte energía mecánica, la energía de una corriente de agua (energía cinética). La aplicación inmediata del trabajo mecánico desarrollado de una turbina es la de hacer girar al rotor del generador de la energía mecánica en energía eléctrica.

1.1.2.2.1 Turbina Francis

Son conocidas como turbinas de reacción porque cada una de las láminas del fluido que se forman después de pasar el agua a través de las palas y directrices no se proyecta hacia los álabes del rodete de manera frontal; de tal modo que el sentido de giro del rodete no coincide con la dirección de entrada y de salida del agua. (Ver Fig. 6)

Figura 6 Turbina Francis.

Fuente: http//www.scsc.ethz.ch./SV/turbo

1.1.2.3 Generador

Es una máquina eléctrica que funciona bajo los principios de las leyes electromagnéticas. El generador transforma la energía mecánica proveniente de la turbina en energía eléctrica. El campo magnético es el mecanismo fundamental por medio del cual los generadores convierten la energía de una forma en otra. El campo magnético del generador se crea suministrando corriente de excitación al devanado rotórico desde una fuente de corriente continua exterior a la máquina.

Debido al movimiento del rotor, el campo magnético creado por la corriente de excitación es giratorio; este campo magnético giratorio induce un sistema trifásico de voltaje de corriente alterna de la misma magnitud pero desfasados 120° entre si, en el devanado trifásico del estator. Si ahora se permite la circulación de corriente a través del devanado trifásico del estator, cuyas bobinas se encuentran separadas entre sí 120°electricos, en dicho estator se produce el par interno de la máquina. Este par, llamado par inducido es directamente proporcional a la potencia mecánica convertida a potencia eléctrica. (Ver Fig.7)

Figura 7 Generador síncrono de eje vertical.

Fuente: Propia

1.1.2.3.1 Elementos del Generador, básicamente está compuesto por el estator y el rotor

Estator:

– Carcasa: Es el elemento sustentador del núcleo magnético. La carcasa está formada por chapas de acero de construcción soldada. El estator está provisto de aperturas para permitir el flujo de aire de enfriamiento los aerorefrigeradores montados en la carcasa

– Núcleo del estator: Está formado por chapas de acero al silicio, aisladas entre sí para reducir las pérdidas por corrientes parásitas.

– Devanado del estator: Está constituida por bobinas preformadas que pueden reemplazarse, formadas por barras de cobre de sección rectangular. Estas barras están constituidas por espiras retorcidas 180°(transposición Roebel) para evitar un calentamiento no homogéneo a causa de las corrientes parásitas y el efecto pelicular.

Rotor:

– Araña: La araña del rotor es una estructura fabricada de acero sólido con brazos radiales desmontables. Chapan de acero grueso se sueldan en los extremos de cada brazo de la araña. El borde del rotor se construye en los brazos de la araña y consiste en laminaciones segmentales de acero de alta tensión. Dicha laminación tiene por objeto reducir las corrientes parásitas de las caras polares.

– Polos: Los polos del rotor se construyen de varias laminaciones delgadas de acero de alta calidad. Los polos se fijan en el cuerpo del polo y ranura ajustada, mediante pernos. La punta del polo se extiende fuera del cuerpo del polo para proveer apoyo para la bobina de campo.

– Devanado Rotórico: El devanado de campo consiste de bobinas fabricadas de tiras de cobre devanadas al canto.

– Devanado Amortiguador: En las proximidades de los polos rotóricos se colocan arrollamientos amortiguadores que se cierran en cortocircuito. Los devanados amortiguadores proveen estabilidad a la máquina.

c.) Piezas del Cojinete: El cojinete de empuje que se emplea en las unidades tipo paraguas es ajustable, del tipo convencional Kingsbury de zapata segmental, en combinación con el cojinete segmental de guía. Estas zapatas pueden resistir la capacidad total de empuje por carga y presión externa.

d.) Sistema de Enfriamiento: La máquina provista de enfriadores especiales anticorrosivos agua al aire, que son capaces de quitar la necesaria pérdida de calor del aire enfriador. Los enfriadores tienen el flujo de aire en sentido de contracorriente al caudal de agua. El agua enfriadora debe suministrase bajo una presión suficiente para subsanar la pérdida colectiva por fricción del sistema.