Mantenimiento predictivo Maquinas Electricas 2014.pdf

TÉCNIC AS D DE M ANTENIMIENTO P PR EDICTI V O EN M M ÁQUIN AS E ELÉCTR IC AS. 2014

Código: Empresa: _ Alumno: _

Seminario

Proyecto: 98094 _ _ 1

Esta documentación es propiedad de UNITRONICS. Se trata de documentación confidencial y estratégica que responde a la última tecnología disponible y no puede ser copiada, fotocopiada, reproducida o transmitida a terceros bajo ningún tipo de soporte físico o informático sin la debida autorización de UNITRONICS. La información aportada en este curso se considera lo más exacta posible. En cualquier caso, UNITRONICS no se hace responsable de daños directos o indirectos producidos por malas interpretaciones, interpretaciones, imprecisiones u omisiones en el mismo.

ÍNDICE Página 003 020 027 028 035 042 057 063 065 066 075 081 090 094 096

Tema 1) Introducción. 2) Fiabilidad en Máquinas Eléctricas.

3) Máquinas Rotativas. Ensayos Off-Line. Ensayos On-Line. Descargas Parciales. Flujo Rotórico.

4) Transformadores de Potencia. Circuitos en el Transformador de Potencia.

Ensayos Off-Line. FDS: Espectroscopia del dieléctrico. FRA: Respuesta en Frecuencia.

Ensayos On-Line. Descargas Parciales. FIN

www.unitronics-electric.es elé[email protected]

Edición 00: 05/2014 (BADAJOZ) Copyright

© 2014,

UNITRONICS, S.A.

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Esta documentación es propiedad de UNITRONICS. Se trata de documentación confidencial y estratégica que responde a la última tecnología disponible y no puede ser copiada, fotocopiada, reproducida o transmitida a terceros bajo ningún tipo de soporte físico o informático sin la debida autorización de UNITRONICS. La información aportada en este curso se considera lo más exacta posible. En cualquier caso, UNITRONICS no se hace responsable de daños directos o indirectos producidos por malas interpretaciones, interpretaciones, imprecisiones u omisiones en el mismo.

ÍNDICE Página 003 020 027 028 035 042 057 063 065 066 075 081 090 094 096

Tema 1) Introducción. 2) Fiabilidad en Máquinas Eléctricas.

3) Máquinas Rotativas. Ensayos Off-Line. Ensayos On-Line. Descargas Parciales. Flujo Rotórico.

4) Transformadores de Potencia. Circuitos en el Transformador de Potencia.

Ensayos Off-Line. FDS: Espectroscopia del dieléctrico. FRA: Respuesta en Frecuencia.

Ensayos On-Line. Descargas Parciales. FIN

www.unitronics-electric.es elé[email protected]

Edición 00: 05/2014 (BADAJOZ) Copyright

© 2014,

UNITRONICS, S.A.

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Seminario: Técnicas de Mantenimiento Predictivo en Máquinas Eléctricas. 2014.

Técnicas de Mantenimiento Predictivo en Máquinas Eléctricas 1/2: Máquinas Rotativas Badajoz, 15 de Mayo de 2014

Victor Lozano Director Comercial Andrés Tabernero Director Técnico

1

Técnicas de Mantenimiento Predictivo en Máquinas Eléctricas Introducción Unitronics electric. Objetivos del Seminario. • Fiabilidad. Máqu Má quin inaa Ro Rota tati tiva va:: Ge Gene nera rado dore ress y mo moto tore res. s. • •





Acercam Ac ercamiento ientoss Off-Lin Off-Line. e.  Megado. Tangente de de De Delta, Ca C ap.  EDA. Hipot AC/DC.  R. Bobinados. DP off-line, sondas Acercam Ac ercamiento ientoss On-Lin On-Line. e.  DP. Vibraciones en en cabezas.  Flujo Rotórico. Monit. Dinámica de motores.

Tran ransfo sforma rmador dor de Pot Potenc encia ia

• 



Técnicas Off-Lin Técnicas Off-Line. e.  Megado.  TTR, Vcc Técnicas Técni cas On-Lin On-Line. e.  DGA.

Tangente de d e Delta, Cap. C1/C2. FRA, FDS DP

2

3

Seminario_Rotativas.ppt


¿Qué es unitronics?

• Unitronics nace en 1963 acercando a

España los últimos avances tecnológicos. • Hoy día, el grupo unitronics consta de 2 empresas. 

unitronics comunicaciones.



unitronics, s.a. :  unitronics

telecom.  unitronics electric 3

¿Qué es unitronics, s.a.u.?

Hace ahora 30 años que el Dpto. de instrumentación eléctrica comenzó a distribuir equipamiento de grandes fabricantes de prestigio internacional como Megger . Sin embargo, hoy en día, no sólo comercializa equipos, si no que aporta valor a sus clientes gracias a servicios como el asesoramiento técnico, la formación y el servicio técnico nacional e internacional. 4

4



PRODUCTO PROPIO

PRODUCTO PROPIO Durante los años 1990 – 2002 y fruto de la colaboración entre nuestro Dpto. de I + D e Iberdrola fueron desarrollados los sistemas EDA y ETP. Recursos empleados: por parte de Unitronics 8 ingenieros I+D Hardware/Software y por parte de Iberdrola Generación numerosos expertos de mantenimiento de Máquinas Eléctricas.

5

PRODUCTO PROPIO MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Sistema EDA: analizador experto del aislamiento estatórico en generadores y motores. Sistema ETP: evaluación del estado del transformador combinando diferentes ensayos. 6

5



PRODUCTO PROPIO �� Sistema de Evaluación De Aislamiento • Resistencia de aislamiento • Índice de polarización • Corriente de absorción • Capacidades • Parámetros propios

7

PRODUCTO PROPIO �� Sistema de Evaluación de Transformadores de Potencia. Por medio de cuatro equipos de medida y el análisis de los distintos parámetros medidos, es capaz de determinar el estado de cada una de las partes del transformador. Software de control, diagnóstico y tendencias común. 8

6



PRODUCTO PROPIO �� Equipo de relación de transformación y corriente de vacío. Conexión trifásica. Chequeo de grupo de conexión (UM1B). Equipo de tensión de reabsorción y resistencia de aislamiento. Índice de polarización y Cte de tiempo (UM2B). Equipo de resistencia de devanados. Corrección automática de temp. Cálculo de Rsimple. Método de medida optimizado (UM3B). Equipo de impedancia de cortocircuito. (UM5B)

9

PRODUCTO PROPIO SOFTWARE

Software de ayuda al diagnóstico: determina el estado actual de la máquina por medio de un solo ensayo.

Software de análisis de tendencias: de una manera visual analiza el histórico de la máquina. 10

7



PRODUCTO PROPIO ��

• Los sistemas EDA y ETP hoy en día están presentes en 18 países. • Más de 200 equipos vendidos. • Las versiones actuales recogen toda la experiencia, recomendaciones y mejoras propuestas por usuarios y expertos del sector en los últimos 15 años. • Seguimos actualizando los sistemas: En 2014 incorporamos tgδ y aceites: FQ/DGA en ETP DiagHelp.

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Unitronics electric ASESORÍA Y APOYO EN CAMPO

• Grán experiencia en medidas, problemas de medida en campo, elaboración de protocolos, etc.

12

8



Unitronics electric ENSAYOS ESPECIALES Servicio de ensayos especiales:

• Descargas Parciales. • Flujo Rotórico. • EL CID. • Apriete de cuñas. • Sonda de detección DP (corona). • Etc

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Unitronics electric DIAGNÓSTICO EXPERTO Servicio de diagnóstico de máquinas eléctricas en función del estado actual y del histórico de la máquina, estimando vida útil remanente, recomendaciones, etc.

• Históricamente en casos puntuales para distintas empresas eléctricas e industria. • Desde 2008 con Repsol, Cepsa, EW, etc (Descargas Parciales). • Desde 2010-13 con Endesa Chile (71maquinas). • Desde 2013 contrato con Gas Natural Fenosa.

14

9



Unitronics electric CURSOS DE FORMACIÓN Cursos teórico-prácticos impartidos desde 2002: • Ensayos de mantenimiento predictivo en Transformadores de Potencia. • Ensayos de mantenimiento predictivo en Máquinas Rotativas. • Ensayos de mantenimiento en baterías estacionarias. • Análisis y diagnóstico de Descargas Parciales en Máquinas Rotativas (desde 2012 impartidas 6 ediciones). Teoría de cada ensayo, precauciones de medida, medidas reales y casos de diagnóstico según las últimas normativas. Participación de todos los asistentes. Más de 500 profesionales (ABB, GE, Repsol, Endesa, GNF, Iberdrola, Cepsa, Gamesa,). 15

Unitronics electric CURSOS DE FORMACIÓN Dos formatos disponibles.

• Dos convocatorias anuales en unitronics reuniendo profesionales de distintas empresas. • En cualquier momento del año en las instalaciones del cliente (Centrales eléctricas, refinerías, fábricas, industria, etc.) desplazándonos con el equipamiento de medida y realizando prácticas reales en las propias máquinas del cliente.

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10



Unitronics electric PROYECTOS LLAVE EN MANO Instalaciones de Descargas Parciales en Máquinas Rotativas:

• • •

Más de 16GW instalados en España: Compañías eléctricas, cogeneraciones, motores críticos de industria, etc Diagnóstico experto. Hemos conseguido ser una referencia a nivel nacional. Servicios técnicos a nivel nacional e internacional (Portugal, Italia, etc)

17

Unitronics electric ASOCIACIONES Y PUBLICACIONES Asociados a los foros internacionales de Normalización IEEE y CIGRE: Colaboración en foros internacionales con presentación de papers y publicaciones en revistas del sector:

• CIGRE (Consejo Internacional de Grandes Redes Eléctricas): 2 papers presentados en colaboración con Iberdrola. • Ferias internacionales INSUCON e HYDRO: 2 papers. • Revistas técnicas del sector (Mantenimiento, Energía, etc): 11 artículos. • Revistas del mercado sudamericano (Energía y Negocios).

18

11



Unitronics electric SEMINARIOS TÉCNICOS Dentro de las labores de formación se encuentras los seminarios técnicos organizados en distintas Universidades españolas. Desde 2010 venimos acercando las últimas novedades tecnológicas en mantenimiento predictivo tanto a futuros ingenieros como a los profesionales del sector en la zona.

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Unitronics electric REPARACIÓN Y CALIBRACIÓN Servicio técnico oficial de los fabricantes representados (Megger, Iris Power, Baker y Soken) y reparación de instrumentación de medida en general.

Laboratorio de calibración acreditado ENAC.

20

12



FABRICANTES REPRESENTADOS.

21

¿Quién es Megger ?

• Uno de los líderes a nivel mundial de equipamiento de medida para el sector eléctrico y la industria. • En 1889 comercializó el primer medidor de aislamiento

portátil y durante más de 120 años ha sido el primer proveedor de equipos de pruebas eléctricas.

22

13




•

Tras la adquisición de programma y Pax Diagnostics, Megger ha ampliado considerablemente su cartera de productos, disponiendo en la actualidad de instrumentación de medida para cualquier elemento del sistema eléctrico: ��4000  Transformadores  Máquinas Rotativas  Interruptores  Relés de protección ��101  Baterías  Cables   ��1800

23


•

Los últimos equipos comercializados: FREJA 400, ODEN, IDAX v5, etc. Disponen de las mejores especificaciones hardware del mercado y el software más intuitivo y versatil para adaptarse a las necesidades de los clientes más exigentes.

�� (��) �� 400 ��

��

24

14



¿Quién es

?

• Lider mundial en sistemas de medida de Descargas Parciales (DP) en máquinas Rotativas. • Tras la compra de su principal competidor (ADWEL), Iris incorpora en su porfolio equipos y técnicas tradicionales de medida en alternadores y motores (El Cid, apriete cuñas). • Además, dispone de otras tecnologías para complementar la medida tradicional de DP:    

Medida de Flujo rotórico Medida de vibraciones en cabeza de bobina Medida de barras rotas Medida de corriente inducida en el eje

25

¿Quién es

?

• En 2012 actualizó sus equipos de monitorización continua de DP

incorporando numerosas ventajas en los nuevos modelos:  Dos versiones:  Serie Trac, especializada en una sola tecnología (DP, flujo, vibraciones, etc)  Serie Guard, capaz de monitorizar hasta tres Tecnologías con un mismo equipo.  Los equipos incorporan calibración automática.  Software más sencillo y único para medida, análisis, gestión, etc.  Más resolución en las medidas y mejora en las comunicaciones (Modbus).

26

15



¿Quién es

•

?

En el caso de medidas Off-line: 

DeltaMaxx: Descargas Parciales, Tangente de Delta y Capacidad (hasta 50kV).



EL CID: Defectos en el núcleo magnético.



SWA: Comprobación de apriete de cuñas.



DCR-50: Comprobación del aislamiento (Hipot en Rampa DC hasta 50kV)



PPM-97: Sonda de corona para localización de DP.

27

¿Quién es

•

?

Monitorización on-line de Transformadores: 

Descargas Parciales por sensores UHF.

28

16



¿Quién es

?

�� 2011 � 2012, �� (�� ) �� . ��, �� (��4000).

29

¿Quién es

• Además,

?

por parte de SKF contamos con equipamiento

como:  Cámaras termográficas  Endoscopios avanzados de medida de  Sistemas vibraciones  Etc

30

17



OBJETIVOS DEL SEMINARIO

31

¿Porqué este seminario? OBJETIVOS DEL SEMINARIO

• • •

Acercarnos a los puntos clave que gobiernan la Fiabilidad eléctrica en máquinas eléctricas clave: Modos de fallo en Máquinas Rotativas y Transformadores de Potencia. Vislumbrar las tecnologías de ensayo en estas máquinas, desde los tradicionales ensayos Off-Line a máquina parada hasta los más actuales ensayos On-Line. Repaso de la teoría y la implementación práctica revisando datos de algunos casos reales.

32

18



¿En qué os podemos ayudar?

http://www.unitronics-electric.es/index_españa.htm

33

Contactos comerciales: Victor Lozano: Director comercial [email protected] Esther Díaz-Caneja: Técnico comercial [email protected] Dirección: C/Teide, 4 28703 San Sebastián de los Reyes, Madrid Tel.: 902 107 670 Fax: 91 540 10 68

Técnicas de Mantenimiento Predictivo en Máquinas Eléctricas Introducción Unitronics electric. Objetivos del Seminario. • Fiabilidad. Máquina Rotativa: Generadores y motores. • •





Acercamientos Off-Line.  Megado. Tangente de Delta, Cap.  EDA. Hipot AC/DC.  R. Bobinados. DP off-line, sondas Acercamientos On-Line.  DP. Vibraciones en cabezas.  Flujo Rotórico. Monit. Dinámica de motores.

Transformador de Potencia

• 



Técnicas Off-Line.  Megado.  TTR, Vcc Técnicas On-Line.  DGA.

Tangente de Delta, Cap. C1/C2. FRA, FDS DP

34

19



FIABILIDAD EN ACTIVOS ELÉCTRICOS

35

FIABILIDAD EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS ACTIVOS ELÉCTRICOS PRINCIPALES:

•  



36

Hay una increíble presión económica para maximizar la vida de los activos. El diagnóstico en los mismos es clave. Hay que concentrar el esfuerzo en el mantenimiento de las Máquinas Clave de las que depende la producción. Usualmente estos elementos son:  Generador. Transformador de Potencia.   Motores. Existen toda una serie de activos que también requieren consideración: Interruptores. Cables de alta.  Baterías estacionarias. Protecciones.   

20



FIABILIDAD EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS FIABILIDAD

• Es una técnica de calidad que nos permite conocer la seguridad de operación de nuestros activos. • Busca conocer la probabilidad de fallo de nuestros activos

37

a lo largo del tiempo con las distintas variables a las que están expuestos. • Fenómenos TEAM muy ligados a la OPERACIÓN. Eléctricos.  Térmicos. Mecánicos.  Ambientales. • Tasa de fallos en los activos: Curva de la Bañera. • Mantenimiento Predictivo. • Modos de Fallo, conocimiento del activo. • Técnicas de ensayo Off-Line y On-Line.

FIABILIDAD EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS TIPOS BÁSICOS DE MANTENIMIENTO

• Mantenimiento Correctivo. • Mantenimiento Preventivo. • Mantenimiento Predictivo.

38

21



FIABILIDAD EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS OBJETIVOS TÍPICOS DEL MANTENIMIENTO

•

Garantizar el proceso productivo.

•

Aumentar la fiabilidad de las máquinas.

•

Ahorro de costes: Minimizar las operaciones de alto coste.

• Añadir seguridad. •

Alargar al máximo la vida útil de los activos.

39

FIABILIDAD EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS OBJETIVOS TÍPICOS DEL MANTENIMIENTO

•

Programar el mantenimiento: ajustar las paradas de mantenimiento.

•

Prolongar la vida de los activos.

•

Operar con garantía sobre valores nominales.

40

22



FIABILIDAD EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO

��

41

FIABILIDAD EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS TIPOS DE MANTENIMIENTO 1/3) MANTENIMIENTO CORRECTIVO

• • • •

��, ��

• �� , ��

42

23



FIABILIDAD EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS TIPOS DE MANTENIMIENTO 2/3) MANTENIMIENTO PREVENTIVO

•

�� , ��

•

��

• ��

43

FIABILIDAD EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS TIPOS DE MANTENIMIENTO 3/3) MANTENIMIENTO PREDICTIVO

• • •

�� (��) �� , �� , ��

• �� • �� 44

24



TASA DE FALLOS: Curva de la Bañera TASA DE FALLOS DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS

��

Estrés TEAM

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MODOS DE FALLO: CONOCIMIENTO DEL ACTIVO • • •

Cada activo tienen unos modos de fallo definidos. Distintos activos tienen distintos modos de fallo. Algunas Tecnologías son comunes a diferentes activos:   

•

Megado: Vibraciones: Termografía:

Sistemas eléctricos Sistemas mecánicos. Casi todos los activos.

Se dispone de Tecnologías de ensayo específicas que nos ayuden a conocer específicos modos de fallo.

46

25



Activos Eléctricosen Campo •

Distinción Fábrica / Campo:



En Fábrica. Se ejecutan ensayos para comprobar que el activo: Generador / motor / transformador / interruptor cumple con los más exigentes standard de calidad.



En Campo. Aparecen condicionantes específicos del medio de aplicación. Se aprovechan las paradas para realizar ensayos off-line a realizar con unos requisitos: El equipamiento de ensayos debe de caber en el maletero  de un vehículo = transportable. En ocasiones es complejo realizar los mismos ensayos que  en fábrica. Ensayos normalizados / reconocidos.  Equipo de medida comercial con marcado . 

47

TECNOLOGÍAS DE ENSAYO EN CAMPO: •

Tecnologías Off-Line con el activo eléctrico Fuera de Servicio, a veces desenbornado y a veces con cierto grado de “desmantelamiento”.

•

Tecnologías On-Line con el activo eléctrico en Servicio.

Cada ensayo aporta información pero es el conjunto de ellos el que nos permite un acertado diagnóstico. 48

26



Técnicas de Mantenimiento Predictivo en Máquinas Eléctricas Introducción Unitronics electric. Objetivos del Seminario. • Fiabilidad. Máquina Rotativa: Generadores y motores. • •



Acercamientos Off-Line. Megado. Tangente de Delta, Cap.  EDA. Hipot AC/DC.  R. Bobinados. DP off-line, sondas Acercamientos On-Line.  DP. Vibraciones en cabezas.  Flujo Rotórico. Monit. Dinámica de motores. 




• 

Técnicas Off-Line. Megado.  TTR, Vcc Técnicas On-Line.  DGA. 




49

MÁQUINAS ROTATIVAS Generadores / Motores

50

27



ACERCAMIENTOS OFF-LINE •

Tecnologías Off-Line en Máquinas Rotativas:

Resistencia bobinados (Megger ). Res. Ais. e IP (Megger ). Capacidad BT (cc/1kHz). EDAIII test (unitronics). Hipot DC / AC. Tangente de Delta, Capacidad & Tip-up (Megger ). Pole Drop (polos salientes).

  

  



        

DP off-line (Iris Power ). Sondas DP (Iris Power ) Black-out (cámara UV). Surge Test (Baker ). Inspección visual. Apriete de cuñas (Iris Power ) Flujo nominal. El CID (Iris Power ) Bump Test /Modal análisis.

51

ACERCAMIENTOS OFF-LINE Ensayo de Resistencia bobinados en un rotor.

•

de

Resistencia de bobinados:  

 

Inyectamos una corriente DC y se mide la tensión. R=V/I, Buscamos fallos en conexiones, soldaduras, aflojamiento, etc. Medida a 4 hilos. Corrección térmica.

Equipo Megger, DLRO10X.

52

28



ACERCAMIENTOS OFF-LINE Resistencia de bobinados. Caso práctico:

• 

Desequilibrios en las tres fases nos darán indicaciones de fallo, problemas de contacto, punto caliente, etc.

Daños a los capuchones de unión de bobinas por pérdida de refrigerante.

Fusión en unión barras de una fase.

de

53

ACERCAMIENTOS OFF-LINE Ensayo de Aislamiento a Estator.

Resistencia de Aislamiento e Índice de Polarización:

•

   

54

Inyectamos una alta tensión DC (5kV o según Un bobinado). Se mide la tensión. R=V/I @1m. Buscamos fallos en aislamiento. RA precisa corrección térmica.

Equipo Megger MIT1025. Hasta 20TΩ, 10kV DC / 3mA.

29



ACERCAMIENTOS OFF-LINE • 

   

EDA Test: Ensayo DC tensión escalón: 30 minutos carga y 2 descarga. Doble tensión de ensayo (linealidad). Capacidades BT DC/AC. Normalización medidas. SW Diagnóstico (recoge modos de fallo) y Tendencias. Equipo unitronics, EDAIII.

55


EDA Test. Caso Práctico:

56

30



ACERCAMIENTOS OFF-LINE Hipot DC / AC:

•

Ensayo de sobretensión UT>>UN. Comprobación de idoneidad para servicio en condiciones de estrés. ¿Ensayo destructivo?

 



Ensayo DC Hipot sobre un generador rebobinado.

57


Tgδ, Capacidad AT y tip-up. 



58

Ejemplo del último salto tecnológico en la medida de tangente de delta: Megger serie 4000.

Las tg δ es un indicativo GENERICO de la condición del sistema aislante. Suele ser junto con las DP las dos bases que ayudan a determinar la vida remanente del estator . Tanto la tangente de Delta como el tip-up (diferencia de la tangente a dos valores) nos darán indicaciones de DP. Inductor resonante, de aplicación en máquinas “Grandes”. Permite subir las corrientes de salida desde 200mA a 4Amp. Esto permitirá energizar máquinas de hasta 1µF a 10kV.

31



ACERCAMIENTOS OFF-LINE DP off-line, Sondas DP, Black-out.

•    

Se inyecta AC con fuente “limpia” de DP (tgδ). Con sensores DP se registra DP fase/tierra, fase/fase. Las sondas permiten localizar la DP. Black-out y cámaras corona también DP superficial.

59

ACERCAMIENTOS OFF-LINE Surge Test.

•    

Comprobación del aislamiento entre espiras. Se inyecta transitorio rápido AT en bobinado y queda estresado su aislamiento. Igual respuesta fases. %EAR.

60

32



ACERCAMIENTOS OFF-LINE Núcleo Magnético: Apriete de cuñas.

•  

Apriete de cuñas asegura barras fijas en ranuras. Detecta holgura de barras, vibración, DP en ranura.

Equipo Iris Power, SWA (Stator Wedge Analyzer).

Ensayo de apriete de cuñas.

61

ACERCAMIENTOS OFF-LINE Núcleo Magnético: Flujo Nominal y El CID.

• 

Flujo Nominal o El CID aseguran la ausencia de fallos en la chapa magnética: golpes, degradación, aislamiento, punto caliente, aflojamiento...

Diagrama final del núcleo extraído con el sistema “EL CID EVOLUTION”.

Ensayo El CID.

Flujo nominal + termografía.

62

33



ACERCAMIENTOS OFF-LINE Inspección Visual:

•   

Una de las mejores herramientas de diagnóstico. Aflojamientos, polvo, grasa, corona, aceite, grietas, deterioro, rozamiento, holguras Ayuda con Boroscopia. Boroscopia.

Arandela “olvidada” personal reparación.

por de

Inspección Visual: rotor retirado.

63


Bump Test / Modal Analisys:



Se registra la respuesta a impacto con un martillo “calibrado” de puntos en cabezas de bobina con un acelerómetro para apreciar cambios en las zonas naturales de resonancia fábrica.



con

Ensayo Natural Frequency / Bump Test.

Se podrían detectar aflojamientos en los atados, desplazamientos, resonancia peligrosa.

64

34



ACERCAMIENTOS ON-LINE Tecnologías On-Line en Máquinas Rotativas:

•    

Monitorización Térmica. Termografía (externa). Gases liberados (GMC)/ ozono. Vibraciones.  Genérico. En cabezas bobina  (Iris Power). En rodamientos. 





 

PL= Rotor de polos lisos PS=Rotor de polos salientes. JA=Rotor en jaula de ardilla.

65

Análisis dinámico de motores. Par motor, espectro de corriente CSA JA (barras rotas), transitorios, armónicos (Baker / Iris). Medida del ancho del entrehierro PS (polos salientes) (Iris Power ). Descargas Parciales (Iris Power). Flujo rotórico PL/PS (Iris Power).

ACERCAMIENTOS ON-LINE •

Monitorización Térmica (interna):

Sistema de monitorización térmica (interno) on-line por array de sensores.

66

35



ACERCAMIENTOS ON-LINE Monitorización Térmica externa (Termografía):

•

Imagen de cámara termografía: Daños en el aislamiento de una barra.

67


68

Gases liberados (GMC):

Aplicación de distintas capas químicas.

GMC (Generator Condition Monitors) ejecutan Cromatografía de gases para detectar puntos calientes por zonas: Arriba las seis capas y abajo muestra tomada en Ontario Hydro Planta Nanticoke.

36



ACERCAMIENTOS ON-LINE Gases liberados (Ozono):

•

Ejemplo de un monitor de ozono comercial.

69

Registro de niveles de ozono alrededor de un generador hidráulico de 30MW en las ranuras posteriores de ventilación. Se detectó en las secciones 15,16 DP en las primeras barras HV de uno de los paralelos.


Medidas de vibraciones.

Registro de vibraciones de un motor. 

Se pasa del dominio del tiempo al de la frecuencia. Cada problema se presentará como una “alteración” de la firma cinemática característica del motor en el espectro de frecuencia.

70

37



ACERCAMIENTOS ON-LINE: VIBRACIÓN EN CABEZAS DE BOBINA •

Vibraciones en cabezas de bobina: Rozamiento.

Polvo.

Las inspecciones visuales a veces muestran problemas de abrasión, polvo, grasa o fatiga /ruptura de conductores en la zona de cabezas de bobina.. 71


Vibraciones en cabezas de bobina: Fatiga de conductores.

Grasa (polvo+aceite).

En máquinas de cierta potencia se acentúa el riesgo de relajación de los sistemas de soporte de las cabezas de bobina posibilitando modos de vibración próximos al giro de la máquina o a los 50Hz. 72 El riesgo de resonancia, ruptura y falta a tierra es evidente!!.

38




Vibraciones en cabezas de bobina:

Se fijan los sensores en los puntos críticos del resultado del análisis modal.

“Bump Test” + Análisis modal.

73


74

Vibraciones en cabezas de bobina:

Acelerómetros en cabezas de bobina.

39



ACERCAMIENTOS ON-LINE: VIBRACIÓN EN CABEZAS DE BOBINA Vibraciones en cabezas de bobina. Caso práctico:

•





Fallo detectado en turbogenerador 300MW, 18kV Nov/2011. Mejoras en cabezas bobina, instalados sensores EVA. Ago/2012. Detectados 0,3mm vibración sensor radial (azul).

12.1mils (308um)pk-pk

 



Oct/2012. Inspección visual. Polvo en 05:00, movimiento barras, peligro ruptura cobre. Reparar movimiento.

75

ACERCAMIENTOS ON-LINE: ANÁLISIS DINÁMICO •

Análisis dinámico (análisis del sistema):

Pantalla de evaluación de operación de motor: Calidad de Red.  Operación.  Armónicos.  Corriente.   Espectro.  Par motor. Conexiones.  Explorer (Baker/SKF)

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Por qué falla un motor: Motor, alimentación, carga. (T EAM).

40




Análisis dinámico. Caso práctico de análisis del par motor ):

Motor con cavitación 23/11/2000.

77

Motor reparado 28/11/2000.

Desde el lado eléctrico y USANDO EL PAR MOTOR calculado, se puede ver el lado mecánico.


Análisis dinámico (CSA, Current Signature Analisys, espectro de corriente). Caso práctico:

Barras rotas.

Motor con barras rotas.

Se analiza el espectro de corriente de alimentación del motor. Las barras rotas causan desequilibrios en la alimentación de corriente. Las bandas laterales suben en presencia de barras rotas.

78

41



ACERCAMIENTOS ACER CAMIENTOS ON-LINE O N-LINE •

Ancho Ancho del entreh entrehier ierro: ro:

Usualmente hidrogeneradores. Sensores capacitivos.

Diagrama del air-gap mostrando los polos en una revolución.

79

ACERCAMIENTOS ON-LINE: ACERCAMIENTOS DESCARGAS PARCIALES

DESCARGAS PARCIAL PARCIALES ES ON-LINE EN MÁQUINAS ROTATIVAS.

80

42



ACERCAMIENTOS ON-LINE: ACERCAMIENTOS DESCARGAS PARCIALES Descargas Desca rgas Parcia Parciales les o DP DP,, ¿Qué ¿Q ué so son? n?:: • desc scar arga gass el eléc éctr tric icas as, chis Se tra trata de de chispa pass que que puen puente tean an o perforan parcialmente el aislamiento entre dos conductores. Estas descargas se producirán en cavidades, espacios o huecos en el aislamiento interiores al mismo o adyacentes a los conductores o ranuras de estator (tierra). La descarga es parcial, no es ruptura: el resto del aislamiento puede seguir cumpliendo con su función. Uso en máquinas >4kV~

81

ACERCAMIENTOS ON-LINE: ACERCAMIENTOS DESCARGAS PARCIALES •  

 

Descargas Parcia Descargas Parciales les o DP DP,, ¿Quéé uti ¿Qu utilid lidad? ad?:: Indicativos Indicativos de degradac degradación ión normal /inadec /inadecuada uada del sistema sistema aislante por envejecimiento. Indicativos de distintos modos de fallo: Ciclo de carga, deterioro térmico, devanados sueltos.  Descargas Desc argas de ranura, ranura, inadecuada inadecuada impregnaci impregnación, ón, mal  curado, deterioro cubiertas estrés. Cambios geométricos, mal espaciamiento,  Tra rack ckin ing g su supe perfi rfici cial al,, co conta ntami mina naci ción ón,, ar arco coss al ai aire re,,  Descargas entre fases, aflojamiento de conexiones. Localización del problema: Ranura / cabezas de bobina. Posición del problema: cobre / aislamiento / chapa.

82

43



ACERCAMIENTOS ON-LINE: ACERCAMIENTOS DESCARGAS PARCIALES ¿Qué sensores o captadores utilizar? •

Capacitivos. Condensadores de alta tensión. Unidos a una R forman un filtro paso alto. Los kV (50Hz) quedan en mV y las DP (mV) apenas se alteran.

80pF

Coaxial 50Ω 50Ω 1k5

75V

Ejemplo de acopladores de 6.9, 16 y 25kV.

83

ACERCAMIENTOS ON-LINE: ACERCAMIENTOS O N-LINE: DESCARGAS PARCIALES ¿Qué sensores o captadores utilizar? •

Capacitivos. Condensadores. U=Ch1

V=Ch2

W=Ch3

Filt Filtro ro paso paso alto alto:: Los Los kV (50H (50Hz) z) qued quedan an en mV y las las DP (mV) (mV) apen apenas as se alte altera ran. n.

Medidas en la Terminal Box de un sistema trifásico.

84

44



ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES UNIDADES DE MEDIDA •

Se registran diferentes parámetros del pulso: magnitud, pulsos/seg y fase/polaridad Magnitud. Tiene una A B relación directa con el tamaño del hueco o lo que es lo mismo, con la gravedad del daño.

B mayor magnitud que A

Se usan las siguientes unidades:  miliVoltios (mV). Aplicable a objetos inductivos (medida

directa).

 picoCulombios (pC). Compleja aplicación a máquinas

rotativas en campo, mejor usar mV.

85

ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES UNIDADES DE MEDIDA

•

A Pulsos por segundo (pps). Conteo de

pulsos en la unidad de tiempo. Tiene una relación directa con la cantidad de huecos o lo que es lo mismo, con la extensión del daño.

B

B más pulsos que A

86

45



ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES UNIDADES DE MEDIDA

•

Polaridad/Angulo de Fase. Respecto a la frecuencia de red. Cada una de las características tiene relación con la ubicación de los huecos, es decir, con el tipo de daño.

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ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES MODOS DE PRESENTACIÓN (2D) Gráfica 2D (pps vs. mV)= Conteo de pulsos (pulsos/segundo) como función de magnitud (mV). ) s / . o N ( D P e d s o s l u p e d o e t n o C

88

RANGO (dividido en 16 partes) 1000 100 10 1

20.340 Magnitud del Pulso (mV)

46



ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES MODOS DE PRESENTACIÓN (2D) Valores calculados Qm=Qmax = Magnitud asociada a una repetición de pulsos de 10 pps. Hay por tanto Qm+ y Qm-. ) s / . o N ( D P e d s o s l u p e d o e t n o C

89

1000 100 10 1

20.340

Magnitud del Pulso (mV)

Qmax+ y -. (mV)

ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES MODOS DE PRESENTACIÓN (2D) Valores calculados NQN = (Normalized Quantity Number) área bajo curva pps vs. mV. Hay NQN+ y NQN-. ) s / . o N ( D P e d s o s l u p e d o e t n o C

Área proporcional a la energía de las DP.

1000 100 NQN+ y -

10 1

20.340

Magnitud del Pulso (mV)

90

47



ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES MODOS DE PRESENTACIÓN (2D) Valores calculados Qm y NQN Se usan para realizar tendencias de un sistema de aislamiento monitorizado.

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ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES MODOS DE PRESENTACIÓN (3D) Gráfica 3D (pps vs. mV y fase)= conteo de pulsos como función tanto de la magnitud como de la fase de pulsos en un periodo completo de red.

92

48



ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES ¡¡¡¡¡¡un punto CLAVE!!!!!!

Ruido= Cualquier otra cosa que no sean Descargas Parciales de la máquina: Corona, radio, DP de otros equipos, tiristores Supongamos que el ruido (derecha) se me une a las descargas reales de la máquina (izquierda). ¿Podría diagnosticar?. ¿Detectaría una evolución peligrosa en máquina?...

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ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES ¿Cómo lo eliminamos? •

Otros sistemas eliminan el ruido mediante distintas técnicas: Poner filtros, cambios en los anchos de banda, fijación de niveles de corte Estas técnicas no siempre funcionan y suelen requerir un experto que las configure

•

IRIS POWER desarrolló una técnica muy eficiente que viene utilizando para cada medida (Cada fase) dos sensores. Se llaman técnicas de Tiempo de vuelo.  Buscando para cada pulso (cada descarga=DP) el tiempo  que tarda en llegar a cada sensor podríamos diferenciar si la Descarga Parcial viene de la Máquina (DP), o bien del cableado, externa o del Sistema (Ruido).

94

49



ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES Eliminación de ruido por “Tiempo de vuelo”= Iris Power usa 2 condensadores para ver la dirección de cada descarga, de esa forma se sabe si sale de la máquina (PD real) o llega a ella (ruido). Clasificación PD real

Sensor en máquina Y

Sensor en sistema Y+X

Ruido sistema

Y+X

Y

Ruido en bus

Y+(
Y+(
X = tiempo (ns) entre acopladores. Y = igualar longitud cables. Ruido

DP

TGA-B Estator

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ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES ¿Qué es lo mínimo para poder medir DP? “Terminal Box” independiente, también puede ir incorporada a un posible equipo de medida on-line permanente (Gama Trac o Guard).

Un acoplador capacitivo de 25kV instalado.

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1) Captador: Acopladores capacitivos. 2) Terminal Box. 3) Cableado y calibración.

50



ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES •

La instalación mínima consta de 1 ó 2 acopladores por fase y una Caja de terminación con BNCs. Calibración. Acopladores en posición Sistema.

Acopladores en posición Máquina. Generador.

DP. Ruido.

Terminal Box.

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ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES APLICACIÓN DE DP EN MÁQUINAS ROTATIVAS. • • • •

Grandes Hidrogeneradores (>50MW). Instalación diferencial, 2 o más acopladores dentro por fase. Pequeños Hidrogeneradores (<50MW). Instalación direccional, 2 acopladores fuera por fase. Motores y Turbogeneradores (<100MW). Instalación direccional, 1 ó 2 acopladores fuera por fase. Grandes Turbogeneradores H2 (>100MW). Acopladores SSC (problemas de ruido interno o próximo a sensor máquina.

Cogeneración e Industria

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51



ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES Instrumentos

Sistema Portátil. Sistemas GUARDII.

Sistemas TRACII.

MONITORIZACIÓN PERIODICA Captadores instalados, se ensaya 1/2 veces / año o según programa.

MONITORIZACIÓN CONTÍNUA. Primer acercamiento, básicamente como relé de alarma. Si alta actividad precisa equipo portátil.

MONITORIZACIÓN CONTÍNUA. Segundo acercamiento, pruebas completas para análisis (con ángulo de fase). Hasta 3 tecnologías. Modbus.

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DIAGNÓSTICO: mV = Gravedad del daño.  pps = Extensión del daño.  Polaridad descargas = Localización el daño.  Ángulo de fase descargas = Tipo de daño.  Dependencias con Temperatura y carga =  Asegurar fallo.

100

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ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES DIAGNÓSTICO PUNTUAL: Es útil comparar entre las tres fases, con máquinas similares si las hay. Iris Power dispone de una base de datos pública (IRMC) de 85.000 ensayos realizados a “FLH” en distintas máquinas y organizados por características y grado de “degradación” a modo de percentil.

•

Hydrogen Cooled Machines with 80pF Capacitive Sensors - Qm Values (mV) Stator V 10-12kV 13-15kV 16-18kV Level H2 (psi) 11-20 21-30 11-20 21-30 31-50 11-20 21-30 31-50 0 8 11 10 5 1 44 0 0 Negligible < 25th 35 11 43 30 28 1 67 20 16 Low < 50th 13 139 58 54 4 86 55 38 T ypical < 75th 53 171 14 309 13 5 88 7 82 105 80 M ode rate < 9 0th 238 15 368 21 4 1 36 8 31 232 106 High < 95th 238 15 368 21 4 1 36 8 31 232 106 Very High > 95th 60 11 124 53 42 3 19 56 32 Avg 370 17 1564 45 9 4 00 9 33 820 160 Max

>50

> 19kV 21-30 31-50 >50

6

71

0

5

10

144

15

10

16

216

45

26

36

61 1

87

99

48

84 6

10 6

1 45 1 45

48

84 6

10 6

16

264

28

37

69

1172

14 0

4 82

FLH= Full Load Hot = Plena carga caliente.

101


DIAGNÓSTICO BASADO EN TENDENCIAS:

Octubre 2008

Julio 2007

Incremento de medidas en un año (valoración 2D).

102

53




DIAGNÓSTICO AVANZADO: Polaridad para las descargas clásicas (-) 45º  y (+) 225º. Cobre

+PD > -PD ¿Bobinados sueltos?

+PD ~ -PD ¿Envejecimiento ºC?

+PD

+PD < -PD ¿Ciclo de carga?

Aislamiento Principal

Sección de una barra estatórica. -PD

103


DIAGNÓSTICO AVANZADO: Ángulo de fase descargas (*).  Descargas Fase tierra, entre fases +/-30º (Entre fases) 

Problema

Fase / Polaridad

PD si Temp>

PD si Load>

Delaminación Térmica / Mala impregnación

45o, 225o

Ciclo de carga

45o (-)

Bobinados sueltos

225o (+)

Descargas de ranura

225o (+)

Contaminación en cabezas de bobina / mal espaciamiento entre bobinas Fallo en interface Semiconductora / De gradiente

15o, 75o, 195o, 225o, 225o (+)

< < < < =

= > > = =

>

=

104

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Generador de Cogeneración:



TV, 6 sensores, 23 años, 20MW, turbo 1500rpm, 11kV, clase F, rotación ABC. Comparación entre fases. Similares.

1)

mV

2)

A

B

C

Qm+

1296

1385

1340

Qm-

678

746

757

Máquinas similares. Ojo, Muy Alto!!

��

% ��. � ��

�� 2012

��

Muy Alto

>95%

552

A,B,C

Alto

90%-95%

376-552

Moderado

75%-90%

172-376

Típico

50%-75%

77-172

Bajo

25%-50%

34-77

Inapreciable

<25%

<34

3) Tendencia: incremento en 2 meses. 105





TV, 6 sensores, 23 años, 20MW, turbo 1500rpm, 11kV, clase F, rotación ABC. ¿DP clásicas?. Si, fuerte componente DP positivas (de ranura).

4)

mV

A

B

C

Qm+

1296

1385

1340

Qm-

678

746

757

5)

¿Dependencias con carga y Temperatura?. Probado: reducida. 6) ¿DP no clásicas?. En parte, por acoplamiento entre fases. DIAGNÓSTICO: Descargas en ranura de alto nivel, al no variar con la carga el problema está en la cubierta semiconductora. RECOMENDACIÓN: Verificar con tgδ, apriete de cuñas y boroscopia. 106

55







TV, 6 sensores, 23 años, 20MW, turbo 1500rpm, 11kV, clase F, ABC. •  

  

ENSAYOS REALIZADOS: Tg δ: Algo elevada para su edad. DP off-line: Elevada actividad en ranura, Tensión de incepción 2700-3700Vac. Acuñado: Correcto. Hipot DC: Problema superficial. EDA: Degradación y envejecimiento anómalo.

107

ACERCAMIENTOS ON-LINE: DESCARGAS PARCIALES • 

Generador de Cogeneración: TV, 6 sensores, 23 años 20MW, turbo 1500rpm, 11kV, clase F, rotación ABC. Degradación extendida de la cubierta  Boroscopia: semiconductora. Rebobinado o inyección resina  RECOMENDACIÓN: semiconductora (estudiar posibilidades de éxito con fabricante).

108

56



ACERCAMIENTOS ON-LINE: FLUJO ROTÓRICO

FLUJO ROTÓRICO ON-LINE EN MÁQUINAS ROTATIVAS.

109

ACERCAMIENTOS ON-LINE: FLUJO ROTÓRICO MÁQUINAS SÍNCRONAS. ● ●

● ●

Los bobinados de campo crean el campo magnético. Los bobinados proveen los amperios / vuelta necesarios para llevar al generador a sus valores de operación dentro de los límites de tensión y temperatura. Los requerimientos para el aislamiento son mínimos. Los requerimientos mecánicos y térmicos son muy severos .

110

57



ACERCAMIENTOS ON-LINE: FLUJO ROTÓRICO MÁQUINAS SÍNCRONAS. CONSIDERACIONES DE OPERACIÓN DEL ROTOR. ● Tensiones entre espiras reducidas, Elevados transitorios. ● Imponentes fuerzas centrífugas, 500G (motor) 6000G (generador) 10000G (gran turbo). Fuerte presión aislamiento. ● ●

Altas diferencias térmicas. Abrasión de separadores aislantes por ciclos y modo virador.

111

ACERCAMIENTOS ON-LINE: FLUJO ROTÓRICO Cortos entre espiras en el Rotor. ● Los cortos nos indicarán un fallo de aislamiento en el rotor. ● Conducirán a mayores pérdidas eléctricas y en

consecuencia a una reducción de potencia y eficiencia del generador. ● Pueden conducir a desbalanceo térmico y magnético y a vibraciones mecánicas ya que las espiras en corto quedan frías.

112

58



ACERCAMIENTOS ON-LINE: FLUJO ROTÓRICO Medidas de Flujo. ● Una

sonda de flujo fija montada en el entrehierro es sensible al flujo radial según el rotor pasa sobre ella. V ≈ dΦ/dt. ● La densidad de flujo en cada ranura es función del número de espiras activas en la ranura, distorsionada por la densidad de flujo del entrehierro en ese punto. ● Las espiras en corto, crean una reducción del flujo de fugas para la ranura afectada. 113

ACERCAMIENTOS ON-LINE: FLUJO ROTÓRICO ¿Cómo se detectan espiras en corto? ●

●

Trabajando con la tendencia y apreciando una evolución sin cambios. Mediante superposición y comparación con los datos de flujo de las sondas entre ranuras correspondientes en los dos polos ∆3%.

Slot

Slot

Slot

N

N+1

N+2

t u p t u O e b o r P

Medida Polo A Medida Polo B

Time Shorted Turns

● Las ●

áreas relativas darán una indicación del número de espiras afectadas. Según el tipo de máquina (polos lisos-salientes) la comparación se realiza de modo diferente

114

59



ACERCAMIENTOS ON-LINE: FLUJO ROTÓRICO ¿Cómo se detectan espiras en corto? Comparación entre Polos Lisos.

115

Comparación entre Polos Salientes.

ACERCAMIENTOS ON-LINE: FLUJO ROTÓRICO CASO PRÁCTICO. Polos Lisos 2 Polos. Registro de señal: Negro= Sonda.

V ≈ dΦ/dt. Verde= Densidad de flujo.

Φ≈ʃV

116

60



ACERCAMIENTOS ON-LINE: FLUJO ROTÓRICO CASO PRÁCTICO. Polos Lisos 2 Polos. Evaluación de las ranuras.

117

ACERCAMIENTOS ON-LINE: FLUJO ROTÓRICO CASO PRÁCTICO. Polos Lisos 2 Polos. Variando carga. FDZC=Flux Density zero cross. Distintas cargas.

118

61



ACERCAMIENTOS ON-LINE: FLUJO ROTÓRICO ¿Qué hay que montar?. ● ●

Se precisaría la instalación de una sonda de flujo o adaptar la sonda de flujo existente a la medida. Es preferible disponer de una señal de sincronismo. Sonda Iris TF y su montaje sobre los dientes del estator.

119

¿Un Descanso? luego seguimos con Transformadores de Potencia

120

62



Técnicas de Mantenimiento Predictivo en Máquinas Eléctricas. 2/2: Transformadores de Potencia. Badajoz, 15 de Mayo de 2014 .

Victor Lozano Director Comercial Andrés Tabernero Director Técnico

Técnicas de Mantenimiento Predictivo en Máquinas Eléctricas • Introducción Unitronics electric. Objetivos del Seminario. • Fiabilidad. Máquina Rotativa: Generadores y motores. • 



Acercamientos Off-Line.  Megado. Tangente de Delta, Cap.  EDA. Hipot AC/DC.  R. Bobinados. DP off-line, sondas Acercamientos On-Line.  DP. Vibraciones en cabezas.  Flujo Rotórico. Monit. Dinámica de motores.


• 



Técnicas Off-Line.  Megado.  TTR, Vcc Técnicas On-Line.  DGA.


2

63

Seminario_Transformadores.ppt


TRANSFORMADOR DE POTENCIA

3

ACERCAMIENTOS OFF-LINE

• Tecnologías Off-Line en Transformadores de Potencia:   

Precisan de la retirada de servicio del Transformador cierto tiempo para ejecutar los ensayos. Estos ensayos tienen demostrada Fiabilidad y Utilidad. Hay normas concretas que definen los mismos en dos entornos: En Fábrica.  En Campo. 

4

64



ACERCAMIENTOS OFF-LINE CIRCUITOS EN EL Transformador de Potencia. • ¿Qué partes y modos de fallo vamos a medir en él?  ELÉCTRICO. Bornes, uniones, soldaduras, pares apriete, cobre, Cambiador de tomas, contactos, muelles, selector, aflojamiento.  GEOMÉTRICO. Simetría, disposición de bobinados entre ellos y al núcleo, distancia, movimientos. papel, contaminación, humedad,  DIELÉCTRICO. Aceite, distancias, envejecimiento.  MAGNÉTICO. Laminaciones del núcleo, yugos, fijaciones, aflojamiento.

5

ACERCAMIENTOS OFF-LINE • Tecnologías Off-Line en Transformadores de Potencia: = Ensayos en CC.  Resistencia de Aislamiento e Índice de polarización a bobinados (Megger / UM2B). RA del núcleo (Megger /UM2B).  Ensayos especiales aislamiento en CC:  Tensión de Reabsorción (RVM) UM2B.  Corrientes polarización / depolarización (PDC).  Resistencia de bobinados DC (UM3B).  Respuesta dinámica del regulador.  Inspección interna.   Resistencia bobinados DC  Grado de Polimerización (DP, laboratorio). 6

65



ACERCAMIENTOS OFF-LINE • Tecnologías Off-Line en Transformadores de Potencia: Ensayos en CA. Relación de Transformación (TTR) /corriente de vacio (UM1B).  Tensión de Cortocircuito / Resistencia de dispersión (UM5B).  Capacidad y Tg δ a bobinados/Bornes (C1,C2, Megger ).  Ensayo especial de aislamiento: Espectroscopia en el dominio  de la Frecuencia (FDS/DFR Megger ). Respuesta en Frecuencia (FRA).  ≈

7

ENSAYOS OFF-LINE

8

66



ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CC. Circuito eléctrico Resistencia de bobinados:

•  





Inyectamos una corriente CC y se mide la tensión. R=V/I. Buscamos cortos, fallos en conexiones, paralelos abiertos, soldaduras, aflojamiento, etc. No sirve un multímetro, muy baja resistencia. Ojo, retraso por:

Ensayo de Resistencia de bobinados en un transformador.

Conexionado Resistencia de Bobinados.

equipo unitronics UM3B.

9

ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CC. Circuito eléctrico • 

Resistencia de bobinados. Caso práctico: Transformador 20/6,9kV, Dyn11, regulador 22 posiciones y nominal 11. Desviación en 





posiciones 5 y 7 en adelante. Tras revisión detectado fallo en cambiador de tomas. Transformador reparado a tiempo y devuelto a servicio.

10

67



ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CC. Circuito dieléctrico • 

 



Resistencia de Aislamiento e IP (circuito dieléctrico): Inyectamos una alta tensión DC (5kV o según Un bobinado). Se mide la tensión. R=V/I. Equipamiento de medida específico (nA, rechazo ruido). RA precisa corrección térmica, el IP no.

Ensayo de Aislamiento a Borne del Transformador. Se puede apreciar el uso del terminal de guarda.

Detecta fallos graves en la integridad del aislamiento, verificar el secado adecuado, conducción superficial, perforaciones, puestas a tierra, derivaciones, etc.



11




Ensayo de Tensión de Reabsorción (RVM, circuito dieléctrico): Ensayo específico y complementario para determinar las componentes de polarización Rp/Cp detectando fallos en el dieléctrico papel/aceite. Apreciará contaminación, humedad, mal tratamiento del aceite, degradación en el aislamiento sólido/líquido.

12

68








Ensayo de Tensión de Reabsorción (RVM): Se aplican 114 ciclos, cada uno de carga/corto/reabsorción/descarga componiéndose punto a punto la curva de Tensión de Reabsorción. La forma de la curva y el pico máximo se usan en el diagnóstico del dieléctrico papel/aceite. Criterios de diagnóstico empíricos de años de trabajo en campo.

13

ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CC. Circuito dieléctrico •   

Ensayo de Tensión de Reabsorción (RVM). Caso real: Transformador 66/22kV, 10MVA, 44 años. Valores medidos: RA=1,77GΩ, IP=1,29 y CT=3seg. Tras tratamiento aceite: RA=1,37GΩ, IP=1,52 y CT=230seg. Resto medidas buenas.   Aún le quedan unos años de servicio. Antes de tratamiento

Tras el tratamiento 14

Equipo unitronics UM2B

69



ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. Circuito eléctrico •

Ensayo de vacío: Relación de Transformación (TTR) circuito eléctrico.



Relación de Transformación: Se inyecta ~Valta y recogemos ~Vbaja, midiéndose la relación en cada posición del regulador. Se compara con la teórica de la chapa de características buscando desviaciones. Se detectarán cortos entre espiras, fallos de aislamiento, problemas en el cambiador de tomas, altas R



15


ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. Circuito eléctrico 

• Relación de Transformación. Caso real: Transformador 15/6,3kV, Dyn11, regulador 17 posiciones y nominal 9.





Desviación en todas posiciones aceptables. Circuito eléctrico en buenas condiciones.

16

70



ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. Circuito magnético • 



Ensayo de vacío: Corriente de vacío: (circuito magnético/eléctrico). Durante el ensayo, al inyectar una tensión por Alta circula por ella la ~Io o corriente de excitación. Estas corrientes cambiarán por alteraciones tanto en los circuitos eléctrico como magnético. Informará de problemas en la chapa magnética, laminaciones, defectos en el núcleo, puntos calientes, degradación, aflojamiento de yugos Núcleo en el interior del transformador.

17

ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. Circuito magnético •

Corriente de vacío. Caso real (mismo caso anterior):  Transformador 15/6,3kV, Dyn11, 26MVA, regulador 17 posiciones y nominal 9.

 

Problemas en la fase W. Solo en circuito magnético.

18

71



ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. Circuito geométrico Ensayo Cortocircuito: Impedancia de dispersión y Tensión de cortocircuito: (circuito geométrico).

• 



Se inyecta una tensión por ~Alta con un buen corto en la baja. Se extrae Zcc=Valta/Ialta por fase y se calcula la Vcc y su desviación con la de la chapa de características. Cambios geométricos cambian la Zcc y la Vcc.


Zcc

19

ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. Circuito geométrico •

Ensayo Cortocircuito: Impedancia de dispersión y Tensión de cortocircuito: (circuito geométrico).



Informará de problemas geométricos: movimientos tras transporte, deformación de núcleo/bobinados, incrementos en los flujos de dispersión. Complementa con el ensayo de respuesta en frecuencia FRA e incluso con las medidas de capacidad en tgδ.



20

Ensayo de Cortocircuito: apreciar el corto en baja.

72



ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. Circuito geométrico • 

Tensión de Cortocircuito. Caso real: Transformador 15/0,4kV, Dyn5, 26MVA, regulador 3 posiciones y nominal 2. 



Aumento de los flujos de dispersión debido a un problema geométrico. El problema aplica en similar medida a las tres fases.

21

ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. Circuito dieléctrico Ensayo de Capacidad y Tangente de δ a Bobinados:

• 

Se determina con un medidor en puente el ángulo de pérdidas δ que falta para formar los 90º correspondientes al sistema aislante: mayor ángulo = mayores pérdidas. Tensión hasta <12kVca.

Delta 4000 de Megger 

22

Se detecta degradación en aceite y contaminación en papel-aceite. La capacidad también puede también mostrarnos cambios geométricos.

73



ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. Circuito dieléctrico Ensayo de Capacidad y Tangente de δ a Bobinados:

•

Megger ha puesto en el mercado un revolucionario equipo en tamaño, peso total =36kg y características, Delta 4000.



      

Corrección automática en Temperatura. Chequeo de Tip-up. El más rápido del mercado. 1-500Hz. Versión con PC embebido. Modelo con plantillas PowerdB. Fiable con alta interferencia de 50Hz (hasta 15mA).

23

ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. Bornes Ensayo de Capacidad y Tangente de δ a Bornes:

• 





Los equipos de tg δ disponen de una configuración específica para medir capacidad y tg δ del borne de modo independiente. Se miden C1 y C2. Si no hay toma capacitiva se puede usar el “hot collar” para evaluar el borne. Se detecta incremento de pérdidas, humedad, corona, cortos entre capas internas, contaminación, carbonización aislamiento.

24

74



ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. FDS O DFR

RESPUESTA EN FRECUENCIA DEL DIELÉCTRICO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Tgδ

Tgδ

25

1 mHz

50 Hz

1kHz

Frecuencia

1 mHz

50 Hz

1kHz

Frecuencia

ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. FDS O DFR Evaluación del Aislamiento Papel-Aceite.

•

La mínima técnica establecida para evaluar el dieléctrico es Raislamiento e Índice de Polarización.  Una técnica óptima para evaluar más a fondo es el ensayo de Tensión de Reabsorción (RVM). Es un ensayo en DC que nos da una curva del predominio RC. Está establecida y tiene valores empíricos de diagnóstico para curvas y constante de tiempo.  Otro alcance es el de la medida de capacidad y tgδ.  La técnica que presentamos ahora es la ejecución de la medida de capacidad y tgδ en un rango útil de frecuencias (Hasta KHz). 

26

75



ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. FDS O DFR FDS (Frequency Domain Spectroscopy o (Dielectric Frequency Response):

•

DFR

Espectroscopía del Dieléctrico. Una técnica Trabajada para la evaluación del dieléctrico.  Los cambios en el dieléctrico afectan a capacidad y tgδ.  La medida de tgδ se puede realizar no solo de modo tradicional a 50Hz sino en Barrido de Frecuencia. Esto aporta información adicional sobre:  Características de aislamiento.  Efectos de envejecimiento.  Influencia de Temperatura. 



27

…

Equipo Megger con PC integrado IDAX350


• 

DFR

Comportamiento de tangente de δ de un sistema papel / aceite con 1% humedad a 20ºC.

28

76




•  

DFR

Un valor de tgδ no es suficiente para decidir con acierto. La respuesta en Frecuencia del dieléctrico cuenta la historia. Transformador seco con aceite viejo (alta conductividad)

Transformador húmedo con aceite bueno

Igual valor de FP a 50Hz

29

ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. FDS O DFR FDS (Frequency Domain Spectroscopy (Dielectric Frequency Response):

•

o

DFR

Buscamos en parte la determinación del contenido de humedad en la celulosa ya que esta determina la vida remanente. LA VIDA DEL TRANSFORMADOR ES LA VIDA DEL PAPEL.  Conocer ese contenido de humedad nos permite tomar la decisión correcta.  Dejarlo como está (humedad ok).  Tratamiento de Secado.  Reemplazo.  Desechar, reubicar, reducción de carga. 

30

77




• 

DFR

El sistema FDS nos permite estimar esta humedad en el papel por comparación adaptativa con modelos geométricos.

Celulosa: Aceite:

Color azul Color rojo

Valores típicos: X = % barreras en ducto principal (15-55%) Y= % espaciadores en la circunferencia (15-25%)

31

ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. FDS O DFR •

FDS (Frequency Domain Spectroscopy (Dielectric Frequency Response). Caso Real:

o

DFR

3. Clic Auto match

1. Chequear todas las cajas de texto 2. Ingresar temperatura

32

78



ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. FDS O DFR FDS (Frequency Domain Spectroscopy o (Dielectric Frequency Response). Caso Real:

•

DFR

Resultado!

33

ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. FDS O DFR FDS (Frequency Domain Spectroscopy (Dielectric Frequency Response):

• 



34

Equipo de Megger IDAX-300.

o

DFR

0-200Vp, 0-50mA  0.0001Hz-10KHz  10pF-100uF 

SW IDAX para control y análisis de medidas. El mismo software lanza el diagnóstico de resultados y la evaluación de humedad en papel. 

El equipo incluye ensayos en DC (Raislamiento e IP).

79



ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. FDS O DFR • 

FDS (Frequency Domain Spectroscopy (Dielectric Frequency Response):

o

DFR

Diagrama de la medida:

Mide a varias frecuencias Usa la ley de Ohm:

( )

Z ω =

35

( ) I (ω )

U ω

( )

Z ω

⇒

C, tand, PF

(ε ′ and ε ′′)

ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. FDS O DFR FDS (Frequency Domain Spectroscopy o DFR (Dielectric Frequency Response). Caso real:

• 

Transformador 500MVA, 230kV, 37años: ��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

CH y CL aumentaron un 100%.  DGA subió en el pasado pero estaba constante.  Se retiró de servicio la unidad.  Solo llevar al mantenedor más cercano costaba $500k.  Se tenía la duda de que fuera humedad y se pidió FDS. 

36

80



ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. FDS O DFR • 

FDS (Frequency Domain Spectroscopy (Dielectric Frequency Response). Caso real:

DFR

Transformador 500MVA, 230kV, 37años:

agua CHL normal, Medidas 0,51%.  CL no “acopla” con las curvas de humedad, CL puede no ser humedad. CH Todas las curvas  desplazan hacia arriba. La conductividad ha CHL cambiado.  CONCLUSIÓN:  Contaminación, no precisa secado. Enviada a revisar/reparar. Tras abrir se detecta depósito de carbón en bobinados de  alta y baja debidos a arco entre tornillo de cuba y núcleo. 

37

o

FDS

ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. RESPUESTA EN FRECUENCIA

RESPUESTA EN FRECUENCIA EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA

38

81



ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. RESPUESTA EN FRECUENCIA • 

Respuesta en Frecuencia. FRA: Este ensayo evalúa el conjunto bobinados - núcleo aislamiento del Transformador. El resultado es un grupo de firmas único para cada máquina en particular. u2

 

El Transformador bobinas / distancias / papel/aceite es un circuito complejo R-L-C. Se realiza un barrido a cada fase en frecuencia (1Hz10MHz) con una fuente de tensión u1 y registrando las atenuaciones u2 a u1.

u1

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Respuesta en Frecuencia. FRA: Diagrama de inserción de tensión / recogida medida.

40

82




Respuesta en Frecuencia. FRA: Grupo de curvas = FIRMA.  La respuesta de cada una de las curvas se denomina FIRMA identificativa y es única para cada transformador.  Se sacan curvas que pueden detectar estos cambios y graficarlos superponiendo fases (similares – central).  Lo ideal es que la firma no tenga cambios.  Los cambios se pueden comparar: en el tiempo, entre máquinas o entre fases.

41




Respuesta en Frecuencia. FRA: Ejemplo de FIRMA.

Cada transformador tiene su Firma “personal” que servirá de referencia para futuros ensayos.

42

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ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. RESPUESTA EN FRECUENCIA Respuesta en Frecuencia. FRA:  Se trata de un ensayo de campo muy usado para detectar problemas en el transformador. Es único para detectar problemas en núcleo, bobinado, mecánicos y otras f altas

•

Movimientos en el núcleo.  Puesta a tierra de núcleo con fallas. 

43

ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. RESPUESTA EN FRECUENCIA Respuesta en Frecuencia. FRA:

• 

Otros fallos detectables:  

Deformaciones bobinados. Desplazamiento bobinados.

de de



Colapso parcial de bobinado.

44

84




Respuesta en Frecuencia. FRA: Otros fallos detectables:  Pandeo de flejes de fijación.  Estructuras de fijación rotas.  Espiras cortocircuitadas y bobinados abiertos.

45


Respuesta en Frecuencia. FRA: Problemas de Transporte:

Transportista Bueno.

Transportista Malo.

46

85




Respuesta en Frecuencia. FRA: Problemas de Transporte:  El método FRA es una buena forma de garantizar que no hubo daños durante el transporte.  Se hacen ensayos en Fábrica y campo.  Cotejando ambos se podrían detectar deformaciones

47

ACERCAMIENTOS OFF-LINE: CA. RESPUESTA EN FRECUENCIA Respuesta en Frecuencia. FRA:  Equipo de Megger (Pax comprada por Megger):

•

48

86




Respuesta en Frecuencia. FRA: Diagrama de conexionado:

49


Respuesta en Frecuencia. FRA: Software completamente Guiado a través de plantillas: Software: Importa datos de todos los equipos del mercado. Exporta a cualquier extensión.  Al comparar mediciones realizadas con otros fabricantes prestar especial atención a las prácticas de medida, cableado y puesta a tierra. 

50

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ACERCAMIENTOS OFF-LINE: ACERCAMIENTOS OFF -LINE: CA. RESPUESTA EN FRECUENCIA • 

Respuesta en Frecuencia. FRA: Software. Potentes herramientas de Zoom / Comparación:

51


Respuesta en Frecuencia. FRA: Software. Potentes herramientas de Diagnóstico:

Diagnóstico conforme a DL/T911-2004 (Norma china).

52

88



ACERCAMIENTOS OFF-LINE: ACERCAMIENTOS OFF -LINE: CA. RESPUESTA EN FRECUENCIA Respuesta en Frecuencia. FRA:  Diagnóstico.

•

Equipo Megger con PC integrado FRAX-150

 Derivaciones y conexiones

El El may mayor or rango dinámico del mercado >110dB.

Deformaciones de arrollamientos Núcleo + arrollamientos

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Respuesta en Frecuencia. FRA. Caso Real: Comparación basada basada en el tiempo:

”Distorsión obvia” según norma DL/T911-2004 (falta tierra del núcleo) núcleo)

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55

Respuesta en Frecuencia. FRA. Caso Real: Comparación basada basada en el tiempo (tras reparación): reparación):

”Normal” según norma DL/T911-2004 (restablecida ( restablecida puesta a tierra del núcleo) núcleo )

ENSAYOS ON-LINE

56

90




¿ Y los ensayos On-Line?, ¿Cómo deberían ser?, ¿Por donde va el futuro?...:



No necesitar de personal ni mantenimiento para su operación. Máxima fiabilidad (>30años operación del Transformador). No complejos de interpretar ni gran cantidad de datos. Inmunes a interferencias. Útiles: Técnicas probadas y reconocidas. Establecer bases de datos para crear criterios de diagnóstico

    

 estamos en ello 57

ACERCAMIENTOS ON-LINE Ensayos on-line más usuales al Transformador de Potencia: • Ensayos aceite aislante:  Muestreo manual a laboratorio. Fisico-Químicos (Ruptura, agua, tg δ , furanos, pcb… ), DGA (Dissolved Gas Analysis).  En Continuo DGA . • Termografía, Visible e Inspección Externa/Interna.

• Detectores de Descargas Parciales (DP).  Acopladores UHF.  Ultrasonidos. • On line tg δ . • Temperaturas. • Vibración / Sonido.

58

91




Ensayos en el Aceite Aislante: Recogida Manual y envío a laboratorio.



Toma de muestras normalizada. Se puede tomar on-line. Equivalente a “análisis de sangre”. Físico químicos: Rigidez dieléctrica, Acidez, Agua,  Color, PCB, Azufre corrosivo.  Furanos.  DGA.



Equipo marca Megger, modelo KF875. Los reactivos son «de tienda». Equipo marca Megger, modelo OTS100AF. El típico «Chispómetro» usado para determinar la rigidez dieléctrica en el aceite.

59

ACERCAMIENTOS ON-LINE • 

Ensayos en el Aceite Aislante: Recogida Manual y envío a laboratorio. DGA. Gases disueltos = Cromatografía.





La toma de muestras está normalizada, no vale de cualquier forma. Anotar temperatura.

Proceso de toma de muestras para envío a laboratorio.

60

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ACERCAMIENTOS ON-LINE Ensayos en el Aceite Aislante: Recogida Manual y envío a laboratorio.

• 

DGA. Gases disueltos = Cromatografía.

Triángulo de Duval. Evolución de gases según la falta.

61


Ensayos en continua.



Casi todos los fenómenos de degradación generan H 2, con lo que un simple monitor de este gas puede servir de aviso de otros problemas. Equipos sencillos / complejos.



62

Equipo marca MTE, modelo Hidrocal 1001 plusH2.

el

Aceite

Aislante:

Monitorización

Equipo marca bpl, modelo TM8. Monitoriza 8 gases, humedad, temperatura y carga.

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Termografía. Visible. Inspección externa / interna.



Temperatura bornes: uniones, aflojamientos, calientes. Visual: En bornes grietas, aceite, fugas, etc.



puntos

Tornillería en borne mal ajustada.

63


Detectores de Descargas Parciales. UHF.



En campo los niveles de interferencia son elevados. Para medidas fiables en campo no sirven los sistemas de fábrica. UHF trabaja en una zona de mínimo ruido, inmune a corona.

  



64

Sensores UHF permiten “localizar” el defecto. De fábrica o añadido. En fase introductoria la monitorización en continuo. Experiencia limitada en patrones. Ejemplo de montaje de sensores UHF (Qualitrol).

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ACERCAMIENTOS ON-LINE Detectores de Descargas Parciales. UHF. Sensores 36.  Sondas de válvula de aceite y de Ventana.  CIGRE (TB 343) ya recomienda válvulas extra en trafos  nuevos. Sensor en Válvula de aceite.

•

Sensor en Boca de hombre.

Sensor tipo de Ventana.

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Descargas Parciales por Ultrasonidos. Caso Real:



Las DP en el interior del transformador detectadas por DGA generan impulsos mecánicos ultrasónicos. Se rodea el transformador de sensores y se registran tiempos de propagación.



66

95


Mantenimiento predictivo Maquinas Electricas 2014.pdf

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