0006 mantenimiento de centrales termosolares con or cp y almacenamiento de sales

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CURSO 2010 2011

MASTER EN INGENIERA Y GESTIN DEL MANTENIMIENTO

TRABAJO FINAL:

MANTENIMIENTO DE CENTRALES TERMOSOLARES CON CONCENTRADOR CP Y ALMACENAMIENTO DE SALES

Rosa Melgarejo Valdivia

NDICE

INTRODUCCIN .................................................................................................................................. 1 1. LAS CENTRALES TERMOSOLARES ESPAOLAS ................................................................. 3 2. CENTRALES CON COLECTOR CILINDRO PARABLICO Y ALMACENAMIENTO DE SALES ..................................................................................................... 4 2.1. CAMPO SOLAR ......................................................................................................................... 5 2.2. SISTEMA HTF ............................................................................................................................ 7 2.3. SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE SALES (TES) .................................................... 10 2.4 POWER BLOCK ....................................................................................................................... 12 2.5 BOP (BALANCE OF PLANT) ................................................................................................. 17 2.6 GENERADOR Y SISTEMAS ELCTRICOS DE ALTA TENSIN .................................. 18 3. GESTIN DEL MANTENIMIENTO DE CENTRALES TERMOSOLARES......................... 19 3.1 OBJETIVOS ............................................................................................................................... 19 3.2 ORGANIZACIN DEL PERSONAL Y FUNCIONES ......................................................... 19 3.3 PLAN DE MANTENIMIENTO ............................................................................................... 21 3.4 PARADAS Y GRANDES REVISIONES (OVERHAUL) ...................................................... 28 3.5 MANTENIMIENTO PREDICTIVO ....................................................................................... 31 3.6 MANTENIMIENTO CORRECTIVO. ANLISIS DE AVERAS ....................................... 32 3.7 HERRAMIENTAS Y MEDIOS TCNICOS .......................................................................... 35 3.8 REPUESTOS .............................................................................................................................. 36 4.BIBLIOGRAFA ............................................................................................................................... 38 5. ANEXOS ........................................................................................................................................... 38 5.1 LOCALIZACIN DE CENTRALES TERMOSOLARES EN ESPAA ............................ 38

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INTRODUCCIN

La energa termosolar, a diferencia de otras tecnologas cuya energa hay que consumir en el momento de su generacin, es una tecnologa renovable con capacidad de almacenamiento, capaz de aportar a la red electricidad cuando es demandada, incluso en horas sin luz solar. Esto representa una gran ventaja, ya que aporta una gran seguridad al sistema elctrico en general junto con la estabilidad que se deriva de la gran inercia del equipo generador -turbina y alternador- y que permite apoyar a la red elctrica ante incidencias. Hay que destacar que se trata de un sistema de generacin de energa limpio, seguro y renovable, algo absolutamente fundamental de cara a la lucha contra el cambio climtico y el desarrollo de un modelo econmico y social sostenible Las centrales termosolares son las que ms empleos generan desde el inicio de su construccin hasta su puesta en marcha. Cada planta de 50 MW emplea durante todas sus fases (desde el diseo, fabricacin de componentes e instalacin) un promedio de 5.000 puestos de trabajo-equivalentes-ao directos y otros tantos indirectos. Adems, cada planta de 50MW que est siendo construida en Espaa emplea a unas 500 personas en el lugar de emplazamiento durante los dos aos que dura su construccin. Una vez en operacin requieren una plantilla indefinida de 50 empleos por planta. Por ello la industria termosolar se est convirtiendo en una gran impulsora en la generacin de empleo y el desarrollo econmico y social de muchas regiones espaolas. La generacin de energa de origen termosolar, y de cualquier tipo de tecnologa renovable en general, evita la importacin de petrleo y otras fuentes de energa fsil procedentes de otros pases, lo que permite ir reduciendo la alta dependencia energtica de Espaa. Los pases con menor desarrollo energtico y econmico disponen por lo general de un gran recurso solar. La tecnologa termosolar supone una gran oportunidad para acceder a la electricidad en zonas aisladas o para pases en vas de desarrollo en cuya implementacin se har uso de un alto componente local. Desde finales de 2008 se est poniendo en marcha en Espaa un gran nmero de centrales termosolares de concentrador cilindro parablico de 50 MW que pueden llegar a suponer entre 1500 y 4000 MW de potencia instalada.TRABAJO FINAL 1 / 51

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Con el recorte de las primas a las termosolares a partir de 2014, la actividad en este sector se centrar nicamente en la operacin y el mantenimiento. La construccin de estas centrales se paralizar a la espera de nuevas tecnologas que aseguren la rentabilidad de la produccin elctrica sin este tipo de ayudas. Una estimacin del presupuesto anual de mantenimiento de una central termosolar sera: ESTIMACIN DE COSTES DE MANTENIMIENTO MNIMO COSTE PERSONAL REPUESTOS CONSUMIBLES SUBCONTRATOS MEDIOS TCNICOS TOTAL DE 1.000.000 1.000.000 1.000.000 600.000 200.000 3.800.000 MXIMO 1.300.000 2.000.000 2.000.000 1.200.000 400.000 6.900.000 MEDIO 1.200.000 1.500.000 1.500.000 1.000.000 300.000 5.500.000

El repuesto suele suponer la tercera parte del presupuesto de mantenimiento, casi dos millones de euros anuales. Las averas ms graves que se producen en las centrales son: Ensalada de paletas Fisura en turbina de vapor Arco en el generador Incendio en el transformador Incendio en los tanques de expansin Y los tres equipos que ms problemas estn causando en las plantas termosolares son: Tren de generacin de vapor Caldera auxiliar Cierres de las bombas de HTF Adems de cumplir los objetivos de produccin y elaborar y gestionar un presupuesto ptimo, es de vital importancia: 1. Tener la estructura de personal adecuada para las necesidades de la planta. 2. Elaborar e implantar un plan de mantenimiento programado. 3. Gestionar adecuadamente el mantenimiento correctivo. 4. Disponer de los medios tcnicos necesarios. 5. Disponer de informacin til que permita tomar decisiones. 6. Gestionar el repuesto.TRABAJO FINAL 2 / 51

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1. LAS CENTRALES TERMOSOLARES ESPAOLAS Espaa es hoy lder mundial tanto en potencia instalada como en capacidad tecnolgica. Gracias a su localizacin geogrfica y a sus condiciones climticas es uno de los mejores lugares de la Unin Europea para la instalacin de centrales termosolares, ya que cuenta con muchas horas de Sol al ao, adems de muchos das despejados por su clima mediterrneo en una amplia parte del pas, esto unido a la gran superficie del territorio nacional proporcionan ventajas a la hora de construir las centrales termosolares, ya que estas requieren de una gran superficie.

Radiacin solar en Espaa (kWh/m2)

En el ANEXO 1 se presenta el estado de las centrales termosolares espaolas segn la fase en que se encuentren y la tecnologa empleada: FASE Preasignadas En construccin En operacin TECNOLOGA Receptor central Canales parablicos Discos parablicos Fresnel Adems de las que ya estn operativas, para el ao 2013 se espera que haya en funcionamiento unas 60 plantas, que en su conjunto contarn con alrededor de 2.500 MW de potencia instalada.TRABAJO FINAL 3 / 51

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2.

CENTRALES

CON

COLECTOR

CILINDRO

PARABLICO

Y

ALMACENAMIENTO DE SALES En una central elctrica de colectores cilindro parablicos los espejos del campo solar se encargan de concentrar la radiacin solar incidente en un tubo absorbedor ubicado en la lnea focal del colector (la radiacin concentrada es 80 veces ms grande que la radiacin original). Por los tubos circula un lquido portador de calor (circuito cerrado) que se calienta hasta alcanzar aprox. 400 C debido a la radiacin solar concentrada. El lquido caliente se bombea hacia un bloque central de la planta. En este bloque el lquido caliente circula a travs de intercambiadores de calor. De esta manera se genera vapor de agua. Al igual que en centrales elctricas convencionales, el vapor acciona una turbina equipada con un generador elctrico. Instalando adicionalmente un acumulador de calor es posible operar la central elctrica a plena capacidad incluso durante la noche o en das nublados. En la siguiente figura puede verse un layout tipo, con 8 campos solares, isla de potencia y zona de almacenamiento de sales.

Layout tipo Planta TermosolarTRABAJO FINAL 4 / 51

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2.1. CAMPO SOLAR Dentro de los sistemas de concentracin lineal, el colector Cilindro-parablico, es el sistema ms utilizado actualmente consiste en una serie de espejos con forma de semi-cilindro, por encima de ellos se encuentra colocada la tubera con el fluido calor-portador, la funcin de los espejos es concentrar la mxima energa posible en los tubos. SCA= Solar Collector Asembly, es un conjunto de elementos colectores (SCE) que se mueven conjuntamente y se comportan como una unidad.

La superficie de espejos del campo solar de una central elctrica de 50 MW es de unos 500.000 metros cuadrados. Los colectores cilindro parablicos se disponen en lazos paralelos de colectores que estn interconectados con tuberas. Las filas estn dispuestas en direccin Norte a Sur y se orientan de Este a Oeste siguiendo la trayectoria del sol.

Estos colectores son ensamblados por personal especializado en una taller de montaje construido especialmente para tal efecto y luego son sometidos a una prueba fotogramtrica paraTRABAJO FINAL 5 / 51

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verificar su calidad antes de ser llevados y anclados en el campo solar. Es necesario limpiar de forma continua los espejos, para evitar una prdida de captacin de radiacin que reduzca las prestaciones de la planta. En verano es habitual una vez por semana. En invierno, una vez cada dos semanas. Algunos datos de consumo son: La limpieza se hace con agua a presin. El camin tiene un diseo especial (precio, unos 240.000 euros) El consumo de agua es de 30 litros de agua osmotizada (conductividad 1,5 m/s 3,5 m/s 6,8 kg/s 28-18 bar 393-293 bar 160.000 MWh

2.2. SISTEMA HTF La funcin principal del sistema HTF es transportar el calor captado por los concentradores cilindro parablicos hasta el ciclo agua-vapor, para que ste pueda generar vapor con el que accionar la turbina. El sistema HTF est compuesto por los siguientes subsistemas: 1. Sistema de bombeo principal 2. Tanques de expansin 3. Sistema Ullage (eliminacin de residuos) 4. Calderas auxiliares La razn fundamental por la que se elige el aceite trmico es porque tiene que circular por el campo solar, si fuera agua, a esa temperatura tendra que tener una gran presin, lo que encarece todo el sistema, ya que se deben emplear tuberas ms resistentes y bombas ms potentes. Cuando el sistema tiene almacenamiento hay que sobre dimensionar el campo de captadores solares para derivar parte del calor a los depsitos de sales. Los parmetros caractersticos del sistema son:

Temperatura mnima de congelacin Temperatura mnima de congelacin Temperaturas normales de trabajo

450 C 12 C 260-393 C

A la entrada del campo solar 293 C A la salida del campo solar 393 CTRABAJO FINAL 7 / 51

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Presin A la salida de las bombas 15-30 bar A la entrada del campo solar 14-28 bar A la salida del campo solar 10-15 bar A la entrada/salida del tren de generacin de vapor A la entrada/salida de los intercambiadores de sales Toneladas de aceite trmico que contiene el sistema N de lazos del sistema (con sales) Potencia total trmica recibida anualmente Potencia total trmica captada por el sistema HTF Eficiencia trmica de los colectores Eficiencia media total Produccin energtica neta 393-293 bar 293-380 bar 2000 240-250 1.090.000 MWh 465.000 MWh 43% 16% 160.000 MWh

El campo de colectores est formado por una gran cantidad de tuberas encargadas de transportar el aceite trmico a todos los sistemas que componente el HTF, son tuberas de acero al carbono, recubiertas de aislante y con una superficie final de chapa galvanizada, estando parte de ellas traceadas.

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Las principales caractersticas con las que se puede describir las tuberas del campo solar son las siguientes: 1. Estn sometidas a fuertes variaciones de temperatura (dilataciones y tensiones trmicas). 2. Circulan dos tuberas en paralelo, la del fluido fro y la del caliente. 3. Cada lazo tiene una conexin a la tubera fra (entrada) y otra a la caliente (salida). 4. Necesita liras para absorber las dilataciones, ms o menos unas cada 70 metros. 5. Necesitan juntas de dilatacin en determinados puntos para absorber dilataciones. 6. No puede ir traceada, por coste, ya que son muchos kilmetros. 7. Para evitar la congelacin es necesario hacer circular el aceite de forma continua, evitando a toda costa que se quede retenido. 8. Las uniones no pueden ir con bridas, van con soldaduras para evitar fugas, lo que implica mantenimiento.

Son frecuentes las averas en el equipo de transmisin de movimiento encargado de realizar el seguimiento solar (fugas de aceite hidrulico, problemas diversos en bombas, etc.), las fugas de fluido trmico por alguna de las juntas y fugas y problemas mecnicos diversos en la vlvula de regulacin de caudal que hay en cada uno de los lazos

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2.3. SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE SALES (TES) Es el encargado de almacenar la energa trmica para ser usada en las horas de baja o nula radiacin solar. Se utilizan sales fundidas porque para almacenar la misma energa con aceite trmico los tanques seran mucho ms grandes. Existen dos tanques, el fro con una temperatura mnima de 292 C para evitar la solidificacin de las sales y el caliente a 386 C calentado con el HTF proveniente del campo solar. Las combinacin de sales ms usada es la compuesta en un 60% de nitrato sdico y un 40 % de nitrato potsico, en las sales no existe un cambio de fase a las temperaturas de trabajo, tienen un alto coeficiente de transferencia trmica, entre un 0,6-1,2 MW/m2, y una alta capacidad de almacenamiento trmico, su punto de fusin est comprendido entre los 220- 250 C , por lo que necesitan de un traceado elctrico.

Las caractersticas principales del sistema de almacenamiento de sales en una planta de unos 50 MW. 1. Est diseado para almacenar 1010 MWh. 2. Se necesitan unas 28800 toneladas de sales. 3. La carga trmica se lleva a cabo en 7,7 horas con un intercambio trmico HTF-sales de 131 MW. 4. La descarga del almacenamiento para vaciar el tanque caliente en 8,5 horas con un intercambio trmico de 119 MW. 5. Se bombea un caudal de sales del tanque fro al caliente de 935 kg/s aproximadamente. Y de descarga del caliente de 847 kg/s. Pasando el HTF de 287 C a 379 C . 6. Los intercambiadores, vlvulas y tuberas disponen de traceado elctrico para evitar la congelacin de las sales.TRABAJO FINAL 10 / 51

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7. Los tanques disponen de resistencias elctricas en la zona central y en el suelo. 8. En caso de parada larga hay un sistema de recirculacin de sales en el tanque fro para evitar su estratificacin. 9. Los tanques estn inertizados con nitrgeno para evitar oxgeno en contacto con el HTF en caso de fuga. 10. El depsito de drenajes, recoge los drenajes de las tuberas e intercambiadores y los devuelve al tanque fro. Esquema de funcionamiento sin almacenamiento trmico

Esquema de funcionamiento con almacenamiento trmico

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2.4 POWER BLOCK Est integrado por los siguientes sistemas: Turbina de vapor Ciclo agua-vapor Sistema de bypass Tren de generacin de vapor

La turbina es un equipo robusto con una vida til larga y exenta de problemas siempre que se respeten estas sencillas normas: Utilizar un vapor de las caractersticas fsico-qumicas apropiadas Respetar las instrucciones de operacin en arranques, durante la marcha y durante las paradas del equipo Vigilar muy especialmente el aceite de lubricacin. Realizar anlisis peridicos y comprobar que la calidad del aceite, su presin, temperatura, y presencia de contaminantes est dentro de los mrgenes adecuados Respetar las consignas de proteccin del equipo (valores de alarma y disparo para cada uno de los parmetros controlados por el sistema de control). Si la turbina da algn sntoma de mal funcionamiento (vibraciones, temperaturas elevadas, falta de potencia, etc) parar y revisar el equipo: nunca sobrepasar los lmites de determinados parmetros para poder seguir con ella en produccin o incluso para poder arrancarla.TRABAJO FINAL 12 / 51

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Realizar los mantenimientos programados con la periodicidad prevista. Si se produce una parada por alguna causa, investigar y solucionar el problema antes de poner el equipo en marcha nuevamente En el arranque de la turbina siempre deben cumplirse las siguientes condiciones: 1. Hay que comprobar que el dispositivo de puesta en marcha inicial de la turbina, est girado a derechas a tope. De esta forma nos aseguramos que en cualquier condicin de la turbina esta no llegar a rodar. 2. Hay que comprobar que el volante del limitador del caudal de extraccin est girado a derechas y a tope. De esta forma nos aseguramos de que en la puesta en marcha de la turbina no sacaremos caudal de extraccin por la lnea de extraccin ya que las vlvulas que dan paso al vapor desde el cuerpo de alta al de baja presin estarn abiertas a tope. 3. En las anteriores condiciones rearmar el disparo manual de la turbina (disparo de cierre rpido de bola), que debe quedarse cuando se tire de l hacia arriba,en la posicin superior. Si no se quedara rearmado mirar si hay producido algn corte de la turbina que afecte a la vlvula electromagntica y que nos impide rearmar el disparo manual. A partir de este momento no debe haber producido ningn disparo que impida empezar a rodar la turbina. 4. Virador en marcha el tiempo necesario 5. Sin alarmas en el panel de control 6. Condensador en vaco 7. La presin en el ciclo agua-vapor debe alcanzar el valor apropiado para entrar en la turbina. 8. La calidad del vapor debe ser la apropiada 9. Venteos abiertos Son frecuentes las averas en la turbina de vapor (fisura en el rotor, fallos en cojinetes, desalineaciones, desequilibrios y fallos diversos en la instrumentacin) Igual que sucede en otras mquinas trmicas, detrs de cada avera grave suele haber una negligencia de operacin o de mantenimiento, ya que las turbinas suelen ser equipos diseados a prueba de operadores. Los principales problemas que pueden presentarse en una turbina de vapor se indican a continuacin: Alto nivel de vibraciones Desplazamiento excesivo del rotor por al estado del cojinete de empuje o axialTRABAJO FINAL 13 / 51

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Fallos diversos de la instrumentacin Vibracin en reductor o alternador Fuga de vapor Funcionamiento incorrecto de la vlvula de control Dificultad o imposibilidad de la sincronizacin Bloqueo del rotor por curvatura del eje Gripaje del rotor La principal funcin del ciclo agua-vapor es transportar vapor desde el tren generador hasta la turbina de vapor, y retornar hasta la caldera el agua condensada. Se utiliza vapor como fluido calor-portador principalmente porque es un fluido barato y accesible en casi cualquier parte, es posible ajustar con gran precisin su temperatura, por la relacin existente entre presin y temperatura, controlando sta a travs de vlvulas reguladoras, es capaz de transportar grandes cantidades de energa con poca masa y es capaz de realizar ese transporte a cierta distancia, entre los puntos de generacin y consumo. Los principales inconvenientes de usar vapor de agua son, sus altas presiones, necesita de un tratamiento muy estricto para que no sea corrosivo ni produzca incrustaciones y es necesario un gran volumen. Los parmetros caractersticos de una planta de 50 MW son: N de generadores de vapor Tipo de generacin 2 Conduccin. Intercambio trmico en intercambiadores tubulares aceite trmico-agua N de niveles de presin Presin (circuito alta) Presin (circuito baja) Temperatura (circuito alta) Temperatura (circuito baja) Presin de vaco del condensador Temperatura del condensado Consumo elctrico total del cicloTRABAJO FINAL

2 103 bares 25 bares 385 C 385 C 0,08 bar 26 C 1700 kW14 / 51

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Son frecuentes las averas en el ciclo agua-vapor (tren generador de vapor, trampas de vapor y vlvulas). En el sistema de bypass consiste en 2 vlvulas, de alta presin y de baja presin. Su funcin es simular a la turbina, ya que a la salida de estas debe haber la misma presin y temperatura que si el vapor hubiera atravesado la turbina, para ajustar la presin se ayudan de una expansin, pero la temperatura es ms alta: por ello deben tener un atemperador, tambin deben evacuar todo el caudal de forma constante, el ajuste de estas vlvulas es muy sensible, debe estar coordinado con la vlvula de admisin a la turbina, el commissioning de esta vlvula es muy delicado. El condensador est situado a la salida de la turbina de vapor de baja presin su funcin principal es condensar el vapor, tambin se aprovecha en este punto para eliminar gases incondesables y nocivos ya que algunos son muy corrosivos como el oxgeno, se eliminan por mtodos fsico o qumicos. La turbina va unida al condensador a travs de una junta de expansin, adems el condensador esta protegido contra las sobre presiones con sus correspondientes vlvulas, tambin tiene proteccin catdica para evitar su corrosin. Existen diferentes configuraciones de salida de la turbina al condensador pueden ser en direccin axial o radial, segn la salida del vapor sea en la direccin del eje o en la direccin radial, la principales ventajas de la salida axial son una menor altura de cimentacin y ms eficiencia, su inconveniente es la dificultad para el acceso a uno de los cojinetes. Si la salida es radial su principal ventaja es la facilidad constructiva y sus inconvenientes son la gran altura de la cimentacin y el mayor coste de la obra civil. Los gases condensables son el 99 % del total, para su condensacin se emplea agua fra que se hace pasar por un haz tubular del condensador, a una temperatura menor que la temperatura de saturacin. Para la eliminacin de los gases incondensables que son el otro 1% se utilizan dos sistemas o bien bombas de vaco elctricas, que pueden ser de lbulos rotativos, anillo lquido o de pistn oscilante y tambin se pueden utilizar eyectores de vapor. Los eyectores de vapor se basan en el principio de Bernouilli y su principal ventaja es que son simples. En la turbina existen diferentes tomas por donde se saca vapor para ser usado principalmente en el condensador y en el desgasificador para eliminar los gases incondensables y para precalentar el agua. Dependiendo de la zona de la turbina de donde se saque el vapor este tendr unos valores de presin y temperatura determinados.

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Los precalentadores son intercambiadores de carcasa-tubos, en forma de U, su funcin es precalentar el agua del desgasificador, lo precalientan por medio del vapor que se extrae de las turbinas. La funcin del desgasificador es eliminar los gases que no ha sido posible eliminar en el condensador, principalmente oxigeno y dixido de carbono, lo hace por medio de una desgasificacin trmica, complementaria de la desgasificacin del condensador, de la adicin de productos secuestrantes de oxigeno y tambin se encarga de precalentar el agua aprovechando la desgasificacin trmica. La desgasificacin trmica es ms efectiva que la desgasificacin qumica, que tambin se realiza en el condensador, se basa en que el oxgeno es menos soluble en el agua caliente, por lo que al aumentar la temperatura se desprende, algunas plantas no tienen este elemento, la desgasificacin se realiza en el condensador, para ello el condensador est equipado con unas boquillas en el fondo para calentar el agua con vapor procedente de la lnea de vapor vivo. Las bombas de alimentacin a la caldera son las encargadas de impulsar el agua desde el depsito de agua de alimentacin a la caldera, elevando su presin a la de trabajo. Normalmente son bombas centrfugas multietapa, varias bombas centrifugas en serie, y generalmente estn duplicadas como medida de seguridad. El principal problema que pueden sufrir estas bombas es el de la cavitacin, ya que cuando la presin baja el lquido puede vaporizarse, las burbujas formadas en la aspiracin de la bomba crecen y explotan, provocando crteres, vibraciones, y un desgaste acelerado de la voluta y del rodete, para evitar la cavitacin, hay que asegurar que el NPSH (altura mnima de aspiracin) sea el correcto, tambin hay que asegurar que la entrada de lquido no est estrangulada y es suficiente. Las bombas de condensado son las encargadas de enviar el agua condensada del condensador al depsito de agua de alimentacinTRABAJO FINAL 16 / 51

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2.5 BOP (BALANCE OF PLANT)

El BOP (balance of plant) est compuesto por todos aquellos sistemas auxiliares que forman parte de una central termosolar, que son imprescindibles para el correcto funcionamiento, pero que no forman parte del tren de potencia, la caldera, el ciclo agua vapor y los sistemas elctricos. Por tanto, el BOP est compuesto por toda una serie de sistemas muy heterogneos, que asisten a los sistemas principales. Planta de Tratamiento de Agua (PTA) Sistema de Refrigeracin de Equipos (CCW) Sistema de Refrigeracin Principal (MCW) Sistema de Tratamiento de Vertidos (PTE) Planta Satlite de GNL Planta de aire comprimido Sistema contraincendios Las plantas termosolares, por el riesgo de incendio y explosin que suponen el empleo del fluido trmico (HTF) y de gas natural, tiene varias zonas clasificadas ATEX: Zona de bombeo de HTF Zona de almacenamiento (tanques de expansin) Sistema de filtrado y recuperacin de venteos (reclamation y ullage systems) Planta satlite de GNL No obstante, los puntos en los que se estn presentando incendios con ms frecuencia son siguientes la caldera auxiliar, las vlvulas rotativas del campo solar y las bombas de HTF Para dimensionar el sistema contraincendios hay que tener en cuenta que el incendio ms grave que puede producirse es el incendio de los tanques de expansin. El siguiente, el incendio del transformador. A continuacin la planta de GNL Son frecuentes los problemas en las membranas del sistema de smosis inversa. Tambin son comunes las averas en las bombas de impulsin del agua de refrigeracin y los problemas de vibracin en los ventiladores de la torre o degradacin del relleno de sta )

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2.6 GENERADOR Y SISTEMAS ELCTRICOS DE ALTA TENSIN Dentro de este subsistema y comn a prcticamente todas las instalaciones industriales se incluyen: Generador o alternador elctrico Subestacin de intemperie y blindadas. Lneas de distribucin Lneas de respaldo

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3. GESTIN DEL MANTENIMIENTO DE CENTRALES TERMOSOLARES 3.1 OBJETIVOS Los principales objetivos del departamento de Mantenimiento de una central termosolar son los siguientes. Disponibilidad: asegurar que el tiempo que la central est en disposicin de producir es el adecuado. Fiabilidad: asegurar que la central no se para de forma no programada. Coste: hay que controlar el presupuesto, disponibilidad y fiabilidad no pueden conseguirse a cualquier coste. Vida til: hay que conseguir una vida til de la central lo ms larga posible. Para asegurar el cumplimiento de estos objetivos, hay que llevar a cabo una correcta gestin del mantenimiento que puede resumirse en los siguientes puntos: 1. Organizacin del personal adecuada a las necesidades de la planta 2. Elaboracin e implantacin de un plan de mantenimiento programado. 3. Elaboracin de procedimientos y mtodos de trabajo 4. Gestin de averas 5. Gestin de herramientas y medios tcnicos 6. Gestin del repuesto 7. Gestin de la informacin 8. Comprobaciones peridicas 3.2 ORGANIZACIN DEL PERSONAL Y FUNCIONES La distribucin del personal ms habitual es por oficios, distinguiendo entre personal elctrico y mecnico; aunque existen otras posibilidades.

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Este organigrama grandes carencias, como son: Genera horas extras No refleja el Retn de mantenimiento No hay personal de mantenimiento en el turno de noche Las funciones principales del Jefe de Mantenimiento son las siguientes: Asegurar el plan de mantenimiento programado Asegurar la fiabilidad y la disponibilidad de la central Resolver dudas del personal a su cargo Organizar el personal de mantenimiento de forma que siempre haya la cantidad de personal suficiente para operar la planta. Detectar necesidades de formacin de su personal y satisfacerlas. Preparar procedimientos de mantenimiento Resolver todas las averas que se produzcan Tomar las medidas oportunas para evitar que se vuelvan a producir Elaborar informes para sus superiores Colaborar en una emergencia Cuando el Jefe de Mantenimiento no est disponible ser sustituido por el Responsable de Oficina Tcnica. Sus funciones principales son: Elaborar el plan de Mantenimiento Mejora continua del plan de Mantenimiento Anlisis de las averas que se produzcan Es el responsable del GMAO Elaborar informes de mantenimiento El ingeniero de control como parte del equipo de Operacin y Mantenimiento, se ha convertido en una figura imprescindible en una central termosolar. En muchas plantas industriales esta figura ligada a la explotacin apenas podra modificar un pequeo nmero de parmetros. En una termosolar prcticamente tiene un acceso total al programa de control.TRABAJO FINAL 20 / 51

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El ingeniero de control tiene dos funciones principales: Solucionar una gran cantidad de automatismos que no estn bien implementados en las plantas, como controles de nivel, de caudal, de temperatura Esta carencia procede del proceso de puesta en marcha, que normalmente se acelera de forma artificial y se deja sin comisionar algunos sistemas, que quedan para siempre en modo manual. Mejorar el sistema de control general, ideando rutinas de control y ajustando controladores PID que alivien el trabajo del operador. 3.3 PLAN DE MANTENIMIENTO Existen distintos modelos de mantenimiento de plantas industriales (correctivo, condicional, sistemtico, de alta disponibilidad y de alta fiabilidad). La mayora de las centrales elctricas necesitan un modelo compuesto de alta disponibilidad + alta fiabilidad principalmente por: Necesitan ser fiables Necesitan poder generar energa el mximo tiempo posible Incluso aqullas que no funcionan el 100% del tiempo necesitan ser fiables Las mquinas trmicas (turbinas de gas, turbinas de vapor, motores de gas) necesitan un mantenimiento preventivo muy exigente. Los modelos de alta disponibilidad y de alta fiabilidad tienen en comn las siguientes bases: Puesta a cero peridica, en fecha determinada. Mantenimiento predictivo Mantenimiento sistemtico de sistemas auxiliares Mantenimiento rutinario diario (inspecciones visuales, lubricacin, lectura de parmetros, etc) El modelo de alta disponibilidad se fundamenta adems en la reparacin de averas, con el objeto de CERO AVERAS. El modelo de alta fiabilidad, se fundamenta adems en: Estudio de los equipos durante el proyecto, para la eleccin correcta. Supervisin exhaustiva de la construccin Supervisin exhaustiva de la puesta en marcha.TRABAJO FINAL 21 / 51

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Anlisis exhaustivo de averas cuando se producen. Estudio de averas potenciales Introduccin continua de mejoras Procedimientos de operacin Procedimientos de mantenimiento Acciones formativas constantes Establecimiento de medidas provisionales en caso de fallo Las Bases del mantenimiento de una central termosolar son:

1. Grandes revisiones (mantenimiento sistemtico) determinadas por la turbina de vapor. 2. Paradas programadas menores, para realizar inspecciones en diversos equipos 3. Tareas de mantenimiento condicional 4. Mantenimiento rutinario bsico 5. Monitorizacin de seales 6. Mantenimiento correctivo necesario

El Plan de mantenimiento programado recoger todas las tareas programadas a realizar en una central (1. a 4.) De esta forma se pretende asegurar una disponibilidad del 92% y un mnimo de fiabilidad del 98% PLANTA DISPONIBLE A PLENA CARGA 92% Mantenimiento Preventivo programado 4% Mantenimiento Correctivo programado 2% Mantenimiento Correctivo no programado 2%

En la elaboracin del Plan de mantenimiento de una central termosolar es recomendable basarse inicialmente en instrucciones genricas, ya que as: Se respetan las garantas de los equipos Es ms efectivo que una simple recopilacin Es extrapolable a varias plantas que no sean exactamente iguales Es rpido de realizar e implantar El Plan no es ms que una lista de tareas agrupada por sistema, frecuencia y especialidad, es decir, una gama de mantenimiento.TRABAJO FINAL 22 / 51

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El orden de magnitud de las rdenes de trabajo anuales en una central es 7000: N DE SISTEMAS N DE N DE N TOTAL DE GAMAS DE FRECUENCIAS ESPECIALDADES MANTENIMIENTO: 17 x 5 x5=425 (*) Diaria Operacin Mensual Trimestral Anual Overhaul 17 GAMAS DIARIAS Operacin 5 GAMAS MENSUALES Lubricacin Mecnica Elctrica Predictivo Predictivo 17 x 365 17x4x12 17 x 2 x4 17 x 3 x 1 17 x 2 N TOTAL DE RDENES DE TRABAJO AL AO 17 x 365 + 17 x 4 x12 + 17 x 2 x 4 + 17 x 3 x 1 + 17 x 2=7242 Lubricacin Mecnica Elctrica Predictivo 5 GAMAS TRIMESTRALES Mecnica Elctrica GAMAS ANUALES Mecnica Elctrica Predictivo GAMAS OVERHAUL Mecnica Elctrica (*) se reducen a 204 por gamas imposibles

Dentro de las orientaciones que puede tener un plan de mantenimiento, existe una gran diferencia si referimos el plan de mantenimiento a equipos: N de equipos ~ 5.000 El Plan de mantenimiento no se acaba nunca Gran carga de trabajo burocrtico que no aporta Total gamas 5.000 x 5 x 5=125.000 nada Abandono del plan de mantenimiento por inviable, Total rdenes generadas al ao= se reducir a algo muy bsico y poco eficaz 2.160.000 Las fases generales para la elaboracin de un plan de mantenimiento basado en recomendaciones de fabricantes son: 1. Recopilacin de Instrucciones de fabricantes. 2. Aportaciones de los responsables de Mantenimiento 3. Cumplimiento de obligaciones legalesTRABAJO FINAL 23 / 51

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Los inconvenientes de basar el plan de mantenimiento en las recomendaciones de los fabricantes son: Equipos iguales no tienen el mismo mantenimiento si son de fabricantes distintos. El fabricante no es buen mantenedor. Hay equipos que no tienen fabricante. A veces el mantenimiento resulta excesivo y otras veces escaso. Despus del primer ao la opcin ms acertada es RCM (Reliablity Centred Maintenance) a cada uno de los sistemas (evitar fallos y minimizar sus efectos al menor coste). El anlisis RCM aplicado slo a equipos crticos no acaba con los problemas de la planta y cuesta mucho dinero y esfuerzo, por lo que es ms interesante aplicarlo a toda la planta con un nivel de profundidad menor. Las fases del anlisis RCM son:

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Pasos a seguir: 1. Listado de funciones y especificaciones. Por ejemplo, en el caso del sistema agua-vapor: CALDERA AP FUNCIN: Proporcionar vapor al circuito de alta presin, con el caudal, presin, temperatura y composicin qumica necesaria ESPECIFICACIONES Parmetros Presin Temperatura Caudal vapor pH Conductividad especfica Slice Amoniaco Fosfato