Energía | Mantenimiento

Estrategia mixta de mantenimiento eléctrico en una planta termosolar

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Imagen del artículo Estrategia mixta de mantenimiento eléctrico en una planta termosolar

Jose Antonio Casares González
Jefe de mantenimiento eléctrico
Responsable de automatización

INTRODUCCIÓN

El objeto de este artículo es la planta de producción de energía Andasol 3, una instalación termosolar con tecnología CCP. En la primavera de 2018, punto de partida del trabajo, el plan de mantenimiento eléctrico adolecía de varias carencias, entre las que cabe destacar una definición de preventivos incompleta, imprecisa e injustificada, así como el gran peso de la orientación reactiva. Como consecuencia, la planta sufría un número considerable de averías que resultaban en indisponibilidad, al tiempo que el personal técnico se encontraba poco optimizado realizando tareas de escaso valor. 

La complejidad de la instalación, unida a la urgencia de una reforma integral del plan de mantenimiento, hacía inviable la adopción a inmediata y global de un RCM, debido a su complejidad (Moubray, 2001). Adicionalmente, los componentes electrónicos en general no siguen curvas que permitan predecir su punto de fallo (Klutke, 2003). Por ello se optó por un enfoque mixto que combina diferentes estrategias en función de la criticidad de los equipos. En paralelo, se adoptó la pauta de acometer modificaciones para subsanar las causas de las averías o dilatar su incidencia. 

Las políticas más extendidas de gestión de mantenimiento se pueden categorizar (Gackowiec, 2019) de acuerdo de las estrategias de la Tabla 1, donde se resumen sus ventajas e inconvenientes. 

Tabla 1. Políticas de mantenimiento

Es preciso anotar que el mantenimiento de ciertos subsistemas de Andasol 3, aun sin ser puramente eléctricos, recae enteramente sobre dicho subdepartamento. Esto incluye planta de GNL, nitrógeno, calderas, compresores, HVAC o ascensores. Así también sucede con instrumentación, control de proceso y comunicaciones. 

METODOLOGÍA

A la hora de escoger qué estrategia de mantenimiento era la más adecuada para cada equipo o sistema, ha sido fundamental la evaluación de la criticidad de los activos de planta. Este documento  sirve además de pivote para otras necesidades, tal y como la conveniencia de adquirir repuestos de almacén (Arnold, 2008), la gestión de recursos o la conveniencia de acometer mantenimientos mejorados que aumenten la fiabilidad. Su elaboración requiere la cooperación de los diversos departamentos de la empresa; a saber: 

  • Mantenimiento. Valora la fiabilidad de cada equipo a partir de datos históricos o estimaciones de la tasa de fallo; factores logísticos, como el plazo de entrega; y económicos: MTTR, coste de repuestos, mano de obra, servicios… 
  • Operación. Establece su importancia en términos de pérdidas de producción y redundancia (SPOF). 
  • Seguridad. Estima el riesgo y gravedad de accidente asociado al fallo del equipo o su reparación. 
  • Medio ambiente. Riesgo y gravedad de daños al entorno. 

La combinación de estos factores arroja un valor de criticidad que permite una clasificación de equipos de acuerdo a su importancia y posibilita priorizar los recursos de acuerdo a necesidades fundamentadas. Gracias a ello, se han podido combinar estrategias enfrentadas en la gestión del mantenimiento de manera justificada y sin abandonar la objetividad. Los criterios que se han seguido en este abordaje son los siguientes: 

  • Activos con alta criticidad. En los equipos más singulares (turbina, generador, transformadores principales) se han respetado las indicaciones de fabricante, complementadas con actividades adicionales de control. Para el resto de equipos se ha propugnado un abordaje RCM: análisis de modos de fallo, monitorización de la condición, seguimiento frecuente… 
  • Activos con baja criticidad y coste medio o alto. De acuerdo a una suerte de regla de Pareto, constituyen la mayor parte de los equipos en planta. Incluyen el grueso de la instrumentación, componentes de cuadros eléctricos auxiliares, etc. La complejidad de implantar sobre esta pléyade de miles de elementos un RCM aconseja como alternativa más económica un mantenimiento preventivo. 
  • Activos con baja criticidad y bajo coste. Por los mismos motivos, se ha planteado un mantenimiento preventivo de carácter simple, en algunos casos simples inspecciones visuales y limpieza. 
  • Activos sin repercusión en la producción y muy bajo coste. En unos pocos casos extremos, se ha optado por un mantenimiento puramente reactivo. 

Como primer paso, se estudió toda la literatura de aplicación a la instalación, lo que incluye legislación, normativas aplicables, manuales de fabricante, documentos de ingeniería, contratos e indicaciones de empresas externas, informes (en particular RCA) y recomendaciones basadas en la experiencia. De cada fuente se extrajeron acciones de mantenimiento, periodicidades, ejecutante, requisitos, documentación, libros de mantenimiento, etc. Asimismo, se estimó tiempo y coste de realización, y se determinaron equipos de protección necesarios, herramientas, repuestos, formación y otras necesidades. 

El proceso para la definición del plan de mantenimiento consiste en el planteamiento de propuestas asociando estrategias a los sistemas en función de la evaluación de su criticidad. Cada estrategia se concreta en un conjunto de gamas agrupadas en rutas, de las que es preciso extraer los costes económicos en un sentido amplio (incluyendo tiempo e indisponibilidad durante su realización, necesidades de subcontratación, personal en plantilla y su cualificación, etc.). Previamente se ha mencionado los criterios que soportan cada una de las filosofías contempladas de cara a la definición de la propuesta con enfoque mixto. Las otras dos alternativas de estudio han sido el plan de mantenimiento previamente existente y una opción que, preservando los mantenimientos de carácter legal, adopta una orientación más correctiva y recurre a una fuerte externalización.  

Las propuestas elaboradas deben someterse a una simulación en términos de coste y disponibilidad para elegir la más adecuada. Este análisis contempla las necesidades presupuestarias (mano de obra, repuestos, servicios, etc.) y el ahorro por mejora previsto. Es obvio que una mayor riqueza de planteamientos puede perfilar una solución más ajustada; también que el plan de mantenimiento debe entenderse como un proceso de mejora continua, perfeccionándose y adaptándose a las circunstancias cambiantes en cada revisión. 

FIABILIDAD TÉCNICA Y ECONÓMICA

Las dos perspectivas principales a la hora de abordar la elaboración de un presupuesto son (Dhillon, 2002) la aproximación histórica y con base cero. Se ha optado por el primer enfoque para estimar los requerimientos del plan de mantenimiento previo, y por el segundo al abordar los requerimientos de las otras dos propuestas. La disponibilidad de la alternativa reactiva se ha estimado con criterios que pecan tal vez de optimismo. En esencia, se ha recurrido a estadística basada en los registros de la instalación, despreciando grandes equipos de alta fiabilidad, como generador, interruptores y transformadores. En cuanto a la propuesta mixta adoptada, aunque su implantación se completó durante 2019, los datos de gasto y disponibilidad presentados en adelante se han actualizado con la información real de dicho año. 

La Tabla 2 y la figura anexa muestran las necesidades presupuestarias de las tres alternativas de estudio. 

Tabla 2. Necesidades presupuestarias.
Ilustración 1. Necesidades presupuestarias.

La comparación descarta inmediatamente el plan previo, que requiere un mayor coste debido a los correctivos, sin aportar mejoras en cuanto a disponibilidad. Respecto al enfoque con fuerte componente de correctivos y externalización, se podría alcanzar una reducción presupuestaria del 17%, con el perjuicio de al menos 20 días de indisponibilidad de planta, diez más de los verdaderamente requeridos para una parada usual de mantenimiento preventivo. Traducido a energía, supone una pérdida de 8,0GWhe frente a 1,0GWhe. El fuerte descenso de producción se debe a que las averías tienen una distribución aleatoria, mientras que los trabajos de mantenimiento se programan en épocas de baja radiación solar. 

Traducir la merma en generación a pérdidas económicas requeriría un estudio exclusivo, debido a la complejidad de la tarificación de las renovables, que quebranta la relación de proporcionalidad. Este trabajo calculó un impacto negativo de 420.000€, más de cuatro veces el ahorro alcanzado. A ello hay que sumar un deterioro acelerado de equipos y riesgos graves personales, medioambientales, legales, etc. 

IMPLANTACIÓN

La implantación se ha acometido en tres etapas, solapadas temporalmente: 

  • Preparación (2018). Disposición de recursos (personal, herramientas, repuestos, fungibles…), evaluación de riesgos, adaptación de procesos, elaboración de procedimientos y formación. 
  • Lanzamiento (2018-2019). Planificación de actividades; supervisión con especial atención a flujos, consumos, documentación y calidad; y reajustes menores. 
  • Revisión (2019-2020). Análisis de datos, con énfasis en rendimiento y control financiero; y mejora continua.

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Se ha comentado previamente la reducción de costes obtenida gracias a la implantación del nuevo plan de mantenimiento. En términos de disponibilidad, y aunque la etapa de lanzamiento se completó en el transcurso de 2019, se logró un incremento sensible hasta llegar al 94,5% (99,4% descontando parada programada), lo que unido a máximos de irradiancia solar durante dicho año, resulta en una producción record. Ello a pesar de que en el último trimestre, habiendo cubierto sobradamente los objetivos, se decidió reducir el rendimiento con el propósito de procurar un menor desgaste de la instalación. Es obligado decir que los esfuerzos y logros son atribuibles al conjunto de la empresa, y en lo tocante a la disponibilidad el mérito se comparte con el subdepartamento de mantenimiento mecánico. La Ilustración 2 representa el histórico de producción comparado con la irradiancia, así como su cociente con objeto de desligar la influencia de dicho factor. 

Ilustración 2. Irradiancia (kWh/m2) y producción (GWhe).

A modo de conclusión, además de reafirmar la importancia del mantenimiento predictivo (Mobley, 2002), se demuestra la validez de un enfoque mixto abordado desde una filosofía que priorice de manera objetiva y justificada aquellos activos de alta criticidad, reservándoles el grueso de los recursos. La perspectiva adoptada contempla diferentes estrategias, desde un RCM para los componentes más críticos a un TBM, e incluso un planteamiento reactivo, para unos pocos elementos de baja criticidad y coste. Se subraya la importancia de la monitorización y evaluación continua de la condición de los equipos, los estudios de causa raíz y la implementación de mejoras que reduzcan los factores que motivan una alta criticidad. 

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