Falla de rotores en Aerogenerador

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Asignatura: Análisis de fallas Sección: 8571

Nombre del docente: Luis Jorquera Campos

Nombre de los integrantes del grupo:        Matias Barria Mansilla

Matias Mansilla Hermosilla

Tabla de Contenido

1. Introducción        3
2. Objetivo general        4
3. Objetivos específicos        5
4. Desarrollo        6

Contexto        6

Análisis de contexto        8

Parte 1. Análisis causa raíz árbol de falla.        9

Parte 2. Análisis causa raíz, 5W        11

Recomendación de mantenimiento        12

Tipo de fractura presente en la fisura del anillo cortocircuito y barras        13

Características de una fractura frágil        13

Propagación de una fractura frágil        14

Características bronce SAE 640 para construcción de anillos cortocircuito y barras        20

Fallas por descarga eléctrica en rodamientos        21

1. Conclusiones        24
2. Referencias bibliográficas        25

1. Introducción

El presente informe nos introducirá en el método de caso de análisis de fallas en un rotor de aerogenerador, en donde se comenzará su análisis desde un árbol de falla para identificar los factores determinantes para la detección de la falla, luego una matriz de cinco porqués para desglosar e identificar cual es el factor de origen y posteriormente se finalizará con una justificación teórica del tipo de fractura determinada asociándola al contenido visual dado por el método de caso.

1. Objetivo general

Elaborar un informe sobre el caso designado “falla de rotores en Aerogenerador”, en el cual se realizará un estudio bibliográfico para la identificación de las causales de falla más probables en método de caso, según contenido visual proporcionado por este para su análisis causa raíz.

1. Objetivos específicos

• Elaborar un informe con las causales de falla de rotores en aerogenerador
• Identificar cual es la causal principal para su fallo
• Realizar un análisis causa raíz del método de caso según contextualización dada y planteamientos propuestos por el equipo de trabajo
• Determinar la propagación de la falla y fractura

1. Desarrollo

Contexto

Caso designado N°1: “Falla de rotores en Aerogenerador”

Figura 1. Componentes aerogenerador.

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Fuente: World Wnergy Trade (2020).

La falla se localiza en el interior de la etapa de generación, debido a la exigencia electromecánica, produciendo la fatiga del material, originando la rotura de las barras de los 3 rotores obligando a sacar de servicio la máquina.

Análisis de contexto

Según el contexto anteriormente mencionado, como equipo de trabajo decidimos tomar por separado cada imagen para identificar las partes a las cuales hacía referencia y en consecuencia llegar a una conclusión de que fallas se presentaron, su definición y como se produjeron.

Figura 1. Anillos de cortocircuito y barras.

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Fuente: Kolocsar (2020).

Figura 2. Rotores en aerogenerador.

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Fuente: Kolocsar (2020).

Parte 1. Análisis causa raíz árbol de falla.

Figura 3. Árbol de falla

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Fuente: Elaboración propia (2022).

En donde como equipo de trabajo decidimos analizar cada imagen proporcionada por el método de caso e inferir las primeras causas de falla, encontrando así el desalineamiento, rodamientos, desbalance de rotor, fallo en controlador.

En donde cada uno se le anexo una compuerta lógica para determinar si sus consecuencias que generaban serian en conjunto o por separado, compuerta lógica “y” e compuerta lógica “o”

• Desalineamiento nos proporcionaba una doble falla en un giro no uniforme en el rotor y una sobrecarga en los rodamientos
• Rodamientos, en donde generaba un giro no uniforme en el rotor, generando una falla por descarga eléctrica o desgaste en pistas de este.
• Desbalance de rotor en donde con su compuerta lógica “y” nos determinaba una sobrecarga en rodamientos y giro no uniforme en rotor en conjunto.

• Falla en el controlador, con compuesta lógica “y” la cual nos proporcionaba una causal que no estaba afecta al caso por lo que quedo con una simbología de rombo, falla en freno, por donde se descartó dado que si hubiera existido una falla en el sistema de frenado y las condiciones climáticas hubieran sido las causales de la falla, se hubiera tomado evidencia de los rodamientos con desgaste en su elemento rodante y mayor desgaste en las barras del anillo de corto circuito.

Parte 2. Análisis causa raíz, 5W

Tabla 1. Matriz 5 por qué.

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Fuente: Elaboración propia (2022).

Para dar entendimiento del uso de los “cinco porqués”, se dio inicio con el resumen del fenómeno, y analizando cada una de las partes determinadas en el árbol de falla, en donde se da comienzo con la falla de anillo y barras, las cuales se asocian al desbalance lo cual es generado por la ausencia de material en los componentes del rotor y en donde estos son generados por rodamientos sobrecargados y estos una perdida en las características del engrasante, siendo consecuencia de un posible desalineamiento donde estos tienden a generar una sobrecarga, por lo que al existir esta provoca una mayor temperatura generando perdida en características del lubricante y a su vez demostrando la hipótesis del inicio de la grieta. Generando así el efecto final determinado como origen de la fisura, partiendo por los esfuerzos de transmisión del motor contra la carcasa la cual se puede apreciar en la siguiente imagen.

Figura 4. Barras rotas.

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Fuente: Kolocsar (2020).

En donde el inicio de la fisura está ubicada entre el inicio superior de la barra y final de soldadura contra el anillo de corto circuito.

Recomendación de mantenimiento

En donde como recomendación para evitar este tipo de falla, en cada mantenimiento se deberá balancear el rotor, lubricar rodamientos y revisar su condición para detectar alguna anomalía en su elemento rodante o pistas y alineamiento laser.

En donde para complementar estos pasos, podemos incorporar alguna técnica de análisis de ensayos no destructivos, en donde es posible aplicar análisis de vibraciones para determinar sus fallo y termografía para detectar si hay una falla eléctrica o sobrecarga en los rodamientos, dado que estos últimos aumentan su temperatura considerablemente cuando están en proceso de falla.

Tipo de fractura presente en la fisura del anillo cortocircuito y barras

En la problemática planteada analizamos algunos aspectos importantes al momento de seleccionar el tipo de fractura, las cuales son: origen de la rotura y proceso de propagación de la grieta. A modo de discusión grupal determinamos que la fractura es frágil. En los siguientes párrafos se fundamentará dicha elección.

Características de una fractura frágil

Una fractura frágil se caracteriza por presentar muy poca deformación plástica y una propagación de fisura muy lenta. Los materiales fallan por comportamiento súbito y absorben muy poca energía de impacto antes de fracturarse frágilmente. La dependencia de bajas temperaturas en la fragilidad tiene directa relación con el impacto del grado de corte, por lo que es importante analizar esta variable en el comportamiento de una fractura frágil.

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