resistencia de aislamiento
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resistencia de aislamiento a rotores y estatores de generadores electricosTRANSCRIPT
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UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERIA
MECANICA ELECTRICA
POZA RICA-TUXPAN
TRABAJO PRCTICO TCNICO
QUE PARA OBTENER EL TTULO DE:
INGENIERO MCANICO
ELECTRICISTA
P R E S E N T A N
MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ
NEMORIO MARQUEZ TORRES
POZA RICA DE HGO. VER. 2002
"MANTENIMIENTO ELECTRICO DEL TURBOGENERADOR TG-5 MARCA
ELLIOT COMPANY DE 6 MW EN EL CPG
POZA RICA, VER"
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NDICE
INTRODUCCIN
CAPITULO I
JUSTIFICACIN 1
TIPO Y NATURALEZA DEL TRABAJO 2
CARACTERSTICAS Y FUNCIONES ESENCIALES 3
CAPITULO II
PROCESO DEL TRABAJO
2.1.GENERALIDADES 4
2.1.1 ANTECEDENTES 4
2.1.2 COMPONENTES DEL TURBOGENERADOR TG-5 7
2.1.3 CRONOLOGA DE LA OPERACIN DEL GENERADOR TG-5 18
2.2. ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTOS 34
2.2.1 MANTENIMIENTO PREDICTIVO 35
2.2.1.1 VENTAJAS DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO 36
2.2.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO 37
2.2.2.1 VENTAJAS DEL MANTENIMIENTO PREVENTIVO 37
2.2.2.2 OBJETIVO DEL MANTENIMIENTO PREVENTIVO 38
2.2.3 MANTENIMIENTO CORRECTIVO 38
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2.2.3.1 FACTORES QUE IMPLICAN UN MANTENIMIENTO
CORRECTIVO
39
2.3. CONDICIONES ACTUALES DEL TURBOGENERADOR TG-5 39
2.3.1 CRITERIOS DE EVALUACIN 40
2.3.2 INSPECCIN VISUAL 41
2.3.3 VERIFICACIN DE CUAS DEL ESTATOR Y ROTOR 44
2.3.4 MEDICIN DE DESCARGAS PARCIALES 46
2.3.5 MEDICIN DE FACTOR DE POTENCIA DEL SISTEMA
AISLANTE
52
2.3.6 PRUEBAS DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO 57
2.3.6.1 INDICE DE POLARIZACIN 62
2.3.6.2 FACTOR QUE AFECTA EL VALOR DE RESISTENCIA DE
AISLAMIENTO
64
2.3.6.3 VALOR MINIMO RECOMENDADO DE RESISTENCIA DE
AISLAMIENTO
66
2.3.7 CAUSAS O SECUENCIAS DEL DETERIORO DEL
AISLAMIENTO
67
2.3.8 COMPONENTES DE LOS SISTEMAS AISLANTES 74
2.3.9 CLASIFICACION DE LOS MATERIALES AISLANTES
SEGN LA TEMPERATURA DE SERVICIO
84
2.4. TCNICAS ESTANDARIZADAS PARA EL RECUBRIMIENTO
DEL AISLAMIENTO DE UN GENERADOR DE POTENCIA
93
2.4.1 PROCEDIMIENTO Y DESARROLLO DE LAS ACTIVIDADES
DE LA LIMPIEZA DEL GENERADOR ELECTRICO
93
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2.4.2 PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR LA PRUEBA DE
RESISTENCIA DE AISLAMIENTO EN LOS COMPONENTES
DEL GENERADOR DESPUS DE LA LIMPIEZA
106
2.4.3 TABULACIN GRAFICA DEL COMPORTAMIENTO DE LA
RESISTENCIA DE AISLAMIENTO DEL GENERADOR
ESTATOR Y ROTOR
116
COSTOS 122
CAPITULO III
3.1 APORTACIONES O CONTRIBUCIONES AL DESARROLLO 127
BIBLIOGRAFA 129
APNDICE 130
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INTRODUCCIN
Los generadores elctricos son de gran importancia para los sistemas
elctricos de potencia, ya que mediante ellos se realiza el suministro de energa,
como todo equipo, pueden sufrir fallas; por lo que es necesario prevenir, su
salida de operacin dadas las severas repercusiones y grandes perdidas que
con ello se originan al dejar de generar niveles importantes de energa,
impactando sensiblemente las actividades de produccin de plantas completas.
Por esta razn la confiabilidad en estos equipos es de importancia primordial
dado el alto nivel de potencia que manejan.
En un generador elctrico el sistema aislante es lo mas importante. Las
maquinas elctricas rotatorias se ven sometidas an conjunto de esfuerzos;
trmicos, elctricos, mecnicos y ambientales que se podran degradar el sistema
aislante conducindolo eventualmente a su falla, la salida de servicio por falla en
el aislamiento es causa de grandes perdidas tcnicas y econmicas, incluyendo
largos periodos de reparacin los cuales podran ser de tres meses a tres aos en
promedio, segn el tipo de falla y sus consecuencias.
Los generadores elctricos de alta tensin son equipos de costo
considerable, por que requieren de alta confiabilidad, logrndose solo con la
implementacin de equipos y tcnicas para supervisar mquinas elctricas
rotatorias con pruebas dielctricas no destructivas. El mantenimiento de los
generadores basados en tcnicas de diagnstico del estado del aislamiento puede
significar ahorros sustanciales a los usuarios.
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CAPITULO I
1.1 JUSTIFICACIN
Durante la realizacin de este trabajo, se pretende describir la importancia
de un procedimiento acerca de cmo realizar un diagnostico de evaluacin y
reparacin de daos elctricos en un generador elctrico, provocados por el
deterioro del sistema aislante de los devanados del estator de las mquinas
rotatorias de alta tensin. Este procedimiento de reparacin consiste
principalmente en realizar una serie de pruebas para evaluar la magnitud del dao,
las cuales son aplicadas por el jefe de mantenimiento elctrico con su equipo de
tcnicos, esto solo si cumplen con la capacidad tcnica as como del equipo
necesario, para determinar el procedimiento adecuado, posteriormente se
describe el programa de actividades a realizarse, el cual nos llevara a la
reparacin del dao elctrico.
El trabajo pretende, contribuir con informacin tcnica, que ayude al
egresado de la carrera de Ingeniera Mecnica Elctrica, a poseer el conocimiento
necesario, que le ser de gran utilidad para su desarrollo profesional, y con ello, le
permitir hacerle frente a los retos, que se presenten durante el mantenimiento
elctrico en el sector industrial, sin dejar aun lado a los estudiantes de esta carrera
que deseen aprender el proceso del mantenimiento elctrico, y de esta forma
colaborar con la Universidad Veracruzana, en la formacin de profesionistas con
un eficiente nivel de calidad acadmica.
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1.2 TIPO Y NATURALEZA DEL TRABAJO
La presente informacin es estructurada con el fin de contribuir al desarrollo
profesional de los estudiantes y del pblico interesado en el tema, por lo que esta
es considerada como una oportunidad para aumentar el acervo cultural con
respecto al tema del mantenimiento elctrico al turbogenerador. Dicho lo anterior,
podemos destacar que es uno de los motivos ms importantes que impuls a la
realizacin del presente trabajo, en el cual se incluyen los temas que se
consideraron ms esenciales y que el alumno debe conocer para que tenga el
conocimiento adecuado del equipo.
El trabajo cuenta con informacin que fue recopilada de manuales que
aportaron de cierta forma una gua en el desarrollo de este tema, libros de
diversos autores con referencia documental al tema que se trata en esta
investigacin, as como de informacin capturada del internet.
Los departamentos encargados del mantenimiento industrial, son
responsables de que se lleve a cabo la programacin, planeacin y ejecucin del
mantenimiento. As como tambin, tiene la funcin de inspeccionar, diagnosticar y
emitir reportes sobre el comportamiento de las mquinas o equipos a su cargo,
con el fin de evitar posibles fallas que lleguen a provocar daos severos a los
equipos, por tal motivo una deteccin oportuna de una falla del tipo elctrico,
determinara que los equipos se encuentren trabajando en condiciones optimas.
Por lo tanto, las industrias que an no cuentan con un departamento de
mantenimiento y que no dispongan con el equipo adecuado de inspeccin no
podrn detectar, analizar o corregir posibles fallas en forma adecuada y por lo
tanto, no podrn establecer un buen programa de mantenimiento bien definido, el
cual les permita mantener las mquinas o equipos en una optima funcionalidad.
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1.3 CARACTERSTICAS Y FUNCIONES ESENCIALES.
Este trabajo se elabor de una forma sencilla y los temas que se tratan
aqu se hacen con un lenguaje claro, acompaado de exposiciones fotogrficas
donde se muestra de forma especfica las partes de la mquina afectadas, as
como tambin de dibujos esquemticos donde se puede observar en forma breve
el principio de funcionamiento de las maquinas de prueba, adems de sus partes
que se utilizan para comparar el diagnostico del sistema aislante elctrico del
estator en un generador, con otro tipo de maquinas, tambin se hace acompaar
este trabajo con tablas donde se hace notar los diversos factores que debe tomar
en cuenta el operario antes de iniciar el mantenimiento elctrico.
Es as como este material esta comprendido por informacin de fuentes
actualizadas que ofrecen al estudiante o lector una visin real del equipo y
maquinaria que encontrar en la industria.
La funcin principal de este manual son las bases y fundamentos de las
pruebas de diagnostico son un instrumento para llevar a cabo las evoluciones de
sistemas aislantes de todo tipo de mquinas elctricas rotatorias de alta tensin,
es decir, algunas mquinas presentaran caractersticas diferentes de manufactura
y operacin de las mquinas que se reportan aqu, sin embargo estas podrn ser
evaluadas tomando como base los principios y procedimientos de este trabajo.
Adems se considera como una funcin ms el de formar a los estudiantes
y a las personas que tengan esta inquietud, de manera que estos sean capaces
de resolver cualquier obstculo al momento de aplicar el tipo de mantenimiento
elctrico y as obtengan un criterio para el trabajo.
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CAPITULO II
PROCESO DEL TRABAJO
2.1 GENERALIDADES
Las mquinas turbogeneradoras, como su nombre lo especifica es el
acoplamiento entre ejes (rotor) de una turbina (ya sea accionada por vapor o gas)
y un generador. En esta seccin se exponen en forma sencilla los conceptos
relacionados con el del turbogenerador a vapor (turbina-generador), incluyendo
sus componentes y cronologa de operacin.
2.1.1 ANTECEDENTES.
En el complejo procesador de gas (CPG), la fuente de energa ms
importante de que se dispone es la energa elctrica la cual se obtiene de dos
maneras: interna, por generacin propia; y externa utilizando la red nacional
de Comisin Federal de Electricidad (CFE)
Como las actividades que realiza el complejo procesador de gas
requieren de un alto nivel de confiabilidad en el suministro de energa
elctrica, el gobierno federal lo autoriz a instalar sus propias fuentes de
energa.
De tal manera que para Junio de 1953 se llevo a cabo un contrato de
compraventa con la Compaa Elliot de nacionalidad inglesa, de tres
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turbogeneradores; quedando instalado y puesto en marcha el turbogenerador
TG-3 y TG-4 el 21 Septiembre y el turbogenerador TG-5 el 28 de Noviembre
de 1953 (Ver. Fig. 1). Los cuales proporcionan el 90% de la energa elctrica
necesaria en las instalaciones del complejo.
La experiencia a lo largo de los aos, mostr que para garantizar el
nivel de confiabilidad deseado debera estar conectada a una fuente de
energa, por lo que se planteo una necesidad de conectarse a Comisin
Federal de Electricidad (CFE) que proporciona 10% de energa, nicamente
como respaldo o para atender cargas auxiliares al proceso.
Las turbinas de vapor son compaeras fieles para las industrias de
procesos. Han dado pruebas de su confiabilidad bsica, y en la actualidad,
estn dando muestras de una nueva adaptabilidad con todas las demandas de
mayor capacidad, velocidad y confiabilidad.
Entre las mquinas de vapor, la turbina es la que ofrece rendimientos
trmicos ms elevados, considerndose hasta la fecha como una de las
mquinas motrices que mejor se adaptan para mover grandes generadores
elctricos. adems se tiene un sistema de control sofisticado en las unidades,
dando una completa seguridad en la manipulacin.
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MECANICA ELECTRICA
Trabajo Prctico Tcnico
Julio 2002
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SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES
Fig. 1 Vista general del turbogenerador TG-5
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2.1.2 COMPONENTES DEL TURBOGENERADOR TG-5
El turbogenerador cuenta con los siguientes componentes que sern
brevemente descritos:
A).- La turbina de vapor y sus elementos auxiliares
B).- El generador y sus sistemas auxiliares
C).- El panel de control
A).- La turbina de vapor y sus elementos auxiliares
La turbina de vapor juega un papel importante en la generacin de energa
elctrica, ya que son una de las mquinas que mejor se adaptan para mover
grandes generadores elctricos. En la Fig. 2 se muestra la turbina en su forma
ms simple, que consta de los siguientes componentes principales que son:
1.- Conjunto de la vlvula de admisin.
2.- Anillo de las toberas (primer escalonamiento).
3.- labes fijos, soporte.
4.- Rodete (primer escalonamiento).
5.- Conjunto de vlvulas de extraccin.
6.- Evacuacin fugas vlvulas de extraccin.
7.- Conjunto de la vlvula de extraccin.
8.- Carcasa de la turbina (admisin).
9.- Carcasa de la turbina (escape).
10.- Diafragma (ultimo escalonamiento).
11.- Vlvula centinela.
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12.- Rodete (ultimo escalonamiento).
13.- Prensaestopas.
14.- Separador de aceite.
15.- Nivel de aceite (indicador).
16.- Cojinete.
17.- Tubo de aceite para engrasar el acoplamiento.
18.- Acoplamiento.
19.- Cojinete de la mquina conducida.
20.- Vaciado (tubera).
21.- Evacuacin hacia el prensaestopas del condensado.
22.- Junta estopada.
23.- Estopada del diafragma.
24.- Pantalla para el vapor.
25.- Conexin para la evacuacin y juntas.
26.- Apoyo.
27.- Carcasa de la bomba de aceite.
28.- Carcasa del regulador.
29.- Acoplamiento para la bomba y regulador.
30.- Regulador para el caso de velocidades excesivas (embalamiento).
31.- Cojinete de empuje.
32.- Cojinete.
33.- Prensaestopas.
34.- Compensacin fugas vlvulas de admisin.
35.- Excntrico vlvula admisin (conjunto).
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Pg. 9
Segundo orificio de extraccin
Primer orificio de extraccin
Escape
Fig. 2 Componentes principales de la turbina de vapor
SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES
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Elementos auxiliares de la turbina
Adems de los componentes fundamentales de una turbina ya descritos,
existen otros elementos auxiliares, que son tan importantes como los anteriores;
estos elementos son:
a) Sistema de regulacin o Gobierno. La funcin del regulador centrifugo en
la turbina es la de mantener constante la velocidad de rotacin de la misma al
variar la carga. El regulador centrfugo utilizado en la turbina est compuesto por
unos contrapesos adheridos a la flecha que se mueven hacia adentro o hacia
fuera dependiendo de la velocidad de la turbina. Este movimiento se aprovecha,
para que por medio de un mecanismo, se abre o se cierra la vlvula de admisin
de vapor a la turbina, manteniendo la velocidad constante.
b) Sistema de lubricacin. El sistema de lubricacin a presin est
constituido por una bomba, la cual impulsa el aceite lubricante principalmente
hasta las chumaceras de la mquina. Previamente el lubricante pasa por un
enfriador para mantener la temperatura deseada y por un filtro para evitar que las
impurezas lleguen a las chumaceras. Una vez que el aceite cumpli su funcin,
como es: lubricar, enfriar a las chumaceras y dems partes de la mquina que
requieren enfriamiento. (la lubricacin del turbogenerador se hace con aceite
nacional turbinas 9)
Objetivo de la lubricacin
La lubricacin sirve para eliminar la excesiva friccin que existe en el contacto
de metal de dos partes de una maquinaria, cuando una de ellas o las dos estn en
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movimiento y as disminuir el desgaste, el calor producido por la friccin y las
posibilidades de falla.
c) Sistema de sellado. Para evitar fugas de vapor por los claros que quedan
entre la carcasa de la turbina y la flecha, se han ensayado varios sistemas de
sellos; pero el ms usual, es el que est constituido por anillos de carbn. Estn
formados por varias secciones sostenidas en su periferia por un resorte de acero.
Los sellos de aceites son dispositivos que se usan en la turbina para obturar
pequeas aberturas entre la flecha y las paredes de la caja. Su funcin es evitar la
entrada de tierra y la fuga del lubricante a lo largo de la flecha, bien sea para fuera
de la turbina o hacia otra parte de sta que no se desea lubricar. Frecuentemente
se localizan en ambos lados de las chumaceras y sirven para retener el lubricante
dentro de stos.
d) Dispositivos de proteccin.- Los dispositivos de proteccin de la turbina
tiene como misin poner a esta fuera de servicio en aquellos casos en que se
puede dar lugar a daos y propagacin de stos que sera muy complicados y
costosos
Proteccin de Sobrevelocidad.- Cuando por cualquier causa, la turbina de
vapor se le disminuye la carga en forma repentina, tender a aumentar su
velocidad de rotacin, hasta valores muy altos, que podran en peligro las partes
de que esta formada, e inclusive puede ocasionar su destruccin total.
Para evitar un dao como el descrito sea diseado unos dispositivos
llamados de sobre-velocidad los cuales mediante mecanismos al alcanzar la
turbina una velocidad predeterminada, cierra en forma momentnea la vlvula de
admisin de vapor llamada de cierre rpido, haciendo que la turbina se pare.
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Vlvula centinela.- Es una vlvula de seguridad pequea instalada en la
parte superior de la carcasa y su funcin es la de operar un silbato cuando la
presin en la caja de la turbina alcanza valores peligrosos avisando en esta forma
que hay algo anormal en la operacin de la turbina.
Vlvula de Relevo Atmosfrica.- Esta vlvula de seguridad se instala entre
la brida de escape de la turbina y la primera vlvula de bloqueo en la lnea de
escape, y su funcin es la de proteger la carcasa de la turbina. Esta vlvula
deber ser de un tamao suficiente que permita el paso de la cantidad mxima de
vapor que pasa por la turbina, sin que se eleve la presin arriba de valores
permisibles.
Chumaceras
La unidad de la turbina cuenta con dos tipos chumaceras, las cuales se
conocen como chumaras radial y la chumacera de empuje :
a).- Chumacera de empuje
La chumacera de empuje tiene como funcin absorber los empujes axiales
a lo largo del eje y mantener el rotor en su posicin correcta con respecto a las
partes fijas de la turbina.
b).- Chumacera radial
La chumacera radial sirve para soportar la flecha giratoria de la turbina,
impidindole cualquier movimiento del mismo en una direccin vertical. Sin
embargo, si el rotor no esta perfectamente balanceado, los cojinetes estarn
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sometidos a vibraciones considerables que puedan sobrecargarlos. Estn
lubricados por aceite forzado a presin y no solamente tiene por objetivo su
lubricacin, si no mantenerlos a la temperatura de operacin correcta.
B) El generador y sus elementos auxiliares
Este generador cuenta con equipo de excitacin y sus sistemas auxiliares.
El generador es cerrado y usa un sistema de aire como medio de enfriamiento.
Adems tiene un campo rotatorio impulsado por la turbina y una armadura
estacionaria, la parte giratoria es soportada por dos chumaceras radiales las
cuales son lubricadas a travs del sistema de lubricacin forzada, la parte fija o
miembro estacionario (estator) que es donde se colocan los devanados o en
donde se induce la FEM. se denomina inducido.
Mientras que el inductor o rotor constituye el miembro giratorio. El rotor
cilndrico liso constituye una pieza de acero forjado de la cual es parte integrante
del eje. El devanado de excitacin es un devanado espiral distribuido,
mantenindose los conductores activos en rendijas con bordes. La mquina est
diseada para operar continuamente a la capacidad especificada cuando es
suministrada con los medios necesarios.
Los principales elementos auxiliares del generador son:
El sistema esttico de excitacin.-
La potencia de excitacin es suministrada por las terminales del generador
principal a travs del transformador de excitacin. La salida controlada de c.a. de
los transformadores se convierte a c.d. mediante rectificadores de diodo de silicio
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y se aplica al campo del generador principal a travs de los anillos colectores, que
van montados al final de la flecha del generador.
Resistencias calefactoras.-
La resistencias calefactoras son dispositivos que se instalan en las bases
de los devanados para que proporcionen calor, el que evitar que cuando est el
generador fuera de servicio se condense la humedad del aire en los devanados;
por lo que se debe verificar su operacin cuando la unidad est fuera de servicio.
Transformador de corriente y de potencia.-
Una de la finalidades de estos equipos es para tener la referencia de la
corriente y voltaje que se genera.
C) El panel de control
El panel de control del turbogenerador (Gobernador Electrnico Tri-Sen TS
310) permite el fcil acceso a informacin critica y elimina el requerimientos de
paneles externos aunque se recomienda tener los paneles externos como
respaldo ( Ver la Fig. 3 ). El TS-310, controla automticamente el voltaje y la
carga, puede automticamente sincronizar y cerrar el interruptor del generador,
como el arranque y conduccin de esta a su velocidad de operacin a travs de
una secuencia programada y una secuencia de apagado/disparo de emergencia,
tambin tiene un control de proteccin de temperatura, de vibraciones, funciones
de alarma para cualquier falla de circuito de entrada y salida.
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MECANICA ELECTRICA
SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES
Trabajo Prctico Tcnico
Julio 2002
Pg. 15 Fig. 3 Panel externo
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Cuenta con un suministro de energa para los auxiliares elctricos
esenciales a travs de un centro de control. Dando indicacin visual en todas las
etapas de operacin.
Adems es provista de un sistema de disparo mecnico por sobre velocidad
del tipo centrfugo el cual hace accionar la vlvula de corte principal de vapor la
que a su vez hace actuar al disparo elctrico. El uso de un actuador neumtico es
para operar la vlvula de control de entrada de vapor.
La unidad generadora TG-5 esta compuesta por una turbina y un generador
con las siguientes caractersticas.
TURBINA
Marca: Elliot
Capacidad: 6,000 KW
Tipo: 2NC-8 Con Condensador
Velocidad normal: 3,600 R.P.M.
Velocidad de disparo: 3,950 R.P.M.
Presin De vapor de alimentacin: 600 Lb/in2 (42.2 Kg/cm
2)
Presin de vapor de extraccin: 80 Lb/in2
Presin de escape: 2.5 Pulgs de Hg. abs.
Temperatura vapor de alimentacin: 825 F (440.6 C)
Temperatura salida vapor turbina: 216 F (102 C)
Velocidad critica del rotor de la turbina: 2,440 R.P.M.
Presin de bomba auxiliar de aceite: 9-11 Lb/in2
Presin de aceite del gobernador: 75 Lb/in2
Presin de aceite de las chumaceras: 12-15 Lb/in2
Capacidad del tanque de aceite: 800 Galones
Aceite: Nacional turbina 9
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GENERADOR
Marca: Elliot
KVA de salida: 7,500
Potencia de salida : 6,000 KW
Voltaje de generacin . 6,600 VOLTS
Velocidad r.p.m. 3,600 R.P.M.
Amp./Fase: 656
Conexin: Estrella
No. Polos: 2
Fases: 3
Frecuencia: 60 Hz.
Factor de potencia: 0.80
Ciclos: 60
Temperatura del Estator: 60 C (140 F)
Temperatura del Rotor: 85 C (185 F)
Amperaje de Excitacin: 165
Voltaje de Excitacin: 250
Velocidad critica del rotor del generador: 2,440 R.P.M.
Excitador : Esttico
Voltaje de entrada: 325
Amperaje de entrada: 170
Voltaje de salida: 250
Amperaje de salida: 200
Temperatura ambiente mxima: 40 C (104 F)
Temperatura ambiente mnima: 5 C (41 F)
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2.1.3 CRONOLOGA DE LA OPERACIN DEL GENERADOR TG-5
En este capitulo hablaremos del arranque del turbogenerador TG-5, que es
controlado mediante el gobernador electrnico TRI-SEN Modelo TS310, como se
muestra en la Fig. 4, tambin se hablar de su descripcin del sistema y sus
funciones de operacin y teclado del TS310, como tambin de sus capacidades
generales.
Descripcin del sistema.
Esta diseado para emplear las ltimas tcnicas de computadora
relacionadas al equipo rotatorio. A pesar de ello, el TS310 es simple de aplicar y
operar. El TS310 puede automticamente sincronizar y cerrar el interruptor del
generador por medio de un solo botn.
El teclado de TS310 es utilizado para arrancar y parar la turbina, y para
elevar y bajar la velocidad. Las teclas de funcin F1 Y F3 no se utilizan para
aplicaciones de control de velocidad simple. Las teclas de la 0 a la 9 son usadas
para desplegar los canales, los cuales proporcionan datos relacionados a la
operacin de la turbina. Tambin se utiliza para introducir o cambiar datos. La
informacin es mostrada en la pantalla de cristal lquido de ocho caracteres que
esta sobre el teclado. Presionando dos nmeros, se estar llamando a un canal en
particular.
Funciones de operacin y teclado.
Las teclas usadas comnmente para las funciones de operacin es de
suma importancia de conocer su significado de cada una de las teclas del control
TS310, como son:
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La tecla STAR (Arranque), inicializar la secuencia de arranque
La tecla STOP (Paro), cerrara la vlvula del gobernador, parando la turbina
La tecla RAISE (Incremento) , aumentar la referencia en el set-point
(punto de ajuste) de la velocidad del actuador
La tecla LOWER (Disminucin) , reducir la referencia en el set-point de la
velocidad del actuador
Durante el arranque, si se presiona RAISE o LOWER, se interrumpir
momentneamente la aceleracin automtica de la mquina.
Presionado la tecla de funcin F2 despus de una interrupcin, se
recuperar la aceleracin automtica de la mquina.
La tecla CLEAR (Limpiar), es utilizada cuando se da un mensaje de error.
Despus de presionar la tecla, Introducir el valor correcto.
ACELERATION (aceleracin canal 12) en r.p.m. es usada nicamente
durante el arranque, y se deja de usar despus que la velocidad de la turbina
alcanza el gobierno mnimo.
Capacidades generales del TS310.
El controlador TS310, puede proveer control para cualquier simple o doble
rack de turbinas y puede complementar cualquiera de las funciones siguientes:
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GIRO LENTO/VELOCIDAD INACTIVA.- Baja velocidad controlable
utilizada durante el arranque para inspeccionar la integridad del sistema antes de
operar a la velocidad completa.
PROTECCIN PARA LA PRIMERA VELOCIDAD CRITICA.- El set-point
de velocidad anulara este rango, induciendo a la turbina moverse a la velocidad de
ajuste, a la velocidad estable mas rpido; si algn intento es hecho para parar en
este rango de velocidad, el gobernador se mover ya sea hacia el mnimo o
mximo ajuste de velocidad critica, esto no permitir a la maquina permanecer
entre esos dos ajustes.
AUTO/ACELERACIN.- Consiste en una aceleracin suave a un rango
predeterminado suministrada por configuracin en campo. La unidad se desviara
de esta velocidad solo cuando pase el rango critico de proteccin a la velocidad de
salto de reajuste una vez que atraviesa el primer rango critico; la unidad retomara
la aceleracin prevista hasta que la maquina alcance el gobierno mnimo
SINTONIZACIN.- Valores independientes de sintonizacin para las
condiciones de arranque ideal para aplicaciones en las cuales la carga cambie
significativamente entre el arranque y la operacin normal
CONTROL PRECISO DE VELOCIDAD.- El TS310, lee conteos digitales del
pick-up (sensor) magntico, suministrando mayor exactitud en la velocidad de
entrada.
SENSOR DE VIBRACIN.- El TS310 indicara con una seal luminosa o
sonora cuando la turbina entre a una vibracin critica.
Cronologa de operacin del generador TG-5 con condensador mediante los
siguientes pasos:
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1) Inspeccione los anillos colectores y las escobillas. Asegrese de que todos
los interruptores estn en posicin correcta.
2) Arranque la bomba auxiliar del aceite y observe que el aceite lubricante este
en un nivel normal.
3) Verificar que la vlvula de admisin de vapor a la turbina este cerrada
4) Verificar apertura de cierre del tren de vlvulas, oprimiendo teclas START
(abrirn al 100%) y oprimiendo STOP cerraran al 100%
5) Restablecer palanca de corte rpido
6) Presionar START del tablero electrnico TRI-SEN Modelo TS310, en este
momento las vlvulas del tren abren al 100%
7) Empezar a abrir la vlvula de vapor de admisin para lograr una velocidad de
500 r.p.m. durante 40 minutos.
8) Observe todas las condiciones generales de la unidad, si estas son normales,
aumente la velocidad a 1000 1200 r.p.m. y mantngala durante 30 minutos
Aproximadamente.
9) Si no hay calentamiento, vibraciones o cualquier otra condicin anormal,
Aumentar la velocidad a 1500 r.p.m. durante 15 minutos, a esta velocidad
observar que el gobernador electrnico TRI-SEN Modelo TS310 mande a
cerrar el tren de vlvulas a velocidad gobernada y posteriormente abrir
lentamente la vlvula de vapor de admisin a la turbina al 100%
10) Para iniciar la aceleracin automtica presionar la tecla F2 del tablero
electrnico TRI-SEN Modelo TS310 hasta llegar a la velocidad nominal de
3600 r.p.m.
11) Presionar la tecla o del tablero electrnico TRI-SEN Modelo TS310
para cambiar la aceleracin automtica a la aceleracin manual (no es
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recomendable la aceleracin manual de 1720 a 2440 r.p.m. ya que es rango
de la velocidad critica)
12) En el rango de la velocidad critica el gobernador electrnico TRI-SEN Modelo
TS310 no permite el control manual de velocidad de 1720 a 2440 r.p.m.
13) Si se requiere continuar en la aceleracin automtica oprimir nuevamente la
tecla F2 del tablero electrnico TRI-SEN Modelo TS310
14) En caso de alguna anomala oprimir la tecla STOP del tablero electrnico
TRI-SEN Modelo TS310 para cerrar el tren de vlvulas
15) Verificar disparo por sobre velocidad de la turbina oprimiendo la tecla
para aumentar la velocidad a 4000 r.p.m.
16) Restablecer disparo y dejar girando la unidad a su velocidad de operacin de
3600 r.p.m.
17) Una vez girando la unidad a 3600 r.p.m, el voltaje generado se conduce al
exterior a travs de subestaciones elctricas para su distribucin
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Fig. 4 Gobernador electrnico TRI-SEN Modelo TS310
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Julio 2002
Pg. 23
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SSTTOOPP F1 77 88 99
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-
24
Definicin del generador elctrico
Un generador elctrico es una mquina rotatoria que convierte energa
mecnica en energa elctrica.
La energa mecnica suministrada puede ser generada por motores diesel,
gasolina o turbinas de vapor, de agua, etc. En el caso de una termoelctrica la
energa mecnica se obtiene mediante una turbina de vapor de aqu el nombre de
termoelctrica, ya que el proceso consiste primero en convertir energa trmica en
energa mecnica ( turbina de vapor ), y posteriormente la energa mecnica en
energa elctrica ( generador ).
Existen dos tipos de generadores elctricos rotatorios :
Sincrnicos de corriente alterna (ca).
Rotatorios de corriente directa (cd).
Hay dos tipos bsicos de generadores, el tipo de armadura giratoria y el tipo
de campo giratorio. El tipo de armadura giratoria solo se encuentra en
alternadores con potencia nominal pequea. El tipo de alternador de campo
giratorio tiene un devanado de armadura estacionario y un devanado de campo
giratorio. La ventaja de tener un devanado de armadura estacionario es que el
voltaje generado puede conectarse en forma directa a la carga sin anillos
deslizantes.
-
25
Los alternadores de alto voltaje y gran potencia por lo general, son de tipo
campo giratorio. Como el voltaje aplicado al campo giratorio es de c.d de bajo
voltaje, no se tiene el problema de arqueo en los anillos deslizantes.
Principio del funcionamiento del generador
El principio de funcionamiento, del alternador, puede explicarse por medio
de la teora elctrica elemental. Al hacer girar una bobina dentro del espacio libre
entre dos imanes muy prximos, se crea en este un voltaje. Este voltaje es
generado por el movimiento de la bobina al atravesar las lneas de fuerza del
campo magntico que se forma entre los dos imanes. El generador ms simple
consta de una bobina que gira en un campo magntico uniforme. Ver Fig. 5.
La cantidad de energa elctrica generada depende de la velocidad de giro
de la bobina y de la potencia del campo magntico producido por los imanes. El
movimiento del bobina debe de ser continuo para que el flujo de energa sea
constante, y los imanes deben estar dispuestos de modo que aporten un campo
magntico.
El imn que genera el campo magntico se denomina inductor y la parte fija
que en donde se colocan los devanados o en donde se induce la FEM. se
denomina inducido.
Cuando una bobina gira a su velocidad angular constante en el seno de un
campo uniforme se origina una fuerza electromotriz alterna (FEM.) dicha FEM. es
nula cuando el plano de la espira es perpendicular al campo y alcanza su mximo
valor cuando dicho plano es paralelo al campo.
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Fig. 5 Generador elctrico simple
Trabajo Prctico Tcnico
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MECANICA ELECTRICA
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Funcionamiento de un generador.
Si en un generador sncrono se aplica al embobinado del rotor una corriente
continua, se producir un campo magntico en el rotor. Entonces el rotor del
generador se impulsar por medio de una turbina de vapor (Puesto que el rotor
dispone de un masa considerable y de gran inercia), lo cual producir un campo
magntico rotatorio dentro de la mquina. Este campo magntico rotatorio inducir
un sistema trifsico de voltajes dentro del embobinado del estator del generador.
La velocidad de rotacin del campo depende de la frecuencia de corriente
alterna y del numero de polos del estator.
En el caso de un generador alimentado por una turbina de vapor, el par
ejercido por la flecha conectada al generador deber de ser lo suficientemente
grande para vencer el par de inercia del generador.
Clasificacin del rotor del generador segn su construccin
Segn su construccin se divide en dos tipos:
a) Los de polos salientes.- El termino saliente significa protuberante o
resaltado; y un polo saliente es un polo magntico que resalta de la superficie
del generador, este polo saliente se utilizan normalmente en rotores de cuatro
o ms polos.
b) Los polos lisos .- Es decir, con polos apenas distinguibles, estos rotores
de polo no saliente se utilizan normalmente para rotores de dos o cuatro
polos. Ver. Fig. 6.
El tipo de generador utilizado en esta unidad es de 2 polos.
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Fig. 6 a) Rotor polos salientes, b) Rotor polos lisos
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a)
b)
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Tipos de conexin de los devanados.
Existen dos tipos fundamentales de conexin de un generador, el primero
es la conexin estrella, en donde los finales ( X,Y,Z ) de las fases ( A,B,C ) estn
unidos conjuntamente en un punto neutro comn ( centro de estrella ), y cada
principio ( U,V,W ) de fase va conectado a una de las lneas de alimentacin de la
red, Ver Fig. 7(a).
El nombre de estrella con que se designa dicha conexin es debido a la
forma que adoptan las fases, y se representa abreviadamente por el smbolo Y .
La segunda conexin es delta o triangulo cuando el final ( X,Y,Z ) de
cada fase esta unido al principio ( U,V,W ) de la siguiente, en la Fig. 7(b) se
muestra esta conexin, se aprecia que el final de la fase A est unido al
principio de la fase B, el final de la fase B al principio de la fase C, y el final de
la fase C al principio de la fase A. De cada punto de unin o vrtice parte una
conexin hacia la red.
En la Fig. 7(b) justifica el nombre dado a esta conexin delta o triangulo,
que abreviadamente se representa por el smbolo .
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Fig. 7 a) Conexin en estrella ( Y ) b) Conexin en delta o triangulo ( )
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a)
b)
Fase A
Fase B
Fase C
U
V
W X
Y
Z
N
Fase A Fase B
Fase C
U
V
W
XY
Z
Fase A
Fase B
Fase C
U
V
W X
Y
Z
Fase A
Fase B
Fase C
U
V
W X
Y
Z
N
Fase A Fase B
Fase C
U
V
W
XY
ZN
Fase A Fase B
Fase C
U
V
W
XY
Z
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Componentes principales del Generador
1) Ncleo del estator
2) Bobinas del estator
3) Ventilador
4) Rotor
5) Carcasa del estator
6) Excitador (esttico)
7) Cabezales
9) Bobinas del rotor
10) Anillos Colectores
11) Escobillas del colector
12) Ncleo del Rotor
13) Campana
14) Chumaceras (radial)
Descripcin de algunas de las partes principales del generador
Ncleo del estator: Esta formado por delgas laminada de acero al silicio,
troquelada para formar las ranuras donde van alojadas las bobinas del estor o
inducido. Estas laminas llevan una capa de barniz aislante con la finalidad de
evitar perdidas por el efecto de joule. A travs del laminado del ncleo se tienen
canales de ventilacin que permiten el paso del medio refrigerante ( pudiendo ser
aire, hidrgeno ) el cual es impulsado por un ventilador localizado en un extremo
del rotor.
Bobinas del estator: Las bobinas estn constituidas por barras de cobre,
aisladas entre si con respecto al ncleo laminado, las bobinas estn colocadas a
presin en las ranuras del ncleo laminado, y sujetadas a este mediante cuas.
Las bobinas del generador estn instaladas en las ranuras del estator del
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generador de los cuales, convenientemente conectadas se obtienen las tres
terminales que finalmente sern las tres fases del generador.
Rotor: El rotor es le elemento giratorio del generador elctrico y esta
fabricado de una sola pieza forjada, que incluye tambin la brida de acoplamiento
a la turbina. El rotor al igual que el ncleo del estator se encuentra ranurado para
alojar las bobinas que forman el campo magntico ( inductor ).
Bobinas del rotor: Las bobinas del rotor tienen la funcin de crear el
campo magntico necesario parar la produccin de un voltaje inducido en el
estator del generador. Las bobinas del rotor estn fabricadas de cobre. En los
extremos del rotor se tienen los anillos de retencin que tienen la funcin de
mantener el devanado del rotor en posicin correcta impidiendo que durante el
funcionamiento se flexionen por causa de la fuerza centrfuga.
Excitador: El excitador suministra la corriente continua necesaria para la
excitacin del campo del generador, y regularmente va acoplado a la misma flecha
del generador. La corriente suministrada por el excitador recibe el nombre de:
corriente de campo del generador o corriente de excitacin.
Escobillas y anillos rozantes: Las escobillas reciben corriente directa del
excitador y estas estn colocadas en forma radial para que de esta manera
transmitir dicha corriente a los anillos rozantes, y estos a su vez estn conectados
a los conductores que por el interior del eje llegaran hasta las bobinas del rotor
para que esta manera se forme el campo magntico.
Chumacera: El rotor del generador se encuentra soportado en sus
extremos por chumaceras, para mantener a la flecha libre de esfuerzos indebidos
por causa de deflexin de la flecha o por mal alineamiento en el arranque. Las dos
chumacera estn aisladas respecto a la carcasa del estator de manera que se
evite con toda seguridad que circule la corriente por las chumaceras.
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Fig. 8 Descripcin de algunas de las partes principales del generador
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Bobinas del Rotor Ncleo del Estator Terminales del Embobinado Ventilador del Rotor
Compartimiento del Generador Campana Carcasa del Estator Bobinado del Estator Anillo Rozante dentro del Blindaje de Aire
Escobillas del Colector Cabezales
Cople del Rotor
Chumacera
Anillos Rozantes Rotor
Ncleo del Rotor
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2.2 ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTOS
INTRODUCCIN
La necesidad del mantenimiento se encuentra presente en cualquier lugar,
principalmente en donde existe movimiento, tal es el caso de las mquinas que en
su afn de transformacin de una energa en otra, se encuentran sometidas a un
movimiento que implica dicha transformacin, por lo que son un ejemplo claro de
esta necesidad.
Todo movimiento por mnimo que sea, provoca desgaste entre los
elementos actuantes y este es el agente principal que hace que las componentes
de las mquinas sufran un desgaste y en consecuencia ocasionen una falla ya sea
mnima o una falla total en nuestro sistema. Aunque existen otros factores ajenos
al movimiento que en ocasiones provocan las fallas, como pueden ser:
Mala operacin del equipo.
Errores de diseo.
Mala calidad de fabricacin de componentes substitutos.
Ejecucin del mantenimiento inadecuado.
Definicin del Mantenimiento
El mantenimiento se define como el conjunto de trabajos, inspecciones y
ensayos, con el objeto de determinar un diagnostico lo ms exacto y fiable posible
de los condiciones tanto elctricas como mecnicas de las diferentes
componentes del generador. Tambin se puede decir que el mantenimiento es el
conjunto de tcnicas y sistemas que actuando sobre medios de produccin
permiten:
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35
Garantizar la fiabilidad del equipo y evitar perdidas de produccin
originadas por averas en el generador.
Repara las averas que se presenten.
Prever estas averas mediante revisiones y otras tcnicas ms
complejas como tcnicas estadsticas, y seguimiento y diagnostico de
mquinas.
Los tipos de mantenimiento que se pueden aplicar al equipo en
operacin, son, mantenimiento predictivo, preventivo, correctivo.
2.2.1 MANTENIMIENTO PREDICTIVO.
El mantenimiento predictivo, son todas las actividades peridicas o
continuas que se realizan a un equipo, con herramientas de diagnostico con el
propsito de evaluar su condicin de manera oportuna y planear su intervencin
para evitar fallas inesperadas.
El mantenimiento predictivo esta basado en el hecho de que una gran
cantidad de fallas ocurren no instantneamente, si no que estas se desarrollan en
un periodo de tiempo.
Tiende a detectar con toda oportunidad los ciclos pticos de operacin del
turbogenerador sin importar que est halla sido sometido a condiciones variables
de operacin, mediante la observacin sistematizada de parmetros de su
comportamiento indicara el grado del deterioro, permitiendo que se corrija antes
de que sea inferior al mnimo rango de calidad de servicio requerido (capacidad,
eficiencia, calidad, etc.). Detectndose las desviaciones en su fase incipiente,
permitiendo correcciones oportunas, econmicas y evitando fallas mayores.
-
36
2.2.1.1 VENTAJAS DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO.
1. Es menos arriesgado.
2. Optimiza los programas de mantenimiento reduciendo las fallas
improvista.
3. Reduce el tiempo de paro al conocerse exactamente que tipo de rgano
es el que falla.
4. Evita en sustituir en forma rutinaria partes costosas de los equipos.
5. Permite evaluar el equipo y aporta datos en cualquier momento de su vida
til, desde el arranque, operacin y obsolescencia.
6. Es realizado al momento y facilita el anlisis de las averas.
7. No solo es anticipado si no adems evaluar soluciones alternativas y
recursos an con el equipo en operacin.
8. Conocer con exactitud el tiempo lmite de actuacin que no implique el
desarrollo de un fallo imprevisto.
9. La verificacin del estado de la maquinaria, tanto realizada de la forma
peridica como de forma accidental, permite confeccionar un archivo
histrico del comportamiento de la maquina til en estos casos.
10. Permite el anlisis estadstico del sistema.
11. Requiere una plantilla de mantenimiento ms reducida
Con la aplicacin adecuada, el mantenimiento predictivo es una
herramienta muy valiosa en la reduccin de fallas. Este Mantenimiento cumple con
su propsito cuando logra preservar equipos e instalaciones dentro del rango de
calidad de servicio especificado.
-
37
2.2.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO
El mantenimiento preventivo es un conjunto de actividades predefinidas y
repetitivas, destinado a evitar o reducir fallas en los equipos minimizar los tiempos
muertos de paralizacin por fallas inoportunas, con el fin de mejorar la
confiabilidad de los equipos y la calidad de produccin. Esta basado en
inspecciones peridicas programadas que incluyen ajustes y reemplazos de partes
desgastadas y generalmente incluye el arme y desarme del equipo programado.
El propsito de realizar un programa mantenimiento elctrico preventivo en
equipos elctricos es el reducir el riesgo de accidentes a individuos o instalaciones
como resultados de falla en sistemas y equipos elctricos. El aplicar el
mantenimiento al turbogenerador es de gran importancia ya que al ser revisado
peridicamente opera en condiciones de alta confiabilidad.
2.2.2.1 VENTAJAS DEL MANTENIMIENTO PREVENTIVO
Este mantenimiento preventivo como procedimiento tiene sus ventajas,
tales como:
1. Reducciones de paros por emergencia que aumenta la produccin.
2. Equipo operando correctamente.
3. Confiabilidad que nos permite el conocimiento de las condiciones en que
se encuentra el equipo en todo momento.
4. Programas de trabajo que permiten soluciones adecuadas para su
correcta ejecucin.
5. Mejor informacin para la toma de decisiones tcnicas.
-
38
2.2.2.2 OBJETIVO DEL MANTENIMIENTO PREVENTIVO
El objetivo principal que persigue con la aplicacin de este mantenimiento,
es el de reducir el tiempo de paro del equipo, o lo que es lo mismo, prolongar el
tiempo de operacin, reduciendo la frecuencia de fallas y la depreciacin del
equipo como resultado de ellas.
2.2.3 MANTENIMIENTO CORRECTIVO.
Se efecta cuando se requiere corregir y/o eliminar alguna falla o
deficiencia en un equipo que pueda ser debida a lo siguiente:
Destruccin de alguna falla.
Ajuste interior del equipo.
Desgaste de alguna o algunas partes del equipo.
Este tipo de mantenimiento, es aquel que en su forma elemental se realiza
fuera del programa, originando cargas de trabajo y perdidas econmicas a la
empresa. En este procedimiento es difcil precisar de manera exacta, las causa
que provocan las fallas en el equipo ya que estas se presentan en el momento
menos esperado.
El mantenimiento correctivo permite que el equipo opere hasta que la falla
ocurra antes de su reparacin o sustitucin. Este mantenimiento requiere de poca
planeacin y control, pero sus desventajas lo hacen inaceptable en grandes
instalaciones, ya que el trabajo es realizado sobre una base de emergencia, la
cual resulta en un ineficiente empleo de la mano de obra y material inadecuado.
-
39
Sin embargo, sta clase de mantenimiento resulta muy til en la mediana o
pequea industria donde no es indispensable un sistema de organizacin
avanzada, ya que su funcin consiste en corregir fallas y ejecutar reparaciones
parciales o totales de equipos donde las fallas son frecuentes.
2.2.3.1 FACTORES QUE IMPLICA UN MANTENIMIENTO CORRECTIVO
Algunos de los factores que interviene en la ocurrencia de fallas
complicando su diagnstico son.:
La mala operacin del equipo.
Sobrecarga.
Desconocimiento de la operacin por parte del personal.
Abandono.
Mal trato.
Fatiga y desgaste natural de sus partes componentes.
Al turbogenerador se le realiz un mantenimiento elctrico de tipo
preventivo.
2.3 CONDICIONES ACTUALES DEL TURBOGENERADOR TG-5
Dentro de este capitulo se establecer visualmente la situacin en la que se
encuentra actualmente la unidad, esto nos permitir realizar un estudio detallado
del equipo, siendo el propsito principal el detectar cambios externos ( aislamiento
deteriorado, condiciones de la pintura graduadora, verificacin de cuas
-
40
desajustadas, etc. ), con el fin de tener criterios especficos para la evaluacin del
equipo y evitar un diagnostico equivocado.
Adems se mencionara las causa o consecuencias del deterioro del
aislamiento, mencionando las mas significativas que son: la humedad,
temperatura excesiva, suciedad, vibracin mecnica y agentes mecnicos.
Finalmente se efectuara pruebas que se realizan al rotor y estator que evalen su
estado de aislamiento que son: medicin de resistencia de aislamiento, medicin
de descargas parciales y medicin de factor de potencia a los sistemas aislantes.
2.3.1 CRITERIOS DE EVALUACION
La confiabilidad de los generadores de potencia es de importancia
primordial para las actividades del complejo procesador de gas (cpg). es esencial
definir las condiciones de trabajo del aislamiento de los devanados del estator y
rotor del generador, los cuales estn sometidos a una serie de esfuerzos que
gradualmente lo deterioran.
En la siguiente tabla se muestran los mtodos y propsitos de las pruebas
elctricas para evaluar el generador
CDIGO MTODO PROPSITO
D1 Inspeccin visual
Deteccin de cambios externos e internos
mayores y como consecuencia de partes
sueltas, descargas, efecto corona o altas
temperaturas.
D2 Verificacin del acuado
del estator y rotor
Evaluacin con respecto a la sujecin
mecnica de las barras del ncleo.
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D3 Medicin de descargas
parciales.
Evaluacin de descargas parciales y su
intensidad para determinar el grado de
deterioro.
D4 Factor de potencia del
sistema aislante
Determinacin del estado de solidez del
aislamiento.
D5
Resistencia del aislamiento
medido del devanado a
tierra ( a 2500 v. c.d. )
Evaluacin de la influencia de la
humedad, suciedad y la contaminacin
(aceite mezclado con polvo)
2.3.2 INSPECCION VISUAL
La inspeccin visual tiene como objetivo el detectar cambios mayores en el
devanado. Una inspeccin detallada en el estator permitir conocer a primera
instancia si el aislamiento ha sufrido daos severos durante su servicio.
Cualquier dao mecnico del aislamiento de los devanados del estator o
algn deterioro del acuado de la ranura, debe encontrarse fcilmente mediante
una inspeccin visual. Alguna evidencia de contaminacin superficial,
principalmente de aceite de las chumaceras mezclado con polvo del ambiente
puede fcilmente encontrarse.
La inspeccin visual en los extremos del devanado del estator,
frecuentemente resulta en la deteccin de aflojamiento ligeros que son
corregidos, antes de llegar al estado donde la disponibilidad de la unidad
pudiera ser afectada.
Las condiciones de la pintura graduadoras del campo elctrico en los
cabezales de los devanados debe ser inspeccionada cuidadosamente. Debe de
-
42
registrarse cualquier evidencia de actividades de descargas superficiales en caso
de que se detecten. Si alguna cua se encuentra floja, puede encontrarse sin
mucha dificultad por el sonido particular que produce al ser golpeada con un
martillo metlico.
Una inspeccin inmediata da la oportunidad de efectuar reparaciones
menores, las que si se difieren podran resaltar en un dao mayor con la operacin
continua del generador.
Se recomienda seguir los siguientes pasos para efectuar la inspeccin
visual de un generador.
a).- Registrar las condiciones del aislamiento de los cabezales.
b).- S verifican cuas, amarres y bloques de sujecin
c).- Obtener cualquier evidencia del tipo y cantidad de contaminacin
acumulada, si esta existe.
d).- Detectar las zonas daadas del aislamiento por formacin de corriente
superficial o por la accin de erosin del efecto corona.
e).- Verificar si hay daos en la pintura graduadora de campo elctrico en los
cabezales de los devanados.
En la Fig. 9 se muestra una inspeccin visual minuciosa del generador, que
permitir conocer a primera instancia si ha sufrido daos considerables durante
su servicio.
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Fig. 9 Se muestra una inspeccin visual detallada, en los extremos del generador
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2.3.3 VERIFICACIN DE CUAS DEL ESTATOR Y ROTOR
Las cuas del rotor y del estator son las encargadas de no permitir que
los conductores elctricos de ellos se salgan de las ranuras; en el rotor,
debido a su rotacin de 3600 r.p.m. se producen grandes fuerzas centrfugas,
y tanto en los devanados del estator del generador estn sujetos a altos
esfuerzos electromecnicos producidos por el campo magntico, creando
esfuerzos vibracionales en el estator provocando el aflojamiento de las cuas
del estator, las cuas de las ranuras no deben permitir ningn movimiento de
las barras del estator.
Las cuas del rotor son fabricadas de fibra de vidrio reforzadas con
resina epxica que sujetan mecnicamente los devanados polares. Las
cuas tienden a fracturarse y salir desprendidas del rotor y golpear el
estator, el dao ocasiona cortocircuitos en las laminaciones provocando
puntos calientes que elevan la temperatura afectando el aislamiento de las
bobinas del estator, sin que esto sea registrado por los sensores de
temperatura hasta provocar una falla a tierra.
En la Fig. 10 a), se muestra los daos ocasionados por el desprendimiento
de una de las cuas del rotor desprendida, aspecto del dao ocasionado en el
ncleo del estator. Se recomienda cambiar las cua del rotor cada 80,000 horas
de estar en operacin.
Es necesario eliminar la laminacin afectada para evitar la ocurrencia de
puntos calientes. Este es un proceso lento y tedioso, el trabajo se completa hasta
que no haya una elevacin de temperatura anormal.
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a)
b)
Pg. 45 Fig. 10 a) Dao ocasionado al estator, por el desprendimiento de la cua del rotor. b) Inspeccin de cuas flojas del estator
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Las cuas deben inspeccionarse cuidadosamente durante el servicio de
mantenimiento. Si se encuentra alguna cua floja o fracturada como la del rotor o
del estator, debe ser sealada y anotada en su hoja correspondiente, como debe
ser reemplazada tan pronto como sea posible, para encontrarla sin mucha
dificultad se gua uno por el sonido particular que produce al ser golpeada con un
martillo metlico de bola, Ver Fig. 10 b)
2.3.4 MEDICIN DE DESCARGAS PARCIALES
Por lo general el aislamiento de los devanados del estator de una
mquina rotatoria de alta tensin, esta expuesta a la ocurrencia de descargas
parciales en diferentes partes del devanado. La descarga parcial es
generalmente conocida como un proceso de descarga en el cual la distancia
entre dos electrodos es punteada solamente.
Se conoce que las descargas parciales involucran pequeas cantidades
de energa, sin embargo por ser un proceso acumulativo son responsables del
deterioro progresivo del dielctrico hasta llegar a la ruptura.
Las descargas parciales incrementan la corriente de la fuga en el
aislamiento, incrementndose las prdidas dielctricas, las descargas parciales se
presentan en el devanado en las siguiente partes:
a) En la estructura del aislamiento.
Estas generalmente consisten en descargas locales que ocurren en el
aislamiento en cavidades o huecos carentes de resina epxica que quedan por el
proceso de impregnacin del aislante de la barra. En estas inclusiones se
producen descargas que generalmente envuelven pequeas cantidades de
energa, pero por ser un proceso acumulativo puede llevar a la ruptura.
-
47
b) Descargas en la ranura.
Si el estator del generador opera con cuas desajustadas o flojas, hay un
movimiento libre de las barras dentro de la ranura. La friccin de la barra con los
paquetes de laminacin del ncleo, producen erosin de la pintura conductora.
Esto causa descargas a la ranura bajo condiciones normales de operacin, Ver
Fig. 11. Las descargas a la ranura gradualmente erosionan la cinta de proteccin
mecnica de la barra que esta compuesta de resina epoxica reforzada con fibra de
vidrio, si el fenmeno no es detectado y reparado a tiempo, la falla del aislamiento
es eminente. si hay evidencia de las descargas en la ranura, el defecto que las
ocasiona debe ser corregido tan pronto como se detecte.
c) En los cabezales.
La contaminacin de los cabezales, cancelan la funcin de la pintura
graduadora, manifestndose en pulsos espordicos de descargas parciales de
gran magnitud y ionizaciones externas en cabezales. Este problema deteriora la
pintura graduadora, ocasionando que las descargas parciales perforen el barniz
de los cabezales y posteriormente el aislamiento Ver Fig. 12 a). Las descargas
parciales cancelan la graduacin del campo elctrico y deterioran la superficie
del aislamiento. Con la aplicacin de las pinturas conductora y graduadora se
incrementa la calidad dielctrica de las mquinas. Asimismo, reduciendo las
fallas al inicio de los cabezales con una graduacin correcta del campo
elctrico.
En la Fig. 12 b) nos muestra como se distribuye el campo elctrico en una
bobina con pintura graduadora y as se evita una mayor concentracin de esfuerzo
en los cabezales, conservando el aislamiento en buenas condiciones.
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Fig. 11 Bobina deteriorada en la seccin de la ranura por descargas parciales
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Fig. 12 a) Descargas en los cabezales b) Campo elctrico con pintura graduadora
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MECANICA ELECTRICA
Ncleo del Estator
Pintura Conductora
Pintura Graduadora
Correcta Graduacin del Campo Elctrico
Ncleo del Estator
Traslape 25 a 30 mm
Capa de Contaminacin
Actividad de Descarga
Pintura Conductora
Pintura Graduadora
b)
a)
-
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El objetivo de la prueba
El nivel de descargas parciales en una barra o bobina es un indicador de la
calidad del aislamiento en cuanto a proceso de manufactura se refiere, por lo que
la prueba puede ser empleada para monitorear estos procesos. En devanados en
mquinas en servicio, el nivel de descargas es un indicador del grado de
envejecimiento del aislamiento.
Mediante esta medicin es posible determinar las condiciones del
tratamiento superficial de la bobina, es decir que se pueda calcular el estado de
las pinturas conductoras y graduadora, y por medio de esta evaluacin corregir si
es necesario las zonas que han sufrido mayor deterioro. El nivel y localizacin de
las descargas parciales proporciona informacin sobre el grado de envejecimiento
y deterioro que ha sufrido durante un periodo de tiempo una maquina en servicio.
Aplicacin de la prueba
Esta prueba consiste bsicamente en aplicar una diferencia de potencial de
corriente al equipo bajo prueba, en seguida se registra la diferencia de potencial a
travs de la impedancia de medicin Zm, pudindose conectar tanto en serie con
el equipo bajo prueba o en serie con el capacitor de acoplamiento, el cual tiene la
funcin de bloquear la tensin aplicada de frecuencia industrial y construir una
trayectoria preferente para la corriente transitoria asociada durante las descargas
parciales.
Adems el circuito bsico de prueba contiene un transformador elevador
que por medio de un regulador este suministra la tensin regulada al objeto bajo
prueba, cables coaxiales de acoplamiento y un detector de descargas parciales en
el cual se puede cuantificar las descargas parciales. Ver Fig. 13
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Fig. 13 Circuito bsico para la medicin de descargas parciales
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1- Transformador elevador 4- Impedancia de medicin
2- Equipo bajo prueba 5- Cable coaxial
3- Capacitor de acoplamiento 6- Detector de descargas parciales
V
1
2
3
4 5
6
Zm Zm
-
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2.3.5 MEDICIN DE FACTOR DE POTENCIA DEL SISTEMA AISLANTE
Los aislantes elctricos dentro de sus caractersticas, tienen la de
demostrar prdidas al ser aplicado un voltaje, las cuales son funcin de lo perfecto
e imperfecto del aislamiento, y las causas que deterioran un aislamiento
consecuentemente afectarn numricamente las perdidas en watts que tenga el
mismo.
Las medicin de estas prdidas y la relacin que guarda este producto de
los volts con los amperes de carga nos define el factor de potencia del aislamiento
que numricamente se define como el coseno del ngulo de fase del dielctrico
entre el voltaje que se aplica y la corriente resultante. Se obtiene al efectuar
mediciones de watts, volts y amperes. Tambin se le define como el seno del
ngulo de prdidas.
El factor de potencia de un aislamiento es una cantidad adimensional
normalmente expresada en porciento, que se obtiene de la resultante formada por
la corriente de carga ( Ic ) y la corriente de perdidas ( Ir ) que toma el aislamiento
al aplicarle un voltaje determinado, es en si, una caracterstica propia del
aislamiento al ser sometido a campos elctricos.
Debido a la situacin de no ser aislantes perfectos, adems de una
corriente de carga puramente capacitiva, siempre los atravesara una corriente que
esta en fase con el voltaje aplicado ( Ir ), a esta corriente se le denomina prdidas
dielctricas, Ver Fig. 14
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Fig. 14 Diagrama de prdidas para la prueba de factor de potencia
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Ic
Ir V
IR
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Los valores de F.P. son independiente del rea del aislamiento o del
espesor del mismo, y solo aumenta cuando aumenta la contaminacin ya sea por
humedad, materias extraas, ionizacin y por lo tanto son ms fciles de
interpretar que los valores de resistencia de aislamiento, los que si dependen del
rea y del espesor del aislamiento.
Otra de los caractersticas de los aislamientos, es la del incremento de las
prdidas cuando el voltaje aplicado alcanza un valor en el cual se produce
ionizacin en las cavidades internas de los aislamientos.
Un aumento en el factor de potencia puede acelerar el deterioro del
aislamiento, ya que hay un aumento de calentamiento pero adems es seal de:
1.- Deterioro qumico debido al tiempo y a la sobre temperatura, algunas veces
causado por el sobre calentamiento local.
2.- Contaminacin por agua, polvo y otros agentes qumicos.
3.- Dispersin severa a travs de grietas.
4.- Ionizacin.
Objetivo de la prueba
El objetivo de la prueba de factor de potencia para maquinas rotatorias es
proporcionar un mtodo estandarizado de prueba tipo analtico no destructivo que
adems de unificar procedimientos, permita el establecimiento de una estadstica
de valores de prueba, que pueden usarse como criterio para conocer en conjunto
-
55
con otras pruebas, el estado del aislamiento en maquinas rotatorias mediante la
deteccin de huecos o cavidades en el interior del aislamiento, los cuales se
ionizan en su interior al aplicrsele a los devanados un voltaje elevado.
Aplicacin de la prueba.
La aplicacin de la prueba de factor de potencia esta dirigida a
generadores, condensadores sncronos y motores principalmente de 2.4 Kv o
voltajes superiores.
La conexin entre el equipo bajo prueba y el equipo probador se hace a
travs del cable de prueba Hv, el cual tiene dos blindajes concntrico al
aislamiento alrededor del conductor central, suministrando las terminales para la
medicin de circuitos de guarda y tierra. El circuito de guarda, est prcticamente
a potencial de tierra y se conecta al primer blindaje del cable el cual termina en un
anillo metlico; se usa para evitar que entren corrientes indeseables a los
medidores, el circuito de tierra es el blindaje exterior, el cual termina en una base
de aluminio. El circuito de medicin es el conductor central y termina en el cable
Hv del gancho.
El cable de la baja tensin Lv, es un cable con tres conductores protegidos
por un blindaje, a uno de ellos se conecta una al extremo y los otros dos se ponen
en corto circuito al blindaje. El gancho de cable de prueba Hv se conecta a la
terminal del equipo bajo prueba y el otro lado de dicho equipo se aterriza a travs
del cable de baja tensin Lv.
En la Fig. 15 se muestra el diagrama de conexiones para la prueba de
factor de potencia a los devanados del generador.
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Fig. 15 Diagrama de conexiones para la prueba de factor de potencia.
A
Lv
A
Parte Probada
Fase A
Fase B
Fase C
Todas las Fases
Energizar
A
B
C
A+B+C
Aterrizar
B+C
A+C
A+B
Carcaza
B
Hv
B
C
C
-
57
2.3.6 PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO
La resistencia de aislamiento se define como la resistencia en
Megaohms (M) que ofrece un aislamiento al aplicarle un voltaje de corriente
directa durante un tiempo dado, medido a partir de la aplicacin del mismo. La
lectura de la medicin usualmente es tomada despus de 1 minuto de haberse
iniciado esta y luego 10 minutos posteriores.
Debido a los esfuerzos a que se someten los mecanismos frecuentemente
estos estn expuestos a fallas ocasionadas por las combinaciones de los
diferentes procesos trmicos, mecnicos y elctricos los cuales producen
debilitacin general o sobre una parte de la estructura del aislamiento.
Haciendo uso de la prueba de resistencia de aislamiento al estator, se
puede aplicar con un voltaje de corriente directa regulada de 500 a 5000 volts
entre la fase del devanado y tierra, aterrizando las dos restantes fases. Esta
prueba se debe realizar con el equipo fuera de servicio, as como en los
devanados del estator y rotor, la cual se utilaza un medidor de resistencia
(Megger motorizado).
Objetivo de la prueba
El objetivo de la prueba, es que el mtodo de prueba de resistencia de
aislamiento es de gran ayuda y su objetivo es el determinar la presencia de
humedad, aceite, polvo, corrosin, daos o deterioro del aislamiento, corto circuito
o rotura del mismo. A partir de esta prueba se determina los ndices de
polarizacin y de adsorcin dielctrica que indica la variacin de la resistencia a
tierra del aislamiento respecto al tiempo.
-
58
Debido a las grandes capacitancias que presentan los devanados de
mquinas rotatorias de alta tensin se recomienda emplear gradientes elevados
de prueba por ejemplo: 2500 a 5000 Volts, la resistencia de aislamiento es funcin
del gradiente de potencial y por esta razn se emplean voltajes altos en
mediciones con el Megger.
Aplicacin de la prueba
En la siguiente Fig. 16, se muestra el diagrama de conexin para la prueba
de resistencia de aislamiento del estator del generador elctrico. El mtodo
empleado en la medicin de resistencia de aislamiento a travs del uso del
probador de resistencia de aislamiento marca Megger aplicando una tensin
referencial de 2500 v.c.d. entre una fase del devanado y tierra, aterrizando las dos
fases restantes, y en el rotor aplicando un voltaje de 500 v.c.d. entre los polos,
como se muestra a continuacin:
Estator del generador Resistencia de aislamiento con Megger motorizado en M
Voltaje de prueba 2500 v.c.d. aplicado a las fases del estator
A lnea Fase A Fase B Fase C
Se aterrizan Fase B y C Fase C y A Fase A y B
Rotor del generador Resistencia de aislamiento con Megger manual en M
Voltaje de prueba 500 v.c.d. aplicadas a los devanados polares del rotor
Polo A ( lnea + Anillo Vs Tierra )
Polo B ( lnea + Anillo Vs Tierra )
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Fig. 16 Diagrama de conexin para la prueba de resistencia de aislamiento del estator del generador
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N
Fase A Fase B
V
Fase C
U
W
N
N
N Fase C
L
L
L
U
V
Fase A
Fase B
W
L T G
Megger manual o Motorizado
-
60
La resistencia de aislamiento as medida es mas representativa desde el
punto de vista practico, que medida a bajos potenciales (100 a 500 volts). Antes
del inicio de la prueba es necesario verificar las conexiones de las terminales del
Megger al devanado, tambin es recomendable que cada fase sea aislada y
probada separadamente siempre que sea posible.
El neutro de la conexin de las fases debe ser desconectado. Las fases
probadas individualmente proporciona una comparacin entre ellas, lo cual es
usual en la evaluacin de las condiciones actuales y posteriores de los devanados.
Una vez terminada la prueba y antes de desconectar los cables de conexin
del devanado , es necesario seleccionar en Megger la posicin de descarga y
esperar por lo menos un tiempo de 30 segundos si no se realiza de esta forma el
devanado puede quedar cargado elctricamente y esto representa un peligro de
potencial para la persona que toque accidentalmente los conductores del
devanado que este ultimo puede descargarse a travs de dicha persona.
Graficando los valores de resistencia de aislamiento contra tiempo, se
obtiene una curva denominada de absorcin dielctrica; indicando su
pendiente el grado relativo de secado y limpieza del aislamiento, como se
indica en la Fig. 17.
La interpretacin de la pendiente de la curva trazada determina el
estado del aislamiento. Una elevacin continua de la curva A indica un
aislamiento en buen estado. Una curva B plana o descendiente indica un
aislamiento agrietado o contaminado.
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Fig. 17 Curva de absorcin dielctrica
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10 MIN.. TTIIEEMMPPOO
AAiissllaammiieennttoo eenn
bbuueenn eessttaaddoo
PPrreesseenncciiaa ddee
HHuummeeddaadd yy SSuucciieeddaadd
MMEE
GGAA
OOHH
MMSS
00
A
B
-
62
2.3.6.1 INDICE DE POLARIZACION
El ndice de polarizacin es especialmente valioso para descubrir la
presencia de humedad y/o aceite en el aislante. Estos defectos son
especialmente peligroso en las mquinas rotatorias pues pueden llegar a poner
en corto circuito sus devanados.
La pendiente de la curva de absorcin dielctrica puede expresarse
mediante la relacin de dos lecturas de resistencia de aislamiento, tomadas a
diferentes intervalos de tiempo durante la misma prueba, a la relacin de 60 seg.
a 30 seg. se le conoce como ndice de absorcin y a la relacin de dos lecturas
de tiempo/resistencia: una tomada al cabo de 10 minutos y la otra al cabo de 1
minuto se le conoce como ndice de polarizacin.
Con el aislamiento en buen estado, la resistencia de aislamiento
empezar por un valor bajo y aumentar a medida que se vayan haciendo mas
pequeas las corrientes de fugas capacitivas y de absorcin. Un valor bajo de
del ndice de polarizacin indica normalmente problemas en el aislamiento.
Cuando el tiempo de prueba esta limitado, en lugar del ndice de
polarizacin se puede utilizar el ndice de absorcin del dielctrico. Utilizando un
Megger con una tensin de 2500 voltios, el ndice de polarizacin se obtendra
dividiendo el valor de la resistencia de aislamiento del bobinado a los 10 minutos
entre la registrada al minuto de iniciado el ensayo.
Ip = Ra (10 min.)
Ra (1 min.)
Donde: Ip = ndice de polarizacin Ra = Resistencia de aislamiento
-
63
A esta relacin se conoce como ndice de polarizacin. En la practica se
determinan el ndice de polarizacin por la realizacin de la prueba de
resistencia de aislamiento a una tensin constante que generalmente es de 500
a 5000 V.
El valor del ndice de polarizacin se puede interpretar de la siguiente
manera. ( Relacin de 1 a 10 minutos )
Absorcin dielctrica
( Relacin 60/30 Seg. )
ndice de polarizacin
( Relacin 10/1 Min. )
Evaluacin del
Aislamiento
--------------- 1 o menor Malo
< 1.1 < 1.5 Peligroso
1.1 a 1.25 1.5 2.0 Regular
1.25 a 1.4 2.0 3.0 Bueno
1.4 a 1.6 3.0 4.0 Muy bueno
> a 1.6 > 4.0 Excelente
Un valor menor de 1.5 no es aceptable y corresponde a un bobinado
contaminado y alto riesgo de perforacin. Si el ndice es mayor de 2, se considera
bueno. Si supera el valor de 3, se trata de un bobinado seco y en ptimas
condiciones para el servicio.
-
64
2.3.6.2 FACTOR QUE AFECTA EL VALOR DE RESISTENCIA DE
AISLAMIENTO
Los factores que afectan el valor y tiende a reducir la resistencia de
aislamiento son: la suciedad, humedad relativa y la temperatura, son
contaminantes que se pueden eliminar o controlar; para la humedad, se efecta
las mediciones a una temperatura superior a la del roco; para la suciedad, elimine
toda materia extraa (polvo ,aceite ,etc) que este depositada en la superficie del
asilamiento.
La resistencia de aislamiento varia inversamente con la temperatura en la
mayor parte de los materiales aislantes; para comparar adecuadamente las
mediciones de resistencia de aislamiento, es necesario efectuar las mediciones a
la misma temperatura, o convertir cada medicin a una misma base. La base de
temperatura a 40 C son para maquinas rotatorias, 20 C para transformadores y
15.6 C para cables. Los valores de resistencia de aislamiento medidos deben ser
corregidos a los valores esperados en las bobinas a una temperatura 40 C. El
valor corregido debe ser de acuerdo a la siguiente formula:
Rc = ( Rt ) Kt 40 c
Donde :
Rc = Resistencia de aislamiento (M) corregida a 40 C
Rt = Resistencia de aislamiento (M) medida a una temperatura t.
Kt = Coeficiente de temperatura asociada a la resistencia de aislamiento
a la temperatura t.
Un valor aproximado para el coeficiente de temperatura ( Kt ) puede ser
obtenida por el uso de la Fig. 18.
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Fig. 18 Coeficiente de temperatura aproximado en mquinas rotatorias
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Para convertir la resistencia
de aislamiento medida (Rt)
para 40C, multiplicar por el
coeficiente de temperatura Kt
100
50
5
0.1
0.05
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Temperatura del devanado C
Co
efi
cie
nte
de
te
mp
era
tura
de
la
re
sis
ten
cia
de
ais
lam
ien
to, K
t
0.5
1.0
10
Para convertir la resistencia de aislamiento medida (Rt) para 40 C, multiplicar por el coeficiente Kt
Rc = ( Rt ) Kt 40 C
-
66
2.3.6.2 VALOR MNIMO RECOMENDADO DE RESISTENCIA DE
AISLAMIENTO
Los valores mnimos recomendados de resistencia de aislamiento Rm a 40
C, de devanados de mquinas rotatorias son empleados como el valor mnimo
aceptable que debe presentar un devanado justo antes de la aplicacin de una
prueba de sobrepotencial para la operacin confiable.
En lo que respecta a valores de resistencia de aislamiento, el valor mnimo
recomendado para un minuto de medicin, para los embobinados de la armadura
y para los embobinados del campo de mquinas de corriente alterna y corriente
directa se puede determinar por:
Rm (1 Min.) = Kv + 1
Donde :
Rm (1 Min.) = Valor mnimo recomendado de resistencia de aislamiento en
M si las bobinas estn a 40 C.
Kv = Tensin de lnea del rango de la mquina en Kilovotls.
La resistencia de aislamiento en una fase de un mquina rotativa trifsica
con las otras dos fases conectadas a tierra, es aproximadamente del doble de
valor que presentara el devanado completo, por lo que cuando las tres fases son
probadas separadamente, la resistencia obtenida debe dividirse por dos. Luego el
valor resultante se puede comparar con la resistencia mnima recomendada para
el aislamiento ( Rm ). Si la resistencia mnima recomendada no alcanza el valor
especificado por el fabricante al minuto, no es necesario seguir con la medicin de
la resistencia de aislamiento.
-
67
2.3.7 CAUSA O SECUENCIAS DEL DETERIORO DEL AISLAMIENTO
Las causas del deterioro del aislamiento son las siguiente:
1.- Humedad en el Aislamiento.
2.- Suciedad en el Aislamiento.
3.- Temperatura elevada.
4.- Vibracin excesiva.
5.- Agentes mecnicos.
Descripcin de cada uno.
1.- Humedad en el Aislamiento.
Los devanados del generador de potencia se humedecen debido al aire. El
aire que se utiliza es tomado de la atmsfera el cul tiene cierto grado de
humedad, como el suministro de aire es continuo, con el transcurso del tiempo se
humedecen, pudiendo a dems ser absorbidas hacia el interior del aislamiento,
provocando una disminucin en sus propiedades aislantes como en su resistencia.
Dependiendo del tipo de manufactura del sistema aislante, ser el grado de
absorcin y grado de alteracin de sus propiedades dielctricas.
Con respecto a la limpieza de la superficie del devanado, si la temperatura
de este no es la adecuada, una pelcula de humedad se forma y entonces
disminuye el valor de la resistencia del aislamiento. El efecto es ms pronunciado
si la superficie esta contaminada.
-
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2.- Suciedad en el Aislamiento.
En los generadores, si los niveles de contaminacin son elevados, las
partculas contaminantes son capaces de ingresar al estator y se depositan en los
cabezales, como puede observarse en la Fig. 19 a). La acumulacin propicia la
ionizacin del aire y de las bobinas se ven sometidas a la accin de las descargas
parciales an voltaje de operacin.
El ventilador de los rotores, impulsa las sustancias contaminantes hacia el
interior de los devanados, las cuales se depositan en los cabezales,
particularmente de las esquinas que forman los paquetes de conductores y
separadores, Ver Fig. 19 b). La capa de contaminacin puentea elctricamente
los costados de los conductores.
Como la contaminacin no tiene buena conductividad, el paso de la corriente
provoca puntos calientes que van envejeciendo trmicamente el aislamiento a
tierra, hasta provocar corto circuitos entre espiras, entre bobinas e incluso corto
circuitos a tierra.
Es difcil que el aire que entra al generador sea totalmente limpio, ya que
por lo regular siempre tendr un cierto rango de partculas muy finas de polvo, que
al mezclarse con el aceite se deposita en los cabezales y las descargas cancelan
la graduacin de campo elctrico y se deteriora la superficie del aislamiento,
provocando una disminucin de su resistencia o propiedades aislantes.
Una medida para corregir este problema, es la limpieza exhaustiva de los
cabezales y el acondicionamiento de pintura graduadoras, cuando los
generadore