Equipos Eléctricos Transformadores y equipo de subestación Evaluación del equipo eléctrico de potencia del Complejo Procesador de Gas (CPG) Ciudad Pemex Con el fin de limitar la corriente de falla de los sistemas eléctricos de los centros de producción de Pemex, es común que se conecte sólo un equipo al neutro, por ejemplo, un generador o un transformador, manteniendo el resto de los equipos desconectados de tierra. Con el equipo operando en estas condiciones se ha observado un deterioro acelerado del aislamiento de los equipos. Esto hace necesario efectuar evaluaciones periódicas para determinar el estado de los equipos y eliminar los puntos débiles en el sistema. Los centros de producción que han operado en estas condiciones durante muchos años, como en el caso del CPG Ciudad Pemex, presentan fallas frecuentes que originan la salida del complejo, lo que tiene serias repercusiones económicas. Del análisis operativo del sistema eléctrico, la evaluación de los equipos de potencia y las fallas eléctricas que se presentaron, se tienen los siguientes resultados: la revisión de los equipos principales de potencia mostró deterioro de los aislamientos, algunos de ellos con alto riesgo de falla. Se detectaron puntos débiles en el sistema eléctrico del complejo y se hicieron las recomendaciones pertinentes para aumentar la confiabilidad del sistema eléctrico. 25
Máquinas eléctricas rotatorias Servicio de diagnóstico de generadores A través de este proyecto, se ha proporcionado asesoría técnica en la evaluación, diagnóstico en línea y fuera de línea y análisis de las condiciones operativas de generadores eléctricos de las plantas productivas de la CFE, LyFC, Pemex y algunas empresas eléctricas en Centroamérica, así como a compañías privadas (nacionales y extranjeras) dedicadas a la fabricación o reparación de equipo eléctrico. Se efectuó la recepción de cuatro turbogeneradores nuevos: dos de 40 MW en la Refinería General Lázaro Cárdenas, en Minatitlán, Veracruz, fabricados por Siemens Alemania y dos de 150 MW instalados en la Central de Ciclo Combinado Chihuahua de la CFE, fabricados por Mitsubishi Heavy Industries. En la Central Geotérmica de Huachapán, en El Salvador, se llevó a cabo el diagnóstico del generador de la Unidad 3, después de que sufrió una motorización que dañó el rotor de la turbina. En la Central Hidroeléctrica Tepexic de LyFC, se realizó un dictamen técnico del equipo eléctrico de la central y el análisis de las estrategias para búsqueda de alternativas electromecánicas, considerando avances tecnológicos. Se diagnosticó, mediante la evaluación dieléctrica del devanado, al estator, rotor y núcleo magnético de generadores de diferentes capacidades. Entre los usuarios se encuentran: la Refinería Ing. Héctor Lara Sosa de Cadereyta, Nuevo León; la Refinería A. Dovali Jaime en Salina Cruz, Oaxaca; la Refinería Miguel Hidalgo, en Tula, Hidalgo; la Central Turbogás Valle de México, de Luz y Fuerza del Centro. Se efectuaron trabajos para la industria privada, se realizó la evaluación de un motor de proceso de la compañía INDELPRO localizada en Altamira, Tamaulipas. Se revisó un generador de Hylsa en su planta de Puebla y se llevó a cabo la inspección de la Unidad de Fuerza del Ingenio Tamazula en su planta de Jalisco. 26
Transmisión y Distribución Subestaciones y líneas de investigación Técnicas de envejecimiento acelerado para aisladores no-cerámicos (ANC) en cámara de niebla salina Se desarrolló una técnica de envejecimiento acelerado de evaluación en laboratorio para aisladores no-cerámicos. Se busca que ésta reproduzca la degradación por erosión y tracking de aisladores instalados en campo. Se encontró una metodología experimental para la selección de los mejores aisladores no cerámicos, tanto por sus diseños como por los materiales aislantes de que están constituidos. Los principales defectos presentados por los aisladores evaluados fueron: la línea de moldeo, el diseño de la unión triple y los anillos o collares de unión, que sirven para unir los módulos que conforman al aislador. Con las pruebas efectuadas se pueden sugerir varios cambios, tanto en la normativa de prueba nacional de ANC como en la internacional, esto con el fin de hacer una selección más rigurosa. Tales modificaciones incluyen, principalmente, la secuencia de ciclos de humectación con niebla limpia, ciclos secos y ciclos con humectación salina. de reconfiguración de la red. En el proceso de capacitación se utilizaron alimentadores reales de las diferentes divisiones de la empresa. Sobre la base de datos maestra de distribución de LyFC, se laboró en el desarrollo de instrucciones de trabajo que permitirán asegurar la calidad de la información eléctrica que residirá en la base de datos del Sistema de Administración de la Distribución de la empresa (SAD). Redes de distribución Proyecto integral para la administración de la distribución en LyFC La Gerencia de Transmisión y Distribución (GTD) capacitó a 24 ingenieros de distribución de LyFC como analistas en redes de distribución. El curso versó sobre la evaluación de los principales índices de operación como son: regulación de tensión, evaluación y reducción de pérdidas, coordinación de protecciones y estudios 27
Con el avance logrado en estos tópicos, se permitirá el desarrollo de otros proyectos estratégicos relacionados con aspectos de operación de la red en los centros de operación y mantenimiento. Aplicación de controladores de Sistemas Flexibles de Transmisión a Corriente Alterna (FACTS) Se desarrolló una metodología para llegar al dimensionamiento final de un esquema de compensación serie para líneas de transmisión, tanto fija como variable. Los resultados de las simulaciones de estabilidad transitoria con un posible enlace HVDC entre la planta Chicoasén y la subestación Topilejo, no muestran condiciones de inestabilidad de ángulo. Por el contrario, presentan la ventaja de corriente directa en cuanto a restringir el área afectada ante una contingencia crítica. Con base en los resultados de los estudios de factibilidad, las herramientas integradas y la capacidad de recursos humanos desarrollados, se cuenta con la infraestructura para realizar estudios y especificaciones de dispositivos FACTS que puedan integrarse con éxito en el sistema eléctrico. 28
Uso de Energía Eléctrica Eficiencia energética Estudio de factibilidad para reingeniería de los procesos del Complejo Inyección de Agua El sistema eléctrico del Complejo Inyección de Agua del Activo Pol- Chuc, ubicado en plataformas marinas, cuenta con dos equipos de generación con turbinas movidas por gas, con capacidad de 17 MW a 13.8 kv cada uno, y se usa uno de ellos como respaldo. Los procesos que consumen energía eléctrica llegan a requerir entre los cinco y siete MW aproximadamente. Esto implica una subutilización del sistema de generación. A consecuencia de esto, el personal técnico del Departamento de Diseño del Activo Pol-Chuc planteó al personal de esta gerencia, la posibilidad de realizar un estudio de factibilidad técnico-económico para la reingeniería de los procesos del Complejo Inyección de Agua. Se consideraron las siguientes alternativas factibles de aplicar para la reingeniería de los procesos del complejo: la desincorporación de equipo de proceso no utilizado, la aplicación de nuevas tecnologías y opciones de optimación para el uso eficiente de la energía eléctrica. Dentro del análisis técnico-económico se consideró la optimación del sistema de generación actual con las alternativas siguientes: 1) alimentación a otras plataformas a través de cable submarino y 2) cambio de capacidad del sistema de generación, considerando la compra o renta de equipo de menor capacidad. Con los resultados de este proyecto, el personal técnico del Complejo Inyección de Agua del Activo Pol-Chuc, contará con las bases técnico-económicas para realizar la reingeniería del complejo. Evaluación del ahorro de energía por sustitución de equipos de aire acondicionado en la ciudad de Mérida Esta evaluación es el primer estudio de su tipo que se realiza en México, por lo que se continuará con estudios simila- 29
res en el norte del país, incluyendo estudios de enfriadores evaporativos utilizados en esa zona. La evaluación del ahorro de energía realizado a los aires acondicionados, muestra que existe un alto potencial de ahorro por la sustitución de este tipo de equipos, tanto en el nivel del usuario (consumo) como en el del sistema (consumo y demanda). El ahorro promedio en consumo fue del 38 % y en demanda del 22 %, con un factor de coincidencia del 65%. Adicionalmente se midió la operación de refrigeradores, los resultados arrojan que 24% de los aparatos supervisados no ciclan, es decir, siempre están operando (por norma, deben de operar solamente el 30% del tiempo). Las principales causas de esta falla son: el tiempo de vida (aparatos viejos), el sellado de puertas y las reparaciones mal hechas. Sólo un 20% de los refrigeradores supervisados operó correctamente. Confiabilidad de sistemas eléctricos industriales Estudios de cortocircuito, coordinación de protecciones y adecuación de bases técnicas para la adquisición de turbogeneradores del Complejo Marino de Rebombeo El Complejo Marino de Rebombeo de Pemex Exploración y Producción (PEP) requirió incrementar la confiabilidad en la operación de su sistema eléctrico, por lo que encargó al IIE elaborar las bases técnicas que aseguren la operación confiable del sistema de generación. Para cubrir los requisitos de confiabilidad del sistema eléctrico se realizaron los estudios de corto circuito, coordinación de protecciones, ingeniería de diseño, ingeniería básica y de detalle para la modernización del sistema eléctrico (generación y distribución de energía eléctrica de una plataforma marina). Se incluyó la especificación del sistema de generación con turbinas con alimentación de combustible tipo duales (gas-diesel). Con los resultados del proyecto se incrementará la confiabilidad en la operación del Complejo de Rebombeo. Estudios de corto circuito y coordinación de protecciones del sistema eléctrico de Cayo Arcas La terminal marítima de Cayo Arcas de PEP requirió del análisis y verificación de las capacidades máximas permitidas de los dispositivos de protección instalados en los centros de control de motores y tableros de distribución de su sistema eléctrico. Se realizaron los estudios de corto circuito y de coordinación de protecciones, en donde se calcularon los ajustes y se determinaron las características de los dispositivos de protección contra sobrecorrientes (interruptores y relevadores). Con los resultados del análisis anterior se espera que PEP reduzca el número de salidas de operación de los motogeneradores ocasionadas por fallas eléctricas remotas, que cuente con equipo de protección confiable que opere bajo condiciones de corto circuito en el sistema eléctrico y que responda a los criterios de la coordinación de protecciones; y que se mantenga la seguridad del personal de operación y del propio equipo involucrado en estos eventos. 30