Diagnóstico de generadores de potencia

Evolución de los "servicios médicos" del INEEL para generadores de potencia: diagnóstico fuera de línea y en línea, índice de salud, rehabilitación y análisis de causa raíz de fallas.

Introducción

Los generadores son los equipos más importantes de las centrales eléctricas y de los sistemas industriales que cuentan con su propio esquema de generación. Cuando un generador falla en servicio se presentan problemas técnicos y económicos severos. Las pérdidas económicas, por los períodos de reparación y por no generar energía, son considerables. Por lo tanto, su cuidado es vitalmente importante, desde su concepción (diseño), durante su nacimiento (fabricación), operación (vida útil) y mantenimiento (rehabilitación).

Por más de 32 años, el Instituto de Investigaciones Eléctricas, ahora Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL) ha brindado servicios de diagnóstico para generadores, con la finalidad de determinar su salud e incrementar el período de su vida útil. En este artículo se detalla la evolución de estos servicios, utilizando una analogía con los servicios médicos para las personas.

Diagnóstico fuera de línea

A diferencia del cuerpo humano, los generadores han sufrido cambios considerables a través del tiempo. Los generadores antiguos eran de baja capacidad, su aislamiento era a base de asfalto, tenían un sistema de enfriamiento con aire, eran sometidos a arranques y paros mínimos, y operaban con una carga prácticamente constante. En estas condiciones, su vida útil esperada era del orden de 40 a 50 años. En los generadores modernos se implantaron mejores sistemas aislantes, sistemas de enfriamiento más eficientes y nuevas técnicas de sujeción mecánica. Esto permitió la construcción de generadores más compactos, con una potencia mejor y con mayores gradientes eléctricos, térmicos y mecánicos de operación. Sin embargo, los nuevos mercados eléctricos someten a los generadores modernos a constantes paros y arranques, y a diferentes condiciones de potencia activa y reactiva. Como resultado, la vida útil de los generadores modernos ahora se estima de aproximadamente 30 años.

Debido al estrés severo en la vida de servicio de los generadores modernos, cada año salen de operación para recibir un check-up médico menor y cada cuatro años reciben un check-up médico mayor con "consultas médicas" a domicilio, el INEEL aplica una serie de técnicas de diagnóstico fuera de línea, tales como las mediciones de resistencia de aislamiento, capacitancia, tangente de pérdidas y descargas parciales. Con estas técnicas se logran detectar "problemas de salud" en los generadores y se toman las acciones correctivas necesarias para extender el período de su vida útil.

Así como para todo médico los historiales clínicos del paciente son fundamentales, los especialistas del INEEL que realizan el diagnóstico de generadores, también revisan previamente el historial de servicio de sus pacientes, con la finalidad de identificar tendencias o condiciones anormales de operación, que pueden ayudar a establecer un buen diagnóstico.

Diagnóstico en línea

Los "servicios médicos" del INEEL para generadores han evolucionado en años recientes. Así como en las personas se utilizan equipos como el Holter de presión y cardiovascular, que monitorean la presión arterial y el ritmo cardíaco respectivamente, cuando los pacientes realizan sus actividades cotidianas; en los generadores se ha implementado el monitoreo en línea para la medición de descargas parciales, el análisis de la corriente del neutro, la bobina exploradora para detección de corto circuitos en el rotor y el análisis del voltaje inducido en la flecha que permiten monitorear la actividad de los órganos más importantes, en tiempo real. Así mismo, se implantaron niveles de alarma y disparo, para evitar la muerte de un generador en servicio.

Índice de Salud

Recientemente, en el panorama mundial se ha empezado a implantar el concepto del Índice de Salud. Es un valor numérico que se obtiene al realizar una revisión médica. El 10 indica que el paciente se encuentra en óptimas condiciones; en cambio, mientras más se aleja un paciente del 10, se infiere que tiene más riesgos a desarrollar enfermedades crónicas y degenerativas.

En el caso de los generadores, el Índice de Salud es una herramienta que fusiona toda la información proporcionada por las técnicas de diagnóstico, en un valor numérico único que representa el estado general de todos los componentes de los generadores. Se utiliza como gestión de activos, como apoyo en la toma de decisiones, en la planificación de las estrategias de mantenimiento, como indicador de riesgo y para estimar el final de la vida útil. Como resultado, se obtiene un mantenimiento más eficiente, basado en la condición de los equipos. En el INEEL se desarrollan algoritmos para calcular el Índice de Salud de grupos de generadores con características similares, tales como turbogeneradores con enfriamiento directo de hidrógeno o agua des-ionizada.

Rehabilitación

El cuerpo humano requiere rehabilitación para curar algunas enfermedades. En casos críticos, se requieren intervenciones quirúrgicas. En el caso de los generadores, algunos mecanismos de deterioro también pueden ser corregidos con un simple proceso de limpieza y secado, en otros casos, se requiere una intervención quirúrgica para sustituir devanados parciales o devanados completos. El INEEL especifica el tratamiento completo para la rehabilitación, efectúa el seguimiento de la rehabilitación y posteriormente, realiza las pruebas finales, para garantizar que la enfermedad ha sido curada.

Causa raíz de fallas

Tanto en medicina como en ingeniería existe la investigación forense, que tiene como objetivo establecer y determinar las condiciones y causas que provocaron un deceso. Se buscan evidencias de condiciones anormales de operación en las bitácoras y en los historiales de servicio. Se investigan huellas en los registros de eventos de los relevadores, se lleva a cabo la disección de los órganos involucrados, tales como bobinas, núcleo magnético o rotores. Se realizan análisis de laboratorio y simulaciones. Todo esto para determinar la causa raíz de la falla.

Las "especialidades médicas" del INEEL

Actualmente, el INEEL cuenta con múltiples "especialidades médicas" que proporcionan un servicio de diagnóstico integral de generadores, es decir: especialistas eléctricos, mecánicos, en tratamientos térmicos, y químicos, entre otros.

¡Te apoyamos en los "servicios médicos" de tus generadores!

Autor:
Ignacio Roberto Campuzano Martínez, rcm@ineel.mx
Arturo García Tevillo, tevillo@ineel.mx