INFORME DE LA VISITA TÉCNICA A LA SUBESTACIÓN EL INGA

Luis Alfredo Muñoz ZuritaUniversidad Politécnica Salesiana

Quito-Ecuadorluisalfredom230689@gmail.com

Resumen— En este documento se presenta una revisión de algunas instrucciones sobre el mantenimiento y los detalles de la visita técnica de la subestación EL INGA. También se detallan los fundamentos del mantenimiento en general y sus tipos, se explica la organización del mantenimiento en la empresa, se aborda la conformación del plan de mantenimiento y se presenta un pequeño ejemplo de selección de la estrategia de mantenimiento apropiada.

Palabras Clave—Norma CEI 61850 ;SCADA; Niveles de Automatización; Red Ethernet.

I. INTRODUCCIÓN

La Corporación Eléctrica del Ecuador, CELEC EP a través de su Unidad de Negocio Transelectric, es responsable de operar el Sistema Nacional de Transmisión, cuyo objetivo fundamental es el transporte de energía eléctrica de calidad, garantizando el libre acceso a las redes de transmisión a los agentes del Mercado Eléctrico Mayorista (MEM), compuesto por generadores, distribuidores y grandes consumidores.

A pesar de los esfuerzos realizados, en los últimos años el país ha venido sufriendo un déficit de energía eléctrica debido a su gran demanda por el crecimiento poblacional y la generación de una mayor cantidad de industrias en general; lo que amerita un replanteamiento de las estrategias iniciales a fin de suplir esta demanda.

Es así que, en función de la proyección de la demanda anual de potencia y energía prevista para el período 2009–2020 y la lista de proyectos de generación futura para servicio público tramitados por el Consejo Nacional de Electrificación (CONELEC), el cual determina las fechas estimadas del inicio de operación de los proyectos eléctricos propuestos; se ha previsto la construcción de un nuevo proyecto, el primero en su clase por su capacidad y magnitud, denominado Subestación El Inga a 500/230/138 kV.

La S/E El Inga será una de las subestaciones más importantes dentro del Sistema Nacional Interconectado (SNI), puesto que, atenderá los requerimientos energéticos de varias empresas que forman parte del Mercado Eléctrico Mayorista, entre estas se encuentra la Empresa Eléctrica Quito (EEQ) que abastecerá de energía a la Subestación Tababela que será construida para

satisfacer la demanda que generará la construcción y operación del nuevo Aeropuerto de Quito.En el área de implantación de la S/E El Inga se encuentra proyectado un patio de transformación de 500 kV a 230 kV, cuyo objetivo, a mediano plazo, será recibir la energía proveniente del Proyecto Hidroeléctrico Coca-Codo Sinclair y la interconexión con un futuro sistema de transmisión a 500 kV.

El terreno donde se implantará la nueva S/E El Inga 500/230/138 kV contempla un área de 17 hectáreas ubicadas en el sector del Inga Bajo, en la parroquia rural Pifo, cantón Quito, provincia de Pichincha[1].

Figura 1: Ficha técnica de la subestación EL INGA[1].

II. PROCEDIMIENTOS PARA LA APLICACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE UNA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA.

A. El mantenimiento.

El mantenimiento se define como la combinación de actividades mediante las cuales un equipo o un sistema se mantienen en, o se restablece a, un estado en el que puede realizar las funciones designadas.

Es un factor importante en la calidad de los productos y puede utilizarse como una estrategia para una competencia exitosa. Las inconsistencias en la operación del equipo de producción dan por resultado una variabilidad excesiva en el producto y, en consecuencia, ocasionan una producción defectuosa.

Para producir con un alto nivel de calidad, el equipo de producción debe operar dentro de las especificaciones correspondientes, las cuales pueden alcanzarse mediante acciones oportunas de mantenimiento[2].

B. Objetivos del mantenimiento.

El objetivo principal que tiene la realización del mantenimiento, es lograr la máxima vida económica de los equipos e instalaciones, manteniendo el equilibrio de los factores de la producción como son:

Equipo y herramienta. Medio ambiente. Recurso Humano.

Otros objetivos que también son importantes, se describen en los puntos siguientes:

Prevenir o disminuir el riesgo de una falla.

Se busca bajar la frecuencia de fallas y/o disminuir sus consecuencias. Esta es una de las visiones más básicas del mantenimiento.

Recuperar el desempeño.

Con el uso se ve deteriorado el desempeño por dos factores principales: la pérdida de capacidad de producción y el aumento de los costos de operación. Grandes ahorros se han logrado gracias al mantenimiento.

Aumentar la vida útil de los equipos y maquinas eléctricas.

La vida útil de algunos activos se ve afectada seriamente por la frecuencia del mantenimiento.

Por otra parte se pueden diferir grandes inversiones, como por ejemplo la reparación de equipos mayores. Es de suma importancia encontrar el punto exacto de máximo beneficio económico.

Seguridad, ambiente y aspectos legalesMuchas tareas de mantenimiento van dirigidas a disminuir eventos que puedan acarrear responsabilidades legales relativas al medio ambiente y seguridad[2].

III. TIPOS DE MANTENIMIENTO EN SUBESTACIONES.

Tradicionalmente, se han distinguido cinco tipos de mantenimiento, que se diferencian entre sí por el carácter de las tareas que incluyen.

A. Mantenimiento Correctivo

Es el conjunto de tareas destinadas a corregir los defectos que se van presentando en los distintos equipos y que son comunicados al departamento de mantenimiento por los usuarios de los mismos[3].

B. Mantenimiento No Programado

Mantenimiento de emergencia con actividad correctiva, para restaurar un sistema o elemento dejándolo en condiciones de operación[4].

C. Mantenimiento en Condiciones

Inspecciones de las características que cuentan con un alto riesgo de falla, además de aplicación del mantenimiento preventivo después de la alerta de riesgo pero antes de la falla total[4].

D. Mantenimiento Preventivo

Realizar actividades con la finalidad de mantener un elemento en una condición específica de operación, por medio de una inspección sistemática, detección y prevención de la falla inminente[4].

E. Mantenimiento Programado

Acciones previamente planeadas para mantener un elemento en una condición específica de operación[4].

Las acciones llevadas a cabo mediante esta estrategia se realizan a intervalos regulares de tiempo o cuando los equipos se sacan de operación. Este tipo de actividad requiere sacar de funcionamiento el equipo y solo puede ser bien planificada cuando la falla es dependiente del tiempo de operación. Eso no es lo común en nuestras plantas de tratamiento. Las actividades que son siempre factibles de programar son la lubricación y la limpieza. Para llevarlas a cabo, los fabricantes de los equipos indican la frecuencia con que se requieren. Con esta información se puede establecer la programación correspondiente[5].

F. Mantenimiento Predictivo

Este mantenimiento nació basado en la automatización y avances tecnológicos en la actualidad, la base de este tipo de mantenimiento se encuentra en el monitoreo de una máquina, además de la experiencia empírica, se obtienen gráficas de comportamiento para poder realizar la planeación de mantenimiento. Este mantenimiento como su nombre lo dice, realiza una predicción del comportamiento en base al monitoreo del comportamiento y características de un sistema y realiza cambios o plantea actividades antes de llegar a un punto crítico[4].

IV. DIFICULTADES PARA ENCONTRAR UNA APLICACIÓN PRACTICA ALOS TIPOS DE MANTENIMIENTO.

Esta división de Tipos de Mantenimiento presenta el inconveniente de que cada equipo necesita unas tareas de mantenimiento particulares, que serían una mezcla entre esos tipos definidos anteriormente, de manera que no podemos pensar en aplicar uno solo de ellos a un equipo en particular.Así, por ejemplo, en un motor determinado nos ocuparemos de su lubricación (mantenimiento preventivo periódico), si lo requiere mediremos sus vibraciones o sus temperaturas (mantenimiento predictivo), quizás le hagamos una puesta a punto anual (puesta a cero) y repararemos las averías que vayan surgiendo (mantenimiento correctivo). La mezcla más idónea de todos estos tipos de mantenimiento nos la dictarán estrictas razones ligadas al coste de las pérdidas de producción en una parada de ese equipo, al coste de reparación, al impacto ambiental, a la seguridad y a la calidad del producto o servicio.

Es conveniente definir el concepto de Modelo de Mantenimiento. Un Modelo de Mantenimiento es una mezcla de los anteriores tipos de mantenimiento en unas proporciones determinadas, y que responde adecuadamente a las necesidades de un equipo concreto. Podemos pensar que cada equipo necesitará una mezcla distinta de los diferentes tipos de mantenimiento, una mezcla determinada de tareas, de manera que los modelos de mantenimiento posibles serán tantos como

equipos puedan existir. Pero esto no es del todo correcto. Pueden identificarse claramente cuatro de estas mezclas, complementadas con otros dos tipos de tareas adicionales, según veremos más adelante.

Figura 2: Datos a tomar en cuenta para elegir un cierto tipo de mantenimiento[4].

V. DETALLES DE LA VISITA TÉCNICA.

A. Principales datos del patio 500 kV

• Esquema de doble barra con seccionador By-pass• Tres bancos de autotransformadores 500/230/34.5

kV, cada banco tiene una capacidad de 600 MVA.• Dos líneas de transmisión con compensación reactiva

de 30 MVAR cada una (L/T San Rafael 1 y 2)• Una línea de transmisión con compensación reactiva

de 90 MVAR (L/T Tisaleo).• Un banco de reactores conectados a la barra. (30

MVAR).

B. Comparación entre una instalación a 500 kV y 230 kV

1. Obra Civil• Fundaciones el doble que 230 kV, diseñado para

soportar mayor peso.• Casetas el doble que 230 kV, sin ventanas (jaula de

Faraday).• Una práctica común es la construcción de muro

cortafuegos en el banco de transformadores.• La plataforma del patio de 500 kV es 3 veces más

grande que una de 230 kV.

Figura 3kv.: Comparación de patios[6].

2. Obra Electromecánica• Pórticos más grandes, 35m. En 230 kV la altura de

los pórticos es de 26m.• El área para cada bahía o posición es mayor que en

una de 230 kV.• Monitoreo del equipamiento primario a través de

cámaras termo gráficas.• En los bancos de transformadores como de reactores

cuando una unidad falle, se dispone de sistema de cambio rápido con la unidad de reserva.

• El equipamiento primario es 2 metros más alto.• Los seccionadores son semipantografo.• Se dispone de una caseta de relés por cada dos

bahías. En los otros niveles de tensión como 230 kV se dispone de una sola caseta para todas las bahías.

• Sistema de control distribuido y sistema de protecciones con redundancia.

Figura 4: Vista superior del proyecto de la subestación EL INGA[6].

Figura 5: Pórtico de 500 kv[7].

Figura 6: torres con puntas para apantallamiento[7].

Figura 7: Bases para transformadores con muros cortafuegos[7].

Figura 8: bases para torres de transmisión[7].

Figura 9: Torre de línea de transmisión de 500 kv[7].

Figura 10: Patio de Maniobras de la subestación EL INGA[7].

VI. ELEMENTOS A IMPLEMENTARSE EN LA SUBESTACIÓN EL INGA.

Figura 11: Reactor monofásico inductivo inmerso en aceite[6].

Figura 12: Interruptor monofásico con accionamiento mono polar y cámara de extinción en SF6[6].

Figura 13: Seccionador semipantografo de apertura horizontal[6].

VII. CONCLUSIONES

La planeación moderna de los mantenimientos exige la revisión permanente de los objetivos, métodos y procedimientos de trabajo de tal manera que nos permita ajustar las estrategias para alcanzar mejores metas en el ejercicio del mismo, sin perder la vista de la rentabilidad del equipo en función de su fiabilidad.

La fiabilidad debe ser la que guie el ejercicio del mantenimiento, tomando en cuenta la vida útil y económica del equipo en base al tiempo de servicio y la probabilidad de falla. La cantidad adecuada de mantenimiento, debe ser aquella que resulte más económica.

El Plan de Mantenimiento de la subestación EL INGA, deben tenerse en cuenta dos consideraciones muy importantes que afectan a algunos equipos en particular. En primer lugar, algunos equipos están sometidos a normativas legales que regulan su mantenimiento, obligando a que se realicen en ellos determinadas actividades con una periodicidad establecida y la segunda es implementar los siguientes niveles de mantenimiento predictivo para mejorar la confiabilidad del sistema.

Algunos equipos están sometidos a normativas o a regulaciones por parte de la Administración. Sobre todo, son equipos que entrañan riesgos para las personas o para el entorno. La Administración exige la realización de una serie de tareas, pruebas e inspecciones, e incluso algunas de ellas deben ser realizadas por empresas debidamente autorizadas para llevarlas a cabo. Estas tareas deben necesariamente incorporarse al Plan de Mantenimiento del equipo, sea cual sea el modelo que se decida aplicarle.

El mantenimiento subcontratado a un especialista es en general la alternativa más cara, pues la empresa que lo ofrece es consciente de que no compite. Los precios no son precios de mercado, sino precios de monopolio. Debe tratar de evitarse en la medida de lo posible, por el encarecimiento y por la dependencia externa que supone.

I. REFERENCIAS

[1] G. A. Company, “Estudio de Impacto Ambiental Definitivo (EIAD) para la Construcción y Operación de la Subestación El Inga 500/230/138 kV.,” Quito-Ecuador, 2014.

[2] C. Ciro, “MANTENIMIENTO A SUBESTACIONES ELECTRICAS COMERCIALES Y RESIDENCIALES,” Universidad Veracruzana, 2011.

[3] L. Sanzol, “Implantacion de plan de mantenimiento.,” p. 107, 2010.

[4] E.Rojas, “El Mantenimiento,” pp. 39–61, 2006.

[5] V. Emilio, “Mantenimiento,” p. 55, 2005.

[6] U. D. N. TRASELECTRIC, “SISTEMA DE TRANSMISIÓN A 500 KV Y OBRAS ASOCIADAS A 230 KV,” Quito-Ecuador, 2014.

[7] M. Luis, “Fotografias Subestación EL INGA.” Quito-Ecuador, p. 1, 2014.