proyecto identificacion de falla potencial en vtf

8/17/2019 Proyecto Identificacion de Falla Potencial en Vtf

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE TULA-TEPEJI

Organismo descentralizado de la administraciónPública del estado de Hidalgo.

Nombre del proyecto:

Identificación de falla potencial en el ventilador de tiro forzado de

la unidad-2

Para obtener el título de:

Ingeniería en mantenimiento industrial

Presenta:

Daniel Rodríguez Mendoza

26 de abril de 2013





Nombre del proyecto:

Identificación de falla potencial en el ventilador de tiro forzado de

la unidad-2

Para obtener el título de:

Ingeniería en mantenimiento industrial

Presenta:

Daniel Rodríguez Mendoza

Asesor académico Asesor Industrial

ing. Gilberto mancilla Camacho Ing. Hugo Lenin Díaz Montaño





AGRADECIMIENTOS

A mi familia.

Este proyecto está dedicado a mi familia por el gran esfuerzo que ha hecho al apoyar un

sueño que toda mi vida he tenido, el cual se ha cumplido debido al empeño que le he puesto

para lograrlo y no fallar a ese entusiasmo con el que me apoyan siempre.

A mí mismo.

por la persistencia para no dejarme vencer por las adversidades que se fueron presentando

durante el trascurso de mi carrera, y por enfrentar con tenacidad cada uno de los retos que

me fueron encomendados, así mismo la captación de todos los conocimientos que mesirvieron durante la realización de este proyecto para realizarlo de una forma correcta.

A mis amigos.

Agradezco por ser mis compañeros durante este lapso donde se compartieron conocimientos,

desvelos, estrés y por supuesto amistad, agradezco infinitamente aquellos amigos que fueron

y serán de gran apoyo para lograr este sueño el cual ha sido demasiado satisfactorio.

A mis profesores:

Por ser los ilustradores de mi conocimiento y por ponerme los retos suficientes para forjar

cada uno de mis conocimientos, agradeceré infinitamente a cada uno de ellos, por aportarme

su sabiduría y su pasión al hacer las cosas, además por los obstáculos que fueron poniendo

en el transcurso de la carrera para hacerme cada día mejor.

A mi esposa.

Por ser el motor y el apoyo que formado parte importante en mi vida, y ser la mayor

motivación durante este sueño debido a su carisma y su empeño para que sea el mejor,

agradezco infinitamente por tanto amor y tantas emociones compartidas.





ÍNDICE

Antecedentes ....................................................................................................................................................... 1

Planteamiento del problema. ............................................................................................................................ 2

Justificación. ........................................................................................................................................................ 3

Objetivo general .................................................................................................................................................. 4

Objetivos específicos. ........................................................................................................................................ 4

Capítulo I Marco teórico. .................................................................................................................................... 5

1.1 Funcionamiento del ventilador de tiro forzado. ................................................................................. 5

1.2. Sistema de aceite de lubricación. ............................................................................................................. 6

1.3. Sistema De Aceite De Control .................................................................................................................. 7

1.4. Puesta en servicio de los ventiladores de tiro forzado....................................................................... 10

1.5. Estructura del ventilador de tiro forzado. ............................................................................................... 10

1.6. Sistema de lubricación del ventilador de tiro forzado. ......................................................................... 11

1.7. Dispositivos de seguridad .................................................................................................................... 11

1.8. Requisitos de seguridad y ambiental durante los trabajos de mantenimiento. ............................... 12

Capitulo II Supuestos técnicos ...................................................................................................................... 13

2.1 Descripción del problema. ........................................................................................................................ 13

2.2 Soluciones tentativas. ................................................................................................................................ 13





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Antecedentes

Para que un ventilador de flujo axial funcione de manera eficiente es necesario un excelente

mantenimiento, para garantizar su funcionamiento por largos periodos y de esta manera

aumentar su eficiencia.

Esta máquina rotativa, es considera critica debido al impacto que tiene en el sistema, por lo

que es de suma importancia la aplicación de un mantenimiento eficiente, debido a que el

sistema existen componentes críticos tales como: alabes, rodamientos, balancines, pistón

central, etc.

El VTF, dispone de 2 sistemas de aceite que le son necesarios para operar correctamente,

estos son:

Sistema aceite de lubricación

Sistema de aceite de control

Para la puesta en servicio del V.T.F. deben cumplirse los siguientes permisivos

Presión de aceite de lubricación > 1.5 Kg/cm2

Compuerta de descarga cerrada

Alabes de succión cerrados

Relé de sobrecarga restablecido

Transcurridos 30 segundos desde la puesta en servicio se envía orden de apertura a la

compuerta de descarga del VTF.

El ventilador se dispara por los siguientes motivos:

Orden de paro al interruptor de sala de control

Presión de aceite de lubricación < 0.7 Kg/cm2.

Para llevar a cabo un mantenimiento eficiente es necesario conocer las fallas que se han

presentado durante el lapso de funcionamiento del VTF y de esta manera determinar cuál de

ellas ha sido la más potencial y trabajar minuciosamente para radicarla por completoampliando el funcionamiento óptimo de la máquina.





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Planteamiento del problema.

Durante los años 3 anteriores la central termoeléctrica Francisco Pérez ríos ha tenido unaserie de problemas respecto al ventilador de tiro forzado de la unidad-2, debido a que se

presentan 2 a 3 mantenimientos correctivos y un programado por año, los cuales tiene una

duración máxima de tres días, estos se realizan sin detener en su totalidad la unidad, es

decir, la unidad sigue funcionando con un solo ventilador que equivale al 50%, mientras que

en un mantenimiento programado se detiene en su totalidad la unidad y el cual tiene una

duración de 15 día, lo que genera altas perdidas de monetarias por paros de mantenimiento,

esto se debe a que cada ventilador está diseñado para suministrar el aire correspondiente al

50% de carga de la unidad, pudiendo llegar el caso necesario al 65%, cada unidad cuenta

con dos VTF, lo que repercute en la producción, es importante mencionar que al detener uno

de los dos, automáticamente la unidad baja al 50% de su capacidad total, si cada unidad

produce 300MW/hr y cada MWhat tiene un costo de $1,500.00, por consiguiente al detener un

ventilador se estará produciendo 150MWhat/hr, además si la unidad se detiene por completo

conlleva a la pérdida total de la producción en dicha unidad, durante el periodo de

mantenimiento, haciendo un análisis de costos se tendría como resultado lo siguiente:

Perdida monetaria por mantenimiento programado (duración 15 días) Producción total por unidad: 300MWhats/hr. Costo por MWhats = $1,500.00

concepto Costo $Costo por hora 300Mw x $ 1,500.00 = $450,000.00

Costo por día $450,000.00 x 24hr = $10´800,000.00Costo por 15 días. $10´800,000.00 x 15 días = $162´000,000.00Costo total de la unidad al 100% durante

el periodo de mantenimiento de 15 días.$162´000,000.00

Perdida monetaria por mantenimiento correctivo (duración 3 días) Costo por hora 300Mw x $ 1,500.00 = $450,000.00Costo por día $450,000.00 x 24hr = $10´800,000.00Costo por 3 días. $10´800,000.00 x días = $32´400,000.00Costo total de la unidad al 50% durante el

periodo de mantenimiento de 3 días$32´400,000.00/2 = $16´200,000.00

Por un mantenimiento programado se tendría una pérdida total debido a que se detiene por

completo la unidad, la cual es de $162´000,000.00, mientras que en un correctivo en la

perdida es menor pero considerable, por lo que la empresa ha solicitado al departamento

mecánico se tomen medidas respecto a este problema.





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Justificación.

De acuerdo al problema que se presenta dentro de la central termoeléctrica, se procede a

la realización de este proyecto enfocado a la aportación de soluciones que tengan la finalidad

de resolver los conflictos que se presentan en el VTF de la unidad-2, Y de esta manera

contribuir a la reducción de pérdidas monetarias por paros de mantenimiento.

Se pretende reducir a un solo mantenimiento por año, mediante la identificación de la falla

potencial y determinar el impacto que esta tiene, para garantizar el correcto funcionamiento

de la máquina con la finalidad de hacer un mantenimiento eficiente enfocado a disminuir lo

más que se pueda las perdidas, para proporcionar un mejor servicio. Es importe la solución deesta problemática porque la empresa pierde demasiado dinero, debido a que la unidad salga

a mantenimiento, lo que trae por consiguiente perdidas así como gastos por mano de obra

además gastos por la contratación de compañías externas.





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Objetivo general

Mantener en óptimas condiciones los ventiladores de tiro forzado para reducir perdidasmonetarias por paros repentinos de mantenimiento, garantizado una alta eficiencia de

operación, mediante la identificación de la falla potencial y de esta manera reducir a un solo

mantenimiento por año, con la finalidad de mejorar el servicio, además de preservar los

equipos secundarios.

Objetivos específicos.

Obtener y analizar las posibles fallas mediante la interpretación de los históricos elaborados

de mantenimientos anteriores.

Analizar las condiciones actuales en la que se encuentra el ventilador para realizar una

comparación entre el antes y el después.

Obtener información mediante las pruebas no destructivas tales como: termografía, análisis

de vibración, para determinar el estado actual del ventilador.

Realizar un análisis de las fallas ya conocidas y determinar cuál es la más potencial o incluso

determinar cuál ellas es la que está generando los paros repentinos y de esta manera

proponer la solución





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Capítulo I Marco teórico.

1.1 Funcionamiento del ventilador de tiro forzado.

El sistema consiste en una serie de ductos y equipos cuya finalidad es proporcionar aire encondiciones óptimas para lograr una buena combustión en el hogar, así como facilitar la

expulsión a la atmósfera de los gases producidos por la combustión, aprovechando su

energía calorífica por intercambio de calor a través de los componentes del generador de

vapor.

Para obtener mayor eficiencia del generador de vapor, es necesario incrementar la

temperatura del aire proveniente de los VTF, para esto se utilizan los precalentadores de aíre

con vapor y calentadores regenerativos.

En la descarga de los VTF, se localiza un ducto igualador de presión, cuya finalidad es repartirel flujo de aire de un solo VTF, hacia los dos calentadores, si esto fuera necesario.





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El aire requerido para la combustión es suministrado por los ventiladores de tiro forzado, que

succionan del aire de la atmósfera y lo llevan hasta el hogar a través de los ductos de aire y

cajas de aire.

Cada ventilador está diseñado para suministrar el aire correspondiente al 50% de carga de la

unidad, pudiendo llegar el caso necesario al 65%. El ventilador es accionado por un motor

eléctrico de 2500HP,

En la succión cuentan con compuertas para la regulación del caudal de aire y en la descarga

tienen una compuerta de accionamiento neumático, que se mantiene en posición totalmente

abierta cuando el ventilador está en servicio, y totalmente cerrada con el ventilador parado.

El VTF, dispone de 2 sistemas de aceite que le son necesarios para operar correctamente,estos son:

Sistema aceite de lubricaciónSistema de aceite de control

Para la puesta en servicio del V.T.F. deben cumplirse los siguientes permisivos

Presión de aceite de lubricación > 1.5 Kg/cm2Compuerta de descarga cerrada

Alabes de succión cerradosRelé de sobrecarga restablecido

Transcurridos 30 segundos desde la puesta en servicio se envía orden de apertura a la

compuerta de descarga del VTF.

El ventilador se dispara por los siguientes motivos:

Orden de paro al interruptor de sala de controlPresión de aceite de lubricación < 0.7 Kg/cm2.

1.2. Sistema de aceite de lubricación.

El sistema de aceite de lubricación proporciona el aceite necesario para lubricar y refrigerarlos cojinetes de apoyo del ventilador.

El aceite es enviado a los cojinetes por medio de dos bombas accionadas por motores

eléctricos, una en servicio y otra de reserva.

Cada bomba tiene asociado a su funcionamiento un ventilador para el enfriamiento del aceite,que entra en servicio cuando se pone en funcionamiento la bomba asociada.





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La presión de descarga de la bomba es de 4.0 kg/cm2 llegando el aceite a una presión de 2.3

kg/cm2 a las chumaceras, después de pasar por un filtro y un enfriador.

Si se originase una sobrepresión en la descarga (ensuciamiento del filtro), actuaría la válvulade alivio calibrada en 5.0 kg/cm2, conectando el aceite directamente a las chumaceras y

evitando el disparo del VTF por baja presión de aceite.

Cualquiera de las dos bombas entra en servicio si su interruptor de control se encuentra en

“auto” y se produce el disparo de la bomba que está en servicio o la presión de aceite

desciende a 1.0 Kg / cm2.

Si la presión de aceite desciende a 0.7 kg/cm2 un interruptor de presión producirá el disparo

del VTF, apareciendo una alarma en anunciador pre crítico de “VTF NORTE/SUR

DISPARADO“.

También existen dos sensores para medir la temperatura del metal de las chumaceras,

cualquiera puede mandar una señal de alarma al anunciador pre crítico de sala de control de

“VTF NORTE/SUR TEMPERATURA DE CHUMACERAS ALTA”, calibrada en 75 °C.

1.3. Sistema De Aceite De Control

La regulación de la entrada de aire al ventilador se efectúa mediante el movimiento de los

alabes o paletas de aspiración.

Estos alabes se accionan por medio de aceite de alta presión, mejor conocido como aceite decontrol, para posicionar los alabes.

El aceite de control efectúa el cierre o apertura de los alabes, dependiendo de la posición que

guarde el pistón posicionador, que a su vez es accionado por la señal que recibe del control

neumático, desde selectora de sala de control.

Al igual que el aceite de lubricación, se cuenta con dos bombas una normal y otra de reserva.

La de reserva entrara en servicio al producirse una baja presión de aceite o disparo de la que

está en servicio.

Un interruptor de presión detectara muy baja presión de aceite, con esto se iniciara el cierrealabes de succión, provocando con ello la operación del “RUN BACK” de la unidad al existir

presión diferencial entre la succión y la descarga del VTF.

Una sola bomba es suficiente para mantener la presión en el sistema que es de 25 kg/cm 2.

Con la puesta en servicio y fuera de servicio de cada bomba también lo hace su ventilador de

enfriamiento respectivo.





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Puesta en servicio de los VTF de U 1/2 deben cumplirse los siguientes permisivos:

Presión aceite de lubricación > 1.5 Kg / cm2 Compuerta de descarga cerrada.

Alabes de succión cerrados.Relé de sobrecarga restablecidos.Interruptor de control orden de arranque.

Paro de VTF ocurrirá por:

Interruptor de control en paro.Presión de lubricación < 0.7 Kg / cm.2 Sobrecarga del motor.

Puesta en servicio de los VTF de U 3/4 deben cumplirse los siguientes permisivos:

Compuerta de descarga cerrada.Relé de sobrecarga restablecido.Interruptor de control en arranque.

Alta presión en el hogar > 450 mmH2O

Además deben de estar cerradas las compuertas de succión, ya que en caso contrario se

producirá el disparo del ventilador por sobrecarga.

La lógica de funcionamiento de los VTF de U 5 es la siguiente:

Compuertas de succión cerradas.Interruptor de control en arranque.Relé de sobrecarga restablecido.

Las compuertas de descarga se pueden manejar en manual o automáticamente y su lógica es

la siguiente:

APERTURA

VTF en servicioInterruptor de control en automático “O” Interruptor de control en abrir

CIERRE

VTF fuera de servicioInterruptor de control en automáticoEn servicio el otro ventilador “O”





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El disparo de un ventilador, estando la unidad por encima del 50% de carga, provocará el “RUN-

BACK” DE CALDERA HASTA EL 50%, activándose las alarmas “REDUCCION DE CARGA POR

FALLA”, y “VTF SUR/NORTE DISPARO

Selectora arranque y paro VENTILADOR TIRO FORZADO

Selectora apertura y cierre COMPUERTA SALIDA VTF

Selectora apertura y cierre COMPUERTA ENTRADA VTF

Selectora BIAS COMPUERTAS ENTRADA DE VTF (un solo BIAS para las 2

compuertas)

Una vez arrancado el ventilador se produce la apertura de la compuerta de descarga, a la

vez que se envían señales a las lógicas de los ventiladores recirculadores de gases, control

de quemadores, y control automático de caldera.

El ventilador se apoya en dos chumaceras en baño de aceite, enfriado por agua. En caso de

que el aceite en la chumacera, lado ventilador alcance 70 °C, ó en la chumacera lado motor,

alcance 80 °C operara una la alarma.

Así mismo existe alarma “DEVANADOS MOTOR VTF TEMPERATURA ALTA”, calibrada a

110 °C.

El número de arranques que se le puede dar a los VTF está limitado a 3 con intervalos de 2minutos, los siguientes arranques se harán con intervalos de 15 minutos en funcionamientoo 30 minutos en parada, todo esto para permitir el enfriamiento de los devanados del motor.





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1.4. Puesta en servicio de los ventiladores de tiro forzado.

La puesta en servicio de los ventiladores de tiro forzado se hará con las compuertas de

succión y descarga cerradasEn unidad 1/2 previo a la puesta en servicio se deben poner en funcionamiento los sistemasde lubricación y control, siendo conveniente efectuar una prueba de automatismo de lasbombas de estos sistemas y de sus ventiladores asociados.

1.5. Estructura del ventilador de tiro forzado.





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1.6. Sistema de lubricación del ventilador de tiro forzado.

1.7. Dispositivos de seguridad

Un ventilador nunca debe operar a una velocidad más alta que aquella para la cual su

fabricante lo diseñó. El rotor puede estar operando a su máxima velocidad de seguridad ypuede fallar por los mayores esfuerzos que resultan de una velocidad más alta que puedeestar cerca de la velocidad crítica de la flecha y causar una vibración excesiva; la fuerzamotriz indicada para el ventilador puede aumentar lo suficiente como para sobrecargar yquemar la fuente motriz.El ventilador sigue unas leyes según las cuales el volumen de fluido desplazado esdirectamente proporcional al nº n de rpm, la presión desarrollada lo es al cuadrado de n y lapotencia requerida al cubo de n.Los dispositivos de seguridad deben proteger al personal del contacto con elementosrotatorios y, al mismo tiempo, interferir al mínimo en el funcionamiento normal del equipo;asimismo, deben proteger el equipo contra daños accidentales.

Protecciones metálicas.- Se utilizan para cubrir la entrada o salida del ventilador centrífugoo axial, o para rodear completamente al ventilador, al motor y a la transmisión del ventiladorde hélice. Esta protecciones metálicas (rejillas de malla o entrecalado fino), obstruyen lacorriente de aire y reducen la capacidad del ventilador de manera considerable; si es posible,no se debe usar una malla plana de menos de 25 mm2; si se tiene que usar una malla fina, laprotección metálica debe ser lo suficientemente grande como para que su área libre sea, porlo menos, igual al área de entrada o de salida, según el caso.





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1.8. Requisitos de seguridad y ambiental durante los trabajos de

mantenimiento.

Verificar unidad fuera de servicio (revisando indicadores de presión de bombas).

Obtener libranza de ventilador de tiro forzado de acuerdo a procedimiento de libranzas

N-2000-HC01.

Verificar que exista libranza con departamento de operación del ventilador tiro forzado

por parte del supervisor mecánico y jefe de turno.

Revisar condiciones inseguras en área a trabajar, en caso de existir dar solución con

apoyo del departamento. Seguridad, supervisor mecánico y jefe de turno.

Verificar que exista licencia especial de las actividades que lo requieran.

Realizar la reunión de inicio de jornada diariamente.

Usar equipo de protección personal requerido (ropa de trabajo, casco de seguridad,guantes de trabajo, lentes de seguridad, tapones auditivos, botas de trabajo y

mascarilla de polvo en caso de requerirse), cuando se realicen trabajos en altura usar

arnés de seguridad y cable de vida.

Realizar revisión previa de la herramienta a utilizar durante los trabajos de

mantenimiento. de acuerdo a guías de inspección pre uso antes y después de cada

jornada.

No utilizar plumas, marcadores, lápices, u objetos (llaveros, relojes, anillos, celulares,

collares, gafetes, etc.) en bolsas de overol y camisolas durante los trabajos de

mantenimiento para evitar que caigan dentro de las partes internas del ventilador las

cuales pueden provocar daño al equipo.

Durante los trabajos de izaje de piezas nunca colocarse en la parte inferior de la carga.

Tener cuidando y evitar durante las maniobras de montaje y desmontaje de piezas de

ventilador, el rozamiento de estrobos y eslingas con partes metálicas y/o filosas.

Realizar limpieza del área después de terminados los trabajos de cada jornada.

En caso de producir residuos peligrosos trasladarlos al área correspondiente

determinada por el departamento ambiental.

Al término de cada jornada realizar la desconexión eléctrica o neumática de todos los

equipos empleados durante los trabajos.

Mantener libre de obstáculos las aéreas determinadas para el libre tránsito delpersonal.

En caso de trabajar en alturas instalar andamio o colocar escalera en buenas

condiciones sujetándola en alguna parte fija.





Capitulo II Supuestos técnicos

2.1 Descripción del problema.

Durante los años anteriores se presentan 2 a 3 mantenimientos correctivos, además de un

mantenimiento programado durante un año, lo que repercute seriamente a la producción

debido a las pérdidas genera el sacar la máquina para su revisión o reparación, en el VTF se

han presentado diversas fallas, algunas de ellas repetitivas tales como: cuerda de la flecha

de mando dañada, copleé de la bomba de lubricación dañado, rodamientos de alabes mal

armados, vibración, desbalanceo, incluso se plantea que puede ser por mal ejecución del

mantenimiento.

2.2 Soluciones tentativas.

Realizar un análisis de causa raíz de cada una de las fallas para determinar cuál es el factor

que la está provocando, facilitando la solución.

Identificar cual es la falla más potencial que se presenta y proponer su solución, beneficiando

a la empresa y reduciendo las perdidas.

Proponer un procedimiento estándar para el mantenimiento y de esta manera garantizar un

solo mantenimiento por año.

Proponer un nuevo sistema de alineación por láser para mayor exactitud de la alineación, por

ejemplo alineación por láser.

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