Identificación de falla de funcionamiento por fisura de un eje en un generador eléctrico de alta potencia.

1. UNIVERSIDAD TECNOLOGÍCA DEL PERÚ
ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERÍA
CURSO:
ONDAS Y TERMODINAMICA
TEMA:
INFORME DE LABORATORIO
DOCENTE:
WILLIAM FERNANDO VILLARREAL ALBITRES
ALUMNOS:
 RIVADENEYRA TORRES FRANK HENRY
 TARRILLO TARRILLO SUSSETTI YAZMÍN
 YAIPEN CUSTODIO RICARDO EUGENIO
 PÉREZ CUBAS NERI
 CISQUEN BANCES ALEX IVÁN
 CHÁVEZ ROJAS LUIS ALBERTO
 DÍAZ VERA CRISTHOFER YAMPIER
FECHA DE ENTREGA:
17 DE NOVIEMBRE DEL 2017
CHICLAYO- PERÚ
1. Título:

2. Identificación de falla de funcionamiento por fisura de un eje en un generador
eléctrico de alta potencia.
2. Autores:
1) Chavez Rojas Luis Alberto
2) Diaz Vera Cristhofer Yampier
3) Perez Cubas Neri
4) Rivadeneyra Torres Frank Henry
5) Siesquen Bances Alex Ivan
6) Tarrillo Tarrillo Sussetti Yasmin
7) Yaipen Custodio Ricardo Eugenio
3. Resumen:
La ocurrencia de grandes disturbios en distintas redes eléctricas del mundo pone de
manifestó el problema de la vulnerabilidad de los sistemas eléctricos de potencia. El
ejemplo más reciente es el disturbio ocurrido en la interconexión Noreste entre
Canadá y los Estados Unidos el 14 de agosto del 2003. Aunque no existen reportes
técnicos que impliquen las razones del disturbio, la falta de redundancia y la
obsolescencia en la red de transmisión fueron uno de los factores que contribuyeron
en la ocurrencia del disturbio.
Se desarrolló un procedimiento digital de imágenes en descargas atmosféricas, para
después aplicarlo a imágenes de rupturas eléctricas en los interruptores de potencia.
Con las imágenes procesadas, se analizó el origen de la falla mediante el análisis del
número de segmentos y nodos de sus trayectoria segmentadas.

3. 4. Introducción:
Con respecto a la generación de energía eléctrica, y particularmente en generadores
de alta potencia, se ha trabajado en los últimos años en la producción de sistemas con
mayor potencia de entrega. Los equipos de generación de alta potencia, tienen una
limitación principal debido a la elevada inercia de los elementos de transmisión que
deberán ser cada vez más grandes. Los ejes de estos generadores operan bajo un rango
amplio de condiciones de servicio, entre los que se encuentran atmosferas y
temperaturas extremas, estos estarán sujetos a una variedad de cargas como la tensión,
torsión, compresión, etc.
Una causa estudiada de las fallas por fractura de los ejes de los generadores es “la
falla por fatiga”, que se da en las regiones más vulnerables donde se encuentran
concentradores de tensión. En este trabajo tenemos como objetivo identificar alguna
falla en un sistema de generación de potencia eléctrica, también ver la forma de evitar
que estas fallas se repitan en un futuro.
4.1. Objetivos:
En esta ocasión el objetivo de este trabajo es identificar una falla
importante en la generación de potencia eléctrica, ver la forma de evitar
que estas fallas se repitan en un futuro.

4. 5. Material y métodos
 Materiales:
 4 laptops
 Papel boom
 Lapiceros
 USB
 Internet
 Métodos:
o Empezamos a la recolección del material informativo.
Comenzamos a buscar la información necesaria, como
bibliografía, artículos, documentos, libros etc.
o Organizamos las fuentes de información. Realizamos pequeñas
fichas donde especificamos el autor del documento, la fecha de
edición, el tema central que lo relaciona con nuestro tema de
investigación y por último la naturaleza del documento (artículo,
documento, libro).
o Elabora el esbozo del informe. Terminando de revisar las fuentes
y organizando la información obtenida en las mismas, empezamos
a esbozar el proyecto y a explayarnos sobre el tema a desarrollar.
o Comenzamos a redactar el informe.
o Lo primero que hemos realizado es la introducción, en donde
exponemos superficialmente toda la información que contiene
nuestro informe.
o Luego, empezamos a desarrollar los puntos de nuestro informe.

5. o Elaboramos conclusiones cuando ya hayas expuesto todos tus
puntos. Resumiendo así los aspectos analizados.
o Revisar el documento para la presentación. Una vez que nuestro
trabajo tenia las partes establecidas procedimos a revisar toda la
información para ser expuesta.
6. Resultados
Para el diagnóstico de las fallas en interruptores potencia; se toma en cuenta las
propiedades de la figura formada y del aspecto físico de dicho fenómeno. Existen
diferentes fallas de origen eléctrico generados por el aislante interno o externo del
interruptor; así como de la operación del medio de extinción. Pero cada una de ellas
siempre una característica propia en cuanto al valor de los índices del color que existan
en la imagen.
Es decir, se puede dar un diagnóstico de la falla a partir de la cantidad de ramificaciones
encontradas en ella, en la cantidad de nodos localizados dentro de la ruta segmentada,
también a partir de la tendencia de la descarga de su punto origen hasta el último nodo de
la descarga según la polaridad con la que se genera la descarga eléctrica.
A partir de estas características se deduce que la falla se presentó en el semiciclo positivo
de la onda primaria del sistema eléctrico. Ya que cuando se genera una descarga con
polaridad positiva se tiene una descarga menos uniforme de la ruta principal y más alejada
de la ruta principal como ocurre cuando se presenta una descarga eléctrica con polaridad
negativa; en donde se tiene un menor grado de ramificación.
7. Discusión
De acuerdo con datos de CIGRÉ, las fallas que se presentan en los interruptores de
potencia son el 70% de origen mecánico, y el 30% de origen eléctrico; las fallas de origen
eléctrico más comunes son las fallas de tensiones transitorias de ruptura o por
degradación del material dieléctrico del interruptor. Debido a que las fallas de origen
eléctrico en los interruptores de potencia han sido menos analizadas dado su grado de
complejidad, es necesario un estudio más específico de dichas fallas para que los gastos

6. de reparación, instalación y mantenimiento se reduzcan implementando un programa de
mantenimiento preventivo y correctivo.
Cuando sucede un fenómeno que altere el funcionamiento de interruptor de potencia, se
generan cargos por mala instalación, o gastos de restauración del equipo, demandas de
efecto de la garantía de los interruptores de potencia. Estos puntos en cierto grado son
injustificados porque no se cuenta con una herramienta que facilite un diagnóstico
confiable ya que generalmente se da un diagnóstico de la falla en base a la experiencia
del personal de mantenimiento.
Lo anterior repercute sustancialmente en la economía de la empresa suministradora, ya
que la falla puede volver a presentarse sin saber el motivo real que la origina, pudiendo
provocar un daño en mayor grado al interruptor después de una reparación que tal vez
no fue adecuada para solucionar el problema.
8. Justificación
De acuerdo con datos de CIGRÉ, las fallas que se presentan en los interruptores de
potencia son el 70% de origen mecánico, y el 30% de origen eléctrico; las fallas de origen
eléctrico más comunes son las fallas de tensiones transitorias de ruptura o por
degradación del material dieléctrico del interruptor.
Debido a que las fallas de origen eléctrico en los interruptores de potencia han sido menos
analizadas dado su grado de complejidad, es necesario un estudio más específico de
dichas fallas para que los gastos de reparación, instalación y mantenimiento se reduzcan
implementando un programa de mantenimiento preventivo y correctivo.
Cuando sucede un fenómeno que altere el funcionamiento de interruptor de potencia, se
generan cargos por mala instalación, o gastos de restauración del equipo, demandas de
efecto de la garantía de los interruptores de potencia. Estos puntos en cierto grado son
injustificados porque no se cuenta con una herramienta que facilite un diagnóstico
confiable ya que generalmente se da un diagnóstico de la falla en base a la experiencia
del personal de mantenimiento.
Lo anterior repercute sustancialmente en la economía de la empresa suministradora, ya
que la falla puede volver a presentarse sin saber el motivo real que la origina, pudiendo

7. provocar un daño en mayor grado al interruptor después de una reparación que tal vez
no fue adecuada para solucionar el problema.
9. Conclusiones
El generador eléctrico es la parte medular en el proceso de generación de energía eléctrica,
ya sea en cualquiera de las diferentes modalidades a través de las cuales se lleva a cabo.
Como tal, el generador se considera equipo primario dentro de las plantas de generación,
por lo cual se debe de contar con dispositivos que presenten un alto nivel de protección,
así como un monitoreo continuo y detección oportuna ante eventualidades.
Los niveles de carga máximos para los cuales está diseñado el generador, así como los
parámetros mostrados en la hoja de datos del fabricante, brindan información
fundamental que debe ser considerada con suma seriedad, al igual que es mandatorio para
preservar la seguridad del mismo y los cuales coadyuvarán a mantener la continuidad y
estabilidad de la operación del sistema eléctrico de potencia.
Las pruebas primarias de los dispositivos, pruebas de forma aislada, bajo los cuales el
generador confía su seguridad, deben ser previamente calibrados, ajustados, probados y
verificados. Para ello, los cálculos de los ajustes de los diferentes dispositivos deben ser
revisados, por el área de ingeniería, de tal forma que se tenga la certeza de que dichos
ajustes brindarán la mayor sensibilidad ante condiciones no aptas de operación.
De igual forma la operación de los dispositivos en conjunto bajo diferentes pruebas de
puesta en servicio, incrementarán la confiabilidad y certeza del nivel de seguridad con
que cuenta el generador. Dichas pruebas consideran al generador y a sus dispositivos
auxiliares, regulador de tensión, transformador principal, transformador auxiliar, turbina,
transformadores de excitación y transformador de puesta a tierra; como un solo sistema,
de tal forma que la correcta coordinación con estos dispositivos es de suma importancia.
Aunado a las pruebas de los dispositivos, la seguridad del generador dependerá del
esquema de protección adecuado que conformarán los relevadores, en conjunto con los
transformadores de instrumentos aplicados en los esquemas seleccionados. El generador
de turbina de vapor presentado en este trabajo cuenta con un esquema de protección el
cual se basa en los estándares autorizados y avalados por instituciones con presencia a
nivel internacional como lo son la IEEE y IEC, de tal forma que el nivel de seguridad se
incrementa y se considera confiable.

8. De manera homogénea, el cálculo de los ajustes de los dispositivos de protección
presentados para este generador, se establecieron respetando los limites de operación de
forma continua asentadas en la hoja de datos del generador en conjunto con las curvas
asociadas al mismo, así como los limites de operación para una turbina de vapor típica
conjuntamente con las recomendaciones del fabricante. Lo antes expuesto,
colectivamente con las características de los transformadores de instrumentos, los cuales
deben ser seleccionados cuidadosamente ya que estos brindarán la sensibilidad adecuada
ante estados considerados como falla, proporcionarán certeza de la correcta desconexión
del generador ante una eventualidad.
Ante la ocurrencia de estados transitorios que con lleven a niveles de operación
considerados como no seguros o falla, se establece que la desconexión inmediata del
generador debe llevarse a cabo. Dicha desconexión tiene como prioridad preservar la
seguridad de la unidad y evitar la exposición del generador ante dichos eventos el menor
tiempo posible, de tal forma que la correcta ejecución de los disparos de los interruptores
adyacentes, que aíslen al generador, recae en la lógica de protecciones asociada al
esquema de protecciones.
Con la lógica de protecciones del mismo, deben considerarse las repercusiones de la
operación de estos, en la operación de forma segura de los sistemas auxiliares del
generador, de tal forma que ante un evento de operación continua no segura, el disparo
de interruptores sea estrictamente los necesarios, realizándose de manera que no afecte,
en primera instancia, los diferentes procesos de la planta.
Una vez establecidos tanto el cálculo de las protecciones eléctricas así como la lógica
pertinente, se establece la realización de las pruebas, así como el análisis de los resultados
obtenidos, los cuales son el fruto de la correcta realización de las etapas previas. Estos
resultados, presentados en los reportes de pruebas de los dispositivos, deben ser evaluados
a detalle y corroborados con corridas de fallas posibles en la red del sistema eléctrico al
que la unidad será conectada.
Finalmente, la realización de este trabajo tuvo como fin hacer del conocimiento lo que en
la actualidad se lleva a cabo en el ámbito laborar, la manera en que esto se realiza y los
equipos que se utilizan en la industria eléctrica, a través de la presentación de las pruebas
realizadas en un relevador multifuncional, así como la configuración previa del
dispositivo que mostró que los resultados obtenidos fueron los esperados. Además, como
es que el relevador los interpreta, demostrando que el generador queda bien protegido.

9. 10.Recomendaciones
Que el personal involucrado en la operación del generador eléctrico, conozca
adicionalmente la importancia que este equipo representa para la seguridad y
confiabilidad del Sistema Eléctrico de Potencia.
Que los alumnos confirmen que lo visto en la escuela es la base para el entendimiento de
lo que se realiza en la vida laboral. Que traten de aprender lo más que se pueda, ya que
todo ello les será posteriormente de mucha utilidad.
11. Bibliografía
 http://eprints.uanl.mx/10126/1/21editorial.pdf
 http://eprints.uanl.mx/5155/1/1020147516.PDF
 http://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/8556/2737_tesis_Febrero_2
011_1496296758.pdf?sequence=1