resistencia de aislamiento

141
UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA POZA RICA-TUXPAN TRABAJO PRÁCTICO TÉCNICO QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO MÉCANICO 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"

Upload: hector-di-troya

Post on 15-Nov-2015

97 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

resistencia de aislamiento a rotores y estatores de generadores electricos

TRANSCRIPT

  • 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"

  • 2

  • 3

  • 4

    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

  • 5

    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

  • 6

    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

  • 7

    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.

  • 1

    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.

  • 2

    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.

  • 3

    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.

  • 4

    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

  • 5

    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.

  • 6

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Pg. 6

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Fig. 1 Vista general del turbogenerador TG-5

  • 7

    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.

  • 8

    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).

  • 9

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERA

    MACANICA ELECTRICA

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    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

  • 10

    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

  • 11

    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.

  • 12

    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

  • 13

    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

  • 14

    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.

  • 15

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Pg. 15 Fig. 3 Panel externo

  • 16

    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

  • 17

    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)

  • 18

    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:

  • 19

    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:

  • 20

    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:

  • 21

    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

  • 22

    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

  • 23

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Fig. 4 Gobernador electrnico TRI-SEN Modelo TS310

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Pg. 23

    SSTTAARR

    SSTTOOPP F1 77 88 99

    TTRRII--SSEENN TTSS331100

    AAUUTTOO

    AACCEELL..

    DISP. DE

    SOB.VEL.

    FFAALLLLAA DDEE

    SSEELLEECCCCIIOONN PROB. DEL

    SISTEMA

    CLEAR ENTER 00

    4 5 6 F2

    F3 3 2 1

    VV

    11

    VV

    11

    PPrr ee

    ss iinn

    ddee EE

    xxtt rr

    aa cc cc

    ii nn

    SSee aa ll ddee PP

    rr eess ii

    nn

    SSee ll ee

    cc cc ii

    nn

    SSaalliiddaa

    TTuurrbbiinnaa GGeenneerraaddoorr

  • 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.

  • 26

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Fig. 5 Generador elctrico simple

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Pg. 26 23

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

  • 27

    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.

  • 28

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Fig. 6 a) Rotor polos salientes, b) Rotor polos lisos

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Pg. 28

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

    a)

    b)

  • 29

    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 .

  • 30

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Fig. 7 a) Conexin en estrella ( Y ) b) Conexin en delta o triangulo ( )

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Pg. 30

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

    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

  • 31

    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

  • 32

    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.

  • 33

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORES

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Fig. 8 Descripcin de algunas de las partes principales del generador

    Pg. 33

    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

  • 34

    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:

  • 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.

  • 41

    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.

  • 43

    Fig. 9 Se muestra una inspeccin visual detallada, en los extremos del generador

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Pg. 43

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

  • 44

    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.

  • 45

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

    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

  • 46

    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.

  • 48

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Fig. 11 Bobina deteriorada en la seccin de la ranura por descargas parciales

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Pg. 48

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

  • 49

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Fig. 12 a) Descargas en los cabezales b) Campo elctrico con pintura graduadora

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Pg. 49

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    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)

  • 50

    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

  • 51

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Fig. 13 Circuito bsico para la medicin de descargas parciales

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Pg. 51

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

    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

  • 52

    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

  • 53

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Fig. 14 Diagrama de prdidas para la prueba de factor de potencia

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Pg. 53

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

    Ic

    Ir V

    IR

  • 54

    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.

  • 56

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Pg. 56

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

    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 )

  • 59

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Fig. 16 Diagrama de conexin para la prueba de resistencia de aislamiento del estator del generador

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Pg. 59

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

    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.

  • 61

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Fig. 17 Curva de absorcin dielctrica

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Pg. 61

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

    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.

  • 65

    SUSTENTANTES: MIGUEL ANGEL GAYTAN GONZALEZ NEMORIO MARQUEZ TORRES

    Fig. 18 Coeficiente de temperatura aproximado en mquinas rotatorias

    Trabajo Prctico Tcnico

    Julio 2002

    Pg. 65

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA

    MECANICA ELECTRICA

    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.

  • 68

    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