Sistemas de potencia: Mantenimiento, Pruebas y Termografía

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Mantenimiento y pruebas
El mantenimiento y las pruebas de los relés de protección son aspectos críticos en los sistemas de potencia para garantizar la confiabilidad y la seguridad del sistema eléctrico. Los relés de protección desempeñan un papel fundamental al detectar y responder a condiciones anómalas en la red eléctrica, protegiendo equipos y sistemas contra fallas y asegurando la continuidad del suministro eléctrico. A continuación, se describen las principales actividades de mantenimiento y pruebas asociadas a los relés de protección en sistemas de potencia:

Mantenimiento de los Relés de Protección:

  1. Inspección Visual:
    • Realizar inspecciones visuales periódicas para detectar signos de daño físico, corrosión o desgaste.
  2. Verificación de Conexiones:
    • Verificar la integridad de las conexiones eléctricas, asegurándose de que estén limpias y ajustadas.
  3. Revisión de Registros de Operación:
    • Revisar los registros de eventos y operación para identificar patrones de funcionamiento o eventos anómalos.
  4. Actualización de Parámetros:
    • Verificar y actualizar los parámetros de configuración según sea necesario para reflejar cambios en la red eléctrica.
  5. Calibración:
    • Calibrar los relés de protección de acuerdo con las especificaciones del fabricante y los estándares aplicables.

Pruebas de los Relés de Protección:

  1. Pruebas de Funcionamiento:
    • Realizar pruebas funcionales para asegurar que los relés respondan adecuadamente a diferentes condiciones de operación simuladas.
  2. Pruebas de Inmunidad:
    • Verificar la inmunidad del relé ante condiciones adversas como armónicos, transitorios y perturbaciones electromagnéticas.
  3. Pruebas de Velocidad de Operación:
    • Evaluar la velocidad de respuesta de los relés para garantizar que actúen dentro de los tiempos especificados.

      RELÉ PROTECCIÓN SOBRE/BAJO VOLTAJE ASIMETRÍA FALLO FASE 3P
  4. Pruebas de Recierre Automático:
    • Verificar el funcionamiento del re cierre automático en relés que lo permitan, asegurando que se realice correctamente después de una operación de protección.
  5. Pruebas de Comunicación:
    • En sistemas de protección distribuida, realizar pruebas de comunicación entre relés para garantizar una coordinación adecuada.
  6. Pruebas de Seguridad:
    • Verificar las funciones de seguridad del relé, como la capacidad de bloqueo para evitar operaciones indebidas.
  7. Pruebas de Intertripping:
    • En sistemas de protección coordinada, realizar pruebas para verificar la coordinación entre relés en cascada.
    • Para garantizar que tanto el alto como el bajo voltaje los interruptores automáticos operan por fallas dentro del transformador y el alimentador, es necesario operar ambos interruptores automáticos de la protección normalmente asociada con uno. La técnica para hacer esto se conoce como intertripping.La necesidad de intertripping enlos transformadores-alimentadores surgen del hecho de que ciertos tipos de fallas producen una corriente insuficiente para operar la protección asociada con uno de los disyuntores.
      Estas fallas son:Falla # 1 – Fallos en el transformador que accionan elBuchholz retransmite y dispara el disyuntor de circuito de baja tensión local, pero no produce suficiente corriente de falla para operar la protección asociada con el disyuntor de alta tensión remotoFalla # 2 – Fallas terrestres en el devanado estelar de latransformador, que, debido a la posición de la falla en el devanado, nuevamente produce una corriente insuficiente para la operación del relé en el interruptor remoto.Falla # 3 – Fallas de tierra en el alimentador o alta tensión.devanado delta conectado, que dispara solo el interruptor de circuito de alto voltaje, dejando el transformador energizado del lado de bajo voltaje y con dos fases de alto voltaje cerca del voltaje de línea a línea sobre la tierra.

Es esencial seguir las recomendaciones del fabricante de los relés y cumplir con los estándares y regulaciones aplicables durante las actividades de mantenimiento y pruebas. Además, se debe llevar un registro detallado de todas las acciones realizadas como parte del mantenimiento preventivo.

Vida útil de un relé de protección
La vida útil de un relé de protección puede variar según varios factores, como la calidad del dispositivo, las condiciones operativas, el entorno en el que se utiliza y la frecuencia de operación. En general, se espera que un relé de protección tenga una vida útil bastante larga, pero es importante realizar un mantenimiento regular y pruebas para garantizar su rendimiento a lo largo del tiempo.

A continuación, se presentan algunos puntos generales sobre la vida útil de los relés de protección:

  1. Fabricante y Calidad:
    • La calidad del fabricante y la construcción del relé son factores clave. Los relés de fabricantes confiables y reconocidos tienden a tener una vida útil más larga.
  2. Condiciones Ambientales:
    • El entorno en el que se instala el relé puede afectar su vida útil. Factores como la temperatura, la humedad, la presencia de productos químicos agresivos y la vibración pueden desempeñar un papel importante.
  3. Frecuencia de Operación:
    • La frecuencia con la que el relé se activa y desactiva puede afectar su vida útil. Los relés diseñados para un mayor número de ciclos suelen tener una vida útil más corta que aquellos diseñados para aplicaciones de menor frecuencia.
  4. Mantenimiento Preventivo:
    • La realización de un mantenimiento preventivo regular, que incluye pruebas y calibración, puede ayudar a prolongar la vida útil del relé y garantizar su rendimiento óptimo.
  5. Obsolescencia Tecnológica:
    • A medida que avanza la tecnología, algunos modelos de relés pueden volverse obsoletos, lo que podría afectar la disponibilidad de piezas de repuesto y el soporte técnico a largo plazo.
  6. Condiciones de Operación:
    • Factores como sobrecargas, cortocircuitos y otras condiciones anómalas en la red eléctrica pueden influir en la vida útil del relé.

En general, los relés de protección están diseñados para tener una vida útil prolongada, y muchos de ellos pueden operar de manera confiable durante varias décadas. Sin embargo, es crucial seguir las recomendaciones del fabricante en cuanto a mantenimiento y pruebas, y considerar la posibilidad de actualizaciones tecnológicas cuando sea necesario para asegurar un rendimiento continuo y confiable del sistema de protección.

Mantenimiento y pruebas de los disyuntores

El mantenimiento y las pruebas de los disyuntores son esenciales para garantizar la operación segura y confiable de los sistemas eléctricos. Los disyuntores son dispositivos críticos que protegen equipos y circuitos al interrumpir la corriente eléctrica en caso de sobrecargas o cortocircuitos. A continuación, se describen algunas de las actividades técnicas asociadas con el mantenimiento y las pruebas de disyuntores:

Mantenimiento de Disyuntores:

  1. Inspección Visual:
    • Realizar inspecciones visuales periódicas para identificar signos de desgaste, corrosión, o daño físico en el interruptor y sus componentes.
  2. Lubricación:
    • Lubricar los mecanismos de operación para garantizar un funcionamiento suave y evitar la acumulación de suciedad que pueda afectar la operación.
  3. Ajuste y Apriete de Conexiones:
    • Verificar y ajustar las conexiones eléctricas para asegurar una transferencia de corriente eficiente y reducir la resistencia eléctrica.
  4. Pruebas Funcionales:
    • Realizar pruebas de operación para asegurarse de que el disyuntor se abre y cierra correctamente. Esto incluye pruebas manuales y automáticas.
  5. Pruebas de Disparo de Sobrecarga y Cortocircuito:
    • Aplicar corrientes de prueba para verificar la capacidad del disyuntor para operar bajo condiciones de sobrecarga y cortocircuito según las especificaciones del fabricante.

Pruebas de Desempeño:

  1. Pruebas de Tiempo de Operación:
    • Medir y verificar los tiempos de operación del disyuntor, incluyendo el tiempo de apertura y cierre, para garantizar que estén dentro de los límites especificados.
  2. Pruebas de Contacto Eléctrico:
    • Medir y evaluar la resistencia de los contactos principales y auxiliares para asegurar una conexión eléctrica adecuada.
  3. Pruebas de Resistencia de Aislamiento:
    • Verificar la resistencia de aislamiento entre polos y hacia tierra para prevenir posibles problemas de aislamiento.
  4. Pruebas de Recorrido Mecánico:
    • Verificar el recorrido mecánico del mecanismo de operación, asegurándose de que los contactos se muevan libremente y sin obstrucciones.

Mantenimiento de Mecanismos de Operación:

  1. Reemplazo de Piezas Desgastadas:
    • Sustituir cualquier pieza desgastada o dañada del mecanismo de operación, como resortes, cuchillas o contactos.
  2. Calibración:
    • Calibrar los dispositivos de medición y protección asociados con el disyuntor para garantizar su precisión.
  3. Reemplazo de Arcos y Cámaras de Soplado:
    • Si el disyuntor es del tipo de soplado, reemplazar las cámaras de soplado y los dispositivos de extinción de arco según sea necesario.

Es fundamental realizar estas actividades de mantenimiento y pruebas de acuerdo con las recomendaciones del fabricante y los estándares aplicables. Además, llevar un registro detallado de todas las pruebas y mantenimientos realizados contribuirá a un mantenimiento efectivo y a la gestión de la confiabilidad del sistema eléctrico.

Pruebas de baterías en sistemas de potencia críticos

Las pruebas de baterías en sistemas de potencia críticos son fundamentales para asegurar que las baterías de respaldo estén en condiciones óptimas y puedan proporcionar energía confiable en caso de una interrupción en el suministro principal. La frecuencia de las pruebas de baterías depende de varios factores, incluyendo el tipo de batería, las condiciones ambientales, la criticidad del sistema, las normativas aplicables y las recomendaciones del fabricante. A continuación, se ofrecen algunas pautas generales:
  1. Pruebas Trimestrales:
    • Realizar pruebas de voltaje para verificar la tensión de la batería.
    • Inspeccionar visualmente las baterías en busca de signos de corrosión, fugas o daño físico.
    • Verificar las conexiones para asegurar que estén limpias y bien ajustadas.
  2. Pruebas Semestrales:
    • Realizar pruebas de capacidad para evaluar la capacidad real de la batería.
    • Medir la resistencia interna de la batería para detectar posibles problemas.
    • Realizar pruebas de descarga para evaluar el rendimiento de la batería bajo carga.
  3. Pruebas Anuales:
    • Realizar una inspección más detallada de las baterías.
    • Verificar la temperatura de operación y las condiciones ambientales.
    • Realizar pruebas de descarga a carga completa para evaluar el rendimiento en condiciones más exigentes.
  4. Pruebas Cada 2-3 Años:
    • Realizar una evaluación completa de la batería, incluyendo pruebas de resistencia interna, capacidad y voltaje.
    • Considerar pruebas de autonomía para evaluar el tiempo que la batería puede suministrar energía a la carga.
  5. Pruebas Cada 5 Años o Según las Recomendaciones del Fabricante:
    • Realizar pruebas de carga completa para evaluar la capacidad de la batería en condiciones de carga máxima.
    • Considerar la posibilidad de realizar pruebas de capacidad más avanzadas, como pruebas de descarga profunda.

Es importante tener en cuenta que estas son pautas generales y que las recomendaciones específicas pueden variar según el tipo de batería (plomo-ácido, níquel-cadmio, litio, etc.), el entorno operativo y las especificaciones del fabricante. Además, las normativas locales y los códigos eléctricos pueden establecer requisitos específicos para las pruebas de baterías en sistemas críticos. Siempre se debe seguir la orientación del fabricante y cumplir con las regulaciones aplicables.

Modificación del equipo de conmutación

La modificación del equipo de conmutación en sistemas eléctricos implica realizar cambios o mejoras en los dispositivos de conmutación, como interruptores, seccionadores, contactores u otros componentes asociados. Estas modificaciones pueden ser necesarias por varias razones, como cambios en los requisitos operativos, actualizaciones tecnológicas, expansión del sistema, cumplimiento de normativas, o mejoras en la eficiencia y seguridad. A continuación, se describen algunos aspectos comunes relacionados con la modificación del equipo de conmutación:
  1. Actualización Tecnológica:
    • La tecnología de equipos de conmutación puede evolucionar con el tiempo. La modificación puede implicar la sustitución de componentes antiguos por versiones más modernas y eficientes.
  2. Expansión del Sistema:
    • Cuando se expande un sistema eléctrico, puede ser necesario agregar nuevos equipos de conmutación o modificar la configuración existente para adaptarse al crecimiento de la carga eléctrica.
  3. Cumplimiento de Normativas:
    • Las normativas y estándares en el ámbito eléctrico pueden cambiar con el tiempo. La modificación del equipo de conmutación puede ser necesaria para cumplir con las nuevas normativas de seguridad, protección y eficiencia energética.
  4. Mejora de la Confiabilidad:
    • La modificación puede dirigirse a mejorar la confiabilidad del sistema, por ejemplo, mediante la instalación de dispositivos de conmutación más robustos o redundantes.
  5. Integración de Nuevas Funcionalidades:
    • La modificación puede incluir la incorporación de nuevas funcionalidades o características en el equipo de conmutación, como la monitorización remota, la automatización o la capacidad de comunicación.
  6. Sustitución de Componentes Desgastados:
    • Con el tiempo, los componentes de los equipos de conmutación pueden desgastarse. La modificación puede implicar la sustitución de partes individuales para mantener o mejorar el rendimiento.
  7. Optimización de la Configuración:
    • Se pueden realizar modificaciones para optimizar la configuración del sistema, mejorando la coordinación de protecciones, reduciendo pérdidas de energía, o mejorando la capacidad de maniobra del sistema.
  8. Adaptación a Cambios en la Carga:
    • Las modificaciones pueden ser necesarias para adaptar el equipo de conmutación a cambios en la carga, como la variación de la demanda eléctrica.

Es fundamental que cualquier modificación del equipo de conmutación se realice de acuerdo con las normativas y estándares aplicables. Se deben seguir los procedimientos de ingeniería adecuados, y es recomendable contar con la supervisión de profesionales especializados. Además, se debe llevar un registro detallado de todas las modificaciones realizadas para facilitar la gestión y el mantenimiento del sistema eléctrico.

Modificación de los controles de un Sistema de Transferencia Automática

La modificación de los controles de un Sistema de Transferencia Automática (ATS, por sus siglas en inglés) implica ajustar o cambiar los parámetros y configuraciones del dispositivo para adaptarlo a nuevos requisitos operativos, actualizar tecnologías, mejorar la funcionalidad o cumplir con cambios en el sistema eléctrico. Los ATS son dispositivos esenciales en sistemas de energía de respaldo, ya que facilitan la transferencia automática entre la fuente de alimentación principal y la fuente de respaldo, como un generador.

A continuación, se describen algunos aspectos generales relacionados con la modificación de los controles de un ATS:

  1. Actualización Tecnológica:
    • La modificación puede implicar la actualización de los componentes electrónicos del ATS para aprovechar tecnologías más modernas y mejorar la eficiencia y confiabilidad.
  2. Cambio de Parámetros:
    • Ajustar los parámetros del ATS para adaptarse a nuevas condiciones operativas, cambios en la carga o para mejorar la coordinación con otros sistemas eléctricos.
  3. Integración de Características Adicionales:
    • Agregar funcionalidades adicionales al ATS, como la monitorización remota, la comunicación con otros dispositivos o la implementación de esquemas más avanzados de transferencia de carga.
  4. Cumplimiento de Normativas:
    • Modificar los controles del ATS para cumplir con nuevas normativas, códigos eléctricos u otros requisitos reglamentarios.
  5. Adaptación a Cambios en la Configuración del Sistema:
    • Ajustar el ATS para adaptarse a cambios en la configuración del sistema eléctrico, como la incorporación de nuevos generadores o la reconfiguración de la red eléctrica.
  6. Mejora de la Secuencia de Transferencia:
    • Modificar la lógica de control para mejorar la secuencia de transferencia entre la fuente principal y la fuente de respaldo, garantizando transiciones más suaves y rápidas.
  7. Ajuste de Tiempos de Retardo:
    • Modificar los tiempos de retardo en la transferencia entre fuentes para optimizar la coordinación y la respuesta del sistema ante eventos de pérdida o recuperación de la alimentación principal.

Es crucial que las modificaciones en los controles del ATS sean realizadas por personal calificado y en cumplimiento con las recomendaciones del fabricante y las normativas locales. Antes de realizar cualquier modificación, es recomendable realizar un análisis detallado de las necesidades del sistema y evaluar los posibles impactos de los cambios propuestos. Además, documentar todas las modificaciones realizadas y llevar un registro detallado es fundamental para el mantenimiento y la gestión del sistema eléctrico.

Simuladores de funcionamiento en el sitio

La realización de simuladores de funcionamiento en el sitio puede ser una herramienta valiosa para mejorar la capacitación, la familiarización y la validación de los sistemas eléctricos y de control en instalaciones industriales, centros de datos, plantas de energía y otros entornos críticos. Los simuladores permiten recrear condiciones operativas específicas y escenarios de falla de manera controlada, sin afectar la operación real del sistema. A continuación, se presentan algunas consideraciones sobre la utilización de simuladores de funcionamiento en el sitio:

Ventajas:

  1. Capacitación Efectiva:
    • Los simuladores permiten proporcionar formación práctica y realista a operadores, técnicos y personal de mantenimiento, mejorando la comprensión y las habilidades necesarias para operar y mantener el sistema de manera segura y eficiente.
  2. Validación de Sistemas:
    • Los simuladores pueden utilizarse para validar y verificar el rendimiento de los sistemas de control, la lógica de operación y las estrategias de protección en condiciones simuladas antes de la puesta en marcha o la implementación en el sistema real.
  3. Análisis de Escenarios de Falla:
    • Permite realizar pruebas de escenarios de falla y evaluar la respuesta del sistema, identificando posibles áreas de mejora y garantizando una operación segura y confiable en situaciones adversas.
  4. Optimización de Procesos:
    • Los simuladores pueden ayudar en la identificación y optimización de parámetros de operación, estrategias de control y configuraciones del sistema para mejorar la eficiencia y la productividad.

Consideraciones:

  1. Costo y Complejidad:
    • La implementación de simuladores de funcionamiento puede requerir una inversión significativa en términos de hardware, software y recursos de ingeniería especializados.
  2. Mantenimiento y Actualización:
    • Los simuladores necesitan ser mantenidos y actualizados regularmente para reflejar cambios en el sistema real, actualizaciones tecnológicas y mejoras en las estrategias de control.
  3. Interoperabilidad:
    • Es crucial asegurar la interoperabilidad entre el simulador y los sistemas de control y monitoreo reales para garantizar una representación precisa y fidedigna de las condiciones operativas.
  4. Validación y Verificación:
    • Es fundamental realizar pruebas de validación y verificación para asegurar que el simulador funcione correctamente y proporcione resultados precisos y confiables.

En resumen, la realización de simuladores de funcionamiento en el sitio puede ser beneficiosa en términos de formación, validación y optimización de sistemas eléctricos y de control. Sin embargo, es importante evaluar cuidadosamente las necesidades, los costos, las complejidades y los riesgos asociados para determinar la viabilidad y el valor agregado de la implementación de simuladores en un entorno específico.

Termografía

Aplicación y uso de programas de imágenes térmicas en inspecciones de mantenimiento predictivo de diversos componentes eléctricos

El uso de programas de imágenes térmicas, también conocidas como cámaras termográficas, en inspecciones de mantenimiento predictivo en componentes eléctricos es una práctica común y valiosa. Estas cámaras capturan imágenes basadas en la radiación térmica de los objetos, lo que permite identificar variaciones de temperatura y posibles problemas en los equipos eléctricos. Aquí hay algunas formas en que se aplican estas imágenes térmicas en inspecciones de mantenimiento predictivo:

1. Detección de Puntos Calientes:

  • Las cámaras termográficas permiten identificar puntos calientes en componentes eléctricos, como conexiones, interruptores, fusibles y componentes del tablero eléctrico. Los puntos calientes pueden ser indicativos de conexiones flojas, resistencias aumentadas o problemas de carga.

2. Inspección de Conexiones Eléctricas:

  • Las conexiones eléctricas defectuosas tienden a generar más calor. La termografía permite inspeccionar visualmente las conexiones para detectar posibles problemas como corrosión, apriete insuficiente o desgaste.

3. Identificación de Sobrecalentamientos:

  • La identificación temprana de componentes que se están sobrecalentando puede prevenir fallas catastróficas. Las cámaras térmicas ayudan a detectar problemas antes de que se conviertan en fallas críticas.

4. Evaluación de Equilibrio de Carga:

  • Las imágenes térmicas pueden utilizarse para evaluar el equilibrio de carga en sistemas eléctricos al identificar desviaciones de temperatura entre conductores, lo que puede indicar desequilibrios o problemas en la distribución de carga.

5. Inspección de Equipos de Distribución de Energía:

  • Las cámaras térmicas son útiles para inspeccionar transformadores, interruptores de circuito, disyuntores y otros equipos de distribución de energía para detectar posibles problemas de sobrecarga, fallos o desgaste.

6. Evaluación de Paneles Solares:

  • En sistemas de energía solar, las cámaras térmicas pueden utilizarse para inspeccionar las células solares y los componentes eléctricos asociados, identificando puntos calientes que podrían indicar problemas de eficiencia o fallos.

7. Monitoreo Continuo:

  • Algunas cámaras térmicas pueden utilizarse para el monitoreo continuo de componentes eléctricos, proporcionando alertas en tiempo real en caso de que se detecte un aumento significativo de temperatura.

8. Informe de Inspección:

  • Las imágenes térmicas capturadas se pueden utilizar para generar informes detallados de inspección, lo que facilita la documentación de problemas detectados, el seguimiento de cambios en el tiempo y la planificación de acciones correctivas.

Consideraciones Importantes:

  • Es esencial que las inspecciones termográficas sean realizadas por personal capacitado en la interpretación de imágenes térmicas y en la identificación de posibles problemas.
  • Las condiciones ambientales, como la temperatura ambiente y la radiación solar, pueden afectar la precisión de las mediciones térmicas.
  • La termografía es una herramienta complementaria y no sustituye a otras técnicas de mantenimiento predictivo.

La termografía es una herramienta poderosa en el mantenimiento predictivo, permitiendo la identificación temprana de problemas en componentes eléctricos antes de que causen fallas graves.

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