Propuesta de un modelo de confiabilidad del sistema gobernador de unidades generadoras, central Francisco de Miranda (página 2)
CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA
La información fue
recogida dentro un
ambiente natural
(personal de la
sección de
Ingeniería).
Podemos decir
que fue de tipo
multivariable
Se define como el
procedimiento de
donde y cuando se
recopila la
información
CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA
Variable
Variable
Independiente:
Sistema de
Gobernación
Definición
Conceptual
Es un sistema de
control asociado a
la unidad
generadora que
permite mantener
constante la
velocidad a la
máquina
Definición
Operacional
Es un sistema de
control asociado a
la unidad
generadora que
permite mantener
la velocidad
constante,
garantizando así el
equilibrio entre la
potencia mecánica
y la potencia
eléctrica a
frecuencia
constante
Observación
-Parada de los
motores de
Gobernador por
Potencia.
-Daños a los
equipos de
medición.
Variable
Dependiente:
Disminución de la
productividad de
energía
Es cuando existen
anomalías y cae la
producción de la
empresa.
Es cuando ciertos
equipos tienden a
fallar y hacen que
Corpoelec tenga
pérdidas
económicas en su
producción.
-Factor
costo/tiempo.
-Ineficiencia al
sistema nacional.
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La población de la presente investigación estuvo
formada por el Sistema Gobernador instalado en las
doce (12) Unidades Generadoras de la casa de máquinas
de la Central Hidroeléctrica Francisco de Miranda de la
empresa Corpoelec. Según González (2000), “constituye
la totalidad de un grupo de elementos u objetos que se
quiere investigar, es el conjunto de todos los casos que
concuerdan con lo que se pretende investigar” (p.98). La
muestra está comprendida por el Gobernador de las doce
(12) Unidades Generadoras cuyas características técnicas
y de instalación son iguales.
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Se hizo una revisión y evaluación de las características técnicas y el funcionamiento del Sistema
Gobernador, según el manual de operación y mantenimiento del Gobernador de Potencia de la
Central Hidroeléctrica Francisco de Miranda.
Por medio de visitas a la Casa de Máquinas e interpretación de planos del manual de
operación y mantenimiento del Gobernador se identificaron las interrelaciones
operativas en serie y en paralelo entre los componentes del Sistema gobernador.
Luego de identificar interrelaciones operativas por cada Sub-Sistemas se definió de
manera estadística las confiabilidades por componentes del Sistema Gobernador.
Una vez definida las confiabilidades por componentes se armó el Diseño del Modelo de
Confiabilidad del Sistema Gobernador tomando en cuenta las interrelaciones entre los
Sistemas.
Una vez Diseñado el Modelo de Confiabilidad se realizó una evaluación del Impacto que tiene
este estudio en la optimización de las actividades que realiza el departamento de Ingeniería de
Planta.
?
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Se muestran los aspectos referentes a la situación actual de la
Confiabilidad del Sistema Gobernador de las Unidades Generadoras.
•Con esta información se
hacen estudios de la
Confiabilidad tomando en
cuenta el Macro-Sistema
Gobernador como un solo
equipo conectado de análisis
de modos y efectos de fallas.
Las diferentes paradas
son contabilizadas,
estudiadas sus causas
y el tiempo por el cual
dejaron de estar en
funcionamiento, estos
datos son
considerados para
alimentar la base de
datos y se apoya para
obtener información de
los registros de la
desconexión (salidas)
de las Unidades
Generadoras
?
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Diagrama de Flujo de la condición actual de los estudios estadísticos
bajo la responsabilidad de la coordinación de Ingeniería de Planta en
Planta Caruachi:
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?
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Evaluar las características técnicas y el funcionamiento del Sistema
Gobernador.
. Componentes del Sistema Gobernador
•Dentro de la Casa de Maquinas de Planta Caruachi El Gobernador está ubicado en la Elev.
50,05, en la Galería de Equipos Electromecánicos, específicamente en la entrada al pozo
de la Turbina de las doce unidades de la Casa de Máquinas.
?
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Evaluar las características técnicas y el funcionamiento del Sistema
Gobernador.
Funcionamiento del Sistema Gobernador.
Regulación de Frecuencia.
Optimización de ángulo
de inclinación de los
alabes, con relación a la
caída y apertura de paletas
directrices.
Regulación de
Desviaciones de
Velocidad.
Control y Limitación
Hidro- Mecánica y
eléctrica de Sobre-
Velocidad.
Limitación Mecánica y
Eléctrica de apertura de
paletas directrices.
Detención de
deslizamiento de la
unidad.
?
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Evaluar las características técnicas y el funcionamiento del Sistema
Gobernador.
Funciones de los Componentes del Sistema Gobernador
Cubículo Electrónico del Gobernador – (CE).
?
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Evaluar las características técnicas y el funcionamiento del Sistema
Gobernador.
Funciones de los Componentes del Sistema Gobernador
Unidad Hidráulica de Potencia – (UHP – GOB)
Suministrar y controlar el aceite a presión al sistema de
Gobernación, distribuir el aceite por los servomotores de las
paletas directrices y de los alabes del rodete.
Componentes de la UHP:
La E70 una válvula principal.
El Bloque Múltiple de la Válvula piloto.
La Válvula de arranque/ parada / de emergencia.
?
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Evaluar las características técnicas y el funcionamiento del Sistema
Gobernador.
Funciones de los Componentes del Sistema Gobernador
Centro de Control de Motores – (CMM – GOB)
La función de este cubículo se encuentran ubicados todos los
equipos y dispositivos de protección y control de los motores
para: Bombas Principales BG1 – BG2, Bomba Reforzadora BRG,
Bomba de enfriamiento de aceite BEG
Las bombas se pueden seleccionar para ejecutarse en
cualquiera de los modos siguientes:
•Bomba 1 (BRG): Continuamente con la turbina en
servicio.
•Bomba 2 (BG–1): Stand – BY para la bomba 1 en control
del interruptor de presión con la turbina en servicio y el
mantendrá la presión de sistema en Stand – Still.
•Bomba 3 (BG-2): Reserva para la bomba 2 en caso que
no puede arrancar dentro de un tiempo determinado
?
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Evaluar las características técnicas y el funcionamiento del Sistema
Gobernador.
Funciones de los Componentes del Sistema Gobernador
Interfaz Hombre-Máquina.
Asigna valores de consigna mediante un menú sencillo y
fácil
de usar
para el
personal de mantenimiento y
operaciones.
Señales de Relevante Importancia:
•Alimentación – Bombas y Motores.
•Protecciones de los Motores.
•Selección de Avece – BG1 – BG2.
•Nivel Muy Bajo Tanque Sumidero – GOB 71TM1.
•Temperatura Alta Aceite Tanque Sumidero – GOB
TPTAI.
•Presión de Paro – GOB 63T07.
•Arranque Bomba Avance – GOB 63T04.
•Arranque Bomba Reserva – GOB 63T03.
?
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Identificar las interrelaciones operativas en serie y en paralelo entre
componentes del Sistema Gobernador.
Mediante una representación gráfica del Sistema Gobernador
se ilustraron los equipos componentes del sistema.
•La representación gráfica que se realizo fue mediante
Diagramas de Bloques de Confiabilidad ya que muestra el
efecto del funcionamiento de un componente tienen sobre el
funcionamiento del sistema
•Se logró obtener un Diagrama General del Sistema
Gobernador y este a su vez fue compuesto principalmente en
dos (2) grupos de diagramas como son:
Cubículo Electrónico del Gobernador (CE-GOB).
Unidad Hidráulica de Potencia del Gobernador
•Fueron plasmados diecisiete (17) diagramas en un documento
de Microsoft PowerPoint muy detallado y preciso
Gobernador
Alabes E70R
?
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Identificar las interrelaciones operativas en serie y en paralelo entre
componentes del Sistema Gobernador.
Sistemas
Nivel 1
Nivel 2
Nivel 3
Nivel 4
S
I
S
T
E
M
A
G
O
B
E
R
N
A
D
O
R
FUNCIONAMIENTO HIDRÁULICO DEL
GOBERNADOR
Válvula Principal E70 A
Sistema Hidráulico del Bloque Distribuidor de Válvula Piloto
Válvula Arranque/ Parada/ Paro de
La E70R Válvula Principal
Unidad de Control Electro-
Hidráulica Para Control de Los
Bloque de Válvulas Piloto
Sistema de Enfriamiento de Aceite de
la UHP
Sistema de Filtrado de Aceite Válvula
Piloto.
Bomba de Jockey para carga a los
Tanques de Presión de Aire
Válvulas de Separación doble
(CE-GOB) N/P
N/P
Unidad Hidráulica de Potencia acumuladores de Presión.
(UHP) Bombas BG1 y BG2.
Panel de Operación del CE-GOB
Cubículo Electrónico del Gobernador Controlador Manual del CE-GOB
Controlador Automático del CE-
GOB
?
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Identificar las interrelaciones operativas en serie y en paralelo entre
componentes del Sistema Gobernador.
Diagrama del Sistema Gobernador.
El gobernador es de tipo electro-hidráulico actúa
conjuntamente la parte electrónica llamada Cubículo
Electrónico del Gobernador (CE-GOB) y el de la parte
Hidráulica del Gobernador (UHP-GOB)
?
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Identificar las interrelaciones operativas en serie y en paralelo entre
componentes del Sistema Gobernador.
Diagrama del Funcionamiento
Hidráulico del Gobernador.
Su principal función es suministrar y
controlar el aceite a presión al
sistema de Gobernación
?
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Identificar las interrelaciones operativas en serie y en paralelo entre
componentes del Sistema Gobernador.
Diagrama del Controlador Manual del CE-GOB
El programa de arranque y parada de la unidad
en el modo de operación manual verificara él
envió de comandos desde la IHM y el
cumplimiento de las condiciones prestablecidas.
?
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Identificar las interrelaciones operativas en serie y en paralelo entre
componentes del Sistema Gobernador.
Diagrama de las Válvulas de
Separación Doble.
Cierra la válvula que descarga cuando
la presión sea baja, (estará energizado
el interruptor de presión baja)
?
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Definir las confiabilidades por componentes del Sistema
Gobernador.
Para especificar la confiabilidad por
componentes del Sistema
Gobernador se debe obtener
mediante la introducción de valores
de los parámetros de forma (ß) y
escala (?) de cada elemento
componente de un Subsistema.
??(????????????)??
( )??
?
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Definir las confiabilidades por componentes del Sistema
Gobernador.
Luego de introducir los valores de los
parámetros estándar se definió el
tiempo de estudio (en horas), el
tiempo tomado para esta Propuesta
fue de 8 meses las cuales son 5844
horas.
El cálculo fue realizado con la
siguiente Formula de la confiabilidad
de la distribución de Weibull:
En términos porcentuales se aprecia
que la Válvula 2/2 de Cartuchos (126)
posee una confiabilidad del 94% en el
Subsistema
??(??)=
??
??
?? ??
??(??) =
??
????????
?? ?? =??,????????????????
?
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Definir las confiabilidades por componentes del Sistema
Gobernador.
La Propuesta del Modelo de
Confiabilidad se estableció en
formato digital de hojas de
cálculo en Microsoft Exel que
le servirá a la Coordinación
de Ingeniería de Planta.
=1/EXP((5844/G33)*F33)
?
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Definir las confiabilidades por componentes del Sistema
Gobernador.
Número de
Horas
Función
exponencial
?
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema
Gobernador.
El Modelo de Confiabilidad
consiste en una red de
componentes del Sistema
Gobernador que se obtuvo
mediante la introducción de
valores de los parámetros de
forma y escala de los sistemas
indicados en serie y paralelo del
Sistema Gobernador donde se
obtuvo la Confiabilidad de cada
Subsistema de modo
especificado.
Una vez Identificado las
interrelaciones
operativas realizadas en
el Objetivo número 2
del presente trabajo en
el cual se adquirió el
conocimiento de todos
los Sub sistemas
Obtenidos los valores
de confiabilidad de cada
componente de cada
Subsistemas del
Sistema Gobernador
explicado en el objetivo
número 3 del Presente
trabajo
Se llevó a cabo la
construcción el Diseño
del Modelo de
Confiabilidad
?
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema
Gobernador.
Modelo de confiabilidad del Sistema
Gobernador.
. .
( )???? ( )???? ( )????
??
??
?
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema
Gobernador.
de la confiabilidad del
Sistema Gobernador fue la
siguiente:
=1-(1-H14)*(1-H22)
La infiabilidad se obtiene de
la resta algebraica de “1” que
es el valor de confiabilidad al
100% y el valor de
confiabilidad obtenido con la
formula.
=1-N15
Modelo de confiabilidad del
Sistema Gobernador.
La ecuación para el cálculo
??=
??
?? ?? ??
???? ???? ????
???? ???? ????
??=1- 1-
??
??
????
????
????
. 1-
??
??
????
????
????
. 1-
??
??
????
????
????
?
CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA
Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema
Gobernador.
Modelo de confiabilidad del Sistema
Gobernador.
?
CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA
Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema
Gobernador.
Modelo de confiabilidad del Sistema
Gobernador.
?
CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA
Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema
Gobernador.
Análisis del Modelo de Confiabilidad del
Sistema Gobernador.
?
CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA
Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema
Gobernador.
Análisis del Modelo de Confiabilidad del
Sistema Gobernador.
?
CORPOELEC, CENTRAL HIDROELÉCTRICA FRANCISCO DE MIRANDA
Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema
Gobernador.
Modelo de Confiabilidad de la Válvula de
Separación Doble
?
Obteniendo una confiabilidad del Subsistema de 99,6%.
=C29*(1-(((1-G14)*(1-G22))*K22*N22)*(((1-G44)*(1-G36))*K36*N36))
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema
Gobernador.
Modelo de Confiabilidad de la Válvula de
Separación Doble
Resolviendo el Sistema queda de la siguiente manera:
?
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema
Gobernador.
Modelo de Confiabilidad de la Válvula de
Separación Doble
?
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema
Gobernador.
Análisis del Modelo de Confiabilidad del Subsistema Válvulas de Separación Doble.
?
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Diseñar el Modelo de Confiabilidad del Sistema
Gobernador.
Análisis del Modelo de Confiabilidad del Subsistema Válvulas de Separación Doble.
?
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Evaluar el Impacto del Diseño del Modelo de Confiabilidad del Sistema
Gobernador en las actividades de la Coordinación de Ingeniería de Planta.
Durante la construcción del Modelo de Confiabilidad
del Sistema Gobernador se contó con la ayuda del
personal capacitado el conocimiento del Sistema
Gobernador de la Coordinación de Ingeniería de
Planta de Planta Caruachi.
Se evaluó el impacto del Diseño del Modelo de
confiabilidad en las acciones de la coordinación de
Ingeniería de Planta con algunos de los métodos y/o
herramientas usados y aplicados a la Ingeniería
Industrial
Servir como base de datos para la comparación con
los valores reales obtenidos en la pruebas y buscar
asemejar al valor teórico obtenido.
?
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Evaluar el Impacto del Diseño del Modelo de Confiabilidad del Sistema
Gobernador en las actividades de la Coordinación de Ingeniería de Planta.
Diagrama de Ishikawa
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Matriz FODA
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Diagrama de Flujo Propuesto
Se recopiló información técnica necesaria para Describir e Identificar de forma exacta las Características y el funcionamiento del
Sistema Gobernador y de los Subsistemas que los comprende; dentro del Macro Sistema Unidad Generadora de la Central
Hidroeléctrica Francisco de Miranda, Planta Caruachi.
Por medio de la observación directa y de estudio de planos, documentos del fabricante, manuales, informes encontrados
en la Coordinación de Ingeniería de Planta se alcanzó lustrar e Interpretar cada uno de los Sub-Sistemas del Sistema
Gobernador y llevar a cabo la correcta Caracterización funcional del Sistema.
Por medio de tablas estándar de parámetros de forma y escala se definió las confiabilidades por componentes del
Sistema Gobernados y de los Subsistemas que lo comprenden fue utilizada la Distribución Weibull en cada elemento del
Sistema.
Se diseñó el Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador utilizando la herramienta Microsoft Exel para este proceso ya que
es compatible con el software libre llamado LibreOffice utilizado en la empresa, tomando en cuenta las interrelaciones
operativas mediante diagramas de bloques de Confiabilidad para obtener la confiabilidad total de cada Subsistema establecer
gráficos circulares y gráficos de barras apiladas para evidenciar índices de Confiabilidad.
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Del análisis de los resultados a través de este estudio
se obtuvieron las conclusiones siguientes:
Se logró validar el Diseño del Modelo de Confiabilidad ya que fue realizado con el personal experto
de la Coordinación de Ingeniería de Planta tomando en cuenta las conexiones operativas de los
componentes y Subsistemas del Sistema Gobernador y de los valores de confiabilidad arrojado por
cada uno de ellos en comparación con la realidad.
Por medio del diseño del Modelo de Confiabilidad se logró estimar la confiabilidad del Sistema
Gobernador obteniendo un 98% en el tiempo de estudio establecido según la frecuencia de
mantenimiento, así como también se alcanzó identificar los Subsistemas que poseen baja
confiabilidad, Subsistemas en estado de alerta y Subsistemas más Confiables.
Mediante de diagrama Ishikawa, matriz FODA, diagramas de Procesos se consiguió evaluar el
Impacto del Diseño del Modelo de Confiabilidad del Sistema Gobernador en las actividades
realizadas por la Coordinación de Ingeniería de Planta.
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Del análisis de los resultados a través de este estudio
se obtuvieron las conclusiones siguientes:
Aplicar la Propuesta de Modelo de Confiabilidad elaborado para monitorear la
confiabilidad del Sistema Gobernador ya que los evidencia de manera detallada y
precisa.
Efectuarlo los cálculos de los parámetros de forma y escala de la distribución Weibull
mediante los datos obtenidos en las Salidas Forzadas de Sistema Gobernador yo de los
componentes de cada Subsistema que actúan en las Unidades Generadoras y con esto
obtener valores reales de Confiabilidad los cuales deberán ser almacenados en la base
de datos en un registro histórico de la Planta.
Proponer los modelos de confiabilidad para los Sistemas Excitatriz y Generador de las
Unidades Generadoras.
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En función de los resultados y conclusiones que se
obtuvieron mediante la Propuesta del Modelo de Confiabilidad
se pueden considerar las siguientes recomendaciones:
Para futuras propuestas de modelos de confiabilidad de otros sistemas de la Unidad
Generadora se debe solicitar apoyo a personal capacitado y expertos en el
funcionamiento de los Sistemas y Subsistemas ya que es importante analizar el
funcionamiento detalladamente para la construcción del Modelo de confiabilidad.
Optimizar los mantenimientos preventivos ya que la Confiabilidad del Sistema
dependerá directamente del buen estado y la vida útil de cada Subsistema y de los
elementos que lo comprenden.
Ejecutar los mantenimientos preventivos programados para cada Subsistema y especial
atención a los que posean baja confiabilidad ya que están propensos a fallar durante el
periodo de tiempo establecido para el estudio.
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En función de los resultados y conclusiones que se
obtuvieron mediante la Propuesta del Modelo de Confiabilidad
se pueden considerar las siguientes recomendaciones:
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