Misión Naval Venezolana en España

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PRUEBAS DE FÁBRICA PARA GRUPOS ELECTRÓGENOS

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Por: CC. Antonio Pena Reinoso

     En la construcción de los Buques de Vigilancia Litoral (BVL) y los Patrulleros Oceánicos de Vigilancia de la Zona Económica Exclusiva (POVZEE) la Armada de la República Bolivariana de Venezuela (ARBV) decidió clasificar sus buques con la Germanischer Lloyd (GL) la cual establece para los Grupos Electrógenos una serie de pruebas de aceptación.


 

Oficial egresado de la Escuela Naval de Venezuela en el año 1993, con la promoción “Libertador Simón Bolívar” y diplomado como Licenciado en Ciencias Navales. Cursó estudios de ingeniería eléctrica en la Universidad Nacional Experimental de la Fuerza Armada Nacional (UNEFA), de la que egresó con el título correspondiente. Ha ocupado diferentes cargos inherentes a su especialidad a bordo de las unidades flotantes de la ARBV, siendo su último desempeño técnico como Jefe del Centro de Mantenimiento de Electrotecnia de la BNAR, durante tres años, participando activamente en las diferentes responsabilidades y objetivos de la División de Plataforma, entre los cuales se puede mencionar Jefe del grupo móvil que asistió las Unidades del CED, durante la ejecución del Desfile Naval del año 2004. Actualmente se desempeña como jefe de área de Electricidad de la Comisión Inspectora para los Buques de Vigilancia Litoral (BVL).

 

 

       Los Grupos Electrógenos como componentes principales de un Buque deben ser sometidos a una serie de pruebas para su aceptación final, las cuales están definidas por las Especificaciones Técnicas de Contrato que a su vez están basadas en la normativa internacional y las normas de la Sociedad de Clasificación respectiva.

        En la construcción de los Buques de Vigilancia Litoral (BVL) y los Patrulleros Oceánicos de Vigilancia de la Zona Económica Exclusiva (POVZEE) la Armada de la República Bolivariana de Venezuela (ARBV) decidió clasificar sus buques con la Germanischer Lloyd (GL). Sociedad de Clasificación de reconocida trayectoria en el sector naval, la cual establece para los Grupos Electrógenos las siguientes pruebas de aceptación en presencia de sus inspectores:

        Pruebas de Aceptación en Fábrica (FAT: Test in the manufacturer `s Factory): Sirven para demostrar el correcto funcionamiento del equipo de acuerdo con lo requerido en las Especificaciones Técnicas de Compra.

         Pruebas A bordo: Se dividen en Pruebas de Puerto y Pruebas de Mar.

         Pruebas de Puerto (HAT: Test during harbour trials): Se realizan para demostrar que toda la maquinaria, equipos y/o sistemas del buque están dispuestos para la realización de las pruebas de mar.

         Pruebas de Mar (SAT: Tests during the sea trial): Sirven para demostrar el adecuado comportamiento del buque en la mar y confirmar que la maquinaria, equipo y/o sistemas instalados a bordo están preparados para la aceptación final.

         El objeto del presente articulo es explicar brevemente las pruebas de fabrica de los grupos electrógenos, los cuales están conformados por un componente mecánico (Motor Diesel) y un componente eléctrico (Máquina Eléctrica Sincrónica), la practica común a nivel mundial es que un fabricante construya el componente mecánico y otro fabricante construya el componente eléctrico, en el caso particular de los proyectos de la Armada de los próximos treinta años, el componente mecánico es de MTU y el componente eléctrico es de Leroy Sommer, cada uno de estos componentes es sometido individualmente a unas pruebas de fábrica, donde normalmente no se hacen en presencia de los clientes (Astillero y Armador) pero si bajo la estricta inspección y control de la sociedad de clasificación, luego al ser acoplados se somete el grupo electrógeno  a otras pruebas de fábrica en presencia de los respectivos clientes y sociedad de clasificación.

         El alcance de las FAT del componente eléctrico es el siguiente:

          1. Chequeo de la documentación técnica e inspección visual.

         2. Medida de resistencia de los devanados: Se mide la resistencia de los devanados del estator, rotor y campo de excitación con un medidor de resistencia en ohmios (Ω) a temperatura ambiente, lo cual debe estar dentro de los parámetros de diseño del equipo.

        3. Prueba Funcional: Puesta en marcha de la máquina completamente ensamblada, incluyendo los elementos de control y suplementos, entre los que se mencionan sensores de temperatura de cojinetes y devanados, transformadores de voltaje y corriente y sistema de excitación, comprobando el correcto funcionamiento de todos los componentes.

        4. Prueba de Calor: Consiste en medir la temperatura de los diferentes devanados (campo de excitación, devanado del rotor, devanado del estator) la cual no debe superar la temperatura de diseño del cable, la cual viene establecida por la clasificación de aislamiento del mismo. Durante esta prueba se establece que las máximas temperaturas que alcanzan los devanados es cuando aumenta menos de 2 grados por hora y nunca debe superar lo establecido por la clase de aislamiento del material. Esta prueba se regula por una tabla que establece los valores máximos a una temperatura ambiente de 45ºC  para máquinas enfriadas por aire.  En el caso de los grupos electrógenos es obligatorio realizarla solo al primer equipo de una serie cada tres años y se utiliza el método de la resistencia que consiste en medir la resistencia en ohmios (Ω) y utilizando una tabla de conversión se obtiene la temperatura.

         5. Prueba de Carga: Se somete el equipo a una carga que simula su máxima capacidad y se determinan los parámetros de salida en voltaje, corriente, frecuencia y factor de potencia. Al igual que la prueba anterior se realiza al primer equipo de una serie.

         6.  Prueba de Sobrecarga: Se somete al equipo a una carga del 150% por un lapso de dos (02) min.

         7.  Prueba de Cortocircuito: Con la unidad de excitación en operación se cortocircuitan las tres fases, la corriente de cortocircuito trifásica puede ser mayor de tres (03) veces pero nunca mayor a seis (06) veces la corriente nominal, el generador y su unidad de excitación deben ser capaces de soportar esa corriente durante dos (02) seg sin sufrir daño. Esta prueba se le debe hacer solo al primer equipo de una serie y también se utiliza para determinar los valores de reactancia del generador y para descartar cualquier inconveniente mecánico o eléctrico del equipo. La unidad que halla sido sometida a esta prueba debe ser revisada para determinar cualquier posible daño.

         8. Prueba de Sobrevelocidad: Como prueba de esfuerzo mecánico se somete a la máquina al 120% de su velocidad nominal por un lapso de dos (02) min.

        9. Prueba de Alto Voltaje o Rigidez Dieléctrica: Consiste en someter a los devanados (Rotor y Estator) con la carcaza del equipo a 1900 V AC por un lapso de un minuto, con el fin de determinar que no existan posibles fugas de corriente en el material.

        10. Prueba  de Medición de Aislamiento: Esta prueba se debe realizar al finalizar la secuencia de todas las pruebas anteriores, de forma tal que la máquina se encuentre con la temperatura de operación y consiste en medir el aislamiento de los devanados del rotor con tierra y en el estator las tres líneas entre ellas y las tres con tierra, los cuales deben estar por encima de 1 MΩ para un voltaje de 500V.

         11. Chequeo del grado de Protección: Se debe verificar que le grado de protección del equipo, este de acuerdo con las exigencias de la sociedad de clasificación para diferentes locales del buque.

         12. Chequeo del Cojinete: El porta cojinete debe ser abierto y chequeado al finalizar las pruebas, verificando las características de la grasa lubricante.

         13. Prueba de Regulador de Voltaje: Se somete el equipo a variaciones o pasos de carga y las desviaciones de voltaje después de 5 seg, bajo condiciones estables pueden ser hasta +/- 3,5% y  +/- 4% bajo condiciones transitorias.

         En el caso particular de las nuevas construcciones para la ARBV, estas pruebas se realizan en Angouleme, Francia. Al primer equipo de la primera construcción se le hicieron todas las pruebas y se certifico la serie LSAM 49.1,  una vez finalizadas las FAT de cada equipo el inspector de GL lo identifica estampando un número y un sello en la carcaza, en el caso de este primer equipo tiene estampado dos números y dos sellos de la Sociedad de Clasificación, con el objeto de dejar evidencia de la certificación de la serie.

Fotografía de la Carcaza del primer equipo de la serie.

          En lo relacionado al componente mecánico por sus características de construcción y dimensiones, es considerado por la GL como un equipo de producción en masa, por lo que el proceso constructivo esta sometido al cumplimiento de una Guía especifica para máquinas Diesel de combustión interna. De acuerdo a las normas de la sociedad de clasificación al darle estricto cumplimiento a esta guía, la serie recibe una aprobación de máquinas producidas en masa y cada equipo debe ser sometido a las siguientes pruebas de fábrica:

          1. Prueba de Componentes:

              Todos los componentes son sujetos a la inspección obligatoria conforme a Reglas de GL y deben ser probados y marcados, lo mismo aplica para los repuestos y piezas de recambio.

              Los componentes del Cigüeñal y Bielas deben cumplir los requerimientos de la norma DIN 50 049-B 3.1.B donde el supervisor de GL debe verificar los valores actuales de las características mecánicas y la composición química del material.

          2. Prueba de Banco:

             Simulando la carga con un freno y adaptando las condiciones ambientales a las exigidas por la especificación técnica de contrato, se efectúan las siguientes corridas:

Carga

 Tiempo

Vacío

15 min

 25%

15 min

50%

15 min

75%

30 min

110%

30 min

100%

30 min

110%

15 min



       Los parámetros medidos en cada corrida son los siguientes:

             - Carga del freno (Newton).
             - Potencia del freno (Kw).
             - Consumo de Combustible (Kg/h).
             - Consumo especifico de combustible (g/Kwh).
             - Cantidad de Combustible inyectada (mm3).
             - Temperatura del combustible a la entrada del motor (ºC).
             - Presión de aceite a la entrada del motor (bar).
             - Temperatura del aceite a la entrada del motor (ºC).
             - Temperatura del Agua a la entrada del motor (ºC).
             - Temperatura del refrigerante a la salida del motor (ºC).
             - Temperatura del aire a la entrada del motor (ºC).
             - Temperatura del aire antes de los cilindros (ºC).
             - Presión del aire después del turbocargador (bar).
             - Temperatura de los gases de escape (ºC).
             - Presión de los gases de escape (mbar).

        Estas FAT se han venido realizando para los proyectos de la ARBV en Friedrichshafem, Alemania. Donde el inspector de GL una vez finalizada la prueba estampa el respectivo número y sello de cada máquina.

Foto lateral de los datos de placa y estampado de GL.

         Finalmente se expone el alcance de las pruebas de fábrica realizada al grupo electrógeno, que en el caso particular de las nuevas construcciones de la ARBV, se están realizando en la ciudad de Kiel, Alemania, en presencia de los representantes de la ARBV, el astillero y la sociedad de clasificación, en una empresa filial de MTU que posee las certificaciones necesarias de las diferentes sociedades de clasificación como empresa del ramo, su trabajo consiste en recibir el componente mecánico y el componente eléctrico para realizar el acople e integración del Grupo Electrógeno. El acople utilizado es del fabricante VULKAN, tipo VULASTIK-L 3018, certificado por GL, el procedimiento de acople es el mismo para todos los grupo electrógenos de la serie y debe ser de acuerdo a un análisis de vibraciones torsionales aplicado al primero de la serie.Una vez recibidos todas las certificaciones de cada uno de los componentes del grupo electrógeno e inspeccionados visualmente los diferentes troqueles, se procede a efectuar la FAT utilizando un banco de pruebas donde se simulan las cargas con un banco de resistencias, es decir, solo entrega potencia activa y por ende un Factor de Potencia (Cos φ) igual a 1, lo cual según la experiencia del astillero es una practica común a nivel mundial. En cuanto al enfriamiento por agua salada, se simula utilizando un grupo de bombas que circulan agua en un circuito cerrado.


         Las Pruebas son las siguientes:

                1. Escalones de Carga: Se efectúan las siguientes corridas:

Carga

Tiempo

Vacio

15 min

25% 

15 min

50% 

15 min

75% 

15 min

100%

 60 min

110%

45 min

         Los parámetros medidos en cada corrida son los siguientes:

               1. Potencia (Kw).
               2. Corriente por línea (Amp).
               3. Voltaje de línea (V).
               4. Frecuencia (Hz).
               5. Factor de Potencia (Cos φ).
               6. Presión de agua a la entrada del motor (bar).
               7. Presión de entrada del refrigerante (bar).
               8. Temperatura del refrigerante a la entrada del motor (ºC).
               9. Temperatura del refrigerante a la salida del motor (ºC).
               10. Temperatura del agua a la salida del motor (ºC).
               11. Temperatura del aceite  del motor (ºC).
               12. Presión del aceite del motor (bar)
               13. Temperatura de los gases de escape (ºC).
               14. Presión de los gases de escape (bar).
               15. Temperatura del combustible de entrada al motor (ºC).
               16. Presión del combustible de entrada al motor (bar)
               17. Inyección de combustible (%).


               2. Pasos de Carga: Se somete el equipo a variaciones bruscas de carga, para comprobar la reacción del regulador de velocidad y por ende las variaciones de voltaje y frecuencia que deben ser de acuerdo a lo establecido por la norma Stanag 1008. Lo mas exigente es llevar el motor funcionando con el 100% de su carga a 0%, el tiempo de reacción debe ser de 2 seg, con una variación de voltaje de +/- 16% y de frecuencia +/- 4%.


              3. Comprobación de Alarmas y Sistemas de Seguridad: Se simulan las diferentes fallas utilizando equipos especializados que envían las señales al panel de control local, con el fin de no someter a los grupos electrógenos a condiciones exigentes de trabajo innecesariamente. Esta prueba se divide en condiciones que generan alarma visual, acústica y aseguran el equipo y condiciones que solo generan alarma visual y acústica, las primeras son: baja presión de aceite, alta temperatura del refrigerante y sobre velocidad, las segundas son: baja presión de agua refrigerante, bajo nivel del liquido refrigerante, fugas de combustible, diferencial de presión en los filtros de aceite y temperatura del aceite.


         Al igual que en las pruebas anteriores, una vez finalizado y cumplido todo el protocolo, el inspector de la sociedad de clasificación coloca el número y sello que certifica la aceptación de la FAT.

 

Foto del número y sello en la base de un Grupo Electrógeno.

          Para concluir, todos los equipos y componentes en general de los diferentes sistemas que conforman un Buque de Guerra son sometidos a pruebas de fábrica, mecanismo que permite verificar el cumplimiento de las especificaciones de compra en sitio, sin llegar a tener el equipo en el astillero y tener la necesidad de devolverlo por no dar cumplimiento a alguna exigencia contractual. Lo deseable para los Armadores sería participar en todas estas FAT, sin embargo esto conlleva una logística bastante exigente, por lo que, la practica habitual es asistir a las FAT`S que sean determinadas por las especificaciones técnicas de contrato y aquellas que por criterio y experiencia se consideren importantes,  en el caso de los Grupos Electrógenos  de los proyectos que se están desarrollando en los Astilleros Españoles, son determinadas por la Especificación Técnica de Contrato y viene siendo una gran experiencia laboral, que ha permitido profundizar en las exigencias de las normas internacionales y reglamentos de la Sociedad de Clasificación.


Bibliografía:

- Rules for Clasification and Construction de la Sociedad de Clasificación GL.
- Rules for Clasification and Construction  Naval Ship Technology de la Sociedad de Clasificación GL.
- DEF STAN 61-5 Part 4 (STANAG 1008)
- Protocolos de Prueba de la Empresa SDT, Kiel-Alemania.
- Martín, F., Martín, J. (2003) Apuntes de Electricidad Aplicada a los Buques. ECU, Madrid.

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Última actualización el Miércoles, 19 de Noviembre de 2008 09:10