Mantenimiento y pruebas para plantas eléctricas según norma NFPA.

La correcta aplicación de los requisitos de la norma NFPA 110 es la mejor manera de garantizar que la energía nunca falle cuando más se necesita.

A lo largo de los años, la necesidad de una mayor confiabilidad de los sistemas eléctricos no es un secreto para aquellos en la industria eléctrica. Los centros de datos, hospitales, centros de llamadas de emergencia, edificios gubernamentales e instituciones financieras son solo algunos de los tipos de instalaciones que exigen fuentes confiables de energía de respaldo.

Combine una red eléctrica antigua con la necesidad de una fuente de energía confiable, y un generador eléctrico viene inmediatamente a la mente. Pero, ¿qué hace que una fuente de energía de respaldo sea tan confiable?.

Solo porque se trata de una fuente de energía a diesel o de gas natural, se garantiza que en caso de una pérdida de energía primaria, esta fuente alternativa entrará en funcionamiento y suministrará potencia a cargas críticas en el tiempo designado, durante el tiempo necesario. , y en la calidad adecuada? La respuesta corta es «no», no a menos que haya razones para creer que este sistema de emergencia se ha mantenido correctamente y se ha sometido a un programa de prueba adecuado para proporcionar una confianza razonable de que desempeñará su función necesaria. Véase la NFPA 110, Estándar para sistemas de energía de emergencia y de reserva.

Sistemas de alimentación de emergencia y de reserva.

La NFPA 110 es el estándar de rendimiento a menudo especificado por la Autoridad con Jurisdicción (AHJ) para proporcionar a los propietarios de las instalaciones un estándar aprobado por consenso mediante el cual se clasifica, mantiene y prueba su sistema de energía de respaldo.

La NFPA 110 se publicó formalmente por primera vez en 1985. La norma incluye los requisitos para todos los componentes del sistema de suministro de energía de emergencia (EPSS), que es mucho más que un generador de respaldo. También incluye los conductores, los medios de desconexión, la protección de sobrecorriente, los interruptores de transferencia, los circuitos de control y supervisión.

En resumen, cualquier componente necesario para garantizar que esta fuente de energía eléctrica proporcionará una fuente de energía segura y confiable. Está incluido en el EPSS y está incluido en los requisitos de mantenimiento y prueba del EPSS. El sistema de emergencia termina en los terminales de carga del interruptor de transferencia. Desde estos terminales de carga, los componentes restantes de los sistemas de distribución están cubiertos por otros códigos aplicables.

El Código Eléctrico Nacional (NEC) reconoce tres tipos distintos de sistemas de alimentación de reserva según el Capítulo 7, Condiciones especiales. El artículo 700 aborda los «Sistemas de emergencia». El artículo 701 aborda los «Sistemas de reserva requeridos legalmente». El Artículo 702 cubre los «Sistemas de reserva opcionales». Dado que los sistemas de reserva opcionales son simplemente lo que dicen, «opcional», no están cubiertos por la NFPA 110.

Se clasifica los sistemas de emergencia basados ​​en tres factores. Primero, los sistemas se clasifican por su importancia para la vida y la salud: «Nivel 1» o «Nivel 2».

Luego, los sistemas de emergencia se especifican por «Clase», que se basa en la cantidad de tiempo que el sistema debe estar en funcionamiento. Carga completa sin repostar.

Finalmente, los sistemas se especifican por «Tipo»: la cantidad máxima de tiempo que los terminales de carga del interruptor de transferencia pueden estar sin energía.

La NFPA 110 utiliza el término fuente de alimentación de emergencia (EPS) en referencia a una fuente de energía eléctrica que debe tener la «capacidad y calidad requeridas para un sistema de alimentación de emergencia». La EPS debe ser un equipo giratorio y debe ser manejada por uno de los tres tipos de Motores: ciclo Otto (encendido por chispa), ciclo diesel o turbina de gas. Por razones de confiabilidad, un motor primario con motor diesel acoplado a un generador trifásico y montado en una sola unidad (grupo electrógeno) es el tipo más común de suministro de energía de emergencia en uso. Una gran parte de las pruebas de mantenimiento y operación giran en torno al grupo electrógeno impulsado por diesel .

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Mantenimiento y pruebas requeridas

El mantenimiento preventivo y las pruebas, que deben realizar personas calificadas, se realizan para ayudar a garantizar la confiabilidad del sistema. Siempre se deben usar las recomendaciones de mantenimiento del fabricante, aunque éstas pueden diferir de los requisitos mínimos de NFPA 110.

Es importante reconocer y comprender las diferencias y luego combinar la información (según sea necesario) para cumplir con el mínimo especificado por NFPA 110 u otros requisitos de AHJ.

NFPA 70B, Práctica recomendada para el mantenimiento de equipos eléctricos, proporciona información sobre las pruebas y los métodos de prueba. Dos documentos adicionales de la Asociación Internacional de Pruebas Eléctricas (NETA) brindan información sobre las pruebas de mantenimiento que se realizarán junto con las especificaciones mínimas de prueba: ANSI / NETA ATS, Norma para las Especificaciones de Pruebas de Aceptación para Equipos y Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica.

La NFPA 110 requiere pruebas de aceptación del EPSS una vez finalizada la instalación y que se instituya un programa de mantenimiento. Para desarrollar e implementar un programa de mantenimiento, consulte la documentación del fabricante del equipo, NFPA 70B, NFPA 110 y los estándares ANSI / NETA mencionados anteriormente. Tenga en cuenta que muchas otras normas también pueden aplicarse.

Estas pueden incluir: NFPA 30, Código de líquidos inflamables y combustibles y NFPA 70, Código eléctrico nacional para las instalaciones eléctricas; NFPA 111, Estándar sobre sistemas de energía de emergencia y de reserva de energía eléctrica almacenada para sistemas de fuente de alimentación ininterrumpible (UPS) de volante y batería.

Los sistemas de distribución que se conectan a los terminales de carga del interruptor de transferencia están cubiertos por documentos separados, como NFPA 99, Código de Instalaciones de Salud o NFPA 101, Código de Seguridad de Vida.

Mantenimiento y pruebas operativas.

La siguiente discusión hace referencia a los aspectos más destacados para el mantenimiento y las pruebas que se encuentran en NFPA 110. Siempre consulte las referencias anteriores y otras (según sea necesario) junto con el trabajo con el AHJ para establecer el programa de mantenimiento y pruebas del sistema de energía de emergencia.

Siempre se debe tener en cuenta el suministro confiable de energía a las cargas de emergencia, ¡especialmente antes de que comience el mantenimiento! Si el grupo electrógeno está fuera de servicio por mantenimiento, ¿cómo se cumplirán los requisitos del sistema de energía de emergencia? Es posible que algunos elementos de mantenimiento requieran el bloqueo de otros componentes del sistema de energía de emergencia, lo que hace que esa parte del sistema de emergencia sea inoperable, si no todo el sistema.

Por ejemplo, el mantenimiento del interruptor de transferencia automática (ATS) puede requerir la operación en un modo de «bypass». Esto evitaría la alimentación eléctrica alrededor de los componentes automáticos del sistema, permitiendo que reciban servicio mientras la energía normal aún se suministra a las cargas de emergencia. El personal de mantenimiento y operaciones debe tener en cuenta que las operaciones automáticas del interruptor de transferencia no funcionarán en caso de una pérdida de energía normal.

Se debe considerar la posibilidad de proporcionar otras fuentes de energía temporales durante el mantenimiento del sistema de emergencia. Es posible que algunos sistemas de emergencia ya estén diseñados con fuentes alternativas de energía para usar cuando el sistema de emergencia no está disponible. Quizás un sistema tiene dos o más generadores que pueden operarse en paralelo para suministrar potencia a cargas. Sin embargo, uno de los generadores puede ser desactivado para su mantenimiento, mientras que el (los) generador (es) restante (s) puede (n) usarse para satisfacer las necesidades del sistema. En algunos casos, es posible que se deba colocar un generador móvil en el sitio para proporcionar energía temporal para las interrupciones programadas.

Como siempre, para las instrucciones y los horarios de mantenimiento, se debe confiar en las instrucciones del fabricante. Sin embargo, es probable que los elementos adicionales se apliquen a los sistemas de emergencia basados ​​en NFPA 110 u otros códigos utilizados por el AHJ. Para sistemas de emergencia, el fabricante debe suministrar dos juegos de manuales de instrucciones como mínimo. Los manuales deben proporcionar la siguiente información:

  • Explicaciones detalladas del funcionamiento del sistema.
  • Instrucciones de mantenimiento de rutina.
  • Instrucciones detalladas de reparación para el grupo electrógeno y otros componentes principales de EPSS.
  • Lista de piezas ilustrada con números de pieza.
  • Planos esquemáticos del sistema eléctrico, incluidos los enclavamientos de seguridad, los paneles de control, los anunciadores y la instrumentación.
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Para los sistemas de Nivel 1, un conjunto de manuales de instrucciones debe mantenerse cerca del equipo en un lugar seguro, como un armario o gabinete designado. El otro conjunto está asegurado en una ubicación separada. Cualquier herramienta especial requerida o dispositivo de prueba debe estar disponible. Cuando sea posible, es mejor mantener estas herramientas y dispositivos en gabinetes marcados. Los artículos de alta mortalidad y los artículos que se consumen regularmente, como los filtros de aire y aceite, deben mantenerse a mano en un lugar seguro. También deberían estar disponibles otros repuestos recomendados.

Las baterías de arranque del motor son uno de los puntos de falla más comunes de un EPSS. La verificación de los niveles de líquido, el mantenimiento de los terminales limpios y libres de corrosión, y el mantenimiento regular del sistema de carga de la batería son elementos clave para la confiabilidad de la batería.

Los niveles de electrolitos deben revisarse semanalmente para los sistemas de Nivel 1 y al menos mensualmente para los sistemas de Nivel 2. Las terminales deben verificarse limpias y ajustadas trimestralmente, y se recomienda un cargo de compensación mensual.

La NFPA 110 no tiene ningún requisito de cuando deben reemplazarse las baterías de arranque del motor. Las pruebas de descarga se pueden utilizar para probar la capacidad de estas baterías; sin embargo, muchas instalaciones simplemente mantienen y luego reemplazan estos componentes anualmente, o como máximo cada dos años. Además de las instrucciones del fabricante, el ANSI / NETA MTS, Estándar para Especificaciones de Pruebas de Mantenimiento, Siempre es un recurso excelente para desarrollar procedimientos de mantenimiento para baterías y otros componentes eléctricos. Incluso se verifica el funcionamiento del control y otras terminaciones de cableado.

Los problemas de combustible son otra causa importante de falla del motor. El combustible diesel debe ser probado anualmente. Si no se mantiene el sistema de combustible de un motor diesel, seguramente se degradará la calidad del combustible. El agua y los contaminantes son los principales asesinos cuando se trata de combustible diesel.

El agua puede dañar los inyectores de combustible, resultando en su falla completa. Los separadores de agua / combustible se utilizan para ayudar a separar el agua y el combustible, y deben mantenerse de acuerdo con las instrucciones del fabricante del motor. Los filtros de combustible pueden obstruirse lentamente con contaminantes. Los microorganismos pueden crecer en el combustible diesel y no solo contaminarán el combustible, sino que también consumirán sellos de goma. Un error común es que agregar combustible nuevo a un tanque de almacenamiento «actualizará» el combustible viejo y obsoleto. De hecho, agregar combustible nuevo típicamente aumentará la oxidación, degradando aún más el combustible.

Pruebas adecuadas, mantenimiento del sistema.

La importancia del aceite lubricante es evidente. Se requiere una baja presión de aceite lubricante para apagar los sistemas de Nivel 1 y Nivel 2. El miedo obvio se convierte en daño del motor. Los niveles de aceite lubricante deben verificarse semanalmente en los sistemas de Nivel 1 y mensualmente en los sistemas de Nivel 2. Los filtros de aceite lubricante deben reemplazarse cada 50 horas de funcionamiento, anualmente o cuando sea necesario.

El calentador de aceite lubricante es importante para las operaciones de emergencia ya que los motores deben arrancar rápidamente y aceptar la carga. Es posible que los sistemas de emergencia requieran que los terminales de carga del interruptor de transferencia tengan una alimentación prácticamente ininterrumpida (como se suministra con la batería de una estación) o que se suministren dentro de los 10 segundos. La mayoría de los grupos electrógenos impulsados ​​por diesel estarán en línea y listos para suministrar potencia total en 10 segundos o menos. El aceite lubricante que no se mantiene a la temperatura recomendada por el fabricante evitaría el funcionamiento correcto.

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Las restricciones al aire de admisión solo limitarán la potencia. Los filtros de entrada de aire deben reemplazarse según sea necesario y cambiarse según las instrucciones del fabricante. La mayoría de los grupos electrógenos tienen un indicador de servicio conectado a la entrada de aire para indicar cuándo los filtros comienzan a mostrar signos de flujo restringido. Los sistemas de escape también se deben inspeccionar visualmente semanalmente para los sistemas de Nivel 1 y mensualmente para los sistemas de Nivel 2. Los drenajes de condensación en el sistema de escape se deben drenar y verificar que funcionen correctamente al mismo tiempo.

Si cualquier componente del EPSS se repara o reemplaza, lo que afectaría el funcionamiento del sistema, se debe iniciar una prueba operacional en el ATS (transferencia automática). Dicha prueba simularía la pérdida de energía primaria, lo que permitiría al personal de mantenimiento verificar que los componentes reparados funcionan correctamente para transferir energía a la fuente de reserva. El sistema debe funcionar con alimentación alternativa durante al menos 30 minutos durante esta prueba.

Los grupos electrógenos diesel deben encenderse al menos una vez al mes durante un mínimo de 30 minutos. Si bien esto ayudará a garantizar que la unidad arranque y funcione, no verifica que acepte la carga necesaria. Además, si no se siguen las instrucciones del fabricante o los requisitos de la norma NFPA 110 para la carga del motor, se producirá el apilado en húmedo. Esto ocurre cuando un motor diesel funciona con poca carga. El carbono y el combustible sin quemar se acumularán en el sistema de escape, enviando humo negro hacia afuera del escape.

Los resultados a largo plazo pueden incluir la corrosión del sistema de escape y el daño resultante al motor, incluido el ensuciamiento de los inyectores de combustible y los componentes del motor. Por lo tanto, el requisito de prueba mensual de 30 minutos se debe realizar con una carga de 30% kW según la potencia total de kW en espera en la placa de identificación, o mediante el monitoreo de las temperaturas de los gases de escape según lo recomendado por el fabricante.

Para crear la carga necesaria, los bancos de carga suelen emplearse. Estos grandes bancos de resistencias enfriados por aire (según las necesidades de kW) se instalan de forma permanente o temporal para proporcionar una carga de kW para fines de prueba. Como los bancos de carga resistiva operan a un factor de potencia de 1.0, los bancos de carga pueden tener inductores (bobinas) instalados para simular más estrechamente el factor de potencia que se encontrará con el sistema de control del generador.

Los interruptores de transferencia se deben limpiar, inspeccionar y verificar la estanqueidad de los terminales. Los contactos principales deben ser inspeccionados y limpiados anualmente. Los relés de detección de voltaje utilizados para detectar una pérdida de voltaje y cuando la fuente alternativa está lista para suministrar energía deben probarse anualmente para garantizar que funcionen a los valores adecuados.

Otras funciones de control que se probarán incluyen los relés de temporización o los programas para transferir automáticamente la potencia en períodos de tiempo específicos. Los interruptores de transferencia deben operarse mensualmente y se pueden realizar en conjunto con el requisito de ejercicio del grupo generador mensual. El interruptor de transferencia se prueba simulando una pérdida de potencia normal a través de los controles en el interruptor de transferencia. La potencia normal continuará suministrando cargas a través del interruptor de derivación durante las operaciones de prueba.

Se encuentran requisitos de mantenimiento y pruebas mucho más detallados a través de la información del fabricante y NFPA 110. Se debe documentar, programar e implementar un programa integral de mantenimiento y prueba para cumplir con los requisitos de NFPA 110, los fabricantes y AHJ. Si bien este artículo proporciona una descripción general para ayudar a garantizar la confiabilidad, debe investigar y asegurarse de que su programa cumpla con todas las especificaciones requeridas. Después de todo, tienes que mantener las luces encendidas.