informe de pasantia usb - kelvin navas

8/16/2019 Informe de Pasantia USB - Kelvin Navas

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES

COORDINACIÓN DE TECNOLOGÍA E INGENIERÍA ELÉCTRICA

TASA DE FALLA EQUIVALENTE DEL SISTEMA DE ELECTRIFICACIÓN

TRACCIÓN DE LA LÍNEA 1 DEL METRO DE CARACAS

Por:Kelvin José Navas Diaz


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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES

COORDINACIÓN DE TECNOLOGÍA E INGENIERÍA ELÉCTRICA

TASA DE FALLA EQUIVALENTE DEL SISTEMA DE ELECTRIFICACIÓNTRACCIÓN DE LA LÍNEA 1 DEL METRO DE CARACAS

Por:

Kelvin José Navas Diaz

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TASA DE FALLA EQUIVALENTE DEL SISTEMA DE ELECTRIFICACIÓNTRACCIÓN DE LA LÍNEA 1 DEL METRO DE CARACAS

POR:KELVIN NAVAS

RESUMEN

El siguiente trabajo se basa en el análisis del histórico de falla de los principales equiposeléctricos, incluyendo sus protecciones eléctricas y demás dispositivos de control asociados, queconforman el Sistema de Electrificación para Tracción de la Línea 1 de la C.A. Metro de Caracas(disyuntores de 30kV, disyuntores de 750V corriente continua (cc), transformadores de

30kV/630V, transformadores de 69/30kV y rectificadores de potencia 750V corriente continua(cc)), compuesto por quince subestaciones de tracción (30kV/750Vcc), tres estacionesinterruptoras, actualmente en servicio, y dos subestaciones principales (69/30kV). Esto con lafinalidad de obtener la tasa o rata de falla equivalente de todo el Sistema de Electrificación paraTracción que forma parte de la Línea 1, y a su vez estimar las probabilidades de que se presenten

fallas haciendo uso de la distribución de Poisson. El registro de fallas suministrado por el Centrode Control de Fallas abarca un período aproximado de 21 años, solo se consideraron para el estudiolos eventos que interfirieran con el correcto funcionamiento de los equipos eléctricos


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Dedicado a mi pequeña hija Camila Valentina

y a la memoria de mi padre, gracias por

ser motivo de inspiración.


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AGRADECIMIENTOS

Principalmente quisiera agradecer a Dios, a mi madre y a mi padre, quiénes me dieron la vidae hicieron su mayor esfuerzo para ayudarme a lograr esta meta.

A mi esposa Bárbara Ruiz, gracias por apoyarme en los difíciles momentos que pase en launiversidad.

A mi hija Camila Navas, quien me motivó a seguir adelante y me acompañó en muchas nochesde estudio.

A mis hermanos Merwin y Vicentico, gracias por estar pendiente de mí y no dudar en prestarme ayuda cuando más los he necesitado.

A mi abuela Rosa Vera, quién con sus bendiciones me ha facilitado el arduo camino.

A mis madrinas Carmen Norelys y Neidys Alvarado, les agradezco su apoyo y por estar pendiente de mí y de mi hija.

Quiero agradecerles de manera especial a mis tutores académicos, el Prof. Jesús Pacheco pordarme la oportunidad de ser su pasante y a la Lic. Yuli Espinosa de CORPOELEC por orientarmeen la difícil etapa inicial de la pasantía.

Además quisiera agradecer a mi tutor industrial el Ing. Ramón Muñoz y a todos los


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ÍNDICE GENERAL

RESUMEN……………….…………….…………….…………….…………….…….………. IV

DEDICATORIA………….…………….…………….…….……….………….……………….. V

AGRADECIMIENTOS………….…………….…………….…….……….………….……… VI

ÍNDICE GENERAL………….…………….…………….…….……….……….….………… VII

ÍNDICE DE FIGURAS Y GRÁFICAS….…….……….……….….……….…….……..…… XI I

ÍNDICE DE TABLAS.……….….……….…….…………….….……….…….……….…... XVII

LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS……….….……….…………….….……….. XIX

INTRODUCCIÓN….…….……….……….….……….…….……….……….….……….….…. 1

CAPÍTULO 1: DESCRIPCIÓN DE LA C.A. METRO DE CARACAS….…….……….…… 6

1.1 ASPECTOS GENERALES DE LA C.A. METRO DE CARACAS….…….……..….….…… 6

1.1.1 MISIÓN….…….……..….….……….…….……..….….……….…….……..…… 6


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1.3 CENTRO DE CONTROL DE FALLAS (CCF) DEL METRO DE CARACAS….………… 11

1.3.1 FUNCIONES DE LA CENTRO DE CONTROL DE FALLAS….…….……..…. 11

CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO…….….……….…….……….……….….……….…….. 12

2.1 COMISIÓN VENEZOLANA DE NORMAS INDUSTRIALES (COVENIN)….…….…..... 12

2.1.1 NORMA COVENIN 3049-93 (MANTENIMIENTO DEFINICIONES)….….… 12

2.2 MANTENIMIENTO….…….……..….….………..……..….….……….…….……..….…... 12

2.2.1 DEFINICIÓN DE MANTENIMIENTO….…….……..….….……….…….…… 12

2.2.2 GESTIÓN DE MANTENIMIENTO….…….……..….….……….…….……..… 13

2.2.3 OBJETIVOS DE MANTENIMIENTO….…….……..….….……….…….…….. 13

2.2.4 TIPOS DE MANTENIMIENTO SEGÚN NORMA COVENIN….…….………. 13

2.3 FALLAS….…….……..….….……….…….……..….….……….…….……..….….………. 15

2.3.1 DEFINICIÓN DE FALLA….…….……..….….……….…….……..….….……. 15

2.3.2 TIPOS DE FALLAS SEGÚN NORMA COVENIN….…….……..….….……… 15


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2.6.1 MODO DE APLICACIÓN DEL DIAGRAMA DE PARETO….…….…………. 26

CAPÍTULO 3: TASA DE FALLA Y PROBABILIDAD DE FALLA DE LOS EQUIPOS DELSISTEMA DE ELECTRIFICACIÓN PARA TRACCIÓN DE LA LÍNEA 1….…….… ...… 27

3.1 CÁLCULOS DE TASA DE FALLA TEÓRICA POR EQUIPO UTILIZANDO LAMETODOLOGÍA DEL ÁRBOL DE FALLA….…….……..….….……………….…………… 27

3.1.1 RECTIFICADOR DE POTENCIA 750VCC….…….……..….….……………... 28

3.1.2 TRANSFORMADORES….…….……..….….……………….…….…………...32

3.1.3 DISYUNTORES DE 30KV….…….……..….….……………….…….………...36

3.1.4 DISYUNTORES DE 750VCC….…….……..….….……………….…….……... 41

3.2 CÁLCULOS DE LA TASA DE FALLA POR EQUIPO EN FUNCIÓN DEL HISTÓRICO DEFALLA DEL SISTEMA….…….……..….….……………….…….………….…….………….. 45

3.3 CÁLCULO DE PROBABILIDAD DE FALLA PARA CADA EQUIPO UTILIZANDODISTRIBUCIÓN DE POISSON….…….……..….….……………….…….…………………… 48

3.3.1 PROBABILIDAD DE FALLA TEÓRICA….…….……..….….……………….. 48

3 3 2 PROBABILIDAD DE FALLA ESTIMADA SEGÚN EL COMPORTAMIENTO


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4.1.3 RESUMEN COMPARATIVO………….…….………………….…….………... 64

4.2 CÁLCULO DE LA TASA DE FALLA Y PROBABILIDAD DE FALLA EQUIVALENTEDEL SISTEMA DE ELECTRIFICACIÓN PARA TRACCIÓN DE LA LÍNEA 1………….…. 68

4.3 DISTRIBUCIÓN DE FALLAS DEL SISTEMA DE ELECTRIFICACIÓN PARATRACCIÓN DE LA LÍNEA 1………….…….………………….…….………….…...….…..… 70

4.4 PRESENTACIÓN DEL DIAGRAMA UNIFILAR DEL SISTEMA DE ELECTRIFICACIÓNPARA TRACCIÓN DE LA LÍNEA 1 CON EL RESUMEN DE INFORMACIÓN……....……. 73

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES….……….…….…….……….…….…….… .. 76

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS….……….…….…….……….…….…….…………… 81

APÉNDICE….……….…….…….……….…….…….……….…….…….……….…….…… ... 83


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ÍNDICE DE FIGURAS Y GRÁFICAS

FIGURA 1.1. ORGANIGRAMA ESTRUCTURAL DE C.A. METRO DE CARACAS 2013…. 9

FIGURA 1.2. ORGANIGRAMA ESTRUCTURAL DE LA GERENCIA DE MANTENIMIENTODE EQUIPOS DE ELECTRIFICACIÓN………………………………………………...……... 10

FIGURA 2.1. LOGO DE LA COMISIÓN VENEZOLANA DE NORMAS INDUSTRIALES... 12

FIGURA 2.2. CURVA DE LA BAÑERA……………………………………………………….. 18

FIGURA 2.3. REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL ÁRBOL DE FALLA.…………………… 20

FIGURA 2.4. SÍMBOLOS UTILIZADOS PARA LA REPRESENTACIÓN DEL ÁRBOL DEFALLOS………..………..………..………..………..………..………..………..……………… 21

FIGURA 2.5. GRÁFICA DE LA FUNCIÓN DE PROBABILIDAD DE POISSON…………… 25

FIGURA 2.6. FOTOGRAFÍA DE VILFREDO FEDERICO DAMASO PARETO…………….. 25

FIGURA 2.7. EJEMPLO DE DIAGRAMA DE PARETO………………….…………..………. 26

FIGURA. 3.1. ÁRBOL DE FALLA DEL RECTIFICADOR DE POTENCIA 750VCC……….. 31


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FIGURA 3.7. ÁRBOL DE FALLA DEL DISYUNTOR DE 750VCC BP.……………….…..… 43

FIGURA 3.8. ÁRBOL DE FALLA DEL DISYUNTOR DE 750VCC BV.…………………..… 44

GRÁFICA 3.1. PROBABILIDAD DE FALLA TEÓRICA DEL AL1 EN UN AÑO………….. 49

GRÁFICA 3.2. PROBABILIDAD DE FALLA REAL DEL AL1 EN UN AÑO…………….…. 50

GRÁFICA 3.3. PROBABILIDAD DE FALLA REAL DEL AL1 DE LA SCA EN UN AÑO…. 51

FIGURA 4.1. ÁRBOL DE FALLA TEÓRICO DE LA SUBESTACIÓN PRINCIPAL CATIA.. 54

GRÁFICA 4.1. PROBABILIDADES DE FALLA TEÓRICAS DE LA SCA EN UN AÑO….... 55

FIGURA 4.2A. ÁRBOL DE FALLA TEÓRICO DE LA SUBESTACIÓN AGUA SALUD…... 57

FIGURA 4.2B. ÁRBOL DE FALLA TEÓRICO DE LA SUBESTACIÓN AGUA SALUD…... 57

GRÁFICA 4.2. PROBABILIDADES DE FALLA TEÓRICAS DE LA SAS EN UN AÑO…… 58

FIGURA 4.3A. ÁRBOL DE FALLA TEÓRICO DE LA SUBESTACIÓN PETARE……….….59

FIGURA 4.3B. ÁRBOL DE FALLA TEÓRICO DE LA SUBESTACIÓN PETARE………….. 60

GRÁFICA 4.3. PROBABILIDADES DE FALLA TEÓRICAS DE LA SPE EN UN AÑO……. 60


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GRÁFICA 4.10. PROBABILIDADES DE FALLAS DE LA SCA……………………………... 67

GRÁFICA 4.11 PROBABILIDADES DE FALLAS DE LA SAS.………………………….…... 67

GRÁFICA 4.12. PROBABILIDADES DE FALLAS DE LA IPP……………………………..... 67

GRÁFICA 4.13. TASAS DE FALLA DEL SISTEMA DE ELECTRIFICACIÓN PARATRACCIÓN DE LA LÍNEA 1…………………………………………………………………... 69

GRÁFICA 4.14. PROBABILIDADES DE FALLAS DEL SISTEMA DE ELECTRIFICACIÓNPARA TRACCIÓN DE LA LÍNEA 1 EN UN AÑO……………………………………….….... 70

GRÁFICA 4.15. DISTRIBUCIÓN DE FALLAS EN LAS SUBESTACIONES Y ESTACIONESINTERRUPTORAS DE LA LÍNEA 1…………………………………………………..………. 71

GRÁFICA 4.16. DISTRIBUCIÓN DE FALLAS EN LOS EQUIPOS DEL SISTEMA PARATRACCIÓN DE LA LÍNEA 1…………………………………………………………………... 72

GRÁFICA 4.17. DISTRIBUCIÓN DE FALLAS POR AÑO EN EL SISTEMA PARATRACCIÓN DE LA LÍNEA 1…………………………………………………………………... 73

FIGURA 4.6A. DIAGRAMA UNIFILAR DE LA LÍNEA 1…………………………………..... 74

FIGURA 4.6B. DIAGRAMA UNIFILAR DE LA LÍNEA 1………………………………..…... 74


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ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 3.1. TASA DE FALLA DE LOS EQUIPOS DEL ARMARIO DEL GRUPORECTIFICADOR DE LA LÍNEA 1………..…………..…………..…………..…………..……. 29

TABLA 3.2. TASA DE FALLA DE LOS RECTIFICADORES DE POTENCIA 750VCC DE LALÍNEA 1………..…………..…………..…………..…………..…………..………..……..…..... 29

TABLA 3.3. TASA DE FALLA DE LOS TRANSFORMADORES DE 69/30KV Y 30KV/630VDE LA LÍNEA 1 Y LÍNEA 3…..………..………..………..………..………..………..………... 32

TABLA 3.4. DISYUNTOR DE 750VCC DE LA LÍNEA 1…..………..………..………..…….. 42

TABLA 3.5. REGISTRO HISTÓRICO DE FALLAS DEL DISYUNTOR DE 30KV AL1DURANTE EL PERÍODO DE ESTUDIO…..………..………..………..………..………..…..... 47

TABLA 4.1. TASA DE FALLA REAL DE LAS SUBESTACIONES Y ESTACIONESINTERRUPTORAS DE LA LÍNEA 1…..………..………..………..………..………..………... 65


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LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS

λ Tasa o rata de Falla

% Porcentaje

In Corriente nominal

Icc Corriente de cortocircuito

A Ampere

V Voltio

W Watts (Vatios)

kV Kilovoltio

kA Kiloampere

°C Grados CelsiusS/E Subestación


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COD Coordinación del Despacho

OAT Oficina de Atención al Ciudadano

VGO Vicepresidencia de Grandes Obras

AGO Oficina de Apoyo y Control de Grandes Obras

GGC Gerencia General de Costos y Administración de Contratos

GAC Gerencia de Administración de Contratos de Construcción

GCC Gerencia de Control de Costos de Obra

GGI Gerencia General de Inspección de Obras

GIE Gerencia de Inspección del Equipamiento

GIO Gerencia de Inspección de Obras CivilesGGP Gerencia General de Proyectos

GPE Gerencia de Proyectos de Equipamiento

GPO Gerencia de Proyectos de Obras Civiles

VMS Vicepresidencia de Mantenimiento de los Sistemas por Cable y Suburbano

AMS Oficina de Apoyo y Control de Mant. de los Sist. Por Cable y Suburbano


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GGM Gerencia General de Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

GEF Gerencia de Mantenimiento de Equipos de Electrificación

GMT Gerencia de Mantenimiento de Trenes

GMS Gerencia de Mantenimiento Transporte Superficial

GEE Gerencia de Mantenimiento de Equipos Electromecánicos

GGV Gerencia General de Mantenimiento de Vía y Obras Civiles

GVF Gerencia de Mantenimiento de Vía Férrea

GMO Gerencia de Mantenimiento de Obras Civiles

GCT Gerencia de Mantenimiento de Control de Trenes

VOP Vicepresidencia de OperaciónCCO Centro Control de Operaciones

AOP Oficina de Apoyo y Control de Operación

GOS Gerencia de Operación de Transporte Superficial

GOP Gerencia de Operación de Transporte por Cable

GGO Gerencia General de Operación Transporte Metro


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BS Disyuntor de Sección

BTS Disyuntor de Tramo de Sección

STP Subestación Patio Propatria o Tracción Propatria

SPP Subestación Propatria

SPS Subestación Plaza Sucre

SAS Subestación Agua Salud

SCP Subestación Capitolio

SPC Subestación Parque Carabobo

SSR Subestación Santa Rosa

SPV Subestación Plaza VenezuelaSCO Subestación Chacaito

SCO Subestación Chacao

SDE Subestación Parque del Este

SLC Subestación Los Cortijos

SCF Subestación La California


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INTRODUCCIÓN

El Metro de Caracas es uno de los sistemas de transporte público masivo de mayor importanciaen Venezuela debido al alto volumen de usuarios que se benefician diariamente de sus servicios,siendo vital para el desenvolvimiento normal de la vida de los habitantes de la ciudad capital y susadyacencias. La calidad del servicio que pueda prestar el sistema Metro de Caracas a los usuarios

repercute indirectamente en el desarrollo de la economía de Caracas, además de incidir en el estadoanímico de la colectividad que hace vida en la ciudad. La línea 1 (Propatria – Palo Verde)inaugurada en el año 1983 es la más antigua del Sistema Metro de Caracas y de mayor importanciaestratégica por conectar de oeste a este el Área Metropolitana, cuenta con 22 estaciones de pasajeroy posee una extensión de 20,36 kilómetros, su Sistema de Electrificación para Tracción seconforma por dos (2) subestaciones de 69kV a 30kV, conocidas como subestaciones principales,que proporciona energía eléctrica a quince (15) subestaciones de 30kV a 750V en corrientecontinua, llamadas subestaciones de tracción, que son las encargadas de distribuir a través del tercerriel de contacto la energía necesaria a los trenes para que circulen por las vías, adicionalmenteexisten cuatro (4) estaciones interruptoras a lo largo de la línea, de las cuales solo tres (3) son lasque se encuentran en servicio, su función es enlazar eléctricamente dos secciones del tercer riel.

Debido a la importancia y la antigüedad del Sistema de Electrificación para Tracción de laLínea 1 las labores oportunas de mantenimiento preventivo de los equipos eléctricos son


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Antecedentes

Para la elaboración del proyecto se contó con estudios de mantenimiento suministrado por elconsorcio francés FRAMECA, compañía encargada de la compra e instalación del equipamientodel Metro de Caracas. A continuación se presentan los materiales bibliográficos que contribuyeronen el desarrollo del proyecto:

Lebris, M. (1981), presenta un estudio de mantenimiento de los equipos instalados en las

subestaciones para tracción de la línea 1 del Metro de Caracas. El informe se basa esencialmenteen los cálculos de costos anuales por concepto de las labores de mantenimiento correctivorequeridas para los defectos que los fabricantes prevén que puedan presentarse en sus equipos. Losvalores de tasa o rata de falla son presentados según las posibles averías, que según el criterio delos fabricantes, se podrán producir en los equipos suponiendo un adecuado mantenimiento

preventivo.

Billaut S. (1994), redacta un análisis detallado de confiabilidad, disponibilidad, mantenibilidady seguridad, R.A.M.S por sus siglas en inglés, para el Sistema de Electrificación para Tracción dela Línea 3 del Metro de Caracas en su primera etapa. En el capítulo de mantenibilidad se establecenlos valores de tasa de falla sugerido por los fabricantes según el tipo de avería que podrá suscitarse

en el equipamiento perteneciente electrificación para tracción.


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una alta ocurrencia de un evento específico. Adicionalmente, la información suministrada por losfabricantes que permite calcular las tasas de falla esperada según el equipo, sirve para establecer

valores límites que definen los puntos de criticidad de los mismos, por lo tanto, es posible obtenerlos equivalentes de subestaciones, estaciones interruptoras y para el sistema en general.

La Línea 1 del Metro de Caracas es la más antigua e importante, debido a que conecta el ÁreaMetropolitana de oeste a este y moviliza un alto volumen de pasajeros diariamente, inicióoperaciones comerciales en su primera etapa (Propatria – La Hoyada) en el año 1983 y todo eltramo de 20,36 kilómetros de longitud desde Propatria a Palo Verde entró en funcionamiento afinales del año 1989. El desarrollo de un modelo probabilístico que permita obtener la tasa de falladel Sistema de Electrificación para Tracción de la Línea 1 del Metro de Caracas, sirve como puntode partida para la elaboración, a mediano plazo, de una herramienta computacional que funcioneconjuntamente con el actual sistema centralizado de control de falla (Sistema de Gestión de Falla

o SGF) utilizado por el Centro de Control de Fallas (CCF), que permita obtener en tiempo real los parámetros de gestión de mantenimiento (confiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad) de losequipos, subestaciones, estaciones interruptoras, además de los equivalente de cada sistema paratodas las líneas del Metro de Caracas y Metro los Teques. En etapas posteriores, la herramientacomputacional puede abarcar la gestión de mantenimiento para otros servicios de importancia para

el funcionamiento del Metro de Caracas, como lo son electrificación para auxiliares y electrónica.


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Objetivos generales

Desarrollar un modelo probabilístico que permita obtener la tasa de falla del Sistema deElectrificación para Tracción de la Línea 1 del Metro de Caracas de forma experimental ycompararlo con el valor sugerido por el fabricante, con el fin de verificar el estado del sistema para poder establecer medidas que ayuden en la mejora de la gestión del mantenimiento de los equiposeléctricos.

Objetivos específicos

1. Realizar un estudio detallado sobre el funcionamiento y posibles fallas que se presentan enlos principales equipos eléctricos que conforman las subestaciones principales (69/30kV),

subestaciones de tracción (30kV/750Vcc) y estaciones interruptoras que integran el Sistemade Electrificación para Tracción de la Línea 1 del Metro de Caracas. De igual forma,comprender el comportamiento de las diversas subestaciones y estaciones interruptoras bajo funcionamiento normal y ante la presencia de algún evento que modifique la condiciónnominal de trabajo.

2. Familiarizarse con el manejo de la información y funcionamiento de ambos sistemascentralizados de control de falla (ANITA y SGF) utilizados por el Centro de Control deFallas (CCF) del Metro de Caracas como herramientas computacionales para la realización


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los fabricantes en el Estudio de Mantenimiento de la Línea 1 y Estudio R.A.M.S. de Línea3 – Etapa 1.

5. Obtener la tasa de falla equivalente, expresada en fallas/año, para cada equipo primario perteneciente al Sistema de Electrificación para Tracción sometido a estudio, para ello sedebe realizar un análisis de falla haciendo uso del diagrama de árbol, comúnmente conocidocomo árbol de falla (FTA por sus siglas en inglés), tomando en consideración los elementoseléctricos y mecánicos involucrados, así como las protecciones requeridas para el adecuado

desempeño del equipo.6. Conociendo el comportamiento esperado de las subestaciones y estaciones interruptoras

ante la presencia de falla en uno o más de los equipos primarios, además de las interaccioneso dependencias entre cada uno de ellos, elaborar el árbol de falla que permita obtener latasa o rata de falla equivalente.

7. Una vez obtenidas las tasas de falla de cada subestación principal, subestación de traccióny estación interruptora de la línea 1, se calcula la tasa de falla equivalente de todo el Sistemade Electrificación para Tracción de la Línea 1 del Metro de Caracas, para ello se elaborarun árbol de falla acorde al funcionamiento esperado del sistema.

8. Con los valores de las tasas de fallas de los equipos, subestaciones y estacionesinterruptoras, calcular la probabilidad porcentual de que ocurra un determinado número deevento no deseados en un periodo de un año haciendo uso de la distribución de Poisson.

9. Con la información sobre el número de fallas en los diversos equipos organizados según el


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CAPÍTULO 1

DESCRIPCIÓN DE LA C.A. METRO DE CARACAS

1.1 Aspectos generales de la C.A. Metro de Caracas

1.1.1 Misión

La C.A. Metro de Caracas tiene la misión de transportar a ciudadanos y ciudadanas, a travésde un Sistema Metropolitano de Transporte conformado por el Sistema Ferroviario Metropolitano(Metro), el Sistema de Transporte Superficial (Metrobús), el Sistema Teleférico (Metrocable) ocualquier otra modalidad, con una organización apegada a los principios de la nueva sociedadsocialista, prestando un servicio integrado, solidario y de calidad, que considere el respeto a ladignidad del ser humano y contribuya a elevar la calidad de vida de los habitantes de la Gran

Caracas.(1)


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durante un número de años con garantía de interés sobre el capital invertido. Estas proposicionesfueron rechazadas por una Comisión nombrada a tal efecto. (2)

Entre los años 1965 y 1967 se realizó el estudio integral del transporte utilizando técnicasespecializadas, estas investigaciones demostraron la necesidad de incorporar un nuevo sistema detransporte masivo, el Metro de Caracas. En 1968 se inició el proyecto del Metro de Caracas,seleccionándose para ello al consorcio internacional formado por las empresas Parsons,Brinckerhoff, Quade & Douglas de Nueva York y Alan M. Voorhees de Washington, en julio delmismo año se somete a consideración del Congreso Nacional el proyecto de ley que autorizaría lasoperaciones de crédito público para financiar la construcción de la Línea 1 (Catia – Petare). Lasactividades del proyecto abarcaron todo el año 1969 y el primer semestre del 1970, habiéndoseconcluido en su totalidad los planos y especificaciones necesarios para su construcción. (2)

El 8 de agosto de 1977 se funda la Compañía Anónima Metro de Caracas adscrita al Ministeriode Transporte y Comunicaciones, su dirección fue presidida por el titular del Despacho de dichoMinisterio, el Ing. José González Lander, el Estado suscribió el 99% de las acciones, el InstitutoAutónomo Administración de los Ferrocarriles del Estado el 0,5% y el Centro Simón Bolívar C.A.,el 0,5% restante. Las funciones principales de la compañía son:“la construcción e instalación delas obras y equipos, tanto de infraestructura como de superestructura del Metro de Caracas, elmantenimiento de sus equipos, instalaciones y la operación, administración y explotación de dichosistema de transporte, así como la construcción, dotación, operación y explotación de otras


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En el año 1981 se concluyen 12 estaciones de la Línea 1. En el transcurso de 1982, se finalizanlas dos últimas estaciones de las catorce del tramo Propatria – Chacaíto. Las labores de

construcción, suministros, instalaciones y pruebas de los equipos se desarrollaron con normalidad, permitiendo la puesta en operación, el 2 enero de 1983, de la primera etapa de la Línea 1 del Metrode Caracas desde Propatria hasta La Hoyada, con ocho estaciones. Ese mismo año, se concluye laconstrucción del edificio Centro Control de Operaciones (CCO) ubicado en La Hoyada. En marzode 1983, se inaugura el Tramo La Hoyada – Chacaíto, con seis estaciones más.(2)

En enero de 1985, se inicia la construcción del segundo tramo de la Línea 1 Chacaíto – LosDos Caminos. En octubre de 1987 comenzó a funcionar la primera etapa de la Línea 2 del Metrode Caracas, Las Adjuntas – Zoológico – La Paz, con 16,3 kilómetros de vía férrea y 9 estaciones.(2)

En los años siguientes el Metro continuó su expansión hasta finalizar completamente los 20,36

kilómetros de la Línea 1, con el tramo Los Dos Caminos – Palo Verde, inaugurado el 19 denoviembre de 1989. El Metro se expandió hacia el sur de la ciudad, el 18 de diciembre de 1994entró en funcionamiento el tramo Plaza Venezuela – El Valle, de la Línea 3.(2)

El 18 de julio de 2006 fue inaugurada la Línea 4, tramo Capuchinos – Zona Rental y el 15 deoctubre de ese mismo año inició operación comercial la primera fase del segundo tramo de la Línea

3, El Valle – La Rinconada. La segunda fase se inauguró el 9 de enero del 2010, incluyendo tresnuevas estaciones: Jardines, Coche y Mercado, dentro del tramo Plaza Venezuela – La

d (2)


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1.2 Gerencia de Mantenimiento de Equipos de Electrificación (GEF) del Metro de Caracas

1.2.1 Funciones de la Gerencia de Mantenimiento de Equipos de Electrificación

La Gerencia de Mantenimiento de Equipos de Electrificación perteneciente a la GerenciaGeneral de Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos, tiene la misiónde “gestionar, coordinar,supervisar y fiscalizar los distintos servicios para garantizar un mantenimiento de nivel a los

equipos de electrificación, a fin de garantizar su disponibilidad, preservando las condiciones deseguridad, confiabilidad, imagen y confort”. La Gerencia de Electrificación se encarga de ladirección y ejecución de las labores de mantenimiento preventivo, correctivo y predictivo de losequipos e instalaciones eléctricas de los Sistemas de Electrificación para Tracción, Electrificación para Auxiliares y Energía de Emergencia. Adscrita a la gerencia se encuentra la coordinación de

ingeniería de electrificación, dentro de las funciones que cumple está la de elaborar los estudios yanálisis necesarios para la resolución de conflictos en el sistema y mejoras en los equipos, de igualforma se encarga de preparar la programación de las rutinas de mantenimiento preventivo quedeberán ser ejecutadas, así como prestar apoyo logístico para la ejecución de mantenimiento predictivo.

1.2.2 Estructura organizativa de la Gerencia de Mantenimiento de Equipos de Electrificación


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CAPÍTULO 2

MARCO TEÓRICO

2.1 Comisión Venezolana de Normas Industriales (COVENIN)

“La Comisión Venezolana de Normas Industriales (COVENIN), creada en 1958, es elorganismo encargado de programar y coordinar las actividades de Normalización y Calidad en el país. Para llevar a cabo el trabajo de elaboración de normas, la COVENIN constituye Comités y

Comisiones Técnicas de Normalización, donde participan organizaciones gubernamentales y no-gubernamentales relacionadas con un área específica”. (4)


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2.2 Mantenimiento

2.2.1 Definición de Mantenimiento

La Norma COVENIN 3049-93 define mantenimiento como el conjunto de acciones que permite conservar o restablecer un sistema productivo (SP por sus siglas, hace referencia a equipos,instalaciones y/o edificaciones sujetas a acciones de mantenimiento) a un estado específico, paraque pueda cumplir un servicio determinado.(4)

2.2.2 Gestión de Mantenimiento

La Gestión de Mantenimiento es el uso efectivo y eficiente de los recursos materiales,económicos, humanos y de tiempo para cumplir a cabalidad los objetivos de mantenimiento.(4)

2.2.3 Objetivos de Mantenimiento

El objetivo por el cual se realizan labores de mantenimiento,“es mantener un sistema de productivo en forma adecuada de manera que pueda cumplir su misión, para lograr una producción

esperada en empresas de producción y una calidad de servicios exigida, en empresas de servicio, aun costo global óptimo”. (4)


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2.2.4.2 Mantenimiento Programado

Para este tipo de mantenimiento se toma en consideración las instrucciones técnicas ofrecidas por los fabricantes, constructores, diseñadores, usuario y la experiencia del personal encargado, para así establecer los ciclos en que se realizaran las revisiones y/o sustituciones de los elementos prioritarios de un sistema productivo con el fin de determinar la carga laboral que se requiere programar. La frecuencia de ejecución va desde quincenas hasta períodos de un año.(4)

2.2.4.3 Mantenimiento por avería o reparación

El mantenimiento por avería se realiza cuando se presenta una falla en el SP, tiene el objetivode mantener los sistemas prestando servicio en forma adecuadamente, minimizando los tiempos de parada. Las fallas deber ser atendidas de forma inmediata, por lo tanto no pueden ser“programadas”, pues implicaría aumento en costos y de paradas innecesarias de personal y

equipos.(4)

2.2.4.4 Mantenimiento Correctivo

Conforma las actividades destinadas a tratar de descartar la necesidad de mantenimiento,

corrigiendo las averías de manera integral a mediano plazo. Las acciones más comunes que seejecutan son: modificación de los elementos de equipos, modificación de las alternativas de proceso, cambios de especificaciones, ampliaciones, revisión de los elementos básicos de


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cuando el sistema se detiene, teniendo a disposición otro sistema que cumpla su función, el estudiode la falla permite la programación de su corrección eliminando la avería a mediano plazo.(4)

2.2.4.6 Mantenimiento Preventivo

El análisis de las fallas que se presenta en un SP deriva básicamente en dos tipos de averías,aquellas cuyo resultado obligan a la atención de los sistemas mediante mantenimiento correctivo y

las que se presentan con cierta regularidad por lo que pueden ser prevenidas. El mantenimiento preventivo hace uso de los medios disponibles, incluyendo análisis estadísticos, para determinar lafrecuencia de las inspecciones, revisiones, sustituciones de piezas, probabilidad de falla, estimaciónde vida útil, entre otras. Tiene la finalidad de adelantarse a la aparición o predecir la presencia deaverías en el SP.(4)

2.3 Fallas

2.3.1 Definición de falla

Se define falla como un evento imprevisible, propio a los sistemas productivos que imposibilitaque estos puedan desempeñar su función bajo condiciones establecidas o que no la efectúe.(4)


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2.3.2.1.2 Total

Es aquella que ocasiona desviaciones o pérdidas de las características de funcionamiento deun SP, por lo que genera la incapacidad para desempeñar una función establecida.(4)

2.3.2.2 Por la velocidad de aparición

2.3.2.2.1 Progresiva

La falla progresiva es aquella donde se observa la degradación del funcionamiento de un SP yse puede determinar a través de un examen anterior de las características del mismo.(4)

2.3.2.2.2 Intermitente

Este tipo de avería se presenta alternativamente por lapsos de tiempo limitados.(4)

2.3.2.2.3 Súbita

Es la falla que ocurre instantáneamente y no puede ser prevista por un examen anterior de las

características del SP.(4)


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2.3.2.3.3 Crítica

Una falla es crítica cuando afecta en su totalidad los objetivos de producción o servicio quedebía cumplir el sistema productivo.(4)

2.3.2.4 Por su dependencia

2.3.2.4.1 Independiente

Son aquellas fallas cuyas causas son atribuibles al propio SP.(4)

2.3.2.4.2 Dependientes

Son aquellas fallas ocasionadas por factores externos al SP.(4)

2.3.3 Tasa o rata de falla

La Norma COVENIN 3049-93 hace referencia de la tasa o rata de fallaλ (t) como “la

probabilidad de falla casi inmediata de un sistema productivo a la edad t”.(4)

La evolución de la tasa instantánea de falla, es decir la probabilidad de que un elemento que

h f ll d t d í l i t t t f ll l i t t ig i t t+Δ d i t i


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es idéntica en cualquier momento de la vida del componente. Este tipo de modelo es muy utilizadoen la práctica, tanto por su sencillez como por el hecho de que representa bien los periodos

intermedios de vida de muchos productos.(5)

2.3.3.2 Tasa de falla Creciente

En la mayoría de los casos surge por desgastes y fatigas, es decir por un proceso de

envejecimiento. La tasa de falla creciente indica que la probabilidad de falla inmediata, teniendoen cuenta que el componente está funcionando, se incrementa a medida que pasa el tiempo.(5)

2.3.3.3 Tasa de falla Decreciente

Se presenta en productos cuya probabilidad de falla es menor cuando aumenta el tiempo desupervivencia. Esto aparece a menudo en cualquier tipo de materiales: al principio de sufuncionamiento la probabilidad de falla es alta debido a la existencia de posibles defectos ocultos provenientes del proceso de fabricación. A medida que transcurre el tiempo esta probabilidad seestabiliza a un nivel más bajo. En este caso es conveniente realizar un control de calidad bajo stress

a los elementos, ya que los que fallen se pueden eliminar desde el principio.(5)


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que cada suceso esté generado a partir de sucesos del nivel inferior, siendo el nexo de unión entreniveles la existencia de "operadores o puertas lógicas". El árbol se desarrolla en sus distintas ramas

hasta alcanzar una serie de "sucesos básicos", denominados así porque no precisan de otrosanteriores a ellos para ser explicados. También alguna rama puede terminar por alcanzar un "sucesono desarrollado" en otros, sea por falta de información o por la poca utilidad de analizar las causasque lo producen.(6)

Figura 2.3. Representación Gráfica del Árbol de Falla.(6)

Los nudos de las diferentes puertas y los "sucesos básicos o no desarrollados" deben estar


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Si alguna de las causas inmediatas contribuye directamente por sí sola en la aparición de unsuceso anterior, se conecta con él mediante una puerta lógica del tipo "O".(6)

Si son necesarias simultáneamente todas las causas inmediatas para que ocurra un suceso,entonces éstas se conectan con él mediante una puerta lógica del tipo "Y".(6)

Procediendo sucesivamente de esta forma, se sigue descendiendo de modo progresivo en elárbol hasta llegar a un momento en que, en la parte inferior de las distintas ramas de desarrollo,

solo existirán sucesos básicos o no desarrollados.(6)

2.4.4 Evaluación del Árbol de Falla

A través del uso de álgebra booleana se puede reducir el árbol para mostrar el evento principalen función de los eventos básicos y así poder obtener la probabilidad de que el ocurra el evento nodeseado. (6)

2.4.4.1 Procedimiento

El procedimiento necesario para el proceso de evaluación del Árbol de Falla se resume de la

siguiente manera: Identificar todas las compuertas lógicas o conectores y sucesos o eventos básicos.


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Se tener en cuenta las siguientes consideraciones:

Transformar el árbol de fallos en una función lógica. Simplificar la función lógica del árbol constatando la existencia de falsas redundancias. La

reducción de falsas redundancias (reducción booleana) consiste en simplificar ciertasexpresiones booleanas y consecuentemente los elementos de estructura que las mismasrepresentan.

Identificar durante el análisis, además de los fallos individuales de los componentes, los

posibles fallos debidos a una causa común o la determinación de los componentes que fallandel mismo modo.(6)

2.4.5.3 Análisis cuantitativo

Precisa conocer la indisponibilidad o probabilidad de falla de aquellos sucesos que en el árbolse representan en un círculo (sucesos básicos) y determinar valores probabilísticos de fallo aaquellos sucesos que se representan en un rombo (sucesos no desarrollados).(6)

Según el modo en que ha fallado el componente, se calcula la probabilidad de falla del mismoen función de la tasa o rata de falla que se puede obtener en bancos de datos y, fundamentalmente,de forma experimental.(6)


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distribuciones con una función de probabilidad determinada por la expresión (3.1) (7). En la figura2.3 se proporcionan algunas gráficas de la función probabilidad de Poisson, para distintos valores

de λ:

Figura 2.5. Gráfica de la función de probabilidad de Poisson. (7)

2.6 Diagrama de Pareto

El diagrama de Pareto es una herramienta de análisis que ayuda a tomar decisiones en funciónde prioridades, el diagrama se basa en el principio enunciado por el sociólogo, economista yfilósofo italiano Vilfredo Pareto, quien en el año 1906 a través del conocimiento empírico realizala observación de que el 20% de la población poseía el 80% de la propiedad en Italia,

posteriormente generalizada por Joseph M. Juran en el Principio de Pareto, estableciendo que: "el80% de los problemas se pueden solucionar, si se eliminan el 20% de las causas que los originan".Esto se p ede interpret r como“ n 20% de los errores it les c s n el 80% de los problem s o


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CAPÍTULO 3

TASA DE FALLA Y PROBABILIDAD DE FALLA DE LOS EQUIPOS DEL SISTEMADE ELECTRIFICACIÓN PARA TRACCIÓN DE LA LÍNEA 1

3.1 Cálculos de tasa de falla teórica por equipo utilizando la metodología del árbol de falla

El uso de la metodología de Árbol de Fallas (FTA, por sus siglas en inglés) facilita la obtenciónde la tasa o rata de falla equivalente que modela probabilísticamente el comportamiento de lasaverías de los equipos eléctricos esenciales para el Sistema de Electrificación para Tracción, y porende, primordiales para el óptimo funcionamiento del Sistema Metro de Caracas. Como política para la adquisición e instalación de equipos, la C.A. Metro de Caracas solicita a la empresaencargada, el consorcio FRAMECA, que presente un estudio de mantenibilidad que permitaestablecer, principalmente, los costos anuales por concepto de mantenimiento correctivo según eltipo de avería que pueda presentar el equipo, para ello se considera la tasa de falla (λ), expresadoen número fallas por hora, que posee los componentes críticos, de igual forma se toma en cuenta


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suscitarse una avería, fueron consideradas las protecciones y elementos de mando externo a losequipos, que los afectarán directamente en caso de presentarse un inadecuado funcionamiento. Solo

se consideraron para la elaboración del proyecto aquellas fallas cuya afectación a los equiposimpidan por completo con el cumplimiento de sus funciones establecidas.

Con la finalidad de facilitar la elaboración del diagrama del Árbol de Falla y los cálculos delos λ equivalentes se hizo uso de Fault Tree Analysis, una herramienta computacional gratuitadisponible en el sitio web de la compañía Advanced Logistics Development (A.L.D. por sus siglas

en inglés) cuyo funcionamiento requiere de conexión a Internet.

Para fines del estudio se consideraron algunos de los eventos y componentes de relevancia para el equipo, asumiendo, en la mayoría de los casos sometidos a análisis, que una vez ocurridauna falla las protecciones del equipo actuarían de la forma esperada, siendo capaces de despejar lafalla y evitar mayores daños en los propios equipos y en el resto del sistema. De igual forma setiene en cuenta las fallas que pueden presentar internamente las protecciones, originando falsasactivaciones que ocasionen afectaciones en el Sistema de Electrificación para Tracción, y por ende,degradan o paralizan el servicio del Metro de Caracas.

3.1.1 Rectificador de potencia 750Vcc


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el uso de los valores de las tasas de falla definidos en el estudio de mantenimiento de la línea 1 para elaborar el Árbol de Falla del rectificador de potencia.

Ref. PRODUCTOTASA DEFALLA

(en 10-6/h)

1 Relés Auxiliares 1,842 Micro-Disyuntores 0,65

3Aislamiento del

disyuntor + Pulsador +Disyuntor

1,62

4 Relé de Hilo Piloto 0,25

5 Relé de Masa 0,25

6Lámparas deSeñalización

0,12

7 Relés de Tiempo 17,95

8Terminales de los

Diodos1,58

Tabla 3.1. Tasa de falla de los equipos delarmario del grupo rectificador de la línea 1.

Tabla 3.2. Tasa de falla de los rectificadores de potencia 750Vcc de la línea 1.


(en 10-6/h)

1 Diodos 0,052 Fusibles Diodos 0,053 Relés de Masa 0,254 R.C. de Diodos 0,065 Sondas de Temperatura 0,186 Fusibles R.C. 0,3

7 Resistencias (4,7kΩ y1,5kΩ)

1,05

8 Resistencias (10kΩ) 0,279 Condensadores 0,47

10Transformadores de

Aislamiento1,84


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contribución a la tasa de falla del equipo motivado por sobretensiones que dañaron a losdiodos, debido al defecto de las resistencias o capacitores sumado a la no actuación de los

fusibles de protección. También se considera la activación intempestiva de los fusibles, antecondición normal de operación del rectificador, provocando la apertura de los disyuntores.

Temperatura peligrosa: el rectificador de potencia cuenta con una sonda para detectaraumento de temperatura originado por sobrecargas que pongan en peligro la integridad delos diodos. Las averías que comúnmente se presentan en el rectificador relacionadas con la

apertura del grupo (disyuntor de 750Vcc y 30kV) por temperatura peligrosa, son debidas almal funcionamiento de la sonda de temperatura y a la fusión intempestiva del fusible que protege al relé que ordena la apertura a los disyuntores. En caso de presentarse sobrecargasque ocasionen aumento en la temperatura de los diodos, la falla no estaría relacionada conuna avería en el equipo.

Más de un diodo fuera de servicio: por condiciones de operatividad y para evitar queocurran daños que perjudiquen en mayor medida al rectificador, al fallar mínimo dos diodosse origina una orden de apertura en el disyuntor principal y de 30kV del grupo que hafallado. Para detectar las averías en los diodos, los rectificadores cuentan con un circuitoconformado por resistencias en paralelo a fusibles por cada uno de los diodos, al perder dosdiodos las resistencias ocasionan una caída de tensión necesaria para provocar el cambiode posición de los contactos del 180b DM dando la orden de que se produzca la apertura delos disyuntores del grupo. De igual forma puede quedar fuera de servicio el rectificador por


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Figura. 3.1. Árbol de Falla del Rectificador de Potencia 750Vcc.


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3.1.2 Transformadores

Para describir a través de un Árbol de Falla el comportamiento de los transformadores de potencia instalados en las subestaciones principales y subestaciones para tracción ante la presenciade averías que dejen fuera de servicio al equipo, es importante considerar como afecta en elfuncionamiento del transformador las fallas que se pueden presentar para cada componente oelemento descrito en los estudios de mantenimiento, además se debe conocer las proteccionesinstaladas que deben actuar ante ciertas contingencias. Los eventos que pueden originarse por malfuncionamiento del transformador, por ejemplo elevación de temperatura, trae como consecuenciala activación de ciertas protecciones al momento de alcanzar los niveles establecido por elfabricante como peligrosos, ya sea por la temperatura registrada en el aceite refrigerante o enalguno de los devanados del transformador.

Debido a las similitudes en la fabricación y en el funcionamiento, incluyendo las proteccionesinternas, de los transformadores de 69kV/30kV y los de 30kV/630V, se puede asumir los valoresteóricos de las tasas de falla iguales para ambos casos, tabla 3.3, sin embargo, algunas de las protecciones externas asociadas a los transformadores de las subestaciones principales difieren delas que se encuentran disponibles en las subestaciones para tracción, por lo tanto el estudio de Árbolde Falla debe realizarse para cada caso por separado.


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3.1.2.1 Transformador 69kV/30kV

Para la elaboración del Árbol de Falla del Transformador 69kV/30kV se consideraron aquellascontingencias que afectan la operatividad del equipo, y que cuyas causas están plenamenteidentificadas, ya sea en los manuales del fabricante o por la experiencia del personal técnico. Lascausas descritas en el Árbol de Falla del equipo, figura 3.2, por las cuales puede salir de servicio eltransformador se enmarcaron en los siguientes bloques:

Aumento de Temperatura: los transformadores de las subestaciones principales están dotadoscon sensores de temperatura para el aceite y el arrollado con la finalidad de evitar dañosmayores en el equipo en caso de que ocurra una sobrecarga. En caso de que la temperaturaalcance el nivel peligroso de 100°C, actúa la protección pertinente cerrando un contacto que provoca el disparo del disyuntor en 69kV, a través del hilo piloto, y en 30kV correspondienteal grupo con falla, aislando por el transformador.

Presión Peligrosa: el relé Buchholz es el encargado de detectar la variación brusca de la presióninterna del tanque del transformador, debido a posibles fallas internas. La activación esta protección ordena la apertura de los disyuntores de 30kV y 69kV asociados al transformador.La tasa de falla que corresponde a este evento considera únicamente la activación de la protección por mal funcionamiento.

Descargas: las descargas eléctricas que puedan originarse en el aceite del transformador y ellos arrollados, ocasionan la degradación del aceite mineral liberando violentamente gases que


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Figura. 3.2. Árbol de Falla del Transformador 69/30kV.


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3.1.2.2 Transformador 30kV/630V

En el caso de los transformadores de las subestaciones para tracción, no cuentan con proteccióndiferencial del transformador ni con protección diferencial a tierra, en cambio, al no tener en elsecundario una configuración estrella puesta a tierra a través de una resistencia, los transformadorescuentan con relés de falla a masa (función 64) para proteger al personal en caso de que circulencorrientes elevadas por la red única de tierra.

Las averías en los bushings y las descargas eléctricas ocasionan que se establezca un caminode circulación de corriente por la cuba del transformador hasta la tierra activando el relé de falla amasa, el cual provoca la apertura de los disyuntores 30kV y principal asociado al equipo,asumiendo el correcto funcionamiento. Por lo tanto, las tasas de falla asociadas a dichos eventosconsideran que una vez ocurrido el relé 64 detectará la anomalía, de igual forma, en el Árbol de

Falla se toma en cuenta el valor de λ por activaciones indeseadas de la protección, figura 3.3.

Valor teórico de la Tasa de Falla (λ) del Transformador 30kV/630V: 0,0761 fallas/año


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3.1.3 Disyuntores de 30kV

Todas las subestaciones, tanto las S/E principales como las de tracción, del Sistema deElectrificación para Tracción de la Línea 1 del Metro de Caracas cuentan con disyuntores de 30kV,los equipos fueron elaborados por el mismo fabricante, GEC ALSTHOM, y poseen caracteristicastécnicas similares, modelo FRUR 73, por lo que es admisible analizar los Árboles de fallasutilizando los valores teóricos de λsuministrado en ambos estudios de mantenimiento, de la línea1 y línea 3, con el fin de describir con mayor amplitud el funcionamiento real del equipo.

Las subestaciones 69kV/30kV, al igual que las subestaciones 30kV/750Vcc, cuentan con tresdisyuntores, uno en cada ramal más el disyuntor de enlace, las protecciones asociadas difierensegún la función que desempeñen. Para el caso de las S/E principales, la nomenclatura utilizada es:AL1 disyuntor de 30kV del ramal o grupo 1, AL2 disyuntor de 30kV del ramal o grupo 2 y ALEAL1 disyuntor de 30kV de enlace, mientras que para las S/E para tracción es utilizada: A1, A2 yAE.

Algunas de las averías que comúnmente se presentan en cualquiera de los disyuntores de 30kVson motivadas a:

Problemas en los contactos móviles del disyuntor, originado frecuentemente por desajustede los mismos o por desgaste de los materiales.

Fallas en el mando mecánico el conjunto móvil del disyuntor que permite unir los contactos


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Las tomas RTE o conexiones terminales pre-moldeadas, utilizadas para las conexiones deentrada de 30kV hacia el disyuntor, ocasionan fallas en el equipo debido a problemas de

aislamiento. Las protecciones externas asociadas al disyuntor de 30kV varían según la función que

cumpla el equipo en el sistema, estas protecciones pueden ocasionar aperturas falsas pormala operación del mismo.

El mal funcionamiento de uno de los relés encargado de autorizar el cierre de los

disyuntores, ubicado en uno de los armario de la subestación, ocasionan que no reciba laorden a través de mando eléctrico. Este relé es causante de un número considerable defallas.

3.1.3.1 Disyuntores de 30kV: AL1 y AL2

Los disyuntores de 30kV AL1 y AL2, pertenecientes a las subestaciones principales, poseenun grupo asociado de protecciones externas destinadas a detectar fallas que se originen en el ladode alta tensión, 69kV, y para la baja tensión 30kV. Estas protecciones a su vez dependen delcorrecto funcionamiento de los transformadores de corriente (TC). La actuación intempestiva de

alguno de estas protecciones envía orden de apertura al disyuntor AL1 o AL2, incluso al ALEdependiendo de la protección activada. Figuras 3.4a y 3.4b, Árbol de Falla de los disyuntores AL1


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Figura. 3.4a. Árbol de Falla del Disyuntor de 30kV AL1 y AL2.


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3.1.3.2 Disyuntores de 30kV: ALE

La configuración normal de las subestaciones principales implica que el disyuntor de enlacese encuentre cerrado, por lo que ambos transformadores de 69kV/30kV deberían funcionar permanentemente en paralelo, con la finalidad de garantizar el suministro de energía a los dosalimentadores en caso de perder la tensión de 69kV en alguna de las barras o que se presente unaapertura de alguno de los disyuntores. Sin embargo, en la actualidad los disyuntores ALE seencuentran en posición abierto y bloqueado por condiciones de operación. La activación de protecciones por sobrecorriente o corriente inversa en algunos de los disyuntores de las llegadas,AL1 o AL2, envían orden de apertura al ALE o inhiben el cierre, ver figura 3.5.

Valor teórico de la Tasa de Falla (λ)del Disyuntor de 30kV (ALE): 0,101 fallas/año


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asociadas. El mayor número de protecciones acarrea un aumento significativo en número de averíasocasionadas por detección de fallas inexistentes, ocasionando una mayor contribución en la tasa de

falla equivalente del equipo, figuras 3.6a y 3.6b.

Valor teórico de la Tasa de Falla (λ) del Disyuntor de 30kV (A1 – A2): 1,37 fallas/año

Figura. 3.6a. Árbol de Falla del Disyuntor de 30kV A1 y A2.


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3.1.3.4 Diyuntores de 30kV: AE

En la configuración bajo condiciones de funcionamiento normal de las subestaciones detracción, el disyuntor de 30kV AE permanece abierto, su cierre es autorizado ante la pérdida detensión en alguna de las llegadas de 30kV o por la apertura intempestiva del A1 o A2, no debeexistir activación de protección por sobrecorriente. La S/E cuenta con un sistema de transferenciaautomática que permite el cierre o apertura del disyuntor AE, a diferencia del ALE.

Valor teórico de la Tasa de Falla (λ) del Disyuntor de 30kV (AE): 0,371 fallas/año

3.1.3.5 Disyuntor de 30kV: AC1 y AC2

El cierre de los disyuntores de corte de artería, AC1 y AC2, está condicionado a que una de

las subestaciones principales debe estar fuera de servicio mientras que debe estar operativa, ademásen la línea de 30kV no debe existir falla.

Valor teórico de la Tasa de Falla (λ) del Disyuntor de 30kV (AC1 – AC2): 0,0858 fallas/año

3.1.4 Disyuntores de 750Vcc


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Los armarios de los disyuntores principales, de vía y de tramo están conectados a una mismatierra a través de un relé de masa (función 64), la activación de la protección por la existencia de

una falla a masa implica la apertura total de la subestación y de las adyacentes por hilo piloto, bloqueando el cierre de los disyuntores hasta que sea reseteado el relé por un técnico en el sitio.Los relés de masa, normalmente, se encuentran ubicados en los BP del grupo 1.

Tabla 3.4. Disyuntor de 750Vcc de la línea 1.

TABLEROS Y DISYUNTORES DE 750V


(en 10-6/h)1 Contactos 1,852

2 Contactos 0,0933 Correderas de Arco 0,0614 Mecanismo 0,0615 Relés 0,0936 Juego de Barras 0,3

TABLERO DE RELEVO 750V

1 Transformador de Corriente 0,32 Relé de Sobrecarga 19


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tramo del riel de contacto o tercer riel de las vías 1 y 2. La apertura y cierre de los BP puederealizarse de forma remota, desde CCO, o local directamente desde la subestación utilizando el

mando eléctrico o mecánico, ver figura 3.7.

Valor teórico de la Tasa de Falla (λ) del Disyuntor de 750Vcc (BP): 0,411 fallas/año

Figura 3.7. Árbol de Falla del Disyuntor de 750Vcc BP.

44


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44

Figura 3.8. Árbol de Falla del Disyuntor de 750Vcc BV.


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3.1.4.3 Disyuntor de 750Vcc: BT

Por medio del disyuntor de tramo se energiza un trecho de 3er riel de corta longitud conocidocomo tramo. El cierre de los disyuntores de tramo se realiza automáticamente después de realizarla medida de carga, sí y sólo sí, los disyuntores de vía asociados se encuentran cerrados, por lo queno permite cierre remoto ni local.

Valor teórico de la Tasa de Falla (λ) del Disyuntor de 750Vcc (BT): 0,451 fallas/año

3.1.4.4 Disyuntor de 750Vcc: BS y BTS

Los disyuntores de seccionamiento y tramo de seccionamiento se encuentran ubicados en lasestaciones interruptoras, su función es enlazar eléctricamente dos segmentos de 3er riel.

Valor teórico de la Tasa de Falla (λ) del Disyuntor de 750Vcc (BS): 0,437 fallas/año

Valor teórico de la Tasa de Falla(λ) del Disyuntor de 750Vcc (BTS): 0,296 fallas/año

3.2 Cálculos de la tasa de falla por equipo en función del histórico de falla del Sistema

Por medio del Centro de Control de Falla (CCF) se obtuvo acceso al registro histórico de fallas


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46

(3.1)

considera el número de averías que sufrió cada equipo según su ubicación durante el período deestudio, para ello se toma en cuenta la función que cumple el mismo dentro del sistema.

Los valores de las tasas de falla, expresada en fallas por año, para cada uno de los equipos delas subestaciones y estaciones interruptoras que conforman el Sistema de Electrificación paraTracción, fueron obtenidos basándose en la siguiente ecuación general:

=

( ) · ( ) [ ñ ]

λ: Tasa o Rata de Falla.

Fallas: Número de fallas durante el período de estudio.

Equipos: Cantidad de equipos en estudio.

Tiempo: Período de tiempo expresada en años.

En la tabla 3.5 se muestra fragmento del registro histórico de las fallas sufridas por losdisyuntores de 30kV ubicados en las llegadas 1 de las subestaciones principales, AL1. Para el

cálculo de la tasa de falla se procede de la siguiente forma:

Período de estudio: 20,8075 años


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El valor deλ implica que durante el período de tiempo estudiado ha ocurrido una cantidad de

0,0160 fallas por año, esto se puede interpretar como la probabilidad inmediata, expresada

porcentaje, de que se presente una falla de alto impacto en alguno de los dos AL1 durante un año.

El procedimiento anteriormente descrito se replicó para los equipos del Sistema deElectrificación para Tracción de la Línea 1 considerados para el proyecto.

Tabla 3.5. Registro histórico de fallas del disyuntor de 30kV AL1 durante el período de estudio.

CCF LUGAR FECHA

93EFSCA00021 Sub-Estación Principal Catia 11-06-1993

96EFPCR00009 Sub-Estación Principal Los Cortijos 30-01-1996










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(3.2)

3.3 Cálculo de probabilidad de falla para cada equipo utilizando Distribución de Poisson

La elaboración de un modelo probabilístico para el proceso de falla en los equipos eléctricos basándose en la Distribución de Poisson, permite estimar la probabilidad de quese produzca “ x” número de averías, las cuales representan eventos aleatorios indeseados, durante un intervalo detiempo establecido a un año, considerando la Tasa de Falla del equipo sometido a estudio. La

expresión para la Distribución de Poisson, considerandoλ>0, viene dada por:

(;λ ) = − · λ ! Donde:

λ: Tasa defalla expresada en falla/año

x: Cantidad de falla

p: Probabilidad

3.3.1 Probabilidad de Falla teórica

Para obtener la probabilidad de falla de los equipos del sistema en función del comportamiento


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49

Esto implica, que según las estimaciones teóricas existe una probabilidad de,aproximadamente, 19,06% de que el disyuntor de 30kV, AL1, presente una sola falla considerable

en un año. Sin embargo, un equipo puede presentar un mayor número de averías anuales e inclusono presentar ninguna falla durante el año, por lo que se importante analizar las probabilidades deocurrencia de considerando:

0 ≤ ≤ 10 Donde la probabilidad de que ocurran cero (0) fallas es la posibilidad de que el equipo no presente ninguna falla durante un año, diez (10) fallas es un número elegido de manera arbitraría

como límite superior.

A través de un programa desarrollado en Matlab (ver apéndice B) se logró obtener de manerarápida y eficaz los valores necesarios para elaborar la gráfica 3.1, correspondiente a la probabilidad

de falla teórica del disyuntor de 30kVAL1.

5060708090

e f a l l a ( % )

PROBABILIDAD DE FALLA DEL AL1 EN UN AÑO

50


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50

aproximadamente 80%, mientras que existe un poco menos de 20% de probabilidad de que ocurrauna falla relevante, es decir, el equipo ha sido diseñado para tener una alta confiabilidad.

3.3.2 Probabilidad de Falla estimada según el comportamiento histórico

El procedimiento utilizado para el cálculo de las probabilidades de falla reales fue similar queel aplicado para obtener los valores teóricos en el punto anterior, de igual forma fue considerado

diferentes cantidades de fallas que pueden presentarse en el equipo durante un año, el valor de“x” fue establecido, de igual manera, desde cero eventos hasta un máximo de diez.

La Probabilidad de Falla real de cada equipo del Sistema de Electrificación para Tracción, aligual que los cálculos de la Tasa de Falla, fue estimada basándose en dos premisas:

a) Considerando el comportamiento de las fallas de un conjunto de equipos, teniendo encuenta el cumplimiento de funciones idénticas para el sistema sin importar la subestacióno estación interruptora donde se encuentren ubicados, como se observa en el ejemplo en lagráfica 3.2.

b) Considerando la función y la ubicación de cada equipo, con la finalidad de discriminar las

subestaciones o estaciones interruptoras con mayor grado de criticidad para el sistema. Lagráfica 3.3 hace referencia a la probabilidad de falla del AL1 de la SCA utilizado como

51


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51

Gráfica 3.3. Probabilidad de falla real del AL1 de la SCA en un año.

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P r o

b a b i l i

d a d

d e

f a l l a ( %

)

Número de fallas por año

PROBABILIDAD DE FALLA DEL AL1 DE LA SCA EN UN AÑO

PROBABILIDAD DE FALLA REAL

52


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52

CAPÍTULO 4

TASA DE FALLA Y PROBABILIDAD DE FALLA EQUIVALENTE DE LAS

SUBESTACIONES Y DEL SISTEMA DE ELECTRIFICACIÓN TRACCIÓN

4.1 Cálculo de la tasa de falla y probabilidad de falla equivalente para cada subestación principal,de tracción y estación interruptora

El cálculo de las Tasas de Falla equivalente de las subestaciones principales, subestaciones detracción y estaciones interruptoras es realizado a través a la metodología de Árbol de Falla, el cualfacilita describir, en forma gráfica e intuitiva, el comportamiento ante posibles contingencias producto de fallas en los equipos primordiales que afecten la operación del sistema. Es importanteel conocimiento del funcionamiento y las posibles configuraciones (normal, socorrida y en

condigna) que puedan presentarse en las subestaciones y estaciones interruptoras para establecerlas condiciones operativas que originen la puesta en fuera de servicio de la subestación o la estacióninterruptora.

Al igual que en los cálculos realizados para los equipos, la distribución de Poisson fue aplicada para obtener las probabilidades de que se presente un determinando número de fallas en lassubestaciones, principales y para tracción, y estaciones interruptoras.

53


71/180

53

4.1.1 Tasas de falla y probabilidades de falla teórica

4.1.1.1 Tasa de falla y probabilidad de falla teórica de las subestaciones principales

En el Árbol de Falla de la Subestación Principal Catia, figura 4.1, se establecen las condicionesmínimas que deben cumplirse para la interrupción del suministro de energía eléctrica, nivel detensión 30kV, por alguno de los alimentadores. La configuración normal de las subestaciones

principales permite el funcionamiento de ambos transformadores en paralelo a través de losinterruptores de enlace AE, esta configuración garantiza que la S/E cumpla su función en caso decontingencia que implique la pérdida de tensión, 69kV, por una de las llegadas o fallas que pongafuera de servicio alguno de los transformadores o disyuntores de 30kV, sin embargo, la suspensióndel suministro de energía eléctrica por parte de CORPOELEC no es considerado para el estudiocomo una falla, ya que estas no son originadas por el mal funcionamiento de alguno de los equiposdel Metro de Caracas.

Para que a través de un alimentador (feeder) se suspenda el suministro de energía eléctrica alas subestaciones de tracción, deben fallar el transformador o disyuntor de un determinado grupo,adicionalmente bastaría con que alguno de los siguientes equipos sufra una avería, de manera

simultánea, que suspenda su funcionamiento: el disyuntor de enlace, el transformador o disyuntordel otro grupo. De igual forma, es suficiente con que en alguna de las derivaciones pre-moldeadas

54


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Figura 4.1. Árbol de Falla Teórico de la Subestación Principal Catia.


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56


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56

no debe existir activación de alguna de las protecciones de sobrecorriente, protecciones deltransformador o del rectificador, este proceso se le conoce como transferencia automática.

Los disyuntores de vía y de tramo se encuentran conectados a una barra común de 750Vcc quees alimentada simultáneamente a través de los disyuntores B1 y B2, con lo que se garantiza lacontinuidad del suministro de energía en caso de que falle, al menos, uno de los equipos del grupos,disyuntores de 30kV (A1, A2 y AE), transformadores de 30kV/630V, rectificador de potencia750Vcc o el disyuntor principal de 750Vcc (B1 o B2). Para que la S/E quede fuera de servicio

debido a la desenergización de la barra común de 750Vcc, ambos grupos deben presentar fallas ensus equipos.

En función a la información suministrada por los fabricantes, los disyuntores de vía y tramoaportan la mayor proporción de la tasa de falla equivalente para las subestaciones de tracción, estoquiere decir, que es de esperarse que un alto porcentaje de fallas que se presenten en las S/E seanoriginadas por alguno de los disyuntores de vía o de tramo.

En el análisis teórico de las subestaciones para tracción se considera que existen similitudesen los equipos instalados, sin embargo, las configuraciones de las subestaciones varían según eldiseño del sistema, cambiando el número de disyuntores de vía y presencia, o no, de disyuntores

de tramo, por lo que comúnmente se dividen en dos bloques:

Subestaciones Típicas: las cuales poseen cuatro disyuntores de vía y uno de tramo,

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75/180

57

Figura 4.2a. Árbol de Falla Teórico de la Subestación Agua Salud.

58


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58

Las probabilidades teóricas de que se produzcan un determinado número de fallas en lassubestaciones para tracción típicas se muestra en la gráfica 4.2, correspondiente a la SubestaciónAgua Salud. Teóricamente, las subestaciones típicas tienen mayores probabilidades de que se produzcan una o dos fallas anuales, a que no fallen.

Cualquier sección del riel de contacto, tanto en la vía 1 como en la vía 2, se encuentraalimentado de manera simultánea a través de dos o tres disyuntores de subestaciones distintas, estacondición de operación garantiza el suministro de energía a los trenes que circulen por esa sección

en caso de que falle una de las subestaciones asociadas.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

P r o

b a b i l i

d a d

d e

f a l l a ( %

)


PROBABILIDADES DE FALLA TEÓRICAS DE LA SAS EN UN AÑO

PROBABILIDAD DE FALLA TEÓRICA

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77/180

59

Por las variaciones en cantidad de disyuntores de vía instalados que tienen las subestacionesatípicas, la tasa de falla teórica será diferente para cada caso.

Valor teórico de la Tasa de Falla de la Subestación para Tracción Petare: 0,631 fallas/año

60


78/180

60

Figura 4.3b. Árbol de Falla Teórico de la Subestación Petare.

61


79/180

61

4.1.1.3 Tasa de falla y probabilidad de falla teórica de las estaciones interruptoras

El Sistema de Electrificación para Tracción de la Línea 1 cuenta con tres estaciones

interruptoras en funcionamiento, poseen tres disyuntores de 750Vcc, dos disyuntores deseccionamiento y uno de tramo de seccionamiento, su función es la de unir eléctricamente dossecciones del riel de contacto. Las Estaciones Interruptoras al solo poseer exclusivamente tresdisyuntores de 750Vcc en sus estructuras, los cuales tienen un menor número de proteccionesasociadas a diferencia de los disyuntores de vía o tramo, el Árbol de Falla es de mayor simplicidad

que los analizados para las subestaciones principales y de tracción, como se puede observar en lafigura 4.4 correspondiente a la Interruptora Propatria.

Valor teórico de la Tasa de Falla de las Estaciones Interruptoras: 1,17 fallas/año


80/180

63


81/180

Gráfica 4.5. Probabilidades de falla reales de la SCA en un año.

4.1.2.2 Tasa de falla y probabilidad de falla real de las subestaciones para tracción

La tasa de falla real de la Subestación para Tracción Agua Salud se encuentra levemente pordebajo del estimado teórico, lo que indica que la incidencia de fallas durante los aproximados 21años de registro, se ajusta a lo previsto a través de la información del fabricante.

Valor real de la Tasa de Falla de la Subestación Agua Salud: 1,60 fallas/año

Las estimaciones realizadas en función del comportamiento histórico de la SAS, indica queb b l d d d d f ll l áf d ó

0

10

20

304050

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

P r o

b a b i l i

d a d

d e f a

l l a ( % )


PROBABILIDADES DE FALLA REALES DE LA SCA EN UN AÑO

PROBABILIDAD DE FALLA…

64


82/180

4.1.2.3 Tasa de falla y probabilidad de falla real de las estaciones interruptoras

En la Estación Interruptora Propatria, al igual que el resto de las interruptoras, se ha producido

un número reducido de fallas durante el período de estudio, por lo que su tasa de falla real es muchomenor a la teórica, aproximadamente un 25% del valor teórico. Esto se traduce en altas probabilidades de que la interruptora no presente fallas que afecten la operatividad del sistemaMetro en el periodo de un año, gráfica 4.7. Las estaciones interruptoras no cuentan con equipos de30kV, rectificadores de potencia ni CTN, por lo que es de esperarse que su confiabilidad sea

elevada, sumado a esto, las interruptoras al ser estructuras de poca dimensión y con pocos equipos,se facilita la ejecución completa de las rutinas de mantenimiento preventivo programadas.

Valor real de la Tasa de Falla de la Estación Interruptora Propatria: 0,288 fallas/año

01020304050607080

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

P r o

b a b i l i

d a d

d e

f a l l a ( % )

PROBABILIDADES DE FALLAS REALES DE LA IPP EN UN AÑO

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y fabricación de los equipos, y por último, fin de la vida útil. Conocer dicha información es el puntode partida para establecer las labores de mantenimiento preventivo requeridas para disminuir lacantidad de avería en los equipos.

En la tabla 4.1 se resalta en color rojo los valores de tasa de falla real que se ubican por encimadel teórico, siendo de sumo interés el hecho de que ambas subestaciones principales estén siendoafectadas por un mayor número de fallas a lo previsto durante el período analizado. La tasa de fallareal de la SCA es, aproximadamente, 140% mayor al valor teórico considerado como admisible,

esta condición anormal en los valores estadísticos, se traduce en el alto número de interrupcionesen la subestación, lo que fue causante de la toma de decisión sobre la sustitución de algunos de losequipos de la subestación. Para la SCA existen ciertas premisas que deben ser consideradas para elanálisis de este proyecto y que serán desarrolladas en el capítulo de conclusiones yrecomendaciones.

Tabla 4.1. Tasa de Falla Real de las subestaciones y estaciones interruptoras de la línea 1.

TOTALFALLAS

λ TEÓRICA(falla/año)

λ REAL(falla/año)

Subestaciones Principales 42Subestación Principal Catia 27 0,203 0,492Subestación Principal Los Cortijos 15 0,203 0,228

Subestaciones de Tracción Típica 433Subestación Plaza Sucre 44 1 67 1 15

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En la gráfica 4.8 se comparan las tasas de falla reales de las subestaciones principales delSistema de Electrificación Tracción de la Línea 1 con el valor teórico considerado como límiteaceptable. Ambas subestaciones se encuentran por encima de las estimaciones teóricas, sinembargo, la SCA supera en gran magnitud la referencia teórica.

Gráfica 4.8. Tasas de falla de las subestaciones principales.

La Subestación Los Cortijos y Subestación Petare, son las únicas cuyos valores de tasas de

falla reales se encuentran ligeramente por encima de las referencias teóricas establecidas en cadauna de estas subestaciones atípicas, como se puede observar en la gráfica 4.9.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Subestación Principal Catia Subestación Principal Los Cortijos

T a s a

d e F a

l l a ( f a l

l a s / a ñ o

)

TASA DE FALLA DE LAS SUBESTACIONES PRINCIPALES

λ Real (Falla/año) λ Teórica (Falla/año)

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Las gráficas comparativas de las probabilidades de fallas de una muestra de las subestacionese interruptoras que conforman el Sistema de Electrificación para Tracción se encuentran en lasgráficas 4.10, 4.11 y 4.12.

Gráfica 4.10. Probabilidades de fallas de la SCA.

0

20

40

60

80

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P r o

b a b i l i

d a d

d e

f a l l a ( % )


PROBABILIDADES DE FALLAS DE LA SCA EN UN AÑO

PROBABILIDAD DE FALLA TEÓRICA PROBABILIDAD DE FALLA REAL

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10P r o

b a b i l i d

a d d e

f a l l a ( % )

PROBABILIDADES DE FALLAS DE LA SAS EN UN AÑO

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4.2 Cálculo de la tasa de falla y probabilidad de falla equivalente del Sistema de Electrificación para Tracción de la Línea 1

Para la elaboración del Árbol de Fallas equivalente de todo el Sistema de Electrificación paraTracción se considerará como evento indeseado aquellas averías en las subestaciones principales,cableado de 30kV, derivaciones pre-moldeadas, subestaciones de tracción o estacionesinterruptoras, que se traduzcan en la degradación o paralización del suministro de energía eléctricaa cualquiera de las secciones del riel de contacto, y por lo tanto ocasione limitaciones en la normal

circulación de los trenes en el sistema Metro de Caracas. Los aspectos de importancia aconsiderados en la elaboración del Árbol de Fallas son siguientes:

Las subestaciones principales alimentan de manera independiente dos grupos desubestaciones de tracción, permitiendo la posibilidad de alimentar la totalidad de las S/E detracción a través del cierre de los disyuntores de corte de artería (AC) con una sola

subestación principal, en caso de que alguna quede fuera de servicio. Por lo tanto, para queel Sistema de Electrificación para Tracción se vea afectado por averías en las subestaciones principales, deben fallar ambas simultáneamente o fallar alguna de las dos y a su vez eldisyuntor de corte de artería no pueda cerrar.

La condición de falla determinada para las subestaciones de tracción y por ende para el

Sistema de Tracción, implica la suspensión en el suministro de energía de por lo menos enun tramo o sección del riel de contacto, aunque este último se encuentre alimentado desde

69


87/180

Para el cálculo de las tasas de falla teórica y real que refleja el comportamiento estadístico delas fallas en el Sistema de Electrificación para Tracción de la Línea 1, se sustituyeron los valorescorrespondientes a cada evento en el Árbol de Falla, los resultados se muestran de maneracomparativa en la gráfica 4.13. Al observar los resultados se refleja cómo de manera teóricaconsiderando el diseño y los equipos instalados, la tasa de falla real del Sistema para Tracción seencuentra, aproximadamente, 30% por debajo del valor de referencia o tasa de falla teórica,considerada como límite de lo admisible. La tasa de falla real muestra que el Sistema deElectrificación para Tracción ha sufrido una media de 19 fallas por año, mientras que la referenciase ubica en un poco más de 27 fallas por año, este resultado basado en el análisis estadístico delregistro de fallas que han presentado los equipos durante un intervalo de tiempo establecido parael proyecto, proporciona información sobre la condición de funcionamiento global del Sistema para

Tracción de la Línea 1, a través de estos valores deλ se abre paso a la toma de decisiones que

permita mejorar la gestión de mantenimiento preventivo, direccionando los esfuerzos a las

subestaciones y equipos con mayor grado de criticidad.

27,2436

19 18442224262830

la / a ñ o

)

TASA DE FALLA TEÓRICA Y RAL DEL SIST. DE ELECTRIFICACIÓN TRACIÓN LÍNEA 1(Fallas/Año)

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88/180

ciertos números de averías y en ninguno de los casos supera el 10% de probabilidad de falla. Ennuestro caso de estudio real, el rango de probabilidades que superan el 1% es para un intervalo de11 a 28 fallas al año, siendo el máximo valor el 9% de probabilidad de que ocurran 19 fallas duranteun año en el Sistema para Tracción. Mientras que para el estudio teórico, las cantidades de fallascuyas probabilidades superan el 1%, se distribuyen entre 14 y 33 averías al año, además de que lamás alta probabilidad, con un poco más del 8%, es para 23 falla en el año.

Gráfica 4.14. Probabilidades de fallas del Sistema de Electrificación para Tracción de la Línea 1

0

1

2

34

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

P r o

b a b i l i

d a d

d e

f a l l a ( % )


PROBABILIDADES DE FALLAS DEL SIST. ELECTRIFICACIÓN TRACCIÓN LÍNEA 1

PROBABILIDAD DE FALLA TEÓRICA PROBABILIDAD DE FALLA REAL

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del 70% de las fallas registradas en el sistema tuvo origen en los equipos instalados en el 50% delas infraestructuras de tracción.

Gráfica 4.15. Distribución de fallas en las Subestaciones y Estaciones Interruptoras de la línea 1.

Los disyuntores de 30kV, específicamente los A1, han presentado una mayor cantidad de

0,00%10,00%20,00%30,00%40,00%50,00%60,00%70,00%80,00%90,00%100,00%

0

10

20

30

40

50

60

C a n t i

d a d

d e

f a l l a s

DISTRIBUCIÓN DE FALLAS EN LAS SUBESTACIONES E INTERUPTORAS DEL SIST. DEELECTRIFICACIÓN TRACCIÓN LÍNEA 1

Total de Fallas

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90/180

Tracción, son ocasionadas por apenas nueve grupos de equipos, que representan el 26,5% del totalde equipos agrupados según su tipo y función, incluyendo el disyuntor de vía 12 y lostransformadores 30kV/630V del grupo 2.

0,00%10,00%

20,00%30,00%40,00%50,00%60,00%70,00%80,00%90,00%100,00%

010

2030405060708090

100

D I S Y U N T O R D E 3 0 K V

( A 1

)

D I S Y U N T O R D E V I A 3


( A 2

)




D I S Y U N T O R P R I N C I P A L 1


( A E )

D I S Y U N T O R D E T R A M O 3 5

D I S Y U N T O R P R I N C I P A L 2


( A L 1

)


( A L 2

)

D I S Y

informe de pasantia usb - kelvin navas

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