Energía | Mantenimiento

Técnicas de Mantenimiento Avanzado en plantas y “clústeres” de energías renovables

522
9
0
0
6 min. de lectura
Imagen del artículo Técnicas de Mantenimiento Avanzado en plantas y “clústeres” de energías renovables

Prof Javier Borda Elejabarrieta
Dr. Ingeniero Industrial, Msc Math models, MBA
Presidente de Sisteplant

La estrategia energética de un país pasa hoy por tener:

  1. Fuentes estables de fondo renovables, libres de emisiones de CO2 y con alta potencia específica, claramente Centrales Nucleares.
  2. Fuentes climáticas; eólica, hidráulica y solar principalmente, y
  3. Fuentes sinérgicas con su entorno; biogás (biometano CH4 principalmente) e hidrógeno H2 verde (mayormente obtenido por electrólisis del agua)

Este equilibrio de fuentes permite, particularmente en España, una independencia energética total, incluyendo la del Uranio a condición de que se explote la mina de Retortillo en Salamanca, cercana a nuestra pionera industria ENUSA fabricante de barras de combustible nuclear para reactores.

Adicionalmente, induce a crear agrupaciones de carácter rural de generación energética que se auto-apoyen en rendimiento y fiabilidad. Y con la inminente llegada de los MINI REACTORES nucleares modulares prefabricados, SMR, las ventajas se multiplican, pues ese equilibrio que mencionaba antes se da TAMBIÉN de FORMA GEOGRÁFICAMENTE DISTRIBUIDA, ahorrando en menores pérdidas reactivas y de Joule en la red por una distribución más equilibrada con el consumo regional.

Adicionalmente, la llamada España vacía” tiene la oportunidad de reindustrializarse con calidad, dado que esas plantas -y especialmente sus agrupaciones o “clústeres”- tienen una tecnología electromecánica y electrónica sofisticada. Llamaré un RAEC (“Rural Area Energy Cluster”) a una agrupación que combine varias plantas entre SMR, BioCH4, Green H2, eólica (si factible) y solar. En la siguiente figura detallo un resumen de sus ventajas, su lay-ot conceptual, y el papel de cada unidad generadora en la agrupación.

Cuadro 1: RAECS

Observemos que existen dos casos, la cercanía o no a una central nuclear existente (NPP).

Esta integración de roles supone interdependencia;

  • El potencial de rendimiento energético es bastante mayor, y
  • El potencial de fiabilidad y seguridad también lo es, pero como contrapartida, conlleva una sofisticación de las técnicas de Mantenimiento y del software de apoyo.

A continuación vemos un esquema de los sistemas empleados y de su flujo de información (cuadro 2).

CBM includes Motors, valves, cabling, sensors, piping: online monitoring of vibration, flow-meters, cos φ, real-time visual inspections by robots, etc.

The primary loop is between Prisma/Promind and the SCADA, and integrate predictive indicator from ILCCpm, S = MTTR/MTBF , and efficiency.

Some key parameters for the ILCCpm analysis are:

SMRCore temp, pressure, refrig, T, P, kW grid, radiation in sec. Loop.
BIO GasCore T, P, CH4 flow and pressure CO2%, KW grid, battery.
H2 GreenkW/m3 H2 + O2
FVkW grid, back up battery.

CUADRO. 2 Integración de Sistemas en un RAEC

Fig. 2: Planta H2 Green

PERO ¿CUÁL ES EL MODELO DE MANTENIMIENTO QUE SOPORTA LA OPERACIÓN DE ESTAS PLANTAS Y "CLÚSTERES"?

Cada planta tiene una naturaleza diferente:

SMR

No deja de ser un Reactor nuclear, y aunque compacto y simplificado en dos lazos, para ello la vasija y la contención primaria acojan el lazo de calor 1, lo que las acompleja. Deben utilizarse las mismas técnicas de Mantenimiento que en las NPP (centrales nucleares convencionales) que se basan en la gestión predictiva de la curva de bañera global, deducida de la de sus elementos más críticos (ILCCpm), algo que requiere una sofisticación de los sistemas tecnológicos, informáticos y de gestión [1]. El software de Machine Learning, con regresión simbólica, es esencial.

BioCH4

Su lógica de proceso es asimilable a un SMR con mucha menor criticidad y complejidad tecnológica y mayor tolerancia a desviaciones. Sin embargo, las necesidades de ajuste de parámetros de procesos en función de las propiedades de los materiales entrantes es continua, así como la buena condición de los sistemas automáticos de manipulación y transporte tanto de sólidos como de gas. Diríamos que puede abordarse adecuadamente por un Mantenimiento tradicional de industrias de proceso, pero con la conocida metodología TPM para esa parte automatizada de manipulación de batches.

H2-green

Su concepto central es de “caja negra” compacta y simple, la electrólisis, con requerimientos muy estandarizados de operación y mantenimiento. Es muy importante que las acciones tengan un reflejo trazable en la variación del rendimiento de la planta en términos de volumen de H2/gasto eléctrico, fuera de esto es un tema simple de transporte y almacenamiento de un flujo de gas.

Eólica local [2]

Dada la complejidad mecánica de los molinos, tiene sentido hablar de un ILCCpm como en el caso nuclear, pero enfocado al rendimiento eólico porque una torre funciona o se para. Es pues una predicción de un equipo complejo partiendo de sus componentes, y tiene sentido, como con los SMR’s, la gestión predictiva de la curva de bañera auxiliada por “Machine Learning”, aunque aquí la regresión simbólica no es tan necesaria.

Solar

El mantenimiento es muy sencillo, puro y tradicional preventivo de motores e instalaciones eléctricas, y correctivo de fallo de mecanismos de movimiento.

Vemos pues que, por orden de complejidad y criticidad:

Ahora bien, cuando todos o varios de ellos se reúnen en un “clúster”, el problema de su Mantenimiento cambia cualitativamente, porque aparece un objetivo de orden superior: el funcionamiento seguro, fiable y eficiente del conjunto. Hay una equivalencia con un flujo en una fábrica, debe hacerse sólido”, protegido para mantener ininterrumpidos:

  • El suministro instantáneo máximo posible del “clúster” a la Red
  • La fiabilidad, estabilidad y seguridad del conjunto.

Por lo tanto, esto significa que deben establecerse jerarquías entre los distintos generadores del “clúster” en base a 2 criterios:

  • Volumen del suministro a Red (V)
  • Criticidad de parada (C)

Por lo tanto, aparece una “logística energética” de la agrupación, de forma que la PRIORIDAD de cualquier fuente atrás en la figura es proteger el suministro fiable de:

1º. El SMR, y si ya lo está...

2º. La inmediata siguiente (p.e. la eólica, el biogás y la solar, la eólica).

Eso significa un set de baterías de tamaños adecuados como buffers de protección. Tener llenas estas baterías es prioritario al suministro a Red.

Lo mismo ocurre con las políticas de Mantenimiento:

  • En el SMR sus principales objetivos serán:
    1. Seguridad
    2. Suministro eficiente a Red.

Ambas, por concepto implícito en la ILCCpm son integradas.

  • En Biogás:
    1. Buffer de baterías para cubrir al SMR en seguridad activa
    2. Suministro a Red
    3. Suministro de by products (fertilizantes p.e.)
  • En Eólica:
    1. Buffer de baterías para cubrir al SMR y a los motores del Biogás
    2. Suministro a Red
  • En Solar:
    1. Buffer de baterías para cubrir al SMR, Eólica y Biogás
    2. Suministro a H2 green
    3. Suministro a Red

Todo ello implica una especial complejidad del Mantenimiento pero más por combinación de problemas potenciales que, salvo en el SMR y algo en Biogás, por complejidad tecnológica intrínseca.

Por ello, aunque el Machine Learning sea de utilización obligatoria en los SMR y conveniente en Biogás, puede tener una vertiente de uso puramente estadística (sin regresión simbólica) para afrontar la predicción del fallo combinatorial del conjunto del “clúster”, difícil de dominar por medios tradicionales de GMAO’s.

CONCLUSIÓN

Dada la previsible proliferación de “clusters” RAECS en Europa y USA (y especialmente en España) es preciso tener un sistema de gobernanza de eficiencia y fiabilidad como conjunto de la agrupación, lo que supone un replanteamiento de las políticas de mantenimiento individuales de las plantas implicadas en ellos.

REFERENCIAS

[1]. Puede verse en el artículo “Una buena implantación y explotación de SMR’s” en la web de Sisteplant

[2]. Puede verse en el artículo sobre Mantenimiento de “Offshore windfarms” en la web de Sisteplant

ANEXO

Deja tu comentario

Consulta nuestra para evitar que se elimine

Principios y normas de participación en AEM Daily News

En AEM queremos fomentar la participación de los lectores a través de los comentarios en los artículos que publicamos en nuestra web y aplicación móvil. Así mismo, queremos promover una conversación de calidad con los usuarios, que enriquezca el debate y el pluralismo en temas de interés del sector del mantenimiento, en la que quedan excluidos los insultos, las descalificaciones y opiniones no relacionadas con el tema. El objetivo es ofrecer a los usuarios la revista un debate y discusión en la que se respeten los siguientes principios:

Son bienvenidos todos los comentarios de todos los usuarios que contribuyan a enriquecer el contenido y la calidad de la página web y app de AEM Daily News.

La discrepancia y el contraste de opiniones son elementos básicos del debate. Los insultos, ataques personales, descalificaciones o cualquier expresión o contenido que se aleje de los cauces correctos de discusión no tienen cabida en AEM Daily News.

La política de moderación garantiza la calidad del debate, acorde con los principios de pluralidad y respeto recogidos en el aviso legal de esta web y app. En AEM Daily News seremos muy estrictos a la hora de rechazar opiniones insultantes, xenófobas, racistas, homófobas, difamatorias o de cualquier otra índole que consideremos inaceptables.

El usuario publicará sus comentarios con su nombre y apellidos, y se compromete a no enviar mensajes que difamen, insulten, contengan información falsa, inapropiada, abusiva, pornográfica, amenazadora, que dañe la imagen de terceras personas o que por alguna causa infrinjan alguna ley.

La dirección editorial de AEM Daily News decidirá a diario qué contenidos se abren a comentarios. Esta selección se hará con criterios de valor informativo y siempre que resulte posible gestionar una moderación de calidad. La lista de contenidos abierta a comentarios aspira a ser lo más amplia posible y a estar en permanente actualización.

Los comentarios realizados en la página web y app de AEM Daily News pueden publicarse simultáneamente en las principales redes sociales dentro de la aspiración a ampliar la conversación a otros espacios.

Los mensajes escritos en mayúsculas, publicitarios o sobre cuestiones no relacionadas con el tema del artículo serán rechazados.

AEM Daily News se reserva el derecho de eliminar los comentarios que considere inadecuados y de expulsar a aquellas personas que incumplan estas normas.

Hazte socio de la AEM

Regístrate como socio y pasa a formar parte de la red de profesionales de Mantenimiento más importante de España.

Más información

Formación AEM

Consulta nuestra agenda de eventos y encuentra la formación que buscas en el área del mantenimiento.

Ver oferta formativa

Síguenos en las redes

No te pierdas ningún evento

Suscríbete a nuestro newsletter para recibir en tu correo o en nuestra app Android / iOS toda la información sobre formación, jornadas, webinars, etc.

Suscríbete al newsletter

Patrocinadores

Conviértete en patrocinador de la AEM

Infórmate de los beneficios y ventajas de asociarse a la AEM. Contacta con nosotros.

El sitio web utiliza cookies propias y de terceros con fines analíticos y técnicos para mejorar la experiencia de navegación. Puede aceptarlas todas o cambiar las preferencias de sus cookies en el botón de Configuración. Mas información en Política de cookies.