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MANTENIMIENTO DE SUBESTACIONES ELECTRICAS

INTRODUCCION Es de conocimiento general que hoy en día, la energía eléctrica es necesaria para muchos aspectos de la vida diaria, ninguna persona está exenta del uso de la energía eléctrica, de una forma u otra, ya sea en su domicilio o en el trabajo, equipos en funcionamiento, talleres, televisores, oficinas, quirófanos, etc. Esto nos lleva a la conclusión de que el servicio eléctrico debe ser continuo. Hay que tomar en cuenta también que este servicio debe ser prestado en las mejores condiciones de calidad, y hoy en día, existen leyes y sistemas reguladores que velan por el cumplimiento de tales reglamentos por parte de las empresas del sector eléctrico, tanto en lo referido a la continuidad del servicio como a la calidad del mismo. Los Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP), tienen varios componentes y cada uno con características singulares, y éstos forman parte importante de todo el sistema, cumpliendo cada uno con sus funciones específicas, diferentes de los demás componentes, pero importantes para el buen funcionamiento del sistema, tanto en condiciones de calidad como de continuidad de servicio. Uno de estos componentes son las subestaciones, cuya función es la de interconectar circuitos entre sí, con las mismas características de potencia, aunque con características diferentes en algunos casos (voltaje y corriente). Las subestaciones pueden ser de transmisión o de distribución, de alta o de media tensión, y sus componentes, y la disposición de estos, pueden variar de una subestación a otra, pero las características de los componentes siempre serán las mismas, y cada uno tendrá también dentro de la subestación, funciones específicas e importantes a la vez. Existen en una subestación, interruptores, encargados de unir o abrir circuitos entre sí, transformadores de potencia, encargados de transmitir la potencia de un sistema a otro con las características deseadas de voltaje y corriente, transformadores de medida, que se encargan de medir las características de la señal eléctrica para fines de protección y registro, seccionadores, que unen o separan circuitos, bancos de capacitores, que sirven para compensar la caída de tensión al final de la línea de transmisión, los pararrayos que protegen contra descargas; sólo para mencionar algunos.

Tomando en cuenta que las subestaciones son un componente importante de los sistemas de potencia, además de ser los de mayor costo económico, y que la continuidad del servicio depende en gran parte de ellas; es necesario aplicar a estos sistemas (subestaciones) una adecuada Gestión de Mantenimiento. Esta gestión deberá observar al mantenimiento preventivo, englobando al mantenimiento predictivo, para revisar con cierta frecuencia el estado de los equipos, al mantenimiento correctivo para reparaciones o reemplazos preventivos, el cual deberá tener cierta planificación para intervenciones de emergencia, y al mantenimiento proactivo, para el análisis y revisión periódica de la gestión, y para la evolución del mantenimiento y sus procedimientos. Todo esto interrelacionado entre sí, conformando así al Mantenimiento Integrado.

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 legales Muchas tareas de mantenimiento van dirigidas a disminuir eventos que puedan acarrear responsabilidades legales relativas al medio ambiente y seguridad.

ORIENTACIÓN DEL MANTENIMIENTO Al buscar una filosofía aplicable al mantenimiento en subestaciones eléctricas, se puede encontrar que orientar el mantenimiento hacia la

disponibilidad de equipos es la más ajustable a los requerimientos y características de este componente de sistemas de potencia. Esta orientación debe estar basada, tal vez, en los argumentos más utilizables de la filosofía del Mantenimient o Productivo Total (TPM) y del Mantenimiento basado en la Confiabilidad (RCM). Antes de hablar de los argumentos más aplicables al mantenimiento en subestaciones, tal vez sea necesario mencionar por qué ambos tipos de mantenimiento, no son directamente aplicables a subestaciones, es decir cada uno por sí solo y completamente aplicado a subestaciones. El TPM, es una filoso fía de mantenimiento que exige calidad t otal en el trabajo de mantenimiento, lo cual no es difícil de obtener, pero en consecuencia exige que en los sistemas en los que se aplica esta filosofía, llegar al nivel de “cero fallas”; sabiendo que en sistemas de potencia la mayor parte de las fallas se deben a factores externos, muchas veces que escapan al control (condiciones climáticas, por ejemplo), no será posible llegar al nivel de “cero fallas”, sin elevar considerablemente los costos de operación, y por ende el precio de la unidad de energía eléctrica. Por otro lado, el RCM es un sistema de mantenimiento que se basa en la confiabilidad, es decir que el sistema en el que se aplica el RCM debe continuar con su trabajo normal a pesar del surgimiento de alguna falla y de la falencia de algún componente del sistema, y esto se logra mediante el reemplazo de dicho componente en el sistema productivo, sin importar si este reemplazo es similar o no, el punto es que el sistema mantenga su ritmo de producción. Se sabe que una subestación tiene la función de transmitir la energía eléctrica de un sistema a otro, y que cada componente de la misma cumple funciones únicas relativas a ese equipo, por tanto, en caso de ausencia de uno de estos, sin importar la causa, no será posible reemplazar u obviar tal componente para que la transmisión de energía continúe porque esto podría llevar a fallas mayores, o paradas del sistema, que pudieron haberse evitado si el componente en cuestión hubiera estado cumpliendo sus funciones. Pero esto no descarta a los tipos de mantenimiento mencionados para su aplicación en subestaciones, cabe mencionar que el RCM puede formar parte del TPM aplicado a un sistema productivo; si se analiza, el TPM es una filosofía que se refiere más al recurso humano del

mantenimiento, y su comportamiento en el desarrollo de dicha función, que al sistema productivo en sí, y el RCM se inclina más al sistema productivo y su confiabilidad. Por tanto, estos argumentos pueden ser aplicables a cualquier sistema incluyendo subestaciones. Esto lleva a buscar la confiabilidad de una subestación, y según lo antes mencionado, para lograr esto deberá buscarse la disponibilidad de los equipos de la misma, ya que equipos disponibles cumplen su función, y por tanto el sistema será confiable. Para que los equipos estén disponibles, el mantenimiento preventivo jugará un papel importante, dejando de ese modo, la posibilidad de fallas debidas principalmente a factores externos, es donde el mantenimiento correctivo deberá jugar su papel, y para el buen desempeño de estos mantenimientos, el personal deberá comportarse con seguridad, orden y disciplina necesarios, y es donde el TPM se aplica.

PLANEACION DEL MANTENIMIENTO 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 guíe 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. A) Un mantenimiento exagerado no es económico por los costos indirectos y administración involucrados; además, los paros del equipo son tan frecuentes que operan el flujo de la operación. La fiabilidad se mantiene más o menos alta y la vida útil se prolonga. El aumento de fiabilidad y vida compensa con dificultad los costos por un mantenimiento exagerado, además, es probable que la vida económica sea mas corta que

la vida útil, habiéndose desperdiciado esfuerzos en el mantenimiento de un equipo que se retira de operación por otras razones. B) Un mantenimiento pobre tampoco es económico, ya que la perdida de fiabilidad es muy grande y por lo tanto se incurre en riesgos considerables. Las tareas de mantenimiento resultan muy caras ya que el deterioro de las partes va más allá del calculado en diseño, llegándose a sustituir componentes a las cuales de haberles proporcionado mantenimiento antes, solo hubiera requerido un reajuste. Es muy probable que las partes de refacción no estén disponibles; así, lo común es que las tareas se retrasen días enteros en su espera. C) El mantenimiento adecuado o económico considera el estudio probabilidad de Falla, riesgo por falla, necesidad de continuidad de operación, oportunidad de licencias para efectuar las tareas, factores políticos o de imagen, costo o disponibilidad de refacciones, etc. Toda planeación real del mantenimiento al equipo electromecánico, se debe fundamentar en el seguimiento a la tendencia de deterioro de las características nominales de operación apoyándose en las siguientes técnicas y recursos de trabajo. -Experiencias adquiridas en el lugar. -Recomendaciones del fabricante. -Pruebas sintomáticas de rutina -Inspecciones planeadas. Observaciones planeadas del trabajo. -Investigación de accidentes e incidentes. De aquí se obtendrán las actividades prioritarias del equipo, los recursos humanos, materiales, así como las herramientas y equipos necesarios para realizar el mantenimiento. En el plan general de mantenimiento, cada equipo en el universo de ellos es un individuo, por lo tanto su trato debe ser como tal, desde el establecimiento del plan y ejercicio de mantenimiento, hasta el control del mismo. El éxito de una buena planeación del mantenimiento radica en la veracidad de la información obtenida de las necesidades que exige cada uno de los

equipos para conservar su vida útil y económica. La planeación debe estar preparada para aceptar ajustes por concepto de actividades que surjan en el ejercicio de las inspecciones rutinarias y pruebas sintomáticas. La planeación del mantenimiento incluye la detección de necesidades y elaboración de los programas de mantenimiento llevadas a cabo por los jefes de departamento técnico, tomando en cuenta: Los procedimientos documentados establecidos por cada especialidad que definen la manera de realizar y controlar las actividades de la ejecución del proceso del mantenimiento.

PROGRAMAS DE MANTENIMIENTO Los programas de mantenimiento deben ser dinámicos, se elaboran con base en las experiencias previas en el lugar, conocimiento del ingeniero, catálogos de quipos, recomendaciones del fabricante, asesoría de expertos en el equipo, libros sobre mantenimiento, artículos de revistas especializadas, etc. Durante la misma planeación de los programas de mantenimiento, se requieren preparar: -Programa de abasto de herramientas y equipo. -Formación de los grupos de trabajo -Programa de libranzas. -Programa de inspecciones. -Programa de seguridad -Programa de reportes -Programa de inversiones -Programa de análisis y procedimientos de trabajos Es sabido que en el ejercicio real de los programas de mantenimiento, los Imprevistos directos o indirectos causan fuertes desviaciones de recursos humanos, que bien pueden reducirse estando preparados con una planeación anticipada que nos permita bajo condiciones imprevistas ejecutar otras actividades comprometidas con la planeación, sin llegar al

ejercicio de actividades improvisadas que no cubren las prioridades establecidas en la misma

ELEMENTOS DE SEGURIDAD A CONSIDERAR EN EL MANTENIMIENTO En la ejecución de la actividad de mantenimiento de la subestación eléctrica, los trabajadores se encuentran expuestos de forma directa o indirectamente con partes energizadas, existiendo la posibilidad de la circulación de una corriente eléctrica a través del cuerpo humano con las consabidas consecuencias. Dado el riesgo originado por la energía eléctrica es necesario implantar normativas y procedimientos de trabajo seguro para preservar la integridad de los trabajadores del área eléctrica.

Accidentes Eléctricos Riesgo eléctrico: El riesgo eléctrico se define como la posibilidad de circulación de la corriente eléctrica a través del cuerpo humano, siendo para ello necesario que el cuerpo sea conductor, que pueda formar parte del circuito y que exista una diferencia de tensiones entre dos puntos de contacto. Debido a que la electricidad es el tipo de energía más utilizada, a veces caemos en la despreocupación olvidándonos de las mínimas medidas de prevención en su uso. El riesgo eléctrico puede producir daños sobre las personas (paro cardiaco, respiratorio, quemaduras, etc.) y sobre los bienes, debido al riesgo asociado de incendios y explosiones. Electrocución: La electrocución se define como el contacto de forma directa o indirecta con un conductor que se encuentra energizado. Caídas por contacto eléctrico Este se presenta cuando el contacto eléctrico sorprende al trabajador sin su cinturón de seguridad anclado. Quemaduras /Laceraciones Se producen por las altas temperaturas y la onda expansiva que son generadas a causa del arco eléctrico

Factores técnicos que intervienen en el riesgo de lesiones por electricidad. Intensidad de la corriente Se ha demostrado experimentalmente que es la intensidad que atraviesa el cuerpo humano y no la tensión la que puede ocasionar lesiones debido al accidente eléctrico. En este sentido se dice que a partir de 1 mA de corriente alterna ya se comienzan a percibir hormigueos, y que hasta intensidades de 10 mA del mismo tipo de corriente, la persona aún es capaz de soltar un conductor. Nivel de exposición al riesgo No se puede hablar de valores de intensidad sin relacionarlos con el tiempo de circulación por el cuerpo humano. De esta forma, para cada intensidad de corriente se establecen, según el tiempo de contacto, tres niveles: Nivel de seguridad: Abarca desde la mínima percepción de corriente hasta el momento en que no es posible soltarse voluntariamente del conductor. En dicho periodo no se produce afectación cardiaca ni nerviosa. Nivel de intensidad soportable: Se produce aumento de la presión sanguínea y alteraciones del ritmo cardiaco, pudiéndose llegar a un paro cardiaco reversible. Además, el nivel de consciencia va disminuyendo llegándose al coma por encima de 50 mA. Nivel de intensidad insoportable: Estado de coma persistente y paro cardiaco. Recorrido de la corriente eléctrica: Las consecuencias del contacto dependerán de los órganos del cuerpo humano que atraviese la corriente. Las mayores lesiones se producen cuando la corriente circula en las siguientes direcciones: -Mano izquierda-pie derecho. -Mano derecha-pie izquierdo. -Manos-cabeza. -Mano derecha-tórax (corazón)

-Pie derecho-pie izquierdo. DESARROLLO Y ALCANCE DEL PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE SUBESTACIONES El mantenimiento integral de Subestaciones de Distribución (34.5/13.8 KV) se cumple regularmente apoyado en una metodología previamente establecida que incluye el seguimiento de procedimientos y normas a través de formas o planillas diseñadas para ellos. La necesidad del mantenimiento dependerá de dos (2) factores: -Que le corresponda porque el Programa Anual así lo establece. -Porque el promedio o frecuencia de fallas tienda a alterar el nivel o rango establecido. EJECUCION DEL MANTENIMIENTO Determinada la necesidad del mantenimiento a la Subestación, debe señalarse que la metodología establece como mínimo el mantenimiento a: -El transformador de potencia. -Los equipos de maniobra y protección de la Subestación (Disyuntor, Seccionador, Reconectador, Cuchilla Aterramiento, Cortacorriente) -El tablero de control. -Los pórticos y estructuras. -El equipo rectificador. -El equipo de medición. -El sistema de alumbrado público.

-El sistema de tierra. -La cerca de protección. -La vía de acceso. A continuación se indicarán los detalles y procedimientos más importantes que tienen lugar en cada mantenimiento. Mantenimiento del transformador de potencia. Por ser el equipo más importante de la S/E, en él está centrada la atención del técnico especialista en su mantenimiento. Las actividades a cumplir son: -Pruebas de aislamiento. -Prueba de humedad del aceite (acidez). -Prueba de rigidez dieléctrica del aceite. -Inspección del nivel de aceite del tanque de expansión. Esto determinará la necesidad de completar su volumen y la posible presencia de filtraciones o escape. -Inspección del indicador de “Temperatura” e “Imagen térmica”. -Inspección y mantenimiento del grupo motor-ventilador y bombas. -Inspección de radiadores. Localización de posibles escapes de aceite. -Inspección del estado de la Silica Gel. -Limpieza y ajuste de conexiones.

-Ajuste de empacaduras. -Pruebas de presencia de Gases (Bucholz). -Limpieza de Bushings. -Limpieza general. Mantenimiento de los equipos de maniobra y protección. En el caso de los equipos de protección (reconectadores y disyuntores etc) son muchas las actividades de rutina que se ejecutan. Las más significativas son: -Pruebas de aislamiento. -Pruebas de aceite (humedad y rigidez dieléctrica). -Pruebas de apertura y cierre eléctrico y manual. -Pruebas de inyección de corriente. -Inspección, limpieza y ajuste de contactos. -Inspección y limpieza de Bushings. -Inspección del nivel de aceite. -Limpieza y ajuste de conexiones. -Limpieza general. En el caso de los equipos de maniobra (seccionadores, cortacorriente, baypass, etc) se ejecutan dos actividades fundamentales. -Inspección minuciosa y detallada de conexiones, vástagos, barras, porcelana, etc. -Prueba de cierre y apertura.

Mantenimiento del tablero de control. Este equipo conocido también como “Tablero de Mando” contiene principalmente los equipos que permiten la operación y protección de la S/E. (Dispositivos para cierre y apertura, mando del regulador, relés de protección, tensión DC y AC etc.) su mantenimiento requiere de pocas actividades y está fundamentalmente orientado a la “Prueba y ajuste de los diferentes relés de protección”, a través de la Prueba de “Inyección de corriente”. Mantenimiento de los pórticos y estructuras. En este caso las actividades a cumplir son: -Inspección y limpieza de aisladores de paso y suspensión. -Inspección de puentes. -Inspección de barras de conexión de A y BT. -Inspección de Pararrayos. -Inspección de crucetas, platinas, postes y estructuras metálicas. -Pintura general. Mantenimiento del equipo rectificador. En las Subestaciones que tienen incorporado este importante elemento se cumple las siguientes actividades. -Inspección del equipo rectificador. -Limpieza bornes de conexión banco de batería. -Pruebas de batería.

-Inspección del Nivel de agua de las baterías. -Pruebas del grupo rectificador. -Inspección luces de emergencia. Mantenimiento del equipo de medición. En este caso las actividades cumplidas se fundamentan principalmente en la inspección general del equipo y el reporte de cualquier anormalidad encontrada. -Inspección del medidor de KWH. -Inspección del medidor de KVARH. -Inspección del medidor de Demanda. -Inspección y ajuste de las conexiones del lado de A.T. de los transformadores de Tensión y Corriente. -Inspección del gabinete de medición. Mantenimiento del sistema de alumbrado público. Las actividades cumplidas en este caso son: -Inspección del transformador de servicios auxiliares. -Prueba del equipo de control de A.P. -Reposición de luminaria y/o bombillos. Mantenimiento del sistema de tierra.

La actividad fundamental en el mantenimiento del sistema de tierra está determinada en la revisión y ajuste de cada una de los puntos de conexión del sistema de tierra con los equipos y estructuras de la subestación. Eventualmente se ejecuta la prueba de medición de tierra. Mantenimiento de la cerca de protección. Las actividades a cumplir en este caso son: -Inspección de la malla de alambre. -Inspección de los soportes. -Inspección del portón de entrada. -Limpieza interna y exterior de la maleza existente. -Pintura general de la cerca de los avisos de Peligro y del aviso de identificación de la S/E

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