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Volumen 26 N° 2, Abril - Junio 2018

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Gestión del mantenimiento a interruptores de potencia. Estado del arte

Gestión del mantenimiento a interruptores de potencia. Estado del arte

Ingeniare. Revista chilena de ingeniería

versión On-line ISSN 0718-3305

Ingeniare. Rev. chil. ing. vol.26 no.2 Arica jun. 2018

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-33052018000200192 

Artículos

Gestión del mantenimiento a interruptores de potencia. Estado del arte

Management maintenance in high voltage circuit breakers. State of the art

Israel Gondres Torné1 

Santiago Lajes Choy2 

Alfredo del Castillo Serpa3 

1 Departamento de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Camagüey "Ignacio Agramonte Loynaz". Circunvalación Norte e/ Camino Viejo de Nuevitas y Ave. Ignacio Agramonte. C.P. 74650. Camagüey, Cuba. E-mail: igondrest@gmail.com; santiago.lajes@reduc.edu.cu

2 Departamento de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Camagüey "Ignacio Agramonte Loynaz". Circunvalación Norte e/ Camino Viejo de Nuevitas y Ave. Ignacio Agramonte. C.P. 74650. Camagüey, Cuba. E-mail: igondrest@gmail.com; santiago.lajes@reduc.edu.cu

3 Centro de Estudios de Matemática para las Ciencias Técnicas. Universidad Tecnológica de la Habana". Calle 14, N° 11901. Entre 119 y 129. Marianao. La Habana, Cuba. E-mail: acastillo@cemat.cujae.edu.cu

RESUMEN

En el presente trabajo se realiza una revisión bibliográfica de la gestión del mantenimiento enfocado a la confiabilidad y a las fallas en interruptores de potencia. Se valoran los posibles parámetros a utilizar en la gestión del mantenimiento de acuerdo con los estudios internacionales, a las normas y procedimientos de operación vigentes en las subestaciones eléctricas en Cuba, así como a la existencia real de equipos de medición en las mismas. Los posibles parámetros se desglosan en pruebas de funcionamiento, revisiones visuales y en la confiabilidad operacional. Finalmente se propone como herramienta fundamental la inteligencia artificial para la toma de decisiones en la gestión del mantenimiento de acuerdo a la integración de las diferentes variables.

Palabras clave: Confiabilidad; fallas; inteligencia artificial; interruptores de potencia; mantenimiento

ABSTRACT

The present work includes a bibliographic review of maintenance management focused on reliability and failures in high voltage circuit breakers. The possible parameters to be used in managing maintenance are evaluated according to the findings of international studies, standards and current operating procedures used by Cuban electrical substations, as well as the availability of measuring equipment in said substations. The possible parameters are broken down in functioning tests, visual reviews, and operational reliability. Finally, Artificial Intelligence is proposed as a fundamental tool for decision making in maintenance management according to the integration of the analyzed variables.

Keywords: Artificial intelligence; failure; high voltage circuit breaker; maintenance; reliability

INTRODUCCIÓN

Actualmente importantes revistas científicas y congresos internacionales del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE por sus siglas en inglés); grupos de trabajos de asociaciones profesionales como el Consejo Internacional en Grandes Sistemas Eléctricos de Alta Tensión (CIGRE por sus siglas en francés) y el Instituto Americano de Normas Nacionales (ANSI por sus siglas en inglés), así como editoriales prestigiosas como Wiley & Sons, DEStech, Elseviers, Prentice-Hall y CRC Press se han dedicado a la divulgación de los temas relacionados con la confiabilidad y mantenimiento de los interruptores de potencia de forma general.

El interruptor es un dispositivo destinado al cierre y apertura de la continuidad de un circuito eléctrico, bajo carga y en condiciones normales, el mismo debe ser capaz de interrumpir corrientes eléctricas de diferentes capacidades, pasando desde las corrientes capacitivas de varios cientos de amperes y las inductivas de varias decenas de kA, por ello asegurar su buen funcionamiento es de vital importancia para cualquier sistema eléctrico de potencia 1.

Existen diferentes formas de clasificar los interruptores; sin embargo, durante el desarrollo de las tecnologías, los factores principales que han influido en los parámetros de diseño son el medio aislante y el de interrupción, así como los métodos para efectuar la extinción del arco eléctrico 2.

NORMAS INTERNACIONALES

Las funciones principales de un interruptor de potencia están dadas por: cerrado debe ser un conductor ideal, abierto debe ser un aislador ideal, en posición cerrado debe ser capaz de interrumpir la corriente a la que fue diseñado, rápidamente y en cualquier instante, sin producir sobretensiones peligrosas que afecten el sistema y en posición abierto debe ser capaz de cerrar rápidamente y en cualquier instante, bajo corrientes de falla sin soldar los contactos por las altas temperaturas.

Existen otras funciones y características de los interruptores de potencia relacionados con los esfuerzos eléctricos, mecánicos, térmicos y químicos que deben soportar para mantener su confiabilidad, estas se explican en las normas internacionales que se muestran a continuación.

La norma internacional ANSI C37.06 presenta los valores nominales permisibles de operación para todos los interruptores mayores de 1kV (tensión nominal y tensión máxima de diseño, corriente nominal, frecuencia nominal, presión nominal de operación del gas para maniobra e interrupción, capacidad interruptiva y momentánea nominal, etc.); así como el tiempo máximo de la operación de apertura y cierre del interruptor, entre el instante de energización de la bobina de apertura hasta la separación física de los contactos principales de arco bajo ciertas condiciones específicas (3.

La norma internacional IEC 62271-100 es solamente aplicable a interruptores de tres polos para uso en sistemas trifásicos e interruptores de un polo para sistemas monofásicos, también para los dispositivos que operan los interruptores de potencia y sus equipos auxiliares, y no es aplicable para el mecanismo de cierre de los interruptores, los que dependen del manual de operación y no de esta norma. Por otro lado, se especifican las distintas pruebas de interruptores y los valores estándar de la tensión transitoria de restablecimiento (4.

Mientras que la norma internacional IEEE Std C37.010 es una guía que aborda las aplicaciones de interruptores de potencia por encima de 1kV para uso comercial, industrial y otras instalaciones, así como las diferentes condiciones de servicio teniendo en cuenta las posibles afectaciones de la temperatura, los esfuerzos dieléctricos y los tiempos de recierre; también detalla los cálculos de las corrientes de cortocircuitos y otros parámetros 5.

El incumplimiento de las funciones principales en los interruptores de potencia provoca graves consecuencias en los elementos del sistema o en su funcionamiento de forma general. Si el interruptor es incapaz de interrumpir la corriente de cortocircuito durante el tiempo establecido, esta puede adquirir valores extremadamente superiores a las corrientes nominales y las tensiones disminuir a valores intolerables provocando calentamientos excesivos y la temperatura de los conductores elevarse rápidamente, lo que puede deteriorar el aislamiento protector, como destruir el equipo completamente.

Tomando en cuenta que la continuidad del servicio eléctrico depende, en gran parte, de las subestaciones y que es un componente importante de los sistemas eléctricos de potencia y dentro de ellas, los interruptores de potencia, es necesario aplicarles una adecuada gestión de mantenimiento.

Se han realizado varias interpretaciones de las fallas en los equipos y elementos de las redes eléctricas, definiendo como falla a la pérdida de la función o funciones requerida de un equipo; sin embargo, lo más aceptado por la comunidad internacional es lo que se define por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC por sus siglas en inglés) en el caso de los interruptores de potencia referido a fallas mayores y menores (6.

También se definen otro tipo de fallas como: la falla eléctrica, la cual es atribuible a la aplicación de un esfuerzo eléctrico al circuito principal del interruptor y/o a los circuitos auxiliares y de control, mientras que la falla mecánica se refiere a la falla de algún elemento mecánico asociado al interruptor 7.

La clasificación por origen de la falla está hecha en fallas mecánicas y eléctricas según CIGRE, teniendo que el 70,3% de las fallas mayores y el 85,6% de las fallas menores tienen origen mecánico. El 19,1% de las fallas mayores y el 11,7% de las fallas menores tienen origen eléctrico concerniente a los circuitos auxiliares.

La causa de las fallas es fundamentalmente el diseño (45,3% para fallas mayores y 52,5% para fallas menores), siendo la gran mayoría de fallas de los interruptores producidas por fallas en el mecanismo de operación y en los circuitos auxiliares; sin embargo, no se pueden dejar de analizar y estudiar las otras partes que de una forma u otra inciden en el buen funcionamiento de los mismos.

Por lo que se puede afirmar que la mayor incidencia de fallas está en las partes mecánicas, y en este caso particular al no poder incidir directamente en el diseño que es la causa principal de ello, pues se hace énfasis en la gestión del mantenimiento enfocado a los contactos principales, que es donde ocurre el proceso de conmutación así como los diferentes esfuerzos eléctricos, mecánicos y térmicos.

ASPECTOS TEÓRICOS DE LA TOMA DE DECISIONES PARA EL MANTENIMIENTO

En el diccionario de la IEEE se plantea que el mantenimiento, no es más que el acto de preservar o mantener las condiciones de un equipo para su correcta operación, o sea, la combinación de todas las acciones técnicas y administrativas que incluyen acciones de supervisión, que puedan mantener o restaurar el estado para el cual cumple con las funciones afines a su desempeño un equipo o sistema determinado 8.

Las tradicionales formas del mantenimiento han cambiado en el transcurso de los años, siendo el mantenimiento preventivo y predictivo con sus diferentes acepciones los más usados en el mundo, donde los equipos son inspeccionados y revisados para fijar los intervalos correspondientes. Por ello es necesario usar otras técnicas no invasivas que ayudan a determinar su estado; ya que el costo completo de una revisión o uso de dichas técnicas está entre un tercio y un medio del precio de un interruptor de potencia nuevo 9.

Otra forma de gestionar el mantenimiento es el llamado por los especialistas Predictivo o Basado en la Condición, el mismo consiste en inspeccionar los equipos a intervalos regulares y tomar acción para prevenir las fallas o evitar las consecuencias de las mismas según condición, dichos intervalos están puestos por los fabricantes basados en experiencias anteriores y no expresan datos precisos sobre sus interruptores porque muchas veces esas informaciones son estratégicas. Dicho sistema de gestión incluye tanto las inspecciones objetivas (con instrumentos) y subjetivas (con los sentidos), como la reparación del defecto (falla potencial). Su propósito es predecir con precisión la condición del interruptor, sin tener que abrirlo para su inspección 10.

Mientras que el Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad permite de forma eficiente, optimizar los procesos de producción y disminuir al máximo los posibles riesgos sobre la seguridad personal y el ambiente, que traen consigo los fallos de los activos en un contexto operacional específico.

Por ello la gestión del mantenimiento en interruptores de potencia puede tomar varias maneras de complementarse entre sí, o sea, mediante pruebas técnicas y revisiones visuales para verificar la conformidad de cada una de las propiedades eléctricas y mecánicas; por medio de análisis estadísticos para descubrir los componentes con falla o ayudar a crear un modelo probabilístico del envejecimiento en los interruptores para su mantenimiento, también mediante análisis de confiabilidad operacional para valorar ciertos aspectos de funcionamiento in situ; por último y no menos importante el monitoreo de la condición para la vigilancia continua del interruptor por medio de múltiples transductores controlados por una computadora o mediante elementos que brindan las mediciones de diferentes parámetros. Todo ello se puede integrar mediante la inteligencia artificial y brindar mejores resultados desde todos los puntos de vista.

Pruebas que inciden en la gestión del mantenimiento centrado en la confiabilidad

El estudio de los problemas asociados a los contactos eléctricos es algo común en varios congresos nacionales e internacionales, uno de los más notables es la Conferencia Holm de Contactos Eléctricos de la IEEE que tiene lugar anualmente en Estados Unidos de América o Canadá, así como la Conferencia Internacional de Contactos Eléctricos (ICEC por su siglas en inglés) que tiene sede en varios países y se realiza cada dos años.

Entre las pruebas que inciden en la confiabilidad de los interruptores está la de resistencia estática de contactos, la que proporciona un valor de referencia para todos los tipos de conexiones de alta intensidad. Mientras que la prueba de resistencia dinámica de contacto inicialmente estaba enfocada a medir la resistencia durante una operación lenta de apertura del interruptor. Por lo que se realizan a baja velocidad, para que no esté presente la separación parcial del contacto, haciendo que sea más fácil medir la resistencia con una corriente continua de 100 A 11.

Otra prueba está relacionada con la resistencia de aislamiento, de acuerdo con los procedimientos de las pruebas que se realizan actualmente por la Empresa de Construcciones de la Industria Eléctrica (ECIE) se dan varias consideraciones a tener en cuenta en relación a la nueva generación de interruptores. Entre ellas se hace relación a los catálogos de los fabricantes de los interruptores GL312 y GL314 que en las recomendaciones no aparece la prueba de resistencia de aislamiento como una prueba rutinaria para diagnosticar el estado del interruptor; sin embargo, no se descarta esta prueba ya que ofrece resultados y elementos al personal encargado de decidir el estado de un equipo en un momento determinado. La comprobación de la resistencia del aislamiento se realiza aplicando una tensión de 5kV entre la parte superior del aislador de apoyo y el otro extremo (masa, tierra) el valor mínimo de resistencia será de >1.000 Mí) a 20 °C, como condición el interruptor estará en posición abierta, por lo que se medirán dos elementos en paralelo que serán el aislador de apoyo propiamente y el vástago del contacto móvil 12.

Por otro lado, las pruebas de tiempos de operación tienen como propósito analizar el desempeño del mecanismo de operación de los interruptores, en función de los tiempos de operación, en sus diferentes formas de maniobra, así como la verificación del sincronismo de sus tres fases y de los contactos de una misma fase (2, 13).

Varios autores muestran otras pruebas que se realizan indistintamente según los tipos de interruptores y de acuerdo con la existencia física de instrumentos de última tecnología, ello se puede consultar más detalladamente en las siguientes referencias (9, 14-15).

Revisiones e inspecciones visuales a interruptores de potencia

Una de las recomendaciones dada por los fabricantes de interruptores de potencia es la realización periódica de inspecciones visuales debido al importante rol que juegan los mismos en los sistemas de transmisión y de distribución. Debido a que el interruptor es una caja negra, la única manera de evaluar su condición con certeza es desmontarlo; sin embargo, ello puede ser muy costoso, especialmente si no es necesario. Por ello se tratan de aplicar una serie de pruebas, inspecciones y revisiones para recolectar suficiente información sobre la verdadera condición del interruptor, la que a su vez permite tomar una decisión para proceder con el mantenimiento del mismo a tiempo. Estas acciones pueden abarcar desde una simple lectura, como un contador de operaciones, hasta una inspección completa, la cual incluye todos los gabinetes, la calefacción, los terminales primarios, el aterramiento, etc.

De acuerdo con las normas estipuladas por la ECIE, las inspecciones se deben realizar no menos de dos veces en el año, o sea, una inspección profunda visual. En ella se debe revisar el estado general del interruptor, precisando el estado de las conexiones y de la porcelana que forman las columnas polares, además si se nota un grado alto de contaminación, o cualquier indicio de falsos contactos que provoquen puntos calientes; el estado y posición que indiquen los densímetros en cada polo (zona de colores), verificar el funcionamiento de la calefacción permanente en el gabinete de control y la lectura del cuenta operaciones para registrar el acumulado de las operaciones.

Estas inspecciones tienen un alto grado de subjetividad e incertidumbre ya que es el operador el que de forma visual valora el estado del equipamiento y en la planilla correspondiente solo refiere si está bien o mal, por lo que no existen términos medios o un rango de evaluación de forma tal que pueda darle un seguimiento más acertado a su estado real, mientras que las lecturas del contador y las corrientes que circulan no son analizadas como corresponde de acuerdo con la curva característica de desgaste mecánico y la expresión matemática que rige el desgaste eléctrico, las que están tanto en la literatura internacional como en los catálogos de fabricantes.

Por lo que se observa que las principales pruebas e inspecciones visuales, así como las tareas de mantenimiento y reparaciones no están dirigidas principalmente a las piezas que están sometidas al desgaste y envejecimiento; donde los factores de influencia decisivos están dados por el número de conmutaciones en cortocircuito, la frecuencia de conmutación y el tiempo de servicio. Teniendo en cuenta estas consideraciones y dando respuesta a las exigencias de la tecnología existente, así como a la existencia de equipos se determina analizar en su conjunto las pruebas relacionadas con la medición del aislamiento, la resistencia de contacto y la resistencia de las bobinas.

ESTUDIOS REALIZADOS A INTERRUPTORES DE POTENCIA

Los estudios de confiabilidad y análisis de fallas siempre van asociados a análisis estadísticos con el fin de tomar varias directrices tanto los fabricantes como los usuarios, los primeros para mejorar el diseño, y los otros para incidir en el sistema de gestión de mantenimiento a implementar.

El primer estudio se realizó a 77.892 interruptores de todos los tipos en 102 empresas de 22 países por el grupo de trabajo 13.06 de CIGRE en el período de 1974 a 1977 16, en el segundo estudio se analizaron 70.708 interruptores de Hexafloruro de Azufre (SF6) 17 en el que se hizo un análisis profundo de la naturaleza de las fallas de mayor y menor importancia de acuerdo con la clasificación dada por [6], obteniendo como resultado que las viejas tecnologías tienen más posibilidades de fallas mayores que las de SF6 y estas, a su vez, más posibilidades de fallas menores que las tecnologías antiguas, solamente el 6,1% de la fallas mayores y el 13,7% de la fallas menores se encontraron durante el mantenimiento, lo que indica que no fue efectivo para encontrar los defectos y posibles fallas. Por otra parte, el 2,8% de las fallas mayores y el 2,6% de la fallas menores fue atribuida a un mantenimiento incorrecto, además de reafirmar que el mantenimiento no ha sido efectivo en evitar y disminuir dichas fallas.

Recientemente se culminó el tercer estudio por el Comité A3.06 de CIGRE en el período de 2004 a 2007 18 en el que se analizaron 281.090 interruptores de SF6 de 83 compañías en 26 países, realizando diferentes análisis estadísticos relacionados con la frecuencia en función del nivel de tensión, año de instalación, tecnología, lugar, mantenimiento y análisis de falla según los modos, origen, causas, subcomponentes fallados y mediciones, dando como resultado que la principal causa de falla es el desgaste, por lo que recomiendan una revisión crítica de las actuales estrategias y frecuencias de mantenimiento utilizadas por las diferentes compañías eléctricas en aras de evitar y prevenir fallas catastróficas.

A pesar de la amplitud y profundidad de dichos estudios que ayudan tanto a los fabricantes a optimizar el diseño como a los usuarios a comprender el comportamiento de los interruptores de potencia en las redes eléctricas, así como a la operación, mantenimiento y monitoreo efectivo de los distintos parámetros o elementos para un buen desempeño del sistema, no indican la forma, vías o procedimientos para realizar una gestión adecuada de dichos mantenimientos.

Por otro lado, también se han realizado otras investigaciones en diferentes países; en México se analizaron y estudiaron las fallas de una población de alrededor de 3.556 interruptores durante el período de 21 años iniciando en 1981 y concluyendo en el 2001 2; se realizó un análisis estadístico para encontrar puntos de mejora, tanto en la operación como en el mantenimiento de los interruptores instalados, establecer las estrategias y las acciones a seguir para incrementar la confiabilidad y disponibilidad de los mismos en sus instalaciones. El estudio demostró que uno de los puntos de mayor relevancia, en cuanto a fallas, es la falta de mantenimiento y la programación inadecuada de intervención en los equipos, así como a la falta de disponibilidad y repuestos de los mismos.

En Alemania durante un estudio de las redes eléctricas se incluyó también el análisis de la fatiga de alrededor de 1.800 interruptores de potencia de acuerdo con las corrientes de carga y cortocircuito, o sea, los análisis se enfocaron al desgaste eléctrico del mismo a partir de las corrientes de fallas 19; sin embargo, en dicho estudio no se realiza ninguna alusión a la gestión del mantenimiento para evitar dicho desgaste.

En Suecia y Finlandia se analizaron las fallas de alrededor de 1.546 interruptores 20, concluyendo que la frecuencia de fallas aumentó con el nivel de voltaje y que la cantidad de operaciones influía directamente con la confiabilidad de dichos interruptores. En este estudio se utilizaron los datos para modelar estadísticamente la confiabilidad pero no se tuvo en cuenta la utilización de estrategias para dirigir el mantenimiento.

También en China el Instituto de Investigaciones de Potencia llevó a cabo un estudio entre 1999 y 2003 de varios interruptores de potencia mayor de 63kV 21, al igual que en Japón se analizó la confiabilidad y los esfuerzos de un numeroso grupo de interruptores 22. Ambos estudios no realizaron un análisis sobre la gestión del mantenimiento.

Otros estudios han demostrado los beneficios directos del diagnóstico y monitoreo de la condición en equipos y sistemas referidos a la reducción de los costos de mantenimiento, incremento de la confiabilidad y disponibilidad de los equipos así como el aumento de la vida útil de los mismos 23-24.

En el caso específico de los interruptores se ha llegado a un consenso general por los grupos de trabajo 13.06 y 23.10 de CIGRE en la importancia del monitoreo de los siguientes elementos: posición del contacto (desplazamiento y velocidad), continuidad de los circuitos de disparos, aislamiento y medio de extinción del arco, desgaste de los contactos basados en el acumulado de interrupciones, tiempos de operación, tiempo de carga del mecanismo, así como otros parámetros 25.

Algunos estudios han sido dirigidos al análisis de vibraciones durante la operación, ya que permite la detección de anomalías mecánicas en el mecanismo o en la cámara de interrupción de los interruptores SF6 de alta tensión, y puede registrar cualquier señal analógica relevante al análisis de la condición del interruptor, tal como el desplazamiento y la posición del contacto (26, 27, 28, 29).

Sin embargo, en las subestaciones eléctricas en Cuba se utiliza el término mantenimiento de forma general sin tener en cuenta las filosofías mundiales que rigen la actividad, se hace un acercamiento al tipo de mantenimiento planificado preventivo teniendo solamente en cuenta los criterios de los fabricantes, que en algunos afirman que son libres de mantenimiento o en el mejor de los casos recomiendan que se realicen mantenimientos cada seis años o más sin tener en cuenta las características propias de cada territorio; en el caso particular de los interruptores tanto para 110kV como para 220kV lo ejecutan solamente de acuerdo con las normas nacionales 30-31.

En dichas normas se chequean varios parámetros pero de forma aislada y no se tienen en cuenta como un sistema, por lo que se dificulta tomar una decisión con tantos datos, la complejidad mayor la constituye la incertidumbre y ambigüedad en la evaluación de las revisiones de algunas variables, el análisis estadístico de las pruebas, así como los procesos de desgaste que ocurren debido a las distintas operaciones a corrientes nominales o de cortocircuitos. Por ello es extremadamente arriesgado tomar la decisión utilizando únicamente la experiencia práctica o un procedimiento de acuerdo con las indicaciones del fabricante, sobre todo cuando existan parámetros con diferentes evaluaciones de regular, irregularidades en la toma o falta de algunos datos históricos de las pruebas por situaciones ajenas a la voluntad del especialista, así como a las condiciones de operación del sistema eléctrico.

Por tanto, utilizar la inteligencia artificial para obtener un modelo que permita perfeccionar la gestión del mantenimiento parcial para decidir cuándo efectuar el mantenimiento o elaborar los planes de reparaciones en los interruptores de potencia es de gran importancia y necesidad para las empresas eléctricas.

APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL

Los Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP) no han permanecido ajenos a la implementación y uso de la inteligencia artificial en sus distintos elementos, o sea, ha abierto un nuevo camino hacia el desarrollo de la protección de sistemas y máquinas eléctricas, imponiéndose, debido a su versatilidad, alta precisión y nivel de exactitud, con gran auge sobre los métodos tradicionales de protección; las técnicas más usadas hasta el momento son las relacionadas con los llamados sistemas híbridos, donde intervienen las redes neuronales, lógica difusa, algoritmos genéticos y conjuntos aproximados.

En el caso de las redes neuronales han alcanzado gran desarrollo y alto nivel de aplicación, varias han sido dirigidas a los análisis de seguridad, predicción de la demanda, detección y diagnóstico de fallas, operación de los SEP, modelación y control de máquinas, entre otros 32-33-34.

Mientras que el uso de los algoritmos genéticos se ha ido expandiendo en los SEP 35-36 estos están inspirados en el principio darwiniano de la evolución de las especies y en la genética, o sea, son algoritmos probabilísticos que ofrecen un mecanismo de búsqueda paralela y adaptativa basada en el principio de supervivencia de los más aptos y en la reproducción.

Varios trabajos se han realizado con la lógica difusa en los SEP, tanto en las redes de distribución y transmisión 37-38, transformadores 39, generadores 40.

En el caso particular de los interruptores de potencia se han realizado varios estudios encaminados a la selección del tiempo de mantenimiento óptimo mediante el uso de la lógica difusa, se han usado diferentes vías o métodos, uno de ellos es mediante las relaciones de preferencia difusas 41.

También se han realizado estudios de los parámetros a monitorear de acuerdo a las fallas más frecuentes, utilizando matrices de fallas, de síntomas de fallas y relacional difusa, por medio de las cuales obtienen el operador difuso y las reglas de diagnóstico correspondientes, así como proponen métodos adaptativos de corrección de la matriz relacional difusa (42.

Por otro lado, algunos autores han combinado las redes neuronales y la lógica difusa para el diagnóstico de fallas en interruptores de potencia, obteniendo un modelo para la identificación de fallas a partir del conocimiento incierto y datos ambiguos, así como el mejoramiento de su precisión 43.

En otro orden también se han utilizado diferentes variables de las inspecciones visuales a los interruptores, determinando los índices de deterioro mediante la fusificación y defusificación de dichos parámetros para tomar la decisión óptima del tiempo de mantenimiento 44.

En cuanto a la filosofía de los conjuntos aproximados, se basan en la suposición que alguna información está asociada con cada objeto del universo de discurso 45-46. El análisis de datos de los conjuntos aproximados provee un método para ganar compenetración en las propiedades de datos y se basa en los datos originales, no necesita cualquier información externa, así como no es necesaria ninguna suposición acerca de los datos, por lo que sirve para analizar tanto rasgos cualitativos como cuantitativos siendo utilizado indistintamente en los SEP (47-48.

La mayoría de las veces las técnicas se implementan de forma mixta, de manera que se aprovechen las características de cada una de ellas de forma sinérgica. La combinación de todas también contribuye a aumentar las prestaciones del sistema de diagnóstico de fallos 49-50.

Sin embargo, todavía existen potencialidades que no se explotan al máximo, tanto en la cantidad de variables o parámetros a tener en cuenta en la gestión del mantenimiento, así como en las técnicas de inteligencia artificial que han avanzado considerablemente en los últimos años, y en específico las que se combinan entre sí, por ello se podrían usar todos los beneficios inherentes a dichos sistemas híbridos, principalmente los conjuntos aproximados difusos 51-52, los que permitirán obtener una metodología apropiada en la gestión del mantenimiento de dichos elementos; ya que se resolvería el problema de incertidumbre de los datos obtenidos en las revisiones visuales, los cuales tienden a ser difusos mientras que, por otra parte, se concatenaría la solución de las pruebas de funcionamiento y los métodos utilizados para la determinación de la confiabilidad operacional que están íntimamente interrelacionados entre sí.

CONCLUSIONES

Se determinaron los posibles parámetros a tener en cuenta para el modelo de gestión del mantenimiento de acuerdo con los estudios realizados por CIGRE, así como a las normas y procedimientos nacionales e internacionales.

El uso de la inteligencia artificial en la gestión y solución de diversos problemas donde intervienen diferentes variables que puedan ser ambiguas o difusas, permite incluir las variables necesarias para la gestión contextualizada del mantenimiento parcial a interruptores de potencia.

Existe un amplio campo de investigación en el desarrollo de estrategias de mantenimiento que contribuyan al incremento de la confiabilidad operacional de los interruptores de potencia a partir de las filosofías mundiales del mantenimiento y a los requerimientos técnicos y operacionales de las nuevas tecnologías.

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Recibido: 24 de Noviembre de 2016; Aprobado: 31 de Mayo de 2017

* Autor de correspondencia. E-mail: israel.gondres@reduc.edu.cu

 

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