Fallas en Serie

Fallas en serie 2015

Tabla de contenido CIRCUITO ABIERTO .............................................................................................................................. 3 Fases Abiertas (I) ................................................................................................................................. 3 Planteamiento General en Mallas de Secuencia ........... .................... .................. ................... ................... .................. .................. .................. ........... .. 3 Análisis............................................................................................................................................. 4 Una Fase Abierta ............................................................................................................................. 8 Análisis........................................................................................................................................... 10 Dos Fases Abiertas ........................................................................................................................ 17 Análisis........................................................................................................................................... 19 Contra cortocircuito co rtocircuito entre espiras misma fase y fases abiertas ...................... ............................... .................. .................. ............... ...... 31 Resumen ............................................................................................................................................ 33 Protección contra Cortocircuito Entre Espiras Misma Fase y Fases Abiertas .............. ....................... .................. ............ ... 35 ANALISIS DE MODO Y EFECTO DE FALLAS POTENCIALES P OTENCIALES (AMEF) .................... ............................. .................. .................. ............... ...... 37 REQUERIMIENTOS DEL AMEF........................................................................................................ 38 BENEFICIOS DEL AMEF .................................................................................................................. 38 FORMATO Y ELEMENTOS DEL AMEF ............................................................................................. 39 MODO DE FALLA POTENCIAL ........................................................................................................ 40 EFECTOS DE FALLA POTENCIAL ..................................................................................................... 40 CONTROLES ACTUALES .................................................................................................................. 41

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Análisis de sistemas de potencia 2 Ing. Holger meza

Cayani Mendoza Michael Hernan


INTRODUCCIÓN Las redes eléctricas cada vez adquieren una mayor relevancia y junto a ella los elementos que la componen como es el caso de los transformadores de potencia. La misión de estos equipos es determinante para el funcionamiento adecuado de los sistemas eléctricos de potencia con la finalidad de interconectar entre sí diferentes niveles de tensión, minimizando las pérdidas de potencia activa para optimizar la transmisión de la energía desde el nivel de generación, pasando por la red de transporte y distribución, hasta llegar al consumidor final. Los denominados fallos, cortocircuitos, contingencias o faltas pueden ser provocados por diversos factores, por ejemplo el ajuste de protecciones, incumplimiento de distancias de seguridad, rayos y en definitiva cualquier accidente natural o provocado. También existen faltas entre elementos internos del transformador que pueden ser debidos a degradación del aislamiento interno, a una errónea colocación de los arrollamientos, rotura de los mismos, degradación del aceite,… y como se puede observar en el mundo de las faltas en general, la

casuística es muy amplia para la aparición de fallos. Las faltas que se pueden generar en función de cómo se produzcan las conexiones son de tipo trifásica, monofásica, bifásica a tierra, sin tierra, incluso puede presentarse el caso de la apertura de una de las fases o de dos de ellas (la llamada falta serie), lo que será estudiado de forma específica eneste proyecto. Además se puede dar el caso de aparición de faltas de forma simultánea, aunque no es muy habitual.

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CIRCUITO ABIERTO 



Los conductores en circuito abierto, consisten en la falta de continuidad eléctrica de una o más más fases del circuito. Las causas de los circuitos abiertos son muy variadas entre ellas se pueden mencionar: La operación incorrecta de un interruptor interruptor al abrir o cerrar. o La ruptura de los los puentes de amarre de una línea de transmisión, o etc. La importancia del estudio de las condijo es del circuito abierto, es debido a la presencia de tenciones y corrientes desbalanceadas, constituyendo un gran riesgo de daño para las máquinas.

Fases Abiertas (I) Planteamiento General en Mallas de Secuencia

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Análisis Este tipo de fallas involucran dos nodos del sistema, tal como se muestra en la Figura.

Figura. Falla serie entre los nodos r y q de un sistema eléctrico.

Entonces, el equivalente de Thevenin se obtiene entre los nodos r y y q, y siguiendo la metodología para fallas en derivación, ahora se inyecta una corriente de falla en los dos nodos del sistema, a fin de determinar los voltajes.

Al igual que en las fallas en derivación, es conveniente usar la matriz de admitancias de falla, en lugar de la matriz de impedancias de falla. Aquí, las matrices de admitancias de falla también se definen con base a las diferencias de voltaje entre nodos y las corrientes que circulan por las fases correspondientes. 4




En términos generales, una falla serie entre los nodos r y q del sistema eléctrico, puede representarse por la Figura 10.4.

Figura 10.4. Voltajes y red de falla serie en función de impedancias entre los nodos r y q . De la Figura 10.4, se define a los siguientes voltajes:

= Voltaje complejo en el nodo r , fase a. = Voltaje complejo en el nodo r , fase b. = Voltaje complejo en el nodo r , fase c .

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= Voltaje complejo en el nodo q, fase a. = Voltaje complejo en el nodo q, fase b. = Voltaje complejo en el nodo q, fase c .

Además, en términos de admitancias, la matriz de falla estará dada por:

(10.38)

Si simplifica a:

,

,

, entonces la matriz de (10.38) se

(10.39)

Si se pasa al marco de referencia de secuencias, a través del producto matricial:

(10.40)

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Donde es la matriz de admitancias de falla en componentes de secuencia (012), y representa el caso general de una falla trifásica serie. Substituyendo (10.38) en (10.40) y desarrollando el producto matricial, se obtiene:

(10.41)

A partir de la matriz (10.41), se puede derivar a los elementos para cada falla serie en particular, tal como se describe a continuación.

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Una Fase Abierta 

Se asume que la falla ocurre en la fase “a”. En el punto de falla se presenta

la condición siguiente,



La transformación de componentes simétricas aplicada a las condiciones en el punto de falla en el marco de referencia “abc” indica que las tres redes de

secuencia correspondientes a la fase abierta, deberán ser conectadas en paralelo como se muestra en la figura siguiente:

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Análisis Si se supone que la fase a es la fallada, entonces , de modo que la matriz (10.41) se reduce a la siguiente:

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Suponiendo que

y

, la matriz anterior se simplifica a:

(10.42)

Ahora bien, si se supone que no existen acoplamientos mutuos entre las fases b y c , entonces y la matriz de falla en (10.42) se modifica a la siguiente:

lo cual resulta en:

(10.43)

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Para el caso en que la fase b sea la fallada, se tiene el siguiente resultado:

(10.44)

y para cuando la fase c está abierta:

(10.45) En la figura 6.15 se muestra la corriente en el arrollamiento de AT (lado izquierdo de la figura) para el caso de una falta serie monofásica en el lado de AT, y en la misma figura se refleja la corriente en el arrollamiento de BT (lado derecho de la figura) para el caso de una falta serie monofásica en el lado de BT.

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A grosso modo, las distribución de las componentes de secuencia de las corrientes no difieren mucho entre el caso de que la falta serie se produzca en el lado de AT y el caso en el que la falta serie se produzca en el lado de BT (las gráficas se han representado en valor absoluto). De la figura 6.15 se pueden extraer conclusiones como que la red de secuencia directa es la más influyente y que la red de secuencia homopolar sólo actúa si el transformador está puesto a tierra en el lado donde se produce la falta. Otra observación importante es el escaso valor que adquieren las componentes de corriente, mucho menores a las que se tienen en una falta derivación, además de la particularidad de la menor corriente de secuencia homopolar en el caso de la falta en AT y el grupo de conexión YNy, y por similitud la falta en BT con conexión Yyn.

De forma análoga a los casos estudiados con anterioridad, la figura 6.15bis pretende apoyar a la gráfica 6.15 en la realización de su análisis.

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Al mismo tiempo se puede observar en la figura 6.16 como el arrollamiento terciario absorbe una pequeña parte de la intensidad. En el caso más desfavorable de los estudiados se puede llegar a alcanzar un valor de 0.95 pu.}

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Como era de esperar, las gráficas de las figuras 6.17 y 6.18, correspondientes a las intensidades a través de las fases RST muestran que una de las corrientes es nula y las otras dos son iguales, donde los valores se ubican alrededor de 1 por unidad. En el análisis de las gráficas 6.17 y 6.18 se ha observado que en el lado opuesto a la falta se pueden ver circulaciones por la fase enfrentada a la fase abierta que, en el caso de las configuraciones con terciario que implican esta circulación de corriente, se entiende que es generada por el propio terciario en coincidencia con el neutro en el lado contrario a la falta. En los casos Yyn y YNy, donde se observan circulaciones a través de la fase R se puede decir que es debido a la existencia de neutro en el lado opuesto y que la cuba actúa como terciario, por lo que se induce esa intensidad. De una forma concluyente se puede decir que la apertura de una de las fases es casi indiferente a la puesta o no de neutro en lo relativo a las circulaciones a través de las fases, así como que en alta y baja tensión no se observan diferencias significativas. Sin embargo, no hay que olvidar la influencia del grado de carga previo de la línea y que este análisis ha sido desarrollado por completo para un grado previo de carga de la línea de 1 pu.

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Las circulaciones de la intensidad a través de la red y de los neutros del transformador son muy consecuentes con las configuraciones de neutro para el transformador estrella-estrella con y sin arrollamiento terciario. Es notorio que la impedancia homopolar en el caso de una fase abierta en AT, para la configuración YNy merma en gran medida la circulación a través del neutro. Ocurre lo mismo para una falta en BT con la configuración Yyn. En el caso del neutro del lado opuesto a la falta, queda constancia en las figuras 6.19 y 6.20 de la influencia del arrollamiento terciario, así como de la influencia de disponer de régimen de neutro en ambos niveles de tensión con posibilidad de puesta a tierra.

Dos Fases Abiertas 

Se asume que la falla ocurre en las fases “b” y “c”. En el punto de falla se

presenta la condición siguiente,

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La transformación de componentes simétricas aplicada a las condiciones en el punto de falla en el marco de referencia “abc” indica que las tres redes de

secuencia correspondientes a las dos fases abiertas, deberán ser conectadas en serie como se muestra en la figura siguiente.

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Análisis Para

esto,

se

supone

abiertas

a

las

que , de modo admitancias de falla (9.41) se simplifica a la siguiente:

En caso de que

fases b y c , que

la

por

lo

matriz

de

, entonces:

(10.46) 19




En caso de que las fases abiertas sean a y b, entonces:

(10.47)

Si las fases abiertas son a y c , entonces la matriz de admitancias de falla será:

(10.48)

Al igual que con las fallas en derivación, una vez conocida la matriz de falla, es posible calcular voltajes y corrientes para una falla serie en particular. La Figura 10.5 muestra las condiciones entre los nodos r y q del sistema eléctrico.

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Figura 10.5. Corrientes de falla inyectadas en los nodos r y q del sistema eléctrico. El vector de corrientes de falla será ahora como sigue:

o también,

(10.49)

Los voltajes de falla son los siguientes:

Notándose que en se tiene dos posiciones distintas de cero. En particular, el voltaje en el nodo r es:

(10.50)

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y en el nodo q:

(10.51)

La diferencia de voltaje entre ambos nodos es:

y de aquí,

(10.52)

Si

, la ecuación anterior se reduce a la siguiente:

(10.53)

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De esta última ecuación se nota que únicamente se requiere de dos columnas de la matriz de impedancias nodal de secuencias. Por otro lado,

donde el voltaje de falla es precisamente la diferencia de voltajes entre los nodos r y q, de modo que:

(10.54)

Substituyendo (9.54) en (9.53):

Despejando a la diferencia de voltajes de prefalla:

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Debido a que

y haciendo:

la ecuación de voltaje de prefalla resulta en la siguiente:

Desarrollando:

Premultiplicando ambos lados por

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:



Despejando a la corriente de falla de la expresión anterior:

Substituyendo el valor de la impedancia equivalente:

(10.55)

Una vez conocidas las corrientes de falla de secuencias, se substituyen en la ecuación:

Desarrollando:

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Generalizando:

(10.56) En el caso de estudio para una falta serie bifásica (dos fases abiertas), las intensidades a través del transformador en la red de secuencia son las que se pueden ver en la figura 6.21, dónde se puede llegar a la conclusión de una forma rápida de que las redes de secuencia se encuentran conectadas en serie, al adquirir todas ellas el mismo valor. En los casos en los que la falta se produce en el lado con puesta a tierra del neutro existen circulaciones de intensidad muy leves. Sin puesta a tierra del neutro en el lado de la falta, la corriente que se modela como el sumatorio de las intensidades de las redes de secuencia equivale a cero, como se muestra en la siguiente figura.

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La corriente a través del terciario es la que se representa a continuación y tampoco parece ser excesiva en el caso de apertura en el lado de AT. En el caso de la corriente a través del arrollamiento terciario en baja tensión, según el tipo de conexión de neutro los valores máximos alcanzados no superan 1 p.u. en los casos en los que circula corriente por el arrollamiento terciario, como se muestra en la figura 6.22.

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Para este caso de dos fases abiertas en el lado donde se produce la falta, la intensidad que se muestra en la figura 6.23 equivale al sumatorio de la que circula a través de las 3 fases, por consiguiente, la corriente que circula en valores por unidad por la fase R, que se ha supuesto la fase sin falta. Esta intensidad será la misma que la de la red de secuencia ya que esta red también se modela en serie (relación entre las figuras 6.21, 6.23 y 6.24).

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La apertura de dos de las fases no implica que no pueda circular intensidad por esas mismas fases del lado contrario a la falta. Esto se representa para las mismas condiciones que las comentadas para el caso de una fase abierta (ver las barras de color roja y verde, correspondientes a las fases S y T en las figuras 6.23 y 6.24), que son la existencia de neutro en el lado opuesto a la falta, excepto en el caso YNyn.

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Las figuras 6.25 y 6.26 responden de una forma fiel a los mismos criterios que los adoptados en la falta serie monofásica (figuras 6.19 y 6.20). Antes de finalizar el análisis, es necesario recordar de nuevo que para los estudios de una fase y dos fases abiertas se han adoptado el criterio de una corriente de prefalta con un valor de 1 pu. Este valor es variable en la aplicación y tras diversas comprobaciones puntuales para certificar su correcto funcionamiento e influencia en los cálculos, se ha observado que modificar el grado de carga previo del transformador de estudio sigue una progresión lineal, por lo que se puede afirmar que la influencia de este parámetro en los casos de una falta serie monofásica y una falta serie bifásica, afectan linealmente a los resultados obtenidos en la aplicación. Es necesario puntualizar que en las faltas de tipo serie monofásica y bifásica producidas por la rotura de un conductor, así como el falso cierre de un polo de un disyuntor o seccionador, supone un desequilibrio de carga entre fases que puede causar graves calentamientos. Este fenómeno también se produce en las faltas bifásicas a tierra y monofásicas, pero en estas es de una forma más pronunciada y esto hace que actúen las protecciones directamente. Dónde hay que tener más en cuenta las protecciones de discordancia de polos es en las faltas serie así como las protecciones de carga desequilibrada. Ambas deben estar dimensionadas para detectar ese desequilibrio en la carga.

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Como se ha observado, tras la apertura de una o dos de las fases se generan corrientes de secuencia inversa y homopolar. Ante tal situación la corriente inversa se detecta a través de dos tipos de relés utilizados para el análisis. Uno de los relés es el de apoyo de sobre intensidad temporizado con escalones discretos y el otro es el relé de característica de tiempo inverso (y más recomendable según [Cgp]). Los relés de mínima tensión también se tienen que tarar y tener en cuenta debido a que en las faltas con fases abiertas se produce un poco el mismo fenómeno que en la falta monofásica y bifásica a tierra pero en menor medida, por lo que su valor de tara tiene que ser menor ante este tipo de faltas.

Contra cortocircuito entre espiras misma fase y fases abiertas Un cortocircuito entre espiras de una misma fase debe ser localizado y el generador desconectado del sistema, debido a que puede convertirse con facilidad en un cortocircuito de fase a tierra comprometiendo el núcleo del estator. Esta clase de cortocircuito no surge en grandes generadores que poseen una vuelta por fase por ranura (barra Roebel); además, no pueden ser detectados a través de la protección diferencial longitudinal, debido a que ésta se basa en el principio de comparación serie, y en este caso, por ser una perturbación serie no existe diferencia entre la corriente que circula por el principio de la fase y la que circula por el final. El sistema de protección que se aplica para esta clase de cortocircuito depende de la disposición constructiva del generador. La protección difiere en el caso de un generador con dos enrollados por fase o con un solo enrollado por fase. En el primero de los casos el cortocircuito entre espiras puede localizarse cotejando las corrientes de los dos enrollados que constituyen la fase. La protección que emplea este principio de comparación paralela recibe el nombre de protección diferencial transversal. La sensibilidad del relé que se emplee dependerá de la no igualdad de los dos enrollados que componen cada fase y del comportamiento desigual de los transformadores de corriente. Una solución 31




posible radica en emplear un transformador de corriente de dos primarios y un secundario que alimenta el relé. Se trata de un transformador del tipo ventana, conformado por dos ventanas y una pierna central en donde se enrolla el secundario; por cada ventana pasa cada cable correspondiente a cada enrollado y la diferencia surge magnéticamente. Debido al tipo de comparación paralela en que esta protección se basa, puede localizar cortocircuitos de un enrollado a tierra, de dos enrollados de distintas fases, al igual que la apertura de uno de los enrollados. Existen especialistas partidarios de que la protección diferencial transversal anule a la longitudinal, particularmente en el caso de la conexión en bloque en que la protección diferencial del transformador cubre también el generador. La protección diferencial del transformador protege contra cortocircuitos entre fases en aquellas zonas exteriores a los puntos de unión de las subfases. Los defensores de la protección diferencial longitudinal, no obstante de reconocer las cualidades de la transversal, insisten en la ventaja de instalarla debido a que facilita la localización del cortocircuito. Si se trata de un generador con un solo enrollado por fase, puede localizarse el cortocircuito entre espiras y también la fase abierta a través del método de medir la tensión al neutro de cada fase del generador.

Es necesario conectar en los bornes del generador un transformador de potencial con su primario conectado en estrella y se une su neutro con el del generador, el secundario del transformador se conecta en delta con un vértice abierto del cual se alimenta un relé de sobretensión que mide la tensión residual (3 V 0). El relé puede ser ajustado de manera que diferencia entre la tensión residual producida por un cortocircuito entre espiras y un cortocircuito a tierra externo al generador. Esto es factible debido a que el circuito para el cortocircuito a tierra externo abarca la impedancia de neutro, mientras que el cortocircuito entre espiras reacciona directamente en el enrollado del transformador de potencial que se encuentra conectado en paralelo con el enrollado de cada fase de la máquina.

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Si se trata de generadores con neutro conectado a tierra mediante resistencias de bajo valor, el relé debe poseer un elemento de tiempo que le posibilite coordinarse con cortocircuitos de fase a tierra externos al generador. Existe un sistema de protección alternativo basado en el hecho de que cualquier asimetría en las corrientes estatóricas hace circular componentes de secuencia negativa, las cuales producen un campo rotatorio que gira a la misma velocidad que el campo de secuencia positiva pero en sentido contrario, por lo tanto induce en el rotor corrientes de doble frecuencia. Dichas corrientes pueden localizarse a través de la conexión en el campo de un relé sintonizado a esa frecuencia, de manera que detecte los cortocircuitos asimétricos externos al generador.

Resumen La relevancia de las redes de secuencia (en adelante RdS) directa, inversa y homopolar se manifiesta de forma explícita en este capítulo y sus conclusiones se relacionan directamente con los objetivos del presente documento. En primer lugar, un estudio profundo sobre cada una de las redes de secuencia se ha realizado desglosándolas en sus impedancias de las redes a la que se interconectan. Por un lado, las impedancias de la red de mayor tensión o red de AT, y por otro lado, las de la red de menor tensión o red de BT, en los que aplica a su impedancia homopolar se observa que sufre modificaciones desde 0.1 hasta 4 pu, dependiendo de si se trata de un generador, una red mallada con puesta a tierra o sin puesta a tierra. Este criterio es importante ya que repercute de forma concreta en que la corriente sea derivada en mayor o menor medida en la dirección de la falta o del transformador. También se han mostrado a título introductorio del cuarto capítulo las impedancias de las redes de secuencia del propio transformador en lo que respecta a la secuencia homopolar y su modelado en T, que queda diferenciado del modelado de secuencia directa e inversa (no se modela en T). La red de secuencia directa es en la que se encuentran ubicados los generadores que aportan la energía a las redes. La red de secuencia inversa es idéntica a la red de secuencia directa pero sin los generadores. Para el caso de la red de secuencia homopolar las corrientes pulsan al unísono y en un mismo 33




sentido, por ello se hacen tan especiales en su estudio y conciben un claro objetivo en este proyecto. Después de conocer los criterios para las impedancias de secuencia directa, inversa y homopolar, en función de la falta que se produzca, estas se conectarán entre sí en serie o paralelo. Las faltas paralelo trifásica y bifásica no tienen relación con la red de secuencia homopolar. Sin embargo, en la falta monofásica se crea una conexión en serie de las impedancias de las tres RdS en el punto de la falta. Ocurre lo mismo para la falta bifásica a tierra pero con su conexión en paralelo. En el análisis de las faltas serie, se ha considerado la red de secuencia abierta en el punto de la falta, generando los puntos F y F’, que para

el caso de la falta serie monofásica se conectan las redes de secuencia en paralelo (al estilo de una falta bifásica a tierra) y en el caso de una falta serie bifásica se conectan en serie entre F y F’ (en este caso se asemeja la topología a

la falta monofásica a tierra.) Para finalizar el capítulo se han especificado las ecuaciones que modelan las faltas. En una figura previa a cada una de las faltas se indican las conexiones entre las propias redes de secuencia simplificadas por una impedancia y la topología de la conexión de la falta en sus fases RST. Realizar el seguimiento de las ecuaciones es bastante sencillo e intuitivo, simplemente hay un pequeño detalle que comentar respecto a las faltas serie monofásica y bifásica, que implican a la corriente de prefalta (grado de carga previo por el circuito denominado IL) para calcular el valor de la fuente de tensión en la red de secuencia directa.

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Protección contra Cortocircuito Entre Espiras Misma Fase y Fases Abiertas Un cortocircuito entre espiras de una misma fase debe ser localizado y el generador desconectado del sistema, debido a que puede convertirse con facilidad en un cortocircuito de fase a tierra comprometiendo el núcleo del estator. Esta clase de cortocircuito no surge en grandes generadores que poseen una vuelta por fase por ranura (barra Roebel); además, no pueden ser detectados a través de la protección diferencial longitudinal, debido a que ésta se basa en el principio de comparación serie, y en este caso, por ser una perturbación serie no existe diferencia entre la corriente que circula por el principio de la fase y la que circula por el final. El sistema de protección que se aplica para esta clase de cortocircuito depende de la disposición constructiva del generador. La protección difiere en el caso de un generador con dos enrollados por fase o con un solo enrollado por fase. En el primero de los casos el cortocircuito entre espiras puede localizarse cotejando las corrientes de los dos enrollados que constituyen la fase. La protección que emplea este principio de comparación paralela recibe el nombre de protección diferencial transversal. La sensibilidad del relé que se emplee dependerá de la no igualdad de los dos enrollados que componen cada fase y del comportamiento desigual de los transformadores de corriente. Una solución posible radica en emplear un transformador de corriente de dos primarios y un secundario que alimenta el relé. Se trata de un transformador del tipo ventana, conformado por dos ventanas y una pierna central en donde se enrolla el secundario; por cada ventana pasa cada cable correspondiente a cada enrollado y la diferencia surge magnéticamente. Debido al tipo de comparación paralela en que esta protección se basa, puede localizar cortocircuitos de un enrollado a tierra, de dos enrollados de distintas fases, al igual que la apertura de uno de los enrollados.

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Existen especialistas partidarios de que la protección diferencial transversal anule a la longitudinal, particularmente en el caso de la conexión en bloque en que la protección diferencial del transformador cubre también el generador. La protección diferencial del transformador protege contra cortocircuitos entre fases en aquellas zonas exteriores a los puntos de unión de las subfases. Los defensores de la protección diferencial longitudinal, no obstante de reconocer las cualidades de la transversal, insisten en la ventaja de instalarla debido a que facilita la localización del cortocircuito. Si se trata de un generador con un solo enrollado por fase, puede localizarse el cortocircuito entre espiras y también la fase abierta a través del método de medir la tensión al neutro de cada fase del generador. Es necesario conectar en los bornes del generador un transformador de potencial con su primario conectado en estrella y se une su neutro con el del generador, el secundario del transformador se conecta en delta con un vértice abierto del cual se alimenta un relé de sobretensión que mide la tensión residual (3 V0). El relé puede ser ajustado de manera que diferencia entre la tensión residual producida por un cortocircuito entre espiras y un cortocircuito a tierra externo al generador. Esto es factible debido a que el circuito para el cortocircuito a tierra externo abarca la impedancia de neutro, mientras que el cortocircuito entre espiras reacciona directamente en el enrollado del transformador de potencial que se encuentra conectado en paralelo con el enrollado de cada fase de la máquina. Si se trata de generadores con neutro conectado a tierra mediante resistencias de bajo valor, el relé debe poseer un elemento de tiempo que le posibilite coordinarse con cortocircuitos de fase a tierra externos al generador. Existe un sistema de protección alternativo basado en el hecho de que cualquier asimetría en las corrientes estatóricas hace circular componentes de secuencia negativa, las cuales producen un campo rotatorio que gira a la misma velocidad que el campo de secuencia positiva pero en sentido contrario, por lo tanto induce en el rotor corrientes de doble frecuencia. Dichas corrientes pueden localizarse a través de la conexión en el campo de un relé sintonizado a esa frecuencia, de manera que detecte los cortocircuitos asimétricos externos al generador.

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Tradicionalmente, en los procesos de comercialización de bienes y servicios, y con el objetivo de satisfacer al cliente, las empresas se han visto en la obligación de ofrecer garantías, es decir, de comprometerse con el cliente por un período determinado a reparar o sustituir de manera total o parcial los productos que presenten defectos operacionales o de construcción. Aun cuando este compromiso representa tranquilidad para el consumidor, el hecho de no poder disponer del producto durante un período de reparación o sustitución, o que éste se averíe con mucha frecuencia; representa un motivo de insatisfacción, el cual se traduce como una pérdida de prestigio para el proveedor. De igual manera, en aquellos casos en que el producto o servicio es utilizado en lugares remotos o en condiciones muy críticas, la garantía pasa a un segundo plano y el interés principal del cliente recae en que el producto no falle. Por estos motivos, es deseable colocar en el mercado un producto o servicio que no presente defectos, y para tal fin en el presente trabajo se expone el Análisis de modos y efectos de fallas potenciales (AMEF) como un procedimiento de gran utilidad para aumentar la confiabilidad y buscar soluciones a los problemas que puedan presentar los productos y procesos antes de que estos ocurran. Cuando un proceso industrial presenta desviaciones en sus parámetros, sus salidas generalmente no corresponden a los valores normales dentro del rango de operación. Estas desviaciones podrían ser causadas por desperfectos o mal funcionamiento de los dispositivos implicados dentro de dicho proceso.

ANALISIS DE MODO Y EFECTO DE FALLAS POTENCIALES (AMEF) El Análisis de modos y efectos de fallas potenciales, AMEF, es un proceso sistemático para la identificación de las fallas potenciales del diseño de un producto o de un proceso antes de que éstas ocurran, con el propósito de eliminarlas o de minimizar el riesgo asociado a las mismas. Por lo tanto, el AMEF puede ser considerado como un método analítico estandarizado para detectar y eliminar problemas de forma sistemática y total, cuyos objetivos principales son: 





 

Reconocer y evaluar los modos de fallas potenciales y las causas asociadas con el diseño y manufactura de un producto. Determinar los efectos de las fallas potenciales en el desempeño del sistema. Identificar las acciones que podrán eliminar o reducir la oportunidad de que ocurra la falla potencial. Analizar la confiabilidad del sistema. Documentar el proceso

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Aunque el método del AMEF generalmente ha sido utilizado por las industrias automotrices, éste es aplicable para la detección y bloqueo de las causas de fallas potenciales en productos y procesos de {cualquier clase de empresa, y así como también es aplicable para sistemas administrativos y de servicios.

REQUERIMIENTOS DEL AMEF Para hacer un AMEF se requiere lo siguiente: Un equipo de personas con el compromiso de mejorar la capacidad de diseño para satisfacer las necesidades del cliente. Diagramas esquemáticos y de bloque de cada nivel del sistema, desde subensambles hasta el sistema completo. Especificaciones de los componentes, lista de piezas y datos del diseño. Especificaciones funcionales de módulos, subensambles, etc. Requerimientos de manufactura y detalles de los procesos que se van a utilizar. 



  

BENEFICIOS DEL AMEF La eliminación de los modos de fallas potenciales tiene beneficios tanto a corto como a largo plazo. A corto plazo, representa ahorros de los costos de reparaciones, las pruebas repetitivas y el tiempo de paro. El beneficio a largo plazo es mucho más difícil medir puesto que se relaciona con la satisfacción del cliente con el producto y con sus percepción de la calidad; esta percepción afecta las futuras compras de los productos y es decisiva para crear una buena imagen de los mismos. Por otro lado, el AMEF apoya y refuerza el proceso de diseño ya que: Ayuda en la selección de alternativas durante el diseño Incrementa la probabilidad de que los modos de fallas potenciales y sus efectos sobre la operación del sistema sean considerados durante el diseño Proporciona una información adicional para ayudar en la planeación de programas de pruebas concienzudos y eficientes Desarrolla una lista de modos de fallas potenciales, clasificados conforme a su probable efecto sobre el cliente Proporciona un formato documentado abierto para recomendar acciones que reduzcan el riesgo para hacer el seguimiento de ellas

 

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



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Fallas en serie 2015 





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Detecta fallas en donde son necesarias características de auto corrección o de leve protección Identifica los modos de fallas conocidos y potenciales que de otra manera podrían pasar desapercibidos Detecta fallas primarias, pero a menudo mínimas, que pueden causar ciertas fallas secundarias Proporciona un punto de visto fresco en la comprensión de las funciones de un sistema

FORMATO Y ELEMENTOS DEL AMEF Para facilitar la documentación del análisis de fallas potenciales y sus consecuencias, la empresa Ford estandarizó un formato para la realización del AMEF; sin embargo, dado que cada empresa representa un caso particular es necesario que éste sea preparado por un equipo multidisciplinario integrado por personal con experiencia en diseño, manufactura, ensamblaje, servicio, calidad y confiabilidad. Es muy importante que, aún cuando se realicen modificaciones, se mantengan los siguientes elementos: · Encabezado. Tipo De AMEF: se debe especificar si el AMEF a realizar es de diseño o de proceso. Nombre/Número De Parte O Proceso: Se debe registrar el nombre y número de la parte, ensamble o proceso que se está analizando. Utilice sufijos, cambie letras y/o el número de Reporte de Problema/solicitud de cambio (CR/CR), según corresponda. Responsabilidad De Diseño/Manufactura: Anotar el nombre de la operación y planta de manufactura que tiene responsabilidad primaria de la maquinaria, equipo o proceso de ensamble, así como el nombre del área responsable del diseño del componente, ensamble o sistema involucrado. Otras Áreas Involucradas: Anotar cualesquier área/departamento u organizaciones afectadas o involucradas en el diseño o función del (los) componente(s), así como otras operaciones manufactureras o plantas involucradas. Proveedores Y Plantas Afectadas: En listare cualquier proveedor o plantas manufactureras involucradas en el diseño o fabricación de los componentes o ensambles que se están analizando.Vehículo (S)/Año Modelo (depende de donde se está haciendo): Registra todas las líneas de vehículos que utilizarán la parte/proceso que se está analizando y el año modelo. Fecha De Liberación De Ingeniería: Indica el último nivel de Liberación de Ingeniería y fecha para el componente o ensamble involucrado. Fecha Clave De Producción: Registrar la fecha de producción apropiada. 

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Preparado Por: Indicando el nombre, teléfono, dirección y compañía del ingeniero que prepara el AMEF. Fecha Del AMEF: Anotar la fecha en que se desarrolló el AMEF original y posteriormente, anotar la fecha de la última revisión del AMEF. Descripción/propósito del proceso.Anotar una descripción simple del proceso u operación que se está analizando e indicar tan brevemente como sea posible el propósito del proceso u operación que se esté analizando.

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MODO DE FALLA POTENCIAL Se define como la manera en que una parte o ensamble puede potencialmente fallar en cumplir con los requerimientos de liberación de ingeniería o con requerimiento específicos del proceso. Se hace una lista de cada modo de falla potencial para la operación en particular; para identificar todos los posibles modos de falla, es necesario considerar que estos pueden caer dentro de una de cinco categorías: Falla Total Falla Parcial Falla Intermitente Falla Gradual Sobrefuncionamiento     

SEVERIDAD El primer paso para el análisis de riesgos es cuantificar o medir la severidad de los efectos, éstos efectos son evaluados en una escala del 1 al 10, donde 10 se considera lo más severo.

EFECTOS DE FALLA POTENCIAL El siguiente paso del proceso de AMEF, luego de definir la función y los modos de falla, es identificar las consecuencias potenciales del modo de falla; ésta actividad debe de realizarse a través de la tormenta de ideas y una vez identificadas estas consecuencias, deben introducirse en el modelo como efectos. Se debe asumir que los efectos se producen siempre que ocurra el modo de falla. El procedimiento para Consecuencias Potenciales es aplicado para registrar consecuencias remotas o circunstanciales, a través de la identificación de modos de falla adicionales, el procedimiento es el siguiente:

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Se comienza con un modelo de falla (MF-1), y una lista de todas sus consecuencias potenciales Separar aquellas consecuencias que se asumen como resultado siempre que MF1 ocurra, éstas se identifican como efectos MF-1 Se escriben modos de falla adicionales para las consecuencias restantes (consecuencias que pudiesen resultar si MF-1 ocurre, dependiendo de las circunstancias bajo las cuales ocurra). Los nuevos modos de falla implican que las consecuencias inusuales ocurrirán al incluir las circunstancias bajo las cuales ocurren. Separar las consecuencias que se asumen si resultarán siempre que los modos de falla y sus circunstancias especiales ocurran; éstas se deben identificar como efectos de los modos de fallas adicionales. CAUSAS DE FALLAS POTENCIALES Luego de que los efectos y la severidad han sido listadas, se deben de identificar las causas de los modos de falla. En el AMEF de diseño, las causas de falla son las deficiencias del diseño que producen un modo de falla. Para el AMEF de proceso, las causas son errores específicos descritos en términos de algo que puede ser corregido o controlado.

OCURRENCIA Las causas son evaluadas en términos de ocurrencia, ésta se define como la probabilidad de que una causa en particular ocurra y resulte en un modo de falla durante la vida esperada del producto, es decir, representa la remota probabilidad de que el cliente experimente el efecto del modo de falla.

CONTROLES ACTUALES Los controles actuales son descripciones de las medidas que previenen que ocurra el modo de falla o detectan el modo de falla en caso de que ocurran. Los controles de diseño y proceso se agrupan de acuerdo a su propósito: Tipo 1: Estos controles previenen la causa o el modo de falla de que ocurran, o reduce su ocurrencia Tipo 2: Estos controles detectan la causa del modo de falla y guían hacia una acción correctiva Tipo 3: Estos controles detectan el modo de falla antes de que el producto llegue al cliente

DETECCIÓN La detección es una evaluación de las probabilidades de que los controles del proceso propuestos (listados en la columna anterior) detecten el modo de falla, antes de que la parte o componente salga de la localidad de manufactura o ensamble. 41



Fallas en Serie

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