Optimizacion Programa Mantenimiento Torres de Refrigeracion

OPTIMIZACION DEL PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DE TORRES DE REFRIGERACIONCURSO DE EXPERTO UNIVERSITARIO EN MANTENIMIENTO PREDICTIVO Y DIAGNOSIS DE FALLOS

Alumno: Toms Corujo Huerta

24 de septiembre de 2010

Optimizacin del programa de mantenimiento de torres de refrigeracin Alumno: Toms Corujo Huerta

ndice

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Introduccin, 3 Descripcin de la instalacin, 3 Componentes de las torres de refrigeracin, 5 Antecedentes, 9 Programa actual de mantenimiento preventivo, 11 Anlisis de efectividad del programa de mantenimiento, 13 Eleccin de los parmetros de monitorizacin, 18 Nuevo programa de mantenimiento, 23 Primeros resultados del nuevo programa de mantenimiento, 39

10 Evaluacin del programa de mantenimiento y conclusiones, 41 11 Bibliografa y fuentes, 45

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1. Introduccin:Este documento corresponde al trabajo final del curso de Experto Universitario en Mantenimiento Predictivo y Diagnosis de Fallos, de la Universidad de Sevilla.

Este trabajo trata el caso real del estudio de la implementacin de un programa de mantenimiento, basado en la condicin de los equipos, en una torres de refrigeracin utilizadas en una planta de generacin elctrica mediante ciclo combinado. El nuevo programa de mantenimiento optimizar el original, centrado en tareas preventivas peridicas.

2. Descripcin de la instalacin:Las torres de refrigeracin son usadas dentro del sistema de agua de circulacin, el cual se utiliza en la refrigeracin del condensador de vapor, a la descarga de la turbina de vapor, mediante el aporte de agua fra del mar en un circuito semiabierto con 1,3 renovaciones por hora. El agua de mar se encuentra en una balsa dnde es almacenada, de esta balsa dos bombas verticales se encargan de impulsar el fluido hacia el condensador a una presin aproximada de 3,2 bar y un caudal nominal de 26.856 m /h ste es un intercambiador de tubos de doble paso y dividido en dos secciones, por el interior de los mismos circula el agua de refrigeracin y por el exterior se encuentra el vapor procedente de la descarga de la ltima etapa de la turbina. El caudal impulsado para la refrigeracin es conducido por 14.100 tubos de titanio y colectado en la caja de salida dnde es conducido, primero mediante tubera de acero al carbono a la salida de cada seccin del condensador, para posteriormente unirse en un conducto de hormign de seccin cuadrada que discurre enterrado en paralelo a la estructura de las torres. El conducto reparte el agua de mar, ya caliente, hacia las 8 torres de refrigeracin que componen el sistema objeto de estudio. La elevacin del agua a cada torre se realiza mediante una tubera de fibra en la que se encuentra una vlvula de mariposa, con actuacin motorizada, con la funcin de aislar cada torre del paso de agua y de regular la presin en el sistema. ElEsquema de funcionamiento del sistema3

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reparto del agua de mar a enfriar se realiza mediante un canal abierto desde el que se conduce hacia el interior de cada torre. El conjunto de las torres tiene una dimensin aproximada de 112 metros de largo por 16 metros de ancho y acepta un caudal mximo de 28.257 m /h para un salto trmico de 6,5 C. Cada torre es, en realidad, un intercambiador de calor de mezcla en la que el fluido a refrigerar es el agua de mar proveniente de la salida del condensador que cae por gravedad desde la parte superior a contraflujo del fluido refrigerante, aire, impulsado por un ventilador. En la torre el reparto del aguaTubera de entrada a torre y vlvula3

caliente se efecta por un canal abierto a cada celda. De dicho canal parten ramales secundarios. La dispersin de agua se consigue por medio de platillos especiales de plstico, en los cuales se pulveriza el chorro de agua, que cae sin presin desde las tubuladuras existentes en los ramales de distribucin, convirtindose en fina lluvia y asegurando un reparto uniforme del agua sobre la superficie de la celda. El agua cae sobre el relleno que est formado por lminas de PVC agrupadas en mdulos que cubren toda la superficie de la torre. El agua se distribuye sobre toda la superficie de las lminas en una fina pelcula y el calor es transferido al aire que pasa a travs de la torre, principalmente por evaporacin, desde dicha pelcula laminar del relleno. Por otra parte, el aire es introducido verticalmente por ventiladores axiales a travs de las entradas de aire existentes en la parte inferior de la torre. Este viaja a travs del relleno contra la corriente vertical de agua, pasa,Canal de reparto

seguidamente, por unos paneles separadores de gotas, situados en un plano superior al de distribucin de agua, constituidos por ondas de PVC, que evitan el arrastre de partculas de agua por la corriente creada y es, finalmente, descargado a la atmsfera.

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3. Componentes de las torres de refrigeracin:Los elementos que componen cada torre y que son objeto de estudio del mantenimiento en este trabajo son: a. Estructura y cerramiento: de hormign armado, adecuado para agua de mar b. Virola: para asegurar una operacin eficiente de los ventiladores, el diseo de la torre incorpora virolas de polister de 5 metros de altura. El diseo se ha realizado con virolas divergentes para recuperar energa, y dispone de una entrada ampliada para ayudar a laAlzado de una celda

llegada suave del aire al ventilador.

Seccin transversal

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c. Ventiladores: cada celda de la torre estar equipada con un ventilador axial de 6 palas movido por un motor de 160 KW, nominales a travs de un reductor de velocidad.

Detalle del ventilador

d. Eliminadores de gotas: para evitar el arrastre de partculas de agua por la corriente de aire creada por el ventilador, la torre va provista de paneles separadores de gotas de muy alta eficiencia, situados en un plano superior al de distribucin de agua y constituidos por ondas de PVC.

Seccin de paneles separadores

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e. Relleno: el relleno est formado por lminas de PVC agrupadas en mdulos que cubren toda la superficie de la torre. El relleno se asienta en miembros estructurales de la torre y cubre todo el rea interior de la torre.Detalle situacin del relleno

f.

Tubos distribuidores: son tubos de PVC que distribuyen el agua desde el canal hasta el interior de la torre, por encima del relleno

g. Rejillas de entrada de aire: las entradas de aire estarn equipadas con rejillas de materiales de plstico, de alrededor de 50 Mm de paso, que recogen los materiales arrastrados por el aire. h. Balsa: la balsa de hormign armado es comn a todas las celdas y consta de un fondo plano y cuatro paredes verticales en la periferia. i. Atenuadores de ruido: para minimizar el impacto acstico, la torre, adems de los ventiladores de muy bajo nivel sonoro, est provista de silenciadores dispuestos en las en las entradas de aire y atenuadores de impacto de gotas en la balsa.Detalle de dispersor de tubo distribuidor

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j.

Raisers: los conductos que reparten el agua de mar desde el canal de salida del condensador a cada torre estn realizados en fibra de polister, con un dimetro de 32, diseados para soportar agua a 2 bar y 50 C

k. Vlvulas: son de tipo mariposa y se sitan en el los raisers para cortar o regular el flujo de agua a cada celda. Las juntas estn fabricadas en nitrilo y el anillo en EPDM. Disponen de actuacin motorizada para el control remoto. l. Juntas de expansin: en el extremo de cada raiser y justo antes de la acometida a cada torre se dispone de una junta de expansin en EPDM para compensar movimientos en las tuberas.

Detalle de raiser, vlvula y junta de expansin

En el siguiente esquema se observa la distribucin fsica de los distintos elementos:

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4. Antecedentes: La planta de generacin elctrica, en la que se encuentran las torres de refrigeracin, entr en explotacin comercial en el ao 2003. El rgimen anual de funcionamiento ha sido, de media en los 7 aos, de unas 6.300 h/ao, mantenindose siempre en servicio, mientras la turbina se encuentra en marcha, las 8 torres de refrigeracin. Actualmente cada torre tiene unas 44.000 horas de funcionamiento acumulado, aproximadamente.

La estrategia de mantenimiento adoptada en el inicio de la explotacin, fue la de seguir el mantenimiento preventivo indicada por el fabricante de cada componente, es decir, sustitucin e inspeccin de componentes basndose en tiempo cronolgico o en horas de funcionamiento de las unidades.

En el ao 2005, la direccin decide que deben replantearse las estrategias de mantenimiento con el fin de reducir los costes y para aumentar la fiabilidad de la planta, para ello se decide seguir una metodologa RCM II. En el ao 2006 se imparten cursos de formacin a varios grupos de estudio, en paralelo, se estructura la planta en diferentes sistemas para estudio y se inicia el proceso.

Durante el ao 2007 se aplica el estudio RCM al sistema de agua de circulacin, al cual pertenecen las torres de refrigeracin. Como resultado de dicho estudio se opta

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por mantener los planes de mantenimiento preventivo, introduciendo algunas tareas de monitoreo de la condicin. Los cambios en la programacin se centran en el grupo mecnico formado por motor acoplamiento reductor ventilador, as las novedades introducidas son: Sustituir el cambio peridico del aceite lubricante del reductor a condicin de estado basado en anlisis de las propiedades fsicas del mismo (no se controla el contenido en partculas ni se analiza el origen de las mismas, tampoco se analiza el contenido en aditivos de los lubricantes ni el de contaminantes), el equipo de mantenimiento carece de formacin en la interpretacin de anlisis de lubricantes. Se decide realizar medidas de vibraciones del grupo motor reductor ventilador, mediante colector porttil de datos, aprovechando la disponibilidad de un equipo de anlisis, marca Bentley Nevada, que monitorea en continuo la turbina de gas y de vapor. Estas medidas de vibraciones se realizan aleatoriamente entre las 8 torres y se eligen como puntos de medida las radiales en los rodamientos del motor as como la direccin axial de la transmisin motor reductor. La periodicidad tambin es aleatoria y el grupo de mantenimiento mecnico carece de formacin especfica en el diagnstico de fallos Se elimina la tarea de alineacin peridica del eje rpido formado por motor acoplamiento reductor, a condicin basada en el estudio de vibraciones Se elimina la tarea de engrase peridico del sello del eje lento, formado por reductor ventilador, a condicin basada en el anlisis de las propiedades fsicas de los aceites.

Durante los aos 2007 y 2008 se adquieren varios equipos de monitoreo: o Cmara termogrfica para toma de temperaturas en la turbina o Estetoscopio electrnico para escucha de rodamientos

A finales del ao 2009 se registran dos averas catastrficas seguidas, con apenas 48 horas de diferencia, en dos grupos motor reductor ventilador. Al da siguiente del primer fallo (unidad n2), se realiza una toma de vibraciones, termografas y analtica completa de aceite en las 8 unidades, 24 horas ms tarde, se produce otra rotura en la unidad n7. El anlisis causa raz establece que el fallo ha sido producido por una rotura en el eje rpido del reductor por envejecimiento del aceite de lubricacin, el mismo pierde propiedades de proteccin ante la extrema presin (prdida del aditivo fsforo). Se comprueba que otra unidad (n8) se encuentra en inminente riesgo de

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rotura, se para y se sustituye el aceite, ste grupo permanece en servicio hasta julio de 2010, fecha en la que se reciben repuestos para realizar la reparacin.

El programa resultante del estudio RCM es el que actualmente est en vigor y pretende ser mejorado con los resultados del presente estudio.

Detalle rotura eje rpido en torre n2

Detalle desgaste eje rpido en torre n8

5. Programa actual de mantenimiento preventivo: Como resultado del programa de mantenimiento inicial, y las tareas de monitoreo de la condicin del estudio RCM llevado acabo 4 aos despus de la puesta en marcha de la instalacin, el programa de mantenimiento por cada una de las torres de refrigeracin es el indicado en la siguiente tabla:

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Componente

FabricanteLubricacin rodamientos

Tarea

Frecuencia1 ao 6 meses 1 ao 1 mes 800 hrs. 8000 hrs./18 meses 800 hrs. 6 meses 1 mes 1 ao 1 ao 1 ao 2 aos 2 aos 2 aos 2 aos 1 ao 1 ao 1 ao 1 ao 1 mes

Duracin tarea2 horas 0,5 horasOptimizacin del programa de mantenimiento de torres de refrigeracin Alumno: Toms Corujo Huerta

Motor Acoplamiento

ABB / M2CA Toma de medida de vibraciones de un motor Bibby Tuboflex / DJ Inspeccin de lminas Comprobacin visual nivel de aceite Engrase del sello laberntico del reductor

16 horas 1 hora 1 hora 6 horas 1 hora 0,5 horas 1 hora 4 horas 0,5 horas 2 horas 8 horas 1 hora 8 horas 1 hora 32 horas 1 hora 1 hora 1 hora 0,5 horas

Reductor

Brook Hansen / Hansen P4

Sustitucin del aceite Inspeccin del estado del respiradero Toma de muestra de aceite de una reductora Inspeccin visual de daos en palas y depsitos de sedimentos

Ventilador

Inmetusa / ELF 9900

Comprobacin del par de apriete de tornillos y abarcones Inspeccin visual del estado de corrosin de tornillera y tuercas Comprobacin del ngulo de las palas (9,4 30') Limpieza con agua a presin de tubos y dispersores

Tubos distribuidores Separadores de gotas Relleno Balsa de agua Estructura hormign Virolas ventiladores Canales distribuidores Vlvula raiser

SITSA Inspeccin visual del estado de corrosin de tornillera y fijaciones de los tubos SITSA SITSA SITSA SITSA SITSA SITSA Rotork Limpieza con agua a presin de los separadores Inspeccin visual del estado del relleno Limpieza de lodos del fondo de la balsa Inspeccin visual del estado de la estructura Inspeccin visual del estadode corrosin de los pernos de fijacin y reapriete Inspeccin visual del estado de limpieza Inspeccin visual fugas de aceite en actuador de la vlvula

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6. Anlisis de efectividad del programa de mantenimiento: El programa inicial est planificado para cada una de las torres de refrigeracin (el sistema lo componen 8 torres). El tiempo anual (promedio) de mantenimiento preventivo para cada una de las torres, teniendo en cuenta que el funcionamiento anual promedio en los ltimos dos aos es de aproximadamente 8000 horas, es de 115,5 horas de trabajo, esto es, para el conjunto de las 8 torres, el tiempo de mantenimiento preventivo ser de 924 horas.

En el conjunto de la planta, con los datos histricos de 7 aos de funcionamiento de la instalacin, el tiempo de mantenimiento estimado, tanto para correctivo como para proactivo, es de 20.000 horas anuales de trabajo. Histricamente, el ratio de mantenimiento proactivo vs. correctivo es de un 35%. Esto indica que el esfuerzo de mantenimiento preventivo (basado en el programa actual) respecto del total del mantenimiento de la planta, sobre el sistema consume el 4,62% de los recursos disponibles. Mientras que respecto del mantenimiento correctivo total realizado en la instalacin, el esfuerzo dedicado a las torres de refrigeracin es del 13,2%.

Para un anlisis de la efectividad del mantenimiento planificado, se toman dos criterios: Comparacin del mantenimiento dedicado con otros conjuntos motor elemento conducido de potencia similar (esto incluye bombas, ventiladores y soplantes). Estos activos tienen todos un tiempo de dedicacin en el mantenimiento preventivo similar. Disponibilidad de los equipos (averas en las torres de refrigeracin).

Atendiendo al primer criterio, se tienen inventariados los siguientes activos con un consumo y un programa de mantenimiento similar, en toda la planta: Planta de tratamiento de agua y sistema de distribucin de agua: 15 bombas Planta de tratamiento de efluentes: 8 bombas Sistema de agua de circulacin: 2 bombas Sistema de agua de refrigeracin: 4 bombas Torres de refrigeracin: 8 ventiladores Sistemas auxiliares de turbina de gas y turbina de vapor: 8 bombas Sistema agua vapor: 11 bombas Calderas auxiliares: 3 bombas + 2 ventiladores Sistema de ventilacin y refrigeracin de turbinas: 20 ventiladores Sistema de aire comprimido: 2 compresores

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En total se tienen 83 activos, con caractersticas similares a las torres de refrigeracin en trminos de consumo elctrico y de mantenibilidad. El sistema informtico de gestin de mantenimiento (SAP) indica que el nmero de horas, anuales de media, empleadas en las tareas proactivas para el total de los equipos listados arriba es de 6129 horas, las cuales corresponden al 76,14% de los activos totales de la planta sobre los que se realizan trabajos de mantenimiento proactivo (109 equipos). Con estos datos, se tiene que el tiempo medio de tareas proactivas en cada equipo es de 73,84 horas anuales, muy por debajo de las 115,5 horas empleadas en cada torre de refrigeracin. Esto indica un posible sobremantenimiento que puede no verse reflejado en la disponibilidad de las torres de refrigeracin.

Segn el segundo criterio elegido para estudiar la efectividad del programa de mantenimiento actual, el histrico de averas registradas en el sistema informtico, durante los 7 aos de explotacin comercial de la planta, es el indicado en la siguiente tabla:

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Listado de averas e indisponibilidades

AveraRotura lminas acoplamiento motor reductor Tornillos flojos en la estructura de la virola de la torre Tornillos flojos en la estructura de la virola de la torre Rotura de rodamiento en eje intermedio de la reductora Roce aspas ventilador con virola Fuga de agua por junta del canal Tornillos flojos en tapa de proteccin del eje del acoplamiento Fallo de rodamiento, lado acoplamiento, del motor Fuga de aceite por tapn del reductor Fuga de agua por junta del canal Rotura de placa de la estructura de la torre de refrigeracin Fallo de rodamiento, lado opuesto a acoplamiento, del motor Rotura de pin en eje rpido del reductor Rotura de pin en eje rpido del reductor Roce aspas ventilador con virola Fallo de rodamiento, lado acoplamiento, del motor Desprendimiento de hormign en estructura del canal Fallo del rodamiento, lado acoplamiento, del motor Deterioro de pin en eje rpido del reductor (fuerte ruido) Tornillos flojos en la estructura de la virola de la torre

Torre n3 5 5 6 5 5 1

Fecha26/04/05 06/11/05 09/04/06 25/05/06 30/11/06 10/01/07 12/03/07

Indisponibilidad Horas/Hombre del equipo32 horas Sin indisponibilidad Sin indisponibilidad 78 horas Sin indisponibilidad Sin indisponibilidad Sin indisponibilidad 52 horas 2 horas Sin indisponibilidad Sin indisponibilidad 47 horas

reparacin43 4 8 142 16 14 3

3 6 3 3 3

09/10/07 17/10/07 21/04/09 23/05/09 22/09/09

87 5 11 8 78

2 7 1 3 2 7 8 6

26/09/09 29/09/09 30/11/09 12/12/09 30/12/09 06/04/10 09/06/10 11/07/10

36 horas 2329 horas 1 hora 50 horas 5 horas 28 horas 1326 horas Sin indisponibilidad

123 60 2 142 4 47 80 9

Del listado de averas indicadas, hay que tener en cuenta las siguientes observaciones: a) La estrategia de gestin de repuestos hace que se disponga en almacn un conjunto completo de reductor motor (incluido eje de acoplamiento).15


b) Se han producido dos fallos catastrficos en el ao 2009, en un intervalo de 48 horas, con resultado de rotura completa del pin del eje rpido (pin cnico), fuerte deterioro de la etapa de reduccin intermedia, rotura de la bomba interna de aceite por presencia de restos metlicos de los elementos anteriores y fallo del rodamiento antigiro en el eje lento (tercera etapa de reduccin). El anlisis causa raz ha desvelado que en todas las unidades el aceite se ha envejecido, con disminucin significativa del fsforo (aditivo que confiere propiedades EP - extrema presin - al aceite lubricante). Debido al programa de mantenimiento basado en la sustitucin del aceite a condicin de su estado, junto con la no monitorizacin del estado de los aditivos (slo se controlan las propiedades fsicas del aceite), unido a la no deteccin mediante vibraciones del fallo (las medidas de vibraciones se toman aleatoriamente entre todas las unidades y cada 6 meses). Todos estos factores han conducido a un fallo total de dos equipos que han requerido enviar al taller del fabricante dos unidades, por un periodo de reparacin aproximado de 3 meses. En la primera unidad (torre n 2) se dispona de un reductor de repuesto con lo que la indisponibilidad ha sido relativamente reducida, respecto de la segunda unidad que fall (torre n 7) para la cual ya no se dispona del repuesto y tuvo que quedar fuera de servicio durante el tiempo de reparacin en el taller del fabricante, con impacto en la productividad y rendimiento del conjunto de la planta. c) Una vez producido el primer fallo catastrfico, se realiz anlisis completo de aceites, vibraciones y termografa en todas las torres, llegando a la conclusin que la unidad n8 presentaba indicios de fallo inminente, comprobndose fuerte ruido en funcionamiento. Se decide sustituir el aceite lubricante y se solicitan piezas de repuesto para reacondicionar la unidad, en este caso slo estaba daado (aunque segua en funcionamiento) el pin del eje rpido y la bomba interna de aceite. El resto de unidades del sistema pueden seguir funcionando realizndose un cambio de aceite y microfiltracin con filtro rin conectado al crter del reductor para eliminar partculas metlicas resultado del inicio del deterioro en los distintos equipos.

Las indisponibilidades totales por unidad se resumen en el siguiente cuadro:

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Tabla indisponibilidades por correctivo

Unidad1 2 3 4 5 6 7 8 Total

Horas de indisponibilidad1 5 129 0 0 80 2.357 1.326 3.898

Teniendo en cuenta que la planta ha funcionado 44.000 horas y todas las torres de refrigeracin estn en marcha siempre durante el funcionamiento de la planta, la disponibilidad del sistema (en su conjunto) es del 91,14%, frente a la disponibilidad media del resto de los equipos de la planta que se sita en un 97,34% (segn datos obtenidos del sistema informtico de gestin).

Como resumen del anlisis de efectividad del programa se tiene: Resumen de la efectividad del programa de mantenimiento Horas mantenimiento Media de horas (por activo) 115,5 proactivo anual por torre mantenimiento proactivo Disponibilidad2 media por Disponibilidad1 del sistema 91,14% sistema

73,84 97,34%

De estos datos se deduce que el trabajo programado para mantener las torres de refrigeracin est claramente sobredimensionado y adems, el sobreesfuerzo realizado no repercute en una reduccin del nmero de averas promedio, respecto de otros equipos de similares caractersticas. Es ms, se puede asegurar que parte de las tareas que se realizan no tienen efectividad al ser menor la disponibilidad del sistema respecto del la media del resto de activos de la Planta.

Se considera que el sistema, en su conjunto, est indisponible por el fallo de una de las torres, debido a que el no funcionamiento de un elemento tiene un impacto en la produccin de la planta al reducir la capacidad de refrigeracin en el condensador (foco fro de la turbina de vapor) y por consiguiente en el rendimiento de la explotacin.2

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Para el clculo de la disponibilidad media de los sistema de planta se ha considerado el fallo de las mquinas, aunque dispongan de otro equipo redundante.

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En base a esta afirmacin, se realiza a continuacin un nuevo programa de mantenimiento proactivo, aumentando la carga de trabajo de tareas predictivas y pasando cierto nmero de sustituciones de repuestos a tareas basadas en condicin. 7. Eleccin de los parmetros de monitorizacin Como paso previo a la realizacin de un nuevo programa de mantenimiento basado en la condicin de los equipos, se estudiarn los distintos parmetros a monitorizar para basar la decisin de intervencin o sustitucin de elementos. As se tienen dos tipos de componentes en el sistema de las torres de refrigeracin:

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Elementos estticos: Canales, separadores de gotas, relleno, virola, tubos de distribucin, etc.

-

Elementos dinmicos: nicamente formados por el conjunto motor acoplamiento reductor ventilador

Para los elementos estticos se tendrn en cuenta un nico parmetro: Salto de temperatura (a igual temperatura ambiente) entre el agua recogida en la balsa (agua fra que ha salido de las torres) y la temperatura de salida del condensador (agua caliente que es enviada a refrigerar). Con este parmetro se pretende determinar el grado de ensuciamiento tanto del relleno como de los separadores de gotas, ya que la deposicin de sales u otros elementos disminuir el flujo de aire impulsado por los ventiladores, lo que repercutir en una menor disminucin de la capacidad de refrigeracin de la corriente de aire. En los siguientes mmicos del sistema de control de la planta se pueden observar los puntos a monitorizar:

Temperatura del agua a la salida de las torres

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Temperatura del agua a la salida del condensador (entrada a torres)

Para los elementos dinmicos se estudiar la cadena cinemtica formada por el motor elctrico (motriz) + acoplamiento (transmisin) + reductor (transmisin) + ventilador (receptor). Receptor

Transmisin

Motriz

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1) Motor elctrico: El motor es de la marca ABB modelo M2C con las siguientes caractersticas: o Rodamiento lado acoplamiento: SKF 6319C3 o Rodamiento lado opuesto al rodamiento: SKF 6316C3 o Nmero de pares de polos: 2 o Velocidad nominal (placa de caractersticas) de giro: 1486 rpm o Tensin: 380 V o Deslizamiento a plena carga: 0,9%

Los parmetros elegidos para control y la metodologa a emplear son: a. Rodamientos: Anlisis de Vibraciones y lectura de temperatura (on-line) b. Desequilibrios: Anlisis de Vibraciones c. Problemas de barras: Lectura de temperatura de fases (on-line), lectura del consumo elctrico (on-line) y anlisis de vibraciones

Dimensiones del motor elctrico

2) Transmisin: Est formada por dos elementos, el acoplamiento, que transmite el giro entre el motor y el reductor, y el reductor mismo. Respecto del acoplamiento no se monitorizar ningn parmetro. El reductor: Marca Brook Hansen, modelo Hansen P4 tiene como caractersticas nominales: o Velocidad eje rpido: 1470 rpm3 o Velocidad eje lento: 105,7 rpm3

La velocidad nominal es de 1470 rpm. Mediante inspeccin con lmpara estroboscpica, se comprob

que la velocidad real de giro es de 1472 rpm

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o N de dientes rueda/pin: 67/15 47/15 o Relacin de reduccin: 14 (exacto 13,996) o Material de rueda-pin: 42crmo54 o Material de los ejes: 17CrNiMo56 Los parmetros elegidos para control y la metodologa a emplear son: a. Frecuencias de engranaje: Anlisis de vibraciones b. Desgastes: Anlisis de vibraciones, anlisis del aceite lubricante y temperatura en el eje rpido por termografa c. Roturas: Anlisis de vibraciones, anlisis del aceite lubricante d. Desalineacin: Anlisis de vibraciones e. Rodamientos: Temperaturas por termografa f. Entrada de contaminantes: Anlisis del aceite lubricante g. Prdida de propiedades lubricantes del aceite: Anlisis del aceite lubricante

Dimensiones del reductor

3) Ventilador: De la marca INMETUSA, modelo ELF con las siguientes caractersticas: o Flujo de aire: 580,5 m3/s o Dimetro: 9900 mm

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o Nmero de palas: 6 o Velocidad de giro: 105,7 rpm o Angulo de las palas: 9,4 Los parmetros elegidos para control y la metodologa a emplear son: a. Angulo de las palas: Lectura de consumo elctrico en el motor (on-line) b. Holguras en fijaciones: Comprobacin mediante llave dinamomtrica

Detalle de la fijacin del ventilador

En la siguiente tabla se resumen los diferentes fallos a controlas, parmetros y tcnicas a emplear: Tabla de actividades de monitorizacin de la condicin Componente Fallos Desgaste en los elementos de transmisin Termografa Reductor Fallos en rodamientos de los elementos de transmisin Fallos en rodamientos Motor Desequilibrio mecnico en el eje Problemas elctricos Vibraciones Acoplamiento Desequilibrio mecnico en el eje Desgaste en los elementos de transmisin Reductor Rotura de los elementos de transmisin Desgaste en los elementos de transmisin Anlisis de aceites Reductor Entrada de contaminantes Prdida de propiedades lubricantes Anlisis de parmetros Componentes estticos Colmatacin de separadores de gotas operacionales Fallo en rodamientos Motor (temperaturas) Problemas elctricos Desequilibrio elctrico Anlisis de parmetros Motor Problemas elctricos operacionales (consumo elctrico) Ventilador Cambio en el ngulo de las palas Tcnica

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8. Nuevo programa de mantenimiento El nuevo programa de mantenimiento pretende minimizar las tareas de mantenimiento peridico, para optimizar los recursos disponibles, mediante la introduccin de tareas de monitorizacin de la condicin, as como adelantarse a los fallos que pueden producirse en los distintos elementos que componen el sistema.

El parmetro principal, para los componentes dinmicos, sern las lecturas de vibraciones (parmetro adelantado) y como parmetros de confirmacin de fallos el programa se basar en el anlisis de aceites y termografas, eventualmente puede realizarse escucha de ruidos y comparacin con ruido patrn con estetoscopio electrnico.

La nueva estrategia de mantenimiento se basar en: Monitorizacin de la condicin Sustitucin peridica de componentes, en base a la experiencia y contexto operacional (dilatando las intervenciones de mantenimiento respecto a los plazos marcados por los fabricantes)

Antes de completar el programa de mantenimiento, se establecern en primer lugar los valores lmites, que son aceptables, para las tareas de monitorizacin de la condicin: 1) Lecturas de parmetros operacionales (temperaturas): Salto de temperaturas del agua de circulacin en las torres: Segn el proyecto de diseo de la planta, el salto de temperaturas en las torres deber ser de 6,5 C a plena carga de la turbina de vapor. Se considerar como valor admisible una disminucin del salto trmico del 10% del valor nominal, esto es, el valor lmite de temperatura para considerar la sustitucin de los separadores de gotas en las torres, ser un salto trmico de 5,85 C. Temperatura de los rodamientos del motor: El dato de temperatura se tomar como indicador de confirmacin de fallo mecnico del rodamiento, prdida de propiedades de la grasa de lubricacin o un exceso en la aplicacin de la misma inmediatamente despus de haberla sustituido, junto con datos de vibraciones. La temperatura normal de servicio de los rodamientos del motor situados en el lado acoplamiento es de 73C, mientras que para los del lado opuesto al acoplamiento es de 71C, ambas temperaturas para una temperatura ambiente entorno a los 20C. Debido a que cada 15C de incremento de la temperatura de servicio de la grasa lubricante,

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la vida del mismo se reduce a la mitad 4, tomamos como criterio de fallo una temperatura de funcionamiento constante (a lo largo de ms de 24 horas de funcionamiento continuo), de 88 C para el rodamiento lado acoplamiento y de 86C para el rodamiento del lado opuesto al acoplamiento. Como nota, mencionar que el sistema de control dispara el motor de la torre cuando la temperatura alcanza los 90C Temperatura de las fases del motor: Este dato tambin se tomar como indicador de confirmacin de fallo elctrico, junto con datos de consumo y/o, segn el caso, con datos de vibraciones. La temperatura normal de servicio es de 88C, se considerar fallo elctrico cuando la diferencia de temperaturas exceda del 5% de las tres lecturas. Tambin cuando la media de las tres temperaturas exceda un 10% del resto de las temperaturas del resto de torres en servicio.

2) Lecturas de parmetros operacionales (consumo elctrico): Diferencias en las fases del motor: Un desequilibrio en el consumo de fases de un motor indicar un fallo elctrico y se considerar como tal cuando la diferencia entre el consumo de cada fase exceda de un 1,5%, se considera aceptable una diferencia de hasta el 1% debido al error de lectura de los equipos de medida o ruidos introducidos en la transmisin del dato al sistema de control distribuido. Variacin del consumo del motor: El consumo del motor se relaciona directamente con el ngulo de inclinacin de las palas del ventilador, esto es a mayor ngulo respecto de la horizontal, el ventilador es capaz de desplazar mayor cantidad de aire y por consiguiente aumenta elCurva de rendimiento del ventilador

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Segn datos facilitados por Klber lubrication

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consumo del elemento motriz, el efecto contrario sera debido a una inclinacin menor. Segn esto, y para un ngulo de 9,4 (inclinacin de diseo en el contexto operacional de la planta), el fabricante de las torres recomienda una variacin mxima de 30 ( 0,5). Para las condiciones de operacin de la planta, el consumo de las torres se sitan en 140,55 KW (esto para un ngulo de 9,4). Para el clculo en la variacin del consumo elctrico es necesario hacer una doble interpolacin, ya que el consumo no es lineal, una entre 8 9,4 y otra entre 9,4 - 12 (como puede verse en las curvas de rendimiento incluidas), as el resultado obtenido para los lmites admisibles es de 136,78 KW para un ngulo de 8,9 y de 146,21 KW para un ngulo de 9,9. Este consumo, en trminos de amperaje, que es la lectura directa que proporciona el sistema de control distribuido, se traduce segn la expresin P =

3 V I cos( ) , para una tensin de 380 V y un factor de

potencia para el motor de 0,92 (segn datos proporcionados por el fabricante):

8,9 I = 9,9 I =

P = 3 V cos( ) P = 3 V cos( )

136,78 10 3 = 225,88A 3 380 0,92 146,21 10 3 = 241,46A 3 380 0,92

3) Valores admisibles de los niveles de vibracin: Tanto para la determinacin de los valores lmites de las vibraciones, como para determinar los puntos de toma de medida, se tendr en cuenta la norma ISO 10816-3. 3.1. Puntos de toma de datos: La medida de vibraciones se realizar mediante colector de datos porttil marca Bentley Nevada modelo Snapshot 1, se tomarn datos en direcciones verticales y horizontales, en cada alojamiento de rodamientos, y una lectura sobre la carcasa del motor en la direccin axial, segn el siguiente mmico:

25


Para los puntos de toma de datos en el reductor se deben instalar, de forma permanente, 4 acelermetros en las posiciones indicadas:

3 V 4 V

4 H

3 H

Debido a que no es posible el acceso al interior de la virola, mientras el equipo est en servicio, ser necesario cablear los 4 acelermetros al exterior de la misma, para permitir la conexin del colector de datos.

3.2. Valores admisibles en la vibracin global del motor: Segn la norma ISO10816-3, donde se encuadran mquinas elctricas como el motor objeto de estudio, se debe encuadrar el equipo dentro de los grupos 1 a 4, en este caso, se trata de una mquina con potencia inferior a 300 KW y

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un eje de ms de 315 mm con lo que se sita dentro del grupo 1 con soporte rgido. En ese caso, los valores lmites dados por la norma sern:

Como la norma define los valores en valores rms y el quipo de medida disponible, proporciona datos de velocidad en valores pico, estos lmites se transforman en, aproximando a una seal sinusoidal:Alarma 5,6 2 = 7,92mm s Paro 8,9 2 =12,59mm s

3.3. Valores espectrales admisibles en el motor: Para el clculo de las alertas espectrales que indicarn diferentes fallos en el motor, se utiliza la aplicacin distribuida por Preditec tanto para el valor de alarma como el de paro, calculado anteriormente:

Tabla de valores de alarma espectralVelocidad nomimal: 1.486Bandas mm/s Tipo Alarma Alerta Lm.Inf. (Hz) Lm.Sup. (Hz) Global 7,9 50% 10 1000 mg HF (110kHz) 2000 50% 1 10000

RPM

Valor global (mm/s)LP 1000 Hz mg (Demod.) Rodamientos 1000 50% 1000 20000

7,921X mm/s Desequilibrio 7,1 75% 23 25

mm/s2X mm/s Desalineacin 3,2 50% 46 50 3x-8X mm/s Holguras 2,4 50% 68 198 Fallo elctrico mm/s 100 Hz 3,0 75% 80 120

Tabla de valores de paro espectralVelocidad nomimal: 1.486Bandas mm/s Tipo Alarma Alerta Lm.Inf. (Hz) Lm.Sup. (Hz) Global 12,6 50% 10 1000 mg HF (110kHz) 2000 50% 1 10000

RPM

Valor global (mm/s)LP 1000 Hz mg (Demod.) Rodamientos 1000 50% 1000 20000

12,591X mm/s Desequilibrio 11,3 75% 23 25

mm/s2X mm/s Desalineacin 5,0 50% 46 50 3x-8X mm/s Holguras 3,8 50% 68 198 Fallo elctrico mm/s 100 Hz 3,0 75% 80 120

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3.4. Determinacin de las frecuencias de fallo en los rodamientos del motor: Para el clculo de las frecuencias de fallo de los rodamientos, se emplea el software de SKF Atlas, en el cual tiene almacenados los datos geomtricos de los rodamientos, as como las frmulas de clculo para los diferentes fallos. nicamente es necesario introducir el tipo de rodamiento y la velocidad de giro, para obtener las frecuencias de fallo. En el caso de los rodamientos del motor, se emplean rodamientos 6319 en el lado acoplamiento y 6316 en el lado opuesto, la consulta a la base de datos, genera los siguientes resultados:F1=Help ATLAS SKF BEARING MAP v1.0 (c) SKF (900123)

Bearing designation : 6319 Pitch diameter (mm) : 148 Rolling element diameter (mm) : 33.34 Number of rolling elements : 8 Contact angle (degrees) : 0.00 ? Inner ring speed (RPM) : 1486.00 Bearing type code Bearing type Outer, housing, diameter Inner, bore, diameter Number of rows : 1 : Deep groove ball (mm) : 200 (mm) : 95 : 1

Inner ring defect frequency (Hz) : 121.46 Outer ring defect frequency (Hz) : 76.67 Rolling element defect frequency (Hz) : 103.97 Inner ring rotational speed (Hz) : 24.77 Cage rotational speed (Hz) : 9.58 Rolling element rotational speed (Hz) : 51.99 Esc = Leave ATLAS F1=Help ATLAS SKF BEARING MAP v1.0 (c) SKF (900123)

Bearing designation : 6316 Pitch diameter (mm) : 125 Rolling element diameter (mm) : 28.57 Number of rolling elements : 8 Contact angle (degrees) : 0.00 ? Inner ring speed (RPM) : 1486.00 Bearing type code Bearing type Outer, housing, diameter Inner, bore, diameter Number of rows : 1 : Deep groove ball (mm) : 170 (mm) : 80 : 1

Inner ring defect frequency (Hz) : 121.71 Outer ring defect frequency (Hz) : 76.42 Rolling element defect frequency (Hz) : 102.70 Inner ring rotational speed (Hz) : 24.77 Cage rotational speed (Hz) : 9.55 Rolling element rotational speed (Hz) : 51.35 Esc = Leave ATLAS

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3.5. Determinacin de las frecuencias de fallo en el reductor: Para determinar las frecuencias de fallos que pueden llegar a producirse en el reductor, es necesario determinar la frecuencia de engrane (GMF):GMF = N Dientes RPM

En el reductor se tienen 2 etapas de reduccin en los siguientes conjuntos rueda pin: Etapa 1: Z1=15 Z2=47 Etapa 2: Z2=15 Z3=67 W1=1470 rpm W2= 469,14 rpm W2= 469,14 rpm W3= 105,02 rpm

De esta forma, las frecuencias sern:GMF1 =1470 15 = 469,14 47 = 22050 cpm GMF2 = 469,14 15 =105,02 67 = 7037 cpm

Con las frecuencias, la tabla de los posibles fallos que pueden aparecer ser:Tipo de fallo Dientes gastados Excentricidad de engranajes Desalineacin de engranajes Rotura de diente Tabla de diagnstico de fallos en el reductor Etapa 1 Etapa 2 Observaciones GMF1 GMF2 Aparecen bandas laterales GMF GMF1 GMF1, 2xGMF1 1xW 1 GMF2 GMF2, 2xGMF2 1xW 2 Amplitud alta en bandas laterales de GMF Mayor amplitud de armnicos. Bandas laterales asimtricas Impactos en la forma de onda

Teniendo en cuenta un valor global de alarma de 7,92 mm/s y para el paro de 12,59 mm/s, ambos valores pico a pico, las amplitudes correspondientes para el anlisis por bandas sern:GMF1 (cpm):22050 GMF2 (cpm): 7037 (OA) Alarma: 7,92 (OA) Paro: 12,59

Tabla de valores de alarma y paro en las etapas 1 y 2 del reductor Banda 1 Banda 2 Banda 3 Banda 4 Banda 50,25xGMF1 0,75xGMF1 0,75xGMF1 1,25xGMF1 1,25xGMF1 1,75xGMF1 1,75xGMF1 2,25xGMF1 2,25xGMF1 2,75xGMF1

Banda 62,75xGMF1 3,25xGMF1

CPM etapa 1

5512 16537

16537 27562

CPM etapa 2 1759 - 5277 5277 - 8796 (% OA) 25% 70% Alarma (mm/s) PkPk 1,98 5,54 Paro (mm/s) PkPk 3,15 8,8

27562 38587 8796 12314 25% 1,98 3,1

38587 49612 12314 15833 50% 3,96 6,3

49612 60637 15833 19351 25% 1,98 3,1

60637 71662 19351 22870 40% 3,17 5,04

4) Valores admisibles en las temperaturas del reductor: Debido a la imposibilidad de entrar en el interior de la virola, mientras el equipo est en marcha, las imgenes se tomarn a travs de la ventana de inspeccin que se ubica en el lateral de la virola de la torre y se tomarn de tal manera que ninguna de las palas de las torres tape la vista del reductor, las primeras

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pruebas indican que la toma de dos o tres imgenes son suficientes para tener una lectura vlida.

Los valores admisibles de servicio se tomarn en funcin a la experiencia operacional en la planta ya que el fabricante no ha proporcionado datos al respecto. Para ello, se tendr en cuenta los datos obtenidos en dosVista de reductor y ventilador desde ventana de inspeccin

termografas tomadas en dos torres distintas, inmediatamente despus del primer fallo catastrfico ocurrido en la celda n2 el 26/09/09. Estas imgenes se tomaron en las torres n 7 y n8, una vez comprobado el fallo en la celda n2 y observando que estos dos ltimos equipos presentaban valores globales en las vibraciones similares. Horas despus de la toma de imgenes se produjo una nueva rotura en la reductora n7 (la celda n8 fue parada y se sustituy el aceite, das despus, una vez determinado que la causa raz era el deterioro del aceite de lubricacin, una inspeccin visual confirma deterioro en el eje rpido).

Una vez se toman las imgenes, en el software de anlisis, pueden seleccionarse, mediante cajas, las zonas en las que se quiere obtener la temperatura mxima. Se marcan las zonas donde se alojan los rodamientos correspondientes al pin del eje rpido, zona del eje intermedio y zona del eje lento. Puede verse en las siguientes imgenes un ejemplo

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Eje lento

Eje Rpido

Eje intermedio

Termografa reductor n7 horas antes de rotura (27/09/09)

Temperaturas mximas en zonas del eje rpido, eje intermedio y eje lento (corresponde a las marcas de las 3 cajas de la imagen)

Imagen visible de la termografa reductor n7 (27/09/09)

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Eje lento Eje Rpido

Eje intermedio

Termografa reductor n8 (27/09/09)

Temperaturas mximas en zonas del eje rpido, eje intermedio y eje lento (corresponde a las marcas de las 3 cajas de la imagen)

Imagen visible de la termografa reductor n8 (27/09/09)

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Como puede comprobarse en las imgenes anteriores, las temperaturas alcanzadas en el engranaje del eje rpido, lleg a alcanzar 70,41C para el reductor n7, horas antes de su rotura, y de 66,89 C en el reductor n8. Tomando como referencia una termografa realizada en julio de 2010, en el reductor n2, ya reacondicionado, se puede comprobar que en ste la diferencia de temperatura es de, aproximadamente 15C para el eje rpido, 12C para el eje intermedio y 9C para el eje lento.

Eje lento

Eje Rpido

Eje intermedio

Termografa reductor n2 (julio 2010)

Temperaturas mximas en zonas del eje rpido, eje intermedio y eje lento , para un reductor reacondicionado

Puede verificarse que la situacin de los puntos de mayor temperatura coinciden, aproximadamente, tanto si el reductor est a punto de averiarse, como si est recientemente reacondicionado.

Con los datos obtenidos en base a la experiencia, se establecen los siguientes valores de alarma y paro, siempre tomando como referencia los valores capturados inmediatamente se reacondiciona el equipo:

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Eje rpido

Alarma: +6C / Disparo +12C Alarma: +5C / Disparo +10C

Eje intermedio Eje lento

Alarma: + 3C / Disparo +6C

5) Valores admisibles en las analticas de aceites: Puesto que la termografa no es un indicador de fallo suficientemente adelantado, es necesario tomar otro indicador de confirmacin de avera. Se opta por la analtica de aceites. El programa original incluye la toma de muestras de aceite de forma aleatoria en una nica torre cada 6 meses, y nicamente se analizan propiedades fsicas: o Viscosidad o Contenido en agua o Nmero cido Dados los fallos que se han registrado, ha quedado patente que estos anlisis son insuficientes tanto cuantitativamente como cualitativamente.

El aceite empleado es un CEPSA Engranajes HP 220, los parmetros elegidos se indican a continuacin, junto con los valores de alarma (Nivel 1 y Nivel 2). Estos niveles de alarma son establecidos en funcin de la experiencia operativa en la planta, ya que en 2009 se realizaron anlisis inmediatamente despus de producirse la primera rotura de reductor, y en base a la experiencia del laboratorio que realiza los anlisis:

5.a. Parmetros fsicos del aceite a monitorizar: Interesar controlar el estado de las propiedades lubricantes del aceite, adems de comprobar la cantidad de partculas ferrosas que dar una imagen del desgaste en el reductor Parmetros fsicos Unidades Alarma Nivel 1 Alarma Nivel 2 Viscosidad cinemtica (40C) mm2/s 242 253 Nmero de cido (TAN) mg KOH/g 1 1,5 Contenido de agua (Karl Fisher) ppm 400 750 Ferrografa de lectura directa (DS) # 30 50 Ferrografa de lectura directa (DL) # 75 100 5.b. Conteo de metales de desgaste: Junto con la ferrografa se utilizar para determinar el grado de desgaste, adems de identificar el posible origen del mismo (rodamientos, rueda pin, bomba, etc.)34


Metales de desgaste Hierro Cobre Estao Plomo Cromo Niquel Aluminio Titanio Plata

Unidades Alarma Nivel 1 Alarma Nivel 2 ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm 15 20 15 10 5 5 10 5 5 30 30 20 20 10 10 20 10 10

Procedencia Eje, Rueda-Pin, Rodamientos Rodamientos No esperado No esperado Rueda-Pin Rueda-Pin No esperado No esperado No esperado

5.c. Conteo de metales aditivos: Las principales caractersticas del aceite utilizado, es su capacidad para lubricar elementos denominados de extrema presin. Los principales aditivos que proporcionan esta capacidad es el Fsforo y en menor medida el Zinc. Adicionalmente, se tendrn valores de Calcio, Magnesio, Bario y Molibdeno. Se incluyen los valores obtenidos en anlisis de aceite nuevo, como referencia. Valores iniciales 5 1 21 144 4 1

Aditivo Calcio Magnesio Zinc Fsforo Bario Molibdeno

Unidades ppm ppm ppm ppm ppm ppm

Alarma Nivel 1 Alarma Nivel 2 2 0 10 60 1 0 1 0 5 455 0 0

Propiedad Detergente / dispersante Detergente / dispersante Extrema presin Extrema presin Anticorrosivo Antidesgaste

5.d. Conteo de metales contaminantes: En el contexto dnde opera el reductor, nicamente se espera la presencia de slice, indicando la entrada de tierra por falta de grasa en el sello laberntico ubicado en el eje lento o por falta de estanqueidad en el respiradero de aceite Contaminante Slice Alarma Unidades Nivel 1 ppm 25 Alarma Nivel 2 50 Origen / causa Entrada de tierra / Falta grasa en sello laberntico eje lento o defecto estanqueidad en respiradero

5

En el anlisis realizado inmediatamente se produjo la primera rotura de un reductor, el valor del fsforo restante era de 39 ppm

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Una vez determinados los parmetros a monitorizar y establecidos los valores lmites de alarma y paro, se establecen las periodicidades de las tareas. Para ello se tendr en cuenta la siguiente curva6 de fallos P-F, tpica de las instalaciones de generacin elctrica:

Curva P-F tpica para instalaciones de generacin elctrica

Teniendo en cuenta los periodos establecidos en la curva, se establecen los siguientes periodos para tareas de control de la condicin de los equipos Lectura de parmetros operacionales: En continuo Toma de datos de vibraciones: 1 mes Anlisis de aceites: 4 meses Termografa: 6 meses

Las tareas preventivas que son necesarias mantener, pasan de tener una periodicidad cronolgica a tener una periodicidad basada en las horas de servicio, as se tiene: Lubricacin de rodamientos del motor: 1 ao Inspeccin visual del reductor: 1 mes 8.000 horas de servicio

2.600 horas de servicio 2.600 horas

Engrase del sello laberntico del reductor: 800 horas de servicio de servicio

-

Inspeccin del estado del respiradero del reductor: 800 horas de servicio 2.600 horas de servicio

6

Inspeccin visual del ventilador: 1 mes

2.600 horas

Revista Orbit n29, diciembre 2009. Editada por Bentley Nevada

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-

Comprobacin de aprietes en ventilador: 1 ao

8.000 horas 8.000 horas

Inspeccin visual de corrosin en tortillera del ventilador: 1 ao Limpieza de tubos distribuidores: 2 aos 16.000 horas

Inspeccin visual de corrosin en tortillera de tubos distribuidores: 2 aos 16000 horas

-

Limpieza de lodos en fondo de la balsa de agua de mar: 1 ao Inspeccin visual del estado de la estructura: 1 ao Inspeccin visual de actuadores de vlvulas: 1 mes

8000 horas

8000 horas 2600 horas

El cambio de periodicidad de las tareas preventivas se realiza en base a la experiencia operativa y al histrico de averas en los equipos

Se realiza un cambio en la estrategia de mantenimiento, eliminando tareas preventivas para realizacin a condicin de fallo, las siguientes: Inspeccin visual del estado de los pernos de fijacin de las virolas: El histrico de fallos indica que el tiempo empleado en realizar las inspecciones es superior al dedicado a corregirlas. Como el fallo no implica indisponibilidad del equipo, se deja la tarea a correctivo Inspeccin visual del estado de limpieza del canal de las torres: La experiencia operativa seala que no se observa acumulacin de suciedad en los canales de distribucin, se considera suficientemente efectiva la limpieza de lodos en el fondo de la balsa de agua de mar

En el nuevo programa de mantenimiento, debern tenerse en cuenta los valores lmite admisibles de servicio determinados anteriormente, para los parmetros que se controlarn segn la siguiente tabla:

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Componente

FabricanteLubricacin rodamientos

Tarea

Frecuencia8000 horas 1 mes En continuo En continuo En continuo 2600 horas 2600 horas 2600 horas 4 meses 6 meses 2600 horas 8000 horas 8000 horas 16000 horas 16000 horas 8000 horas 8000 horas 2600 horas

Duracin tarea2 horas 2 horas 0

Toma de medida de vibraciones en todos los motores y reductores Motor ABB / M2CA Lectura temperatura de rodamientos del motor Lectura temperatura de fases del motor Lectura del consumo elctrico Inspeccin visual comprobacin fugas y niveles de aceites Engrase del sello laberntico del reductor Reductor Brook Hansen / Hansen P4 Inspeccin del estado del respiradero Toma de muestra de aceite en todos los reductores Termografa en todos los reductores Inspeccin visual de daos en palas y depsitos de sedimentos Ventilador Inmetusa / ELF 9900 Comprobacin del par de apriete de tornillos y abarcones Inspeccin visual del estado de corrosin de tornillera y tuercas Limpieza con agua a presin de tubos y dispersores Tubos distribuidores Balsa de agua Estructura hormign Vlvula raiser SITSA Inspeccin visual del estado de corrosin de tornillera y fijaciones de los tubos SITSA SITSA Rotork Limpieza de lodos del fondo de la balsa Inspeccin visual del estado de la estructura Inspeccin visual fugas de aceite en actuador de la vlvula


0 0 1 hora 1 hora 1 hora 3 horas 1 hora 1 hora 4 horas 0,5 horas 8 horas 1 hora 32 horas 1 hora 0,5 horas

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9. Primeros resultados del nuevo programa de mantenimiento: En julio de 2010 se puso en marcha el nuevo programa de mantenimiento basado en el estudio de la condicin de los equipos. Hasta el momento no se han producido ninguna indisponibilidad en las torres. Originalmente no se dispona de acelermetros instalados permanentemente en el reductor, con lo que fue necesario adquirir 2 pares por torre, adems del cableado y los conduits elctricos necesarios para pasar el mismo. Est previsto el suministro de estos equipos en diciembre de 2010, entonces se proceder a realizar el montaje, la configuracin en el software de anlisis y la puesta en marcha de la toma de vibraciones.

A continuacin se muestran algunos ejemplos de las medidas tomadas desde la puesta en marcha de la instalacin.

Espectro motor unidad n7 en el punto de medida 1H antes de avera (27/09/09)

Espectro motor unidad n7 en el punto de medida 1H (Julio 2010)

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Termografa reductor n2 - Julio 2010

Anlisis Reductor torre de refrigeracin n7 Aceite: CEPSA Engranajes HP 220 N Horas servicio aceite: 6936 Ensayo Viscosidad (40C) TAN Contenido agua (KF) Ferrografa lectura directa (DS) Ferrografa lectura directa (DL) Hierro Cobre Estao Plomo Cromo Niquel Aluminio Titanio Plata Calcio Magnesio Zinc Fsforo Bario Molibdeno Slice Unidades mm /s mg KOH/g ppm # #2

Alarma 1 242 1 400 30 75

Alarma 2 253 1,5 750 50 100 30 30 20 20 10 10 20 10 10 1 0 5 45 0 0 50

28/09/09 209,7 0,7 136 41,1 143,7 37 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 2 39 0 0 93

16/07/10 220,4 0,51 41 18,2 47,3 7 0 0 0 0 0 0 0 0 3 1 21 144 4 1 6

Parmetros fsicos

Metales de desgaste ppm 15 ppm 20 ppm 15 ppm 10 ppm 5 ppm 5 ppm 10 ppm 5 ppm 5 Aditivo ppm ppm ppm ppm ppm ppm Contaminantes ppm 25 2 0 10 60 1 0

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10. Evaluacin del programa de mantenimiento y conclusiones: A continuacin, se analiza la mejora esperada en la efectividad del nuevo programa, compararlo con el anterior y estudiar el impacto econmico que tiene la implantacin del nuevo programa.

a) Efectividad del nuevo programa Segn el tipo de trabajo establecido, el nmero de horas7 promedio dedicadas a cada torre de refrigeracin ser: Tareas monitoreo de la condicin. Toma de vibraciones: 24 horas anuales para todas las torres anuales por unidad Toma de muestras de aceite: 9 horas anuales para todas las torres horas anuales por unidad Realizacin de termografas: 2 horas anuales para todas las torres horas anuales por unidad Tareas preventivas: Preventivos en el motor: 2 horas Preventivos en el reductor: Preventivos en ventilador:3 horas 8000 h serv = 9,23 horas 2600 h serv 1 horas 8000 h serv + 4 horas + 0,5 horas = 7,58 horas 2600 h serv

3 horas

1,1

0,25

Preventivos en elementos estticos:0,5 horas 9 horas 8000 h serv + 33 horas + 8000 h serv = 39,04 horas 2600 h serv 16000 h serv

El nmero de total de horas promedio, por cada unidad ser de: 62,2 horas frente a los 115,5 horas dedicadas con el programa original. Para el conjunto del sistema, el tiempo dedicado a tareas proactivas ser de 497,6 horas frente a las 924 empleadas anteriormente. Manteniendo la cantidad de horas anuales dedicadas al mantenimiento de la planta, en 20.000 horas, con un ratio de proactivo vs correctivo del 35%, los recursos destinados al sistema, respecto del total del mantenimiento de la instalacin, pasan del 4,62% al 2,49%. Mientras que para las tareas proactivas el consumo de recursos pasa del 13,2% al 7,1%. Se espera que la disponibilidad

7

Las tareas de lectura en continuo de los parmetros operacionales de temperaturas y consumos son realizados por el personal de produccin. El monitoreo no tiene impacto en el tiempo de trabajo de los operadores

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pase del 91,14% a un valor mnimo establecido por la media de la planta del 97,34%.

b) Anlisis econmico Costes: Los costes derivados de la implantacin del nuevo programa se deben a la compra de nuevos equipos de monitoreo de la condicin, as como la contratacin de laboratorio externo para la realizacin de analticas de aceites:

Instalacin de acelermetros en reductores: o Acelermetros y cableado: 32 unidades a un precio de 1154,35 /ud: 36.939,2 (la vida esperada de cada uno de ellos es de 8 aos) o Conduits y accesorios: 160 metros a un precio de 28 /m: 4.480 o Instalacin de acelermetros: 112 horas a un precio de 23,4 /h: 2.620,8 o Contratacin ingeniero Bentley Nevada para configuracin y puesta en marcha de los nuevos puntos de medida: 8 horas a un precio de 115 /h: 920 Coste total por la instalacin de acelermetros: 44.960 que anualizados entre los 8 aos de vida esperada de los sensores da un coste anual de la inversin de 5.620

Las analticas de aceites tienen un coste, por cada una de ellas, de 95 /anlis, (se recuerda que de cada unidad se realizan 3 analticas al ao), esto se traduce en un coste anual de 2.280

-

Ahorro: Los ahorros esperados por la implantacin del nuevo plan, sin tener en cuenta averas potencialmente catastrficas, se centra en el ahorro de mano de obra en la realizacin de tareas de mantenimiento, reduccin de costes operativas por indisponibilidades y reduccin de costes operativos por reduccin del tiempo de parada para realizar tareas preventivas:

Ahorro de mano de obra de mantenimiento: o Diferencia de horas empleadas: 426,4 a un coste de operario de mantenimiento de 23,4 /h da como resultado un ahorro de 9.977,76

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Ahorro de costes operativos por reduccin de indisponibilidades: El ingreso por la produccin de la planta tiene una fuerte variabilidad a lo largo del ao, incluso vara significativamente hora a hora dentro de un mismo da. Con este escenario, teniendo en cuenta que el precio medio del MW/h se situ, a lo largo del ao 2009 entre 45 y 30 /MWh. Se puede estimar que los ingresos por hora, en caso de que la planta se encuentre produciendo, son de 13.687 (para una planta de 365 MW netos producidos). Teniendo en cuenta el factor de uso de la instalacin, es decir, la probabilidad media de que la planta est en funcionamiento, es de un 89, 04%. Por otro lado, se ha estimado que el paro de una unidad de las torres de refrigeracin afecta un 1%, aproximadamente al rendimiento de la turbina (esta reduccin no es lineal y dependiendo del mes, el nmero mnimo de torres que deben estar en servicio se sita entre 4 y 6).

Podemos estimar que el coste por hora de parar una torre de refrigeracin es de:Coste = 13.687 0,8904 0,01 = 121,87

La diferencia de horas de indisponibilidad, entre el antiguo plan y el nuevo, por el fallo de alguna de las torres de refrigeracin, tendra un impacto econmico de: 8000 horas (97,34 - 91,14) 121,87 = 60.447,52 100

El nmero de horas que una torre quedaba indisponible por tareas de mantenimiento peridico, segn el programa inicial es de 34,75 horas, mientras que con el nuevo programa de mantenimiento estos paros se reducen a 18,23 horas. Esto tiene un impacto econmico, para el conjunto de las torres, de:(34,75 18,23) 8 121,87 = 16.106,34

Se ha podido establecer la efectividad del programa, adems de estimar el impacto econmico que tiene sobre la produccin de la planta.

Todos estos factores se pueden resumir en la siguiente tabla:

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Resumen evaluacin programa de mantenimientoIndicador Horas de mantenimiento por unidad Recursos empleados Disponibilidad del sistema Programa Original 115,5 4,62% 91,14% Costes Programa Nuevo 62,2 2,49% 8 97,34% Diferencia -53,3 -2,13% 6,20% 5.620 2.280 9.977,76 60.447,52 16.106,34 78.631,62

Inversin anual en equipos Contrato de laboratorio para anlisis aceites Ahorro Ahorro de mano de obra Ahorro productivo por indisponibilidades Ahorro productivo por paradas para mantenimiento

Total Ahorro

Quedan demostradas las ventajas, tanto desde el punto de vista tcnico como econmico, de la implantacin del nuevo programa. En vista de los resultados esperados, es necesario plantear el cambio de los programas de mantenimiento basados en preventivos por otros basados en el monitoreo de la condicin, en otros sistemas de la planta

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Se supone un aumento en la disponibilidad del sistema, como mnimo, de la media de disponibilidad del resto de equipos de la planta

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11. BIBLIOGRAFA Y FUENTES Rodamientos, principios de lubricacin. Ed. SKF 2005 RCMII. John Moubray. Ed Industrial Press INC., 2007 Lean Maintenance. Ricky Smith, Bruce Hawkings. Ed Elsevier, 2004 Tecnologa del mantenimiento industrial. Flix Cesreo Gmez de Len. Ed. Universidad de Murcia, 1998 Revista Orbit n29. Ed. Bentley Nevada, 2009 Revista Mantenimiento, ingeniera industrial y de edificios n234. Ed. Puntex, 2010 Seminario bsico de vibraciones. Ed. Prftechnik, 2008

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Optimizacion Programa Mantenimiento Torres de Refrigeracion

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