Plan de Mantenimiento de Centrales de Ciclo Combinado
Por: Santiago García Garrido
Director Técnico de RENOVETEC
1. La flexibilidad
La energía eléctrica no se almacena. Aunque hay varias líneas de investigación
en marcha para tratar de almacenar energía eléctrica en grandes cantidades hoy
por hoy la demanda de energía instantánea debe coincidir con la producción.
Las centrales térmicas convencionales y las nucleares son poco flexibles. Las
primeras tienen cierto grado de regulación, pero el largo periodo de arranque
que necesitan hace que, aunque puedan variar su carga entre un mínimo técnico y
su carga máxima, no es rentable parar durante periodos cortos. Las nucleares
son aún menos flexibles: generalmente trabajan a su máxima carga de forma
continua
Frente a ellas, las centrales térmicas de ciclo combinado tienen una mejor
adaptación a las necesidades variables del mercado energético. Varían su carga
con rapidez, el mínimo técnico al que es posible operar la central de forma
estable es bajo y el periodo de arranque y parada es corto (entre 3 y 6 horas
para el arranque, y alrededor de una hora para la parada). En esas condiciones,
es posible subir carga durante las horas punta, las horas de mayor demanda
energética, y bajar carga hasta su mínimo técnico durante las horas valle, incluso
parar la central diariamente durante esos periodos con bajas necesidades
energéticas en la red.
Pero esta flexibilidad tiene sus consecuencias para la operación y el
mantenimiento. Incluso el diseño de estas centrales se ve afectado por la
necesidad de variar la carga de forma continua
2. Operación
2.1. Regímenes de operación
Las posibilidades para determinar el régimen de funcionamiento habitual en una
CTCC son muy variadas, pero pueden resumirse en 4:
-
Funcionamiento continuo, a plena carga. Es un régimen de funcionamiento muy
poco habitual. Sólo se utiliza cuando la demanda energética es especialmente
elevada durante largos periodos de tiempo
-
Periodos punta a plena carga y periodos valle a mínimo técnico, durante toda
la semana (no hay arranques ni paradas). Habitual con demandas energéticas
elevadas.
-
Arranques y paradas semanales: Cargas altas durante los periodos punta, de
lunes a viernes. Mínimo técnico durante las noches. Fines de semana parado
-
Arranques y paradas diarios. Habitual cuando la demanda de energía es
especialmente baja
2.2. Arranques y variaciones de carga:
incidencia en el estado técnico de la planta
Una ventaja indudable de operar la central a plena carga es la desaparición de
fuerzas cíclicas responsables de la fatiga de materiales. Por desgracia, no es
habitual en este tipo de centrales operarlas de forma continua a plena carga,
sino que sufren constantemente variaciones en su potencia para ajustarse al
programa de carga negociado con los responsables de la Red.
Las variaciones de carga en una central de ciclo combinado son constantes. Por
tanto se producen tensiones cíclicas provocadas por las dilataciones y
contracciones de los metales a diferentes temperaturas y presiones, que afectan
negativamente a la vida de los materiales. No obstante, es impensable operar
una central de ciclo combinado a un régimen de carga estable. Aunque
técnicamente sea lo idóneo, sería económicamente ruinoso. Por ello, estas
centrales deben estar diseñadas para soportar estos constantes cambios de
carga.
Dado el grado de automatización de una central actual, para el operador de la
central es muy sencillo variar la carga: tan solo debe introducir el valor de
potencia deseado, y el sistema de control de la central se encargará de
realizar todas las maniobras necesarias (en la admisión de gas y en la admisión
de aire fundamentalmente) para alcanzar esa consigna. Las pequeñas variaciones
de carga no requieren grandes atenciones. Sin embargo, los cambios
significativos de carga requieren mucha más atención, pues al afectar al caudal
de los gases de escape provocan variaciones de temperatura, presión y niveles
de agua en la caldera y en el ciclo agua-vapor. El operador debe estar muy
atento durante las transiciones de carga a estos parámetros, por si fuera
necesaria una intervención manual para solucionar cualquier situación anómala.
2.3. Organización del personal de
operaciones
El grado de automatización de estas centrales hace que sea muy poco el personal
habitual. Cuando la central está en marcha, el personal necesario para operarla
es realmente bajo (2-3 personas por turno).
Pero debe ser personal con una preparación excelente. Si bien la cantidad de
personal necesaria no es alta, la cualificación exigible a cada uno de los
miembros de la plantilla es alta. No es extraño que en algunas central casi
todo el personal habitual tenga titulación universitaria (ingenieros o
licenciados).
La formación continua es otro de los pilares importantes de la gestión del
personal en una CTCC. La tecnología punta que se emplea, la imposibilidad de
encontrar en el mercado laboral personal ya formado, y la necesidad de
polivalencia hacen que todos los puestos necesiten un reciclaje y un aumento de
conocimientos continuo. A la hora de diseñar la organización del personal de
operaciones deben tenerse en cuenta una serie de aspectos principales:
- Debe asegurarse que se dispondrá de personal suficiente y adecuadamente
formado para afrontar situaciones de funcionamiento normal y situaciones
anormales (aunque previsibles: arranques, paradas)
- Debe prever una forma rápida de sustituir a un operador en caso necesario (un
accidente, una baja imprevista, etc), o de aumentar la plantilla de forma
rápida ante un evento anormal y poco previsible.
- Debe respetar la legalidad vigente en materia de horarios, jornadas máximas y
horas extraordinarias
La estructura del personal de operaciones, con todo lo comentado hasta ahora,
podría describirse, pues, así:
La plantilla total de operaciones suele estar formada por entre 10 y 19
personas, siendo lo más habitual 16 (un Jefe de Operaciones, 5 Jefes de Turno y
10 operadores)
3. Mantenimiento
3.1. El plan de mantenimiento
Cuando se piensa en el Plan de Mantenimiento de una central de ciclo combinado,
inmediatamente se piensa en el tren de potencia (turbina de gas, caldera,
turbina de vapor y generador), y en las diferentes revisiones programadas de
estos equipos.
Pero una central de ciclo combinado tiene muchos más equipos y sistemas que los
anteriormente mencionados, y además, pueden dar problemas tan significativos
como los que puede dar el tren de potencia. Por desgracia, es habitual
considerar todos esos equipos que no forman parte del tren de potencia como
equipos secundarios, y su mantenimiento se aborda desde una perspectiva más
relajada.
El plan de mantenimiento puede tener 3 enfoques diferentes:
1. Puede ser un plan de mantenimiento basado casi exclusivamente en las
instrucciones de los fabricantes. Es el más fácil de realizar, pues no es más
que una recopilación de toda la información contenida en los diferentes
manuales de los equipos que componen la planta. De esta forma, se cubren muy
bien las garantías de los equipos, y además, puede resultar muy adecuado para
equipos de los que se tiene un conocimiento bajo. Pero se olvida que el
fabricante de un equipo no suele ser un buen mantenedor. A veces, los planes
que proponen son absolutamente exhaustivos y otras, no son más que unas
instrucciones redactadas por personal de bajo nivel técnico, con las que se
busca cubrir una obligación (la de suministrar información técnica).
2. Puede elaborarse a partir de la experiencia de los propios técnicos de
mantenimiento. Solo puede realizarse si el personal de mantenimiento tiene una gran
experiencia. Si es así, puede resultar un plan mucho más adecuado pues estará
mucho más adaptado a las necesidades de la planta. Aún así, habrá equipos
(sobre todo el tren de potencia) que habitualmente suelen seguir sujetos a las
instrucciones de los fabricantes, por la importancia que tienen.
3. Por último, puede ser un plan basado en el análisis de fallos potenciales de
la planta. Es mucho más lento de realizar, pero sus resultados son excelentes.
Se requieren buenos conocimientos de los equipos y, sobre todo, de los
procesos. Es la base del RCM (Reliability Centered Maintenance)
3.2. Política de repuestos
Hay cuatro aspectos que debemos tener en cuenta a la hora de seleccionar el
stock de repuesto: la criticidad del fallo, la frecuencia de consumo, el plazo
de aprovisionamiento y el coste de la pieza. Veamos con detenimiento cada uno
de estos aspectos.
fallo
Los sistemas críticos son, como hemos visto, aquellos cuyo fallo afecta a la
seguridad, al medioambiente o a la producción de energía. Por tanto, las piezas
necesarias para subsanar un fallo que afecte de manera inadmisible a cualquiera
de esos tres aspectos deben ser tenidas en cuenta como piezas que deben
integrar el stock de repuesto
Tras el análisis del histórico de averías, o de la lista de elementos
adquiridos en periodos anteriores (uno o dos años), puede determinarse que
elementos se consumen habitualmente. Todos aquellos elementos que se consuman
habitualmente y que sean de bajo coste deben considerarse como firmes
candidatos a pertenecer a la lista de repuesto mínimo. Así, los elementos de
bombas que no son críticas pero que frecuentemente se averían, deberían estar
en stock (retenes, rodetes, cierres, etc.). También, aquellos consumibles de
cambio frecuente (aceites, filtros) deberían considerarse.
Algunas piezas se encuentran en stock permanente en proveedores cercanos a la
planta. Otras, en cambio, se fabrican bajo pedido, por lo que su disponibilidad
no es inmediata, e incluso, su entrega puede demorarse meses.
Aquellas piezas que pertenezcan a equipos críticos cuya entrega no sea
inmediata, deberían integrar el almacén de repuesto. Aquellas piezas que aún no
pertenecientes a equipos A o críticos, puedan suponer que un equipo B
permanezca largo tiempo fuera de servicio deben considerarse igualmente en esa
lista.
Puesto que se trata de tener un almacén con el menor capital inmovilizado
posible, el precio de las piezas formará parte de la decisión sobre el stock de
las mismas. Aquellas piezas de gran precio (grandes ejes, coronas de gran
tamaño, equipos muy especiales) no deberían mantenerse en stock en la planta, y
en cambio, deberían estar sujetas a un sistema de mantenimiento predictivo
eficaz. Para estas piezas también debe preverse la posiblidad de compartirse
entre varias plantas. Algunos fabricantes de turbinas, por ejemplo, ofrecen
este tipo de servicio.
3.3. El mantenimiento correctivo
No es posible gestionar adecuadamente un departamento de mantenimiento si no se
establece un sistema que permita atender las necesidades de mantenimiento
correctivo (la reparación de averías) de forma eficiente. De poco sirven
nuestros esfuerzos para tratar de evitar averías si, cuando estas se producen,
no somos capaces de proporcionar una respuesta adecuada. Debemos recordar, además,
que un alto porcentaje de las horas-hombre dedicadas a mantenimiento se emplean
en la solución de fallos en los equipos que no han sido detectados por
mantenimiento, sino comunicados por el personal de producción. En la industria
en general, este porcentaje varía mucho entre empresas: desde aquellas en las
que el 100% del mantenimiento es correctivo, no existiendo ni tan siquiera un
Plan de Lubricación, hasta aquellas, muy pocas, en las que todas las
intervenciones son programadas.
Gestionar con eficacia el mantenimiento correctivo significa:
- Realizar intervenciones con rapidez, que permitan la puesta en marcha del
equipo en el menor tiempo posible (MTTR, tiempo medio de reparación, bajo)
- Realizar intervenciones fiables, y adoptar medidas para que no se vuelvan a
producir estas en un periodo de tiempo suficientemente largo (MTBF, tiempo
medio entre fallos, grande)
- Consumir la menor cantidad posible de recursos (tanto mano de obra como
materiales)
3.4. Organización del personal de
mantenimiento
Hay seis factores que es necesario considerar a la hora de elaborar el
organigrama de mantenimiento:
· Tiempo hasta la
intervención Es el tiempo que transcurre desde que se produce un fallo
imprevisto hasta que se comienza la intervención.
· Resolución
rápida de fallos. Es el tiempo que transcurre desde que se comienza la
intervención en un fallo hasta que el problema está solucionado.
· Dependencia de
personas concretas (‘imprescindibilidad’). El concepto de ‘imprescindibilidad
hace referencia a la dependencia de determinadas personas dentro de la
organización de mantenimiento para resolver problemas concretos.
· Recursos para
mantenimiento programado. As ser las averías urgentes son prioritarias frente a
cualquier otro trabajo, el mantenimiento programado puede verse afectado ante
una carga mayor de mantenimiento correctivo. Esto puede hacer que se caiga en
una espiral de difícil retorno. Un buen organigrama debería tener separadas estas
dos funciones, para asegurar que sean cuales sean los fallos que se produzcan
no afectarán a la realización de mantenimiento preventivo
· Coste de
personal (habitual + contratas). Un buen organigrama supone no tener más
personal del estrictamente necesario.
· Horas extras
generadas. Un buen organigrama no necesita de horas extraordinarias para
atender cualquier contingencia.
Teniendo en cuenta estos factores,
son posibles al menos tres tipos de organigrama:
Organigrama por
oficios
Es el más tradicional y paradójicamente, el que peor responde a los 6 factores
mencionados. El personal se distribuye en dos subáreas: personal mecánico y
personal eléctrico, con un responsable al frente de cada uno. El horario es
habitualmente de lunes a viernes, en turno central.
Organigrama por
tipo de mantenimiento
Bastante menos habitual es organizar el personal por tipos de mantenimiento. Se
trata del organigrama que mejor cumple cada uno de los 6 factores importantes
en mantenimiento. Supone organizar al personal en las siguientes subáreas:
- Personal para mto. Correctivo (personal a turnos)
- Personal para mto. Programado (turno central)
- Personal para mto. Predictivo (turno central)
- Personal para mejoras y modificaciones (normalmente, subcontratado)
‘Pool’ de
personal de mantenimiento
Supone no tener ninguna especialización, y ningún horario preestablecido. Todo
el personal es polivalente, y su horario está en función de las necesidades de
cada momento.
4. Conclusiones
La gestión de una central de ciclo combinado supone tener en cuenta muchos
aspectos que en otras instalaciones industriales pueden tener una importancia
diferente. La altísima disponibilidad, las continuas variaciones de carga, las
implicaciones económicas de una avería fortuita, etc, hacen que además de la
gestión técnica de los propios equipos no deba descuidarse la forma en que se
organiza la operación y el mantenimiento. Sólo desde un análisis de las
necesidades de estas plantas, y sólo contando con personal suficientemente
preparado y con experiencia puede abordarse la gestión de la explotación de una
central de estas características con garantía de éxito
