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Utilización de herramientas de Big
Data para el mantenimiento y gestión
de activos en la industria de generación
de energía eléctrica
Mateo Peñaranda
Juan David Vargas
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• Resumen
• Introducción
• Alcance
• Resultados
• Discusión de resultados
• Conclusiones
• Bibliografía
• Preguntas y comentarios
Agenda
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Implementación de un sistema integral de
monitoreo por condición y desempeño en línea en
21 unidades de generación de energía eléctrica en
Latinoamérica durante el 2016-2017.
Resumen
Eficiencia – Disponibilidad - Confiabilidad
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Big Data
Grandes paquetes de datos que deben ser
analizados por métodos computacionales para
revelar patrones, tendencias y correlaciones.
Introducción
Aplicación en generación de energía eléctrica?
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• Gran cantidad de señales / información
• Altas frecuencias de muestreo
• Operación continua
• Requerimiento alta eficiencia – disponibilidad -
confiabilidad
Introducción
Aplicación en generación de energía eléctrica?
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Ciclo Rankine
Carbón: 6 unidades (1330 MW)
Petcoke: 2 unidades (540 MW)
Ciclo Combinado
Gas natural:1 unidad (350 MW)
Hidroeléctricas
Pasada: 9 unidades (440 MW)
Embalse: 3 unidades (260 MW)
México
Panamá
Republica Dominicana
Chile
Alcance
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Modelamiento
termodinámico
Detección de
anomalías
Alcance
Procesador de
Big Data
ASME PTC
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EtaPRO
Detección de
anomalías
Diagnósticos
-
Alertas
Registro
Reportes
Tendencias
Modelos
Alcance
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Alcance
Ciclo Rankine:
Ciclo turbina, caldera, calentadores de aire, condensador, calentadores
de agua, turbina de vapor, torre de enfriamiento, generador,
transformador, pulverizadores, bombas, ventiladores.
Ciclo Combinado:
Ciclo gas, ciclo vapor, ciclo combinado, turbinas de gas, turbina de
vapor, HRSGs, condensador, torre de enfriamiento, generador,
transformador, bombas.
Hidroeléctrica:
Ciclo agua, turbina, generador, transformador.
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Alcance
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Resultados - Eficiencia
Mejoras en HeatRate
140 ± 20 kJ/kWh
Mejoras en Eficiencia
1.4 ± 0.2%
Ahorros económicos
USD $5.200.000
-Resultados Preliminares Beneficios rápidos Motivación
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Resultados - Eficiencia
• Temperatura agua de circulación a condensador
Imagen de referencia
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Resultados - Eficiencia
• Temperatura agua de circulación a condensador
6 °C temperatura salida Torre Enfriamiento 60 kJ/kWh (USD $360.000)
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Resultados - Eficiencia
• Temperatura agua de alimentación a caldera
DCA: Normal + TTD: Alto Falla en placa de separación!
Imagen de referencia
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Resultados - Eficiencia
• Temperatura agua de alimentación a caldera
20 °C temperatura agua a caldera 87 kJ/kWh (USD $525.000)
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Resultados - Eficiencia
• Presión condensador
5.7 °C aumento temperatura circulación Fuga en junta expansiva
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Resultados - Eficiencia
• Presión condensador
31.5 mmHga presión condensador 218 kJ/kWh (USD $658.000)
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Resultados - Eficiencia
• Eficiencia turbina hidroeléctrica
Priorizar mantenimiento – Ajustar operación - Configuración eficiente
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Resultados – Disponibilidad y Confiabilidad
• Alta temperatura drenaje calentador agua
DCA: 26 °C sobre valor esperado – TTD: normal Bajo nivel (paso de vapor)!
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Resultados – Disponibilidad y Confiabilidad
• Alta temperatura drenaje calentador agua
Operar sin calentador 74 kJ/kWh (6 meses) USD $ 250.000
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Resultados – Disponibilidad y Confiabilidad
• Alta vibración turbina de gas
Desbalance validado por el fabricante – Atendido en próxima parada!
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Resultados – Disponibilidad y Confiabilidad
• Falla instrumento posición turbina vapor
Correlación otros sensores - Evitar trip –USD $50.000 (+ recomendación control)
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Resultados – Disponibilidad y Confiabilidad
• Alta temperatura aceite turbina hidroeléctrica
Control manual – verificación nivel– Fuga en sello- Evitar trip – USD $50.000
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Discusión de Resultados
• Líderes (avisos – OT – acciones) 30-60 min/diario
• Entrenamiento periódico a todos niveles
• Acceso remoto (todos los niveles - perfiles)
• Procedimientos (acción – seguimiento – ajuste - validación)
• Validación automática de señales
• Alarmas inteligentes (modelos – correlaciones)
• Envío de correos con alertas
• Modelo termodinámico
• Historiador – procesador big data
• Bitácora electrónica
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Conclusiones
• ROI (inversión < USD $2M)< 1 año
• VPN (12%, 5 años) USD $ 15.850.000
• Aumento eficiencia entre 1-3 %
• Aumento disponibilidad entre 1-5%
• Reducción salidas forzadas (EFOF): 0.5-2%
• Certificación ISO 55001 (Equipo critico – RCA – Validación)
• Mejora continua – Sostenibilidad
• Curva de aprendizaje de personal
Colombia?.....
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Bibliografía
• [1] Schuelke-Leech, “Big Data issues and opportunities for
electric utilities”, Elsevier, 2015.
• [2] Koseleva, “Big data in building energy efficiency:
understanding of big data and main challenges, Elsevier, 2017
• [3] GP Strategies Corporation, “Heat Rate Awareness”,
Amherst, 2013
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Preguntas y comentarios
? SN
Stand 14: GP Strategies!