Evaluación de los niveles de carga térmica existente en las ménsulas de las unidades generadoras
RESUMEN.
En el siguiente trabajo se evaluaronlas condiciones
operativa de las Unidades Generadoras que se encuentran instalada
en la casa de máquina número 2 de la Central
Hidroeléctrica Antonio José de Sucre, esta
evaluación arrojo como resultado la detección de
una serie de anomalías en componentes estructurales de la
maquinaria, dichas anomalías ocasionan laproducción
excesiva de ozono y el aumento de la carga térmica en el
interior de dichas unidades,esta situación dio pie a la
necesidad de determinar las condiciones medioambientales y el
impacto de dichas condiciones en los trabajadores de las diversas
coordinaciones que intervienen en las labores de mantenimiento,
bien sea estos preventivo o correctivo. Para el desarrollo del
mismo, fue necesario realizar una serie de estudio de tipo
descriptivo-explicativo no experimental. Finalmentefue necesario
determinar y cuantificar la cantidad de energía
térmica que se produce en exceso y hallar un patrón
referencial dentro de la misma unidad, para cumplir con esto fue
necesario realizar una serie de reportes de stress
térmico, digitalizarlos, depurarlos y finalmente
analizarlos matemáticamente y gráficamente. Toda
esta serie de actividades dieron como resultado el hallazgo de la
relación entre los valores de TGBHi y los valores de TEUG,
dicha relación es de ±10.2°C, es decir, la
temperatura TGBHi dentro de la unidad es 10.2°C inferior a la
TEUG y se expresaría matemáticamente como TGBHi=
TEUG-10.28°C.
Palabras claves:Evaluar, Determinar,
Cuantificar, Unidad Generadora, Carga térmica, TGBHi y
TEUG.
INTRODUCCIÓN.
La capacidad de generar y transmitir la energía
eléctrica se ha convertido en un factor fundamental y
esencial en la sociedad moderna, ya que es uno de los pilares
(junto con el recurso humano, el domino tecnológico, la
disponibilidad del recursos hídricos potables, entre otros
factores) que permiten llevar acabos mejoras y
modernización de los asentamientos humanos, así
como el desarrollo de la actividad comercial (tanto a
pequeña escala como a nivel industrial).
Basados en la filosofía de unificación y
soberanía nacional los representantes del poder ejecutivo
público nacional, con previa aprobación de los
representantes del poder legislativo nacional designan
según la gaceta nacional Nº 5.330 emitida el
día31 de julio de 2007 la disolución de
Electrificación del Caroní, C.A. (EDELCA),
Energía Eléctrica de Venezuela, S.A. (ENELVEN),
Empresa Nacional de GeneraciónC.A: (ENAGER),
Compañía de Administración y Fomento
EléctricoS.A. (CADAFE), Energía Eléctrica de
la Costa Oriental del Lago C.A: (ENELCO), Energía
Eléctrica de BarquisimetoS.A. (ENELBAR), Sistema
Eléctrico del Estado Nueva Esparta (SENECA), La
Electricidad de Caracas(La EDC); así mismo se constituye
la CorporaciónEléctrica Nacional. S.A.
(CORPOELEC.S.A.).
CORPOELEC estasociedad anónimagubernamental es la
encargada en su totalidad del sector eléctrico de
laRepública Bolivariana de Venezuela, es decir, es la
única institución encardada de generar, trasladar y
distribuir la energía eléctrica necesaria para el
consumo nacional y el cumplimiento de los acuerdos comerciales
suscritos por la república.
Una de las características de las empresas
modernas es el continuo crecimiento, lo que permite
diseñar, fabricar instalaciones y equipos de mayor
potencial, cuyo objetivo es alcanzar el mejor rendimiento, la
reducción de tiempo de los procesos, lo que conducen a
disminuir los costos de producción.
CORPOELEC cuenta con tres importantes construcciones
como lo son las Centrales Hidroeléctricas "Simón
Bolívar" en Guri, "Antonio José de Sucre" en
Macagua y "Francisco de Miranda" en Caruachi; conformando estas,
piezas clave en la Generación de Energía
Eléctrica para cubrir la demanda de todo el territorio
nacional e internacional por lo que es preciso Implantar medidas
para su óptima Preservación y Conservación y
así garantizar de este modo su correcto funcionamiento a
lo largo del tiempo.
Por el uso continuo muchos equipos o piezas sufren
distintos grados de desgaste y degradación, es por ello,
que es necesario realizar primero una serie de análisis
del estado en cual operan las diferentes maquinarias. La
optimización de procesos persigue la detección de
fallas o deficiencias para ir en la búsqueda de la manera
más calificada de realizar las actividades de
mantenimiento preventivo o correctivo, y así de este modo
cumplir e incluso alargar la vida útil de los equipos, ya
que, todos los implementos que se encuentran ubicado en las
instalaciones son de vital importancia y además
representan un inversión financiera de gran envergadura
por parte de la antigua EDELCA.
Si bien la maquinaria y los diferentes equipos son
activos de gran valor económico, el activo más
valioso y esencial para la corporación es su recurso
humano.
CAPÍTULO I.
EL
PROBLEMA.
En el presente capítulo se plantea la
descripción del problema, justificación, alcance y
objetivos que se desean obtener en el desarrollo del
mismo.
En julio de 2007 el Presidente de la República,
Hugo Rafael Chávez Frías, establece la
reorganización del sector eléctrico nacional con el
fin de mejorar el servicio en todo el país. Como parte de
esta reorganización se creaCORPOELEC mediante decreto
presidencial Nº 5.330, en el Artículo 2º del
decreto se define aCORPOELECcomo una empresa operadora estatal
encargada de la realización de las actividades de
Generación, Transmisión, Distribución y
Comercialización de potencia y energía
eléctrica.
Es así como CORPOELECnace con la visión de
reorganizar y unificar el sector eléctrico venezolano a
fin de garantizar la prestación de un servicio
eléctrico confiable, incluyente y con sentido social. Este
proceso de integración permite fortalecer al sector
eléctrico para brindar, al soberano, un servicio de
calidad, confiable y eficiente; y dar respuestas, como Empresa
Eléctrica Socialista, en todas las acciones de desarrollo
que ejecuta e implanta el Gobierno Bolivariano. Dentro de la
estructura organizativa de operaciones de CORPOELEC se encuentra
la Superintendencia de Planta Antonio José de Sucre
(DPAJS), la cual está estructurada por Direcciones. Como
la Dirección de Producción, que actualmente se
encuentra conformada por las siguientes coordinaciones:
Coordinación de Operaciones, responsable de velar
sobre el control de gestión de las
Operaciones realizadas dentro de las instalaciones de la
central. La Coordinación de Ingeniería de
Mantenimiento, encargada de integrar y evaluar las acciones
de mantenimiento que se realicen en las instalaciones,
además de ser la responsable por el control de
gestión de las operaciones de las Coordinaciones de
Mantenimiento de Planta Física, Mecánica,
Eléctrica y Control e Instrumentación, todas
estas son responsables de ejecutar el mantenimiento de los
componentes asociados a la Central Hidroeléctrica "Antonio
José de Sucre", y por último la Coordinación
de Seguridad Industrial (CSI), que cuenta con un compendio de
instrucciones de trabajo, estándares de mantenimiento y un
manual de procedimientos internos del "Proceso Mantener",
asociados al proceso de "Producir Energía
Eléctrica", certificados en el año 2005 con la
Norma Venezolana COVENIN ISO 9001:2000, y consecuentes con su
política de calidad; en este momento en la DPAJS se
plantea la Mejora Continua (Método Kaizen), identificando
oportunidades de mejora, que permitan elevar el desempeño
organizacional.
Entre las funciones primordiales de la
Coordinación de Mantenimiento de Planta Física se
encuentra la administración y generación de una
serie de mantenimientos programados por parte del personal
adscrito a dicha coordinación.
Su importancia radica en realizar las labores de
mantenimiento de manera correcta, efectiva y en el plazo de
tiempo establecido. Cualquier actividad de mantenimiento que se
haga a las unidades generadoras que se encuentran instaladas en
las tres(3) casas de máquinas que conforman la central
hidroeléctrica, implica la re-conexión de las
unidades generadoras en el menor tiempo posible. De este modo se
logra el cumplimiento de cada una de las actividades asignadas y
permite el acatamiento de los plazos establecidos determinando
con claridad el lapso de tiempo de inoperatividad que
cumplirá cara unidad.
Es necesario destacar que esto solo se podrá
cumplir, si y solo si, se realizan las labores de mantenimiento
requerida y en el orden de actividad preciso. De lo contrario el
mantenimiento no será efectivo, lo que implicaría
su repetición o en el peor de los panoramasla existencia
de un desperfecto en alguno de los componentes vitales de la
unidad generadora teniendo como consecuencia la aplicación
de actividades adicionales.
Para poder contar con un sano sistema eléctrico
nacional es indispensable contar con la oportuna disponibilidad y
el correcto funcionamiento de las unidades generadoras. Si se
cumple con lo anteriormente expuesto, se puede asumir que las
unidades generadoras se encuentran en óptimas condiciones
operativas (se define como óptima condición
operativa; al periodo operativo frecuente o regular en el cual se
desempeñan las actividades gozando de las mejores
condiciones posibles tales como: instalaciones y casa de
máquina. Es decir, cuando se desarrollan las labores de
trabajo en una ambiente regulado desde el punto de vista medio
ambiental y al mismo tiempo se cuenta y se utilizan las
técnicas y herramentaria apropiada para dicha
actividad).
Actualmente este planteamiento no es prioridad para la
organización. Si bien la operatividad de las unidades es
sumamente importante, al momento de realizar las labores de
mantenimiento la condición de trabajo es significativo,ya
que involucra la salud y bienestar de los
trabajadores.
Planteamiento del
problema.
Actualmente la casa de máquina número 2 de
la Central Hidroeléctrica "Antonio José de Sucre"
(Macagua) posee una capacidad instalada de 12 unidades
generadoras tipo Francis. Cada unidad a su vez, puede generar un
máximo de 216 Mega Watt (MW), lo que implica que posea una
potencia máxima instalada de 2592 MW. (Ver
Figura 1: Vista lateral de la casa de máquinas 2 de la
central hidroeléctrica Antonio José de Sucre
(Macagua). yFigura 2. Vista superior de la nave de montaje y las
unidades Generadoras instaladas en casa de maquina N° 2 de
macagua).
Figura 1: Vista lateral de la casa de
máquinas 2 de la central hidroeléctrica
Antonio José de Sucre (Macagua).
Fuente: Elaboración
Propia.
Figura 2. Vista superior de la nave de
montaje y las unidades Generadoras instaladas
en casa de maquina N° 2 de macagua.
Fuente: Elaboración
Propia.
Con la finalidad de llevar un mejor control, cada unidad
generadora fue identificada con una numeración. Tal es el
caso de las unidades ubicadas en la casa de maquina 2, donde
dicha numeración inicia con la número siete (7) y
culmina con la número diecinueve (19). Esto se debe a que
las seis (6) primeras unidades generadoras se encuentran en la
casa de maquina 1.
Aunque las unidades generadoras presentes en la casa de
maquina 2, cronológicamente poseen un periodo operativo
mucho menor en cuanto a su instalación y a su tiempo
activo en comparación a las unidades instaladas en la casa
de máquinas 1, estas han requerido la aplicación de
frecuentes actividades de mantenimiento preventivo. Y así
mismo demandan un número mayor de reparaciones.
Estas actividades generan principalmente pérdidas
de tiempo y el consumo de implementos de limpiezas (siendo los
retazos de tela, los más utilizados). (Ver Figura 3.
Trabajador del Departamento de Servicios Generales en labores de
limpieza la parte interna de la caverna la Unidad Generadora y
Figura 4: Trabajador del Departamento de Servicios Generales en
labores de limpieza de la caverna de la ménsula
superior).
Figura 3. Trabajador del Departamento
de Servicios Generales en labores de limpieza (aspirado del
aceite que se encuentra en el interior) de la
parte interna de la caverna la Unidad Generadora.
Fuente: Elaboración
Propia.
Figura 4. Trabajador del Departamento
de Servicios Generales en labores de limpieza de la caverna de la
ménsula superior.
Fuente: Elaboración
Propia.
Como se explicó con anterioridad, la falla con
mayor frecuencia es el aumento de la temperatura de los equipos
de disipación térmica, lo que conlleva a aplicar
actividades de mantenimiento, no siendo ésta la
anomalía más grave.
Dichas unidades presentan una pequeña
inclinación que al estar excitada por la energía
mecánica, genera pequeñas vibracionesen las paletas
del distribuidor (todo esto ocurre en el interior de la caja
espiral) generandovibraciones con una intensidad y a una
resonancia determinada que han causado la reproducción de
micro fracturas en el rotor.
El rotor, es la parte móvil conectada al eje de
la turbina. (Ver Figura 5. Componentes y configuración de
una Unidad Generadora modelo Francis para Centrales
Hidroeléctricas).
Figura 5. Componentes y
configuración de una Unidad Generadora modelo Francis para
Centrales Hidroeléctricas.
Fuente: Manual del Ingeniero
Mecánico-Edición 2008.
El rotor puede estar constituido por un imán
permanente o más frecuentemente, por un
electroimán. Un electroimán es un dispositivo
formado por una bobina enrollada en torno a un material
ferromagnético por la que se hace circular una corriente,
que produce un campo magnético. En el caso concreto de
esta serie de unidades generadoras el campo magnético es
producido por un electroimán, ya que, tiene como ventaja
ser más intenso que el de uno producido por un imán
permanente y además su intensidad puede
regularse.
Posiblemente la causa (ya que el origen de la falla no
ha sido determinado ni certificado en su totalidad, son
suposiciones basadas en observaciones de anomalías
probablemente causadas por la falla principal) las cuales hayan
surgido durante la etapa de instalación.
Si bien el desgaste progresivo ha sido mitigado a
través de la aplicación de parches
metálicos, los cuales son soldados y posteriormente
atornillados, es soldada con el fin de reforzar la estructura
metálica y atornillada no solo como refuerzo sino que
brinda una pequeña holgura de movimiento entre las parte
lo a su vez ayuda disipar a la energía cinética.
(Ver Figura 5. Componentes y configuración de una Unidad
Generadora modelo Francis para Centrales Hidroeléctricasy
Figura 6. Componentes y configuración de una Unidad
Generadora modelo Francis para Centrales
Hidroeléctricas).
Figura 6. Componentes y
configuración de una Unidad Generadora modelo Francis para
Centrales Hidroeléctricas.
Fuente: Elaboración
Propia.
Otra consecuencia que se puede percibir es el incremento
de temperatura ambiental y del índice de Temperatura Globo
Bulbo Húmedo, debido a la fricción adicional que se
experimenta entre los componentes.
Aunque la integridad física y la disponibilidad
de las unidades generadoras son sumamente importantes. No es lo
primordial, ya que, la prioridad en las actividades de
mantenimiento siempre ha sido y debe ser la salud y la integridad
de los trabajadores.
La consecuencia que cobra mayor relevancia producto de
esta anomalía es:
· El incremento de la temperatura es
la anomalía que influye con mayor fuerza en los retrasos
de la reincorporación de las unidades. Debido a que
para realizar las labores de mantenimiento es necesario
cumplir con las condiciones mínimas dispuestas en la ley
del trabajo en el código de trabajo en espacios calurosos
y la norma COVENIN 2254:1995 Calor y Frio Límites
Máximos Permisible de Exposición en Lugares de
Trabajo, dado que son las normas que regulan en la
República Bolivariana de Venezuela las condiciones de
trabajo en dichas aéreas (los espacios calurosos). Ver
Figura
7. Trabajador del Departamento de Servicios Generales en
labores de limpieza de la parte interna de la caverna la Unidad
Generadora y Figura 8. Trabajador del Departamento de Servicios
Generales en labores de limpieza (extracción del aceite
con la ayuda de trapos adsorbentes) de la parte interna de la
caverna la Unidad Generadora.
Figura 7. Trabajador del Departamento
de Servicios Generales en labores de limpieza de la parte interna
de la caverna la Unidad Generadora.
Fuente: Elaboración
Propia.
Figura 8. Trabajador del Departamento
de Servicios Generales en labores de limpieza (extracción
del aceite con la ayuda de trapos adsorbentes) de la parte
interna de la caverna la Unidad Generadora.
Fuente: Elaboración
Propia.
Objetivos de la
investigación.
Para el desarrollo del presente trabajo se desea cumplir
los objetivos que se indican a continuación.
Objetivo General.
Evaluar los niveles de carga térmica existente en
las ménsulas superior e inferior de las unidades
generadoras que operen bajo régimen de trabajo especial
que se encuentran instaladas en la casa de maquina número
2 de la Central Hidroeléctrica "Antonio José de
Sucre" (Macagua).
Objetivos Específicos.
1. Describir las anomalías técnicas
existentes en las unidades de régimen de trabajo
especial.
2. Determinar las posibles alteraciones del organismo
que pudiesen sufrir los trabajadores, debido la exposición
durante desarrollo de su jornada laboral en el interior de las
unidades generadoras que operan bajo régimen de trabajo
especial en las instalaciones de la casa de máquina
número 2 de la Central Hidroeléctrica "Antonio
José de Sucre" (Macagua).
3. Determinar los niveles de cargas térmicas
presentes en las cavernas de las ménsulas superior e
inferior de las unidades generadoras que operan bajo
régimen de trabajo especial (se seleccionó la
unidad generadora número 8).
4. Determinar la relación numérica entre
TBS Y TGBHi en el interior de las unidades generadoras que operen
bajo régimen especial (se seleccionó la unidad
generadora número 8).
Desarrollar y analizar gráficas comparativas con
los datos obtenidos en dichas unidades.
5. Proponer mejoras viables desde el punto de vista
técnico-económico desde el punto de vista de la
situación actual de la corporación
Justificación
Para llevar a cabo cualquier actividad laboral, bien sea
regular o especial (entiéndase como actividad especial
cualquiera actividad planificada o no planificada que se realice
de manera esporádica o que represente un alto grado de
riesgo para la salud del trabajador), es necesario la
aprobación de la coordinación de seguridad
industrial.
Una de las actividades que presenta mayor riesgo en las
instalaciones de casa de máquina número 2, es el
mantenimiento (de cualquier tipo, bien sea preventivo o
correctivo) que se realiza en el interior de las unidades
generadoras, en específico las que se desarrollan en las
unidades que operan bajo régimen especial.
Es por ello que se deben realizar una serie de
mediciones y posteriormente informar a los trabajares cuales son
las condiciones de trabajo (desde el punto de vista
térmico), la información que se le da los
trabajadores es:
1. Cuál es el valor de la temperatura del aire
(TBS).
2. Cuál es el valor del TGBHi.
Una vez realizada la exposición de la
información obtenida, es necesario indicarles si es
recomendable o no realizar las labores dentro de la unidad. De
ser posible, se debe indicar:
1. Bajo qué régimen de trabajo se debe
desarrollar la actividad.
· Cuál es el lapso de tiempo
permitido de trabajo y de descanso.
2. Cual es plazo de tiempo necesario para
aclimatación del organismo (tiempo que necesita el
organismo para reducir parcialmente su temperatura y no sufrir
daños permanentes).
3. Cual es plazo de tiempo necesario para la
relajación del organismo (cuál es el tiempo que
necesita el organismo para relajarse).
Figura 9. Toma de temperatura en el
interior de la Unidad Generadora.
Fuente: Elaboración
Propia.
Los trabajadores de cada coordinación y
departamento involucrado en estas actividades de mantenimiento
(coordinación y departamento de mantenimiento
mecánico, coordinación y departamento de
mantenimiento eléctrico, coordinación de servicios
generales y coordinación de seguridad industrial) se han
dado cuenta a través de análisis, racionamientos y
discusión (no estructuradas) que existe una
relación numérica entre los valores
del TBS y los valores de TGBH, estas interrogantes que surgen
durante estas charlas son la razón de ser de este trabajo,
¿numéricamente cuál es la relación
entre el TBS y el TGBH?, observar la Figura 9: Toma de
temperatura en el interior de la Unidad Generadora.
Delimitación.
El desarrollo de este trabajo se llevó a cabo en
la Coordinación de Seguridad Industrial (CSI), adscrito a
la Superintendencia de Planta Macagua, en estas instalaciones se
realizó la captura de los parámetros asociados a
los ambientes donde la Coordinación interviene, en esta
oportunidad se tomó concretamente dentro de la casa de
maquina número 2 de dicha central hidroeléctrica.
Para ser más específico en estudio se
realizó en la elevación 10.50 que es
la elevación en donde se encuentras las unidades
generadoras de dicha casa de máquina.
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