Curso Fotovoltaica 4/6

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Diseño, ejecución, explotación y mantenimiento

MANTENIMIENTO DE LA PLANTA

Oscar Velasco. Grupo Generalia. 24 de Marzo de 2011

www.generalia.es

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ÍNDICE

Importancia de un buen mantenimiento en la explotación de la planta

Componentes a mantener

Tipos de mantenimiento

Gestión de repuestos y stock

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ÍNDICE

Importancia de un buen mantenimiento en la explotación de la planta




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Predictivo:

Trata de estudiar el comportamiento de la planta en el futuro, para prevenir

posibles fallos mediante medidas puntuales. Solo tiene sentido en plantas

con seguidores solares.

Ej: Suponer que el tiempo de vida de un elemento será de X años, por tanto

en X-1 lo cambio para evitar un mayor fallo

Preventivo:

Trata de establecer medidas periódicas que garanticen la vida de la planta.

Ej: Aunque el aceite del seguidor podría durar todo el tiempo de vida de la

planta, se establece que se cambiará cada 5 años

Correctivo:

Trata de corregir incidencias que ya han sucedido y, en la medida de lo

posible, evitar que vuelvan a suceder.

Ej: Cuando sucedan fenómenos sobrevenidos como los atmosféricos, (viento,

descarga eléctrica…) o defectos ocultos de fabricación

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OPCIONES DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO (I)

Tipos de Mantenimiento

Influencia de la legislación vigente

Cada país puede tener definida en su legislación algún tipo de control obligatorio para

las instalaciones fotovoltaicas.

En estos casos se deberá integrar como un elemento mas en la gestión del

mantenimiento

En caso que no haya legislación al respecto el criterio para el desarrollo de la gestión

del mantenimiento se realizará teniendo en cuenta los factores que se consideren mas

oportunos e importantes en cada caso.

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OPCIONES DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO (II)

Hay distintas opciones a la hora de decidir como se realizará la gestión del mantenimiento

Dependerá lógicamente del tamaño de la planta.

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OPCIONES DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO (III)

Puntos clave

Punto Posibilidades

Responsable de mantenimiento

La empresa promotora – instaladora

Una empresa especializada en mantenimiento

Nosotros mismos

Personal en planta

Con presencia continua

Con presencia intermitente

Presencia únicamente si hay una incidencia

Sistema de Supervisión y Control

Sistema de monitorización avanzado

Sistema de monitorización simple

Señales enviadas por los inversores

Sistema de Vigilancia

Personal

Televigilancia

Combinación

POTENCIA MW CON SEGUIDOR SIN SEGUIDOR

0,1-0,5 MW 1 PERSONA CON PRESENCIA INTERMITENTESEÑALES ENVIADAS POR LOS CONVERTIDORES

DC/AC

0,5-1 MW 1 PERSONA MEDIA JORNADASEÑALES ENVIADAS POR LOS CONVERTIDORES

DC/AC

1-2 MW1 PERSONA JORNADA COMPLETA CON

SISTEMA DE MONITORIZACIÓN1 PERSONA MEDIA JORNADA

2-5 MW2 PERSONAS JORNADA COMPLETA CON

SISTEMA DE MONITORIZACIÓN

1 PERSONA JORNADA COMPLETA CON SISTEMA

DE MONITORIZACIÓN

POR CADA 5 MW ADICIONALES .+ 2 PERSONAS JORNADA COMPLETA .+ 1 PERSONA JORNADA COMPLETA

En función del tamaño de la planta y de la tecnología utilizada, debemos responder a tres

preguntas básicas:

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OPCIONES DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO (IV)

¿Quién? ¿Cómo? ¿Con que medios?

1. Personal de operación / mantenimiento de la planta

La formación del operario de planta es indispensable:

La resolución de posibles averías debe realizarse de forma eficiente

El operario debe tener autonomía:

A nivel funcional: capacidad suficiente para gestionar el

mantenimiento de una o varias plantas por sí mismo

A nivel documental: capacidad de crear y actualizar las actas de

mantenimiento, actas de incidencia, etc; y de tratar la información

Su coste dependerá fundamentalmente del número de operarios, su

jornada y sus capacidades

2. Gestión de repuestos

Una mala gestión de repuestos puede suponer días completos de parada

de una instalación

Es primordial tener una lista actualizada de repuestos en planta y

asegurarse que son los adecuados en cantidad

3. Gestión de consumibles: aceites de motores, pinturas

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COSTES DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO (I)

NOTA: es vital para la eficiencia del

personal de planta una correctagestión de

respuestos y consumibles

4. Sistema de Vigilancia

La reparación, sustitución de equipos y otros posibles destrozos en la planta a causa de

robos puede suponer un alto coste

Incluso a pesar del seguro: producción perdida, coste de mano de obra para

reposiciones, etc

Esto repercute en la necesidad de reducir a 0 en la medida de lo posible este tipo de

incidencias

Opciones: vigilancia física, tele-vigilancia o combinación de ambas

5. Sistema de Monitorización

Una correcta supervisión de la planta puede suponer grandes ahorros en el mantenimiento

correctivo

Importante detectar cualquier incidencia previamente a que suponga una avería de

gravedad

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COSTES DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO (II)

NOTA: Estos puntos quedaron recogidos en: “Webinar 3: Operación de la Planta”

6. Seguro

Tener un seguro que cubra de forma efectiva todos los efectos

sobrevenidos de condiciones meteorológicas, puede suponer un

ahorro importante

También los riesgos frente a robo o posibles daños por vandalismo

Hay seguros que llegan a cubrir incluso las perdidas de producción

7. Arrendamiento del terreno o derecho de superficie

El contrato de arrendamiento debe marcar de forma clara:

La superficie a ceder

El tiempo mínimo que se cede

El precio de cesión*

8. Suministros: luz, agua, internet

9. Impuestos

En función de cada país habrá que tener en cuenta la cuantía que

supone el pago de los diferentes impuestos o tasas anuales

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COSTES DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO (III)

* incluyendo la formula para calcular las siguientes subidas anuales

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Conclusión

Los costes anuales, con respecto al precio de la instalación se pueden estimar en:

Parque solar sin seguidor – 1 %

Parque solar con seguidor – 1,3 %

Tejado solar – 0,7 %

COSTES DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO (IV)

Notas:

No se ha tenido en cuenta en ningún caso el coste de vigilancia física, que puede encarecer mucho los costes de

operación, salvo parques muy grandes donde la repercusión unitaria sobre la producción no es tan importante.

Orientativamente el coste horario de un guarda de una empresa de seguridad se acerca a los 11€/h en España

ÍNDICE

Importancia de un buen mantenimiento en la explotación

de la planta




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COMPONENTES A MANTENER:PANEL FOTOVOLTAICO (I)

El panel fotovoltaico es dentro de una instalación el elemento mas masivo

Está garantizado para posibles defectos de fabricación durante los primeros años

Generalmente, entre 3 a 5 años

Tiene una garantía de producción que llega hasta los 25 años

Se detectarán de forma visual

Marcos en mal estado

Amarilleamiento del panel (Yellowing)

Cajas de conexiones en mal estado

Vidrio roto

Por estas razones, este equipo no se repara.

Se analiza el panel, y si no está en las condiciones adecuadas, se ejecuta la garantía.

Comprobación de las condiciones del panel:

Defectos de fabricación

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COMPONENTES A MANTENER:PANEL FOTOVOLTAICO (II)

Mecanismo para la comprobación

1. Detectar que rama o array tiene el problema

a. En grandes instalaciones: el sistema de

monitorización podría controlar cada array de

forma aislada

b. En instalaciones pequeñas: se hace una

comparativa manual aislando cada rama

Son mas difíciles de detectar ya que pueden estar implicados otros componentes

Hay que aislar el defecto y comprobar que se ha producido en los paneles

Comprobación de las condiciones del panel: Defectos de producción (I)

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COMPONENTES A MANTENER:PANEL FOTOVOLTAICO (III)

2. Detectar los paneles dañados dentro de la rama:

a. Analizar los niveles de tensión e intensidad de cada panel:

La tensión se reduce si alguna célula del panel está dañada

Comprobación de las condiciones del panel: Defectos de producción (II)

b. Los puntos calientes son una causa de bajada

de tensión:

Pueden ser detectados visualmente, pero si

hay posibilidad de usar una cámara

termográfica se localizarán mas fácilmente y

con total fiabilidad

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Tendremos un porcentaje de inversores de repuesto en función

de la cantidad instalada

Cuando se detecta un fallo propio del inversor:

este es sustituido por uno de los de repuesto

y es enviado al fabricante para su reparación o sustitución.

NOTA: Esta operación es muy rápida y es el método de tener menos

perdidas de producción ya que si tenemos controlado el stock no

dependemos de terceras empresas

COMPONENTES A MANTENER:INVERSOR (I)

Tipos de Inversor

La estrategia de mantenimiento del inversor es muy diferente según su tipo:

Pequeños: colocación en pared

Inversores de suelo

Mantenimiento de inversores pequeños, de pared:

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COMPONENTES A MANTENER:INVERSOR (II)

Mantenimiento de inversores de suelo:

En este caso caben dos posibilidades:

Contrato de mantenimiento con el fabricante Por cuenta propia

Pro

s No se precisa en planta operarios cualificados La reparación se realiza de forma más rápida

Co

ntr

as Dependencia de terceros a la hora de resolver cualquier incidencia en el equipo

Se necesita personal cualificado, Puede ser rentable a partir de tener una potencia instalada determinada

Ob

serv

acio

nes

No permitir nunca que el procedimiento de reparación

implique el envío del inversor o parte a fábrica.

Su reparación se demorará al menos una semana

Siempre en el contrato de mantenimiento debe haber una

claúsula de penalización por pérdida de producción

Si la reparación se demora mas del periodo fijado se

ejecutará la penalización

Este periodo no debe superar las 48h (festivos incluidos)

En este caso la gestión de los repuestos es muy importante

Para inversores grandes el gasto en repuestos puede ser considerable

NOTA: En cualquier caso, para garantizar una

reparación rápida, necesitaremos repuestos en planta

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El seguidor dispone de elementos mecánicos, eléctricos y de control

Mecánicos:

Su mantenimiento preventivo es muy importante

Control del engrase de los motores o reductoras

Supervisión del estado de los sensores

Cualquier actuación correctiva realmente cara

Control

Software de control siempre disponible en la última versión

La posibilidad de modificar el software en línea puede reducir

de forma considerable los tiempos de actualización

COMPONENTES A MANTENER:SEGUIDOR SOLAR

NOTA: Al igual que el inversor, en función del numero de equipos que tengamos,

una solución puede ser subcontratar el mantenimiento al propio fabricante o la

alternativa de tener personal cualificado

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Envolventes

Preventivo: La inspección visual será importante para

comprobar el estado de los cuadros eléctricos.

Puntual: Cuando estén en intemperie, es importante

comprobar si después de lluvias puede haber entrado

agua.

En caso que el cuadro deje de cumplir con las

características fijadas se procederá a su cambio

COMPONENTES A MANTENER: ENVOLVENTES, PROTECCIONES Y CABLEADOS (I)

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Protecciones

Preventivo:

Se realizarán tests sobre las protecciones que así lo permitan

Inspección de los equipos sobre todo en la parte de apriete

en el conexionado

En caso de fallo: sustitución inmediata del equipo

NOTA: Un mal apriete provoca una mala conexión que crea pequeños

arcos eléctricos que elevan la temperatura en ese punto especifico

pudiendo dañar el equipo

COMPONENTES A MANTENER: ENVOLVENTES, PROTECCIONES Y CABLEADOS (II)

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COMPONENTES A MANTENER: ENVOLVENTES, PROTECCIONES Y CABLEADOS (III)

Preventivo

Vigilar especialmente el conexionado que se realiza al resto de

equipos

Vigilar los tramos en curva donde haya posibilidad que se

pueda dañar la cubierta del cable

En instalaciones fijas: una vez que se verifica que el cable ha sido correctamente fijado

y que tiene tensiones adecuadas, no tiene porque dar problemas a excepción de

defectos ocultos.

En caso de instalaciones con seguidor: la verificación del recorrido de cable y la

comprobación que en ningún punto del recorrido se crean tensiones será importante

para no provocar averías en el futuro

Cableado

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Los contadores son equipos muy robustos

Desempeñan un papel crítico

Una vez que son conectados y la instalación se pone en

marcha, la compañía eléctrica los precinta para evitar

manipulaciones externas.

Verificación de datos anómalos, comprobar que los datos enviados a través de la

comunicación son los indicados en el display del contador de forma regular

El procedimiento para asistir una incidencia conlleva el aviso a compañía eléctrica

Bien ellos envían personal para atender la incidencia

Bien nos darán permiso para realizar los trabajos oportunos

COMPONENTES A MANTENER:CONTADOR

No por ello debemos dejar de hacer un mantenimiento preventivo:

ÍNDICE


de la planta




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24

El enfoque preventivo debe:

Llegar todo lo lejos posible, de forma estructurada

Estar presente en todas las fases de la planta: diseño, ejecución y operación

Antes de la operación de la planta, el mantenimiento preventivo deberá

tenerse en cuenta:

ACCIONES PREVENTIVAS DE MANTENIMIENTO

En el diseño de la plantaEn el aprovisionamiento de

componentes

En las garantías exigidas a los

equiposEn la recepción de componentes

En la contratación del seguro

No podemos concebir la operación y mantenimiento de una planta

simplemente como: “un señor con su caja de herramientas”

En el diseño de la planta (I):

¿Están bien estudiados los parámetros de radiación e

inclinación de los módulos?

¿No se exigirán al operador valores por encima de las

posibilidades de la planta por un estudio excesivamente

optimista?

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¿Está bien realizado el estudio de sombras, sobretodo en caso de plantas con seguidores?

Tener siempre presente un equilibrio entre las pérdidas por sombreado y la

optimización de la parcela es lo razonable.

¿Se ha realizado un estudio del viento en la zona que nos alerte de los requisitos a exigir a

los seguidores?

¿Se ha tenido en cuenta la salinidad y humedad de la atmósfera local que puedan influir en

la estructura y tornillería?

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En el diseño de la planta (II):

¿Se ha estudiado la calidad del suelo para comprobar

la ausencia de materiales que atacan el hormigón

pudiendo debilitar la fijación al suelo?


¿Está verificado el grado de protección mínimo IP65 de los equipamientos o elementos

p.ej. inversores, que vayan en intemperie?

¿Están los componentes importantes protegidos por descargadores de tensión?

En caso de casetas o cuartos donde se concentran equipos como inversores o

transformadores ¿están suficientemente ventiladas?

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En el diseño de la planta (III):

¿Los armarios eléctricos tienen las dimensiones

suficientes para disipar el calor de los componentes que

contiene en los meses de verano?


¿La sección de los cables es la adecuada para evitar caídas de tensión por

debajo de un exigente, pero deseable 0.5%?

¿Se ha intentado repartir los elementos principales en varias salas aisladas

para no perder toda la producción en caso de incendio o inundación?

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En el aprovisionamiento de componentes:

¿Los módulos elegidos…

Están certificados por laboratorio homologado?

Cumplen la norma EN 61.215?

Son clase II?

Llevan marcado CE?

¿Los inversores…

Tienen una razonable “eficiencia europea de entre el 94 y 96%?

Llevan protección galvánica adecuada?

¿Las estructuras están galvanizadas con un mínimo de 80 micras

de espesor o tratamiento equivalente?


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En las garantías exigidas a los equipos (I)

Prácticamente todos los fabricantes de módulos ofrecen una

degradación menor del 20% a los 25 años, pero…

¿qué garantía para defectos de fabricación ofrece el fabricante

elegido?

¿Supera los 2 años y se acerca a los 5 años?


¿Mantiene la garantía intermedia de degradación menor del 10% a los 10 años?

NOTA: Comprobar este punto especialmente los módulos de capa fina:

No siempre lo garantizan

Pueden sufrir una fuerte degradación inicial

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En las garantías exigidas a los equipos (II)

¿Es el fabricante o el distribuidor el que nos ofrece la garantía?

Si es el distribuidor… ¿Éste está en nuestro país?

Si no es así… ¿tiene permiso del fabricante para vender fuera del

país?

¿Ha quedado rota, o está “garantizada” la cadena de “garantías”?

¿El contrato las recoge adecuadamente?


En caso de inversores ¿están ampliadas las garantías al mayor nº de años posible

(a coste razonable)?

¿Tiene el fabricante servicio de reposición en 24-48 horas? ¿Dispone de servicio de

hotline telefónico?

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En la recepción de los componentes

¿Se ha realizado inspección visual a los módulos?

¿Se ha hecho una selección de los módulos por potencia?

Las mediciones eléctricas para ello, no son prácticas para este proceso

Pero una clasificación en hoja Excel del “flash list” aportado por el

fabricante puede ser muy útil.

NOTA: Para tolerancias de módulo del orden del 5%, dos clasificaciones pueden

ser suficientes

¿Quedan almacenados los componentes durante el periodo de montaje en las

condiciones adecuadas? ¿Se cumplen esas mismas condiciones para el

almacenamiento de las piezas de recambio de la planta?


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En la contratación del seguro

¿Se ha contratado el seguro con las coberturas adecuadas …?

Frente a fenómenos atmosféricos

Daños eléctricos

Robos y actos vandálicos

Lucro cesante o pérdida de producción

Responsabilidad civil

Con franquicias razonables


Las siguientes acciones deben tenerse presentes:

Mantenimiento preventivo Repuestos en la planta

Formación Predicciones meteorológicas

Detección de incidencias

sobrevendidasDetección de caída de la red por el

lado de la compañía eléctrica

Vigilancia física y/o televigilancia

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Mantenimiento preventivo durante la operación de la planta (I)

Es necesario definir las acciones de mantenimiento a realizar y su periodicidad

Posteriormente se elabora una ficha o registro de mantenimiento preventivo

sobre cada elemento y fecha prevista de realización.

Ejemplo: Calendario mantenimiento preventivo 20XX

ACTUACIÓN PERIODICIDAD FECHA PREVISTA

VERIFICACION ESTADO DE CABLEADO ANUAL dd/mm/yyyy

REAPRIETE DE BORNAS ANUAL dd/mm/yyyy

… … …

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Mantenimiento preventivo durante la operación de la planta (II)

Listado de tareas que generalmente requieren mantenimiento preventivo:

Medición de tierra en transformadores y resto de instalación

Reapriete de bornas en armarios

Verificación descargadores de tensión

Verificación estado del cableado

Limpieza de módulos

Desviación de seguidores respecto a posición del sol

Reengrase de coronas y reductores del seguidor

Reapriete de tornillería del seguidor

Mantenimiento exigido por las Compañías eléctricas en el Centro Transformación*

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Mantenimiento preventivo durante la operación de la planta (III)

* Normalmente confiado a la empresa instaladora o suministradora del Centro)

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FECHA ACTUACÍÓN OBSERVACIONES

15/02/2010 VERIFICACIÓN DE CABLEADO RUTINARIO

06/03/2010 ENGRASE CORONA DE GIRO RUTINARIO

… … …


Seguimiento de las acciones de mantenimiento

Mantenimiento preventivo durante la operación de la planta (IV)

Debe reflejarse en fichas individuales para cada equipo o componente que nos permita tener el histórico de cada instalación individual.

Ejemplo: Ficha de un Seguidor

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Predicciones meteorológicas

Mantenimiento preventivo durante la operación de la planta (V)

Este aspecto cobra importancia, sobretodo si el cliente final ha decidido llevar por si mismo la operación de la planta.

La persona responsable de mantenimiento habrá de tener una formación eléctrica importante y razonables conocimientos de energía solar.

Si la planta es con seguimiento, su enfoque ha de ser mas electromecánico

Formación

De gran utilidad para plantas con seguidores. El viento es un enemigo muy serio en una planta con seguimiento.

Ha de exigirse al seguidor, mecanismos de protección frente al viento:

Posicionado horizontal basado en señales de anemómetro central

Idem basado en sensor de viento en cada seguidor (es lo mas indicado)

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Detección de caída de la red por el lado de la compañía eléctrica

Mantenimiento preventivo durante la operación de la planta (VI)

Como las derivadas de la aparición de incendio en edificios principales:

Mecanismos de detección de incidencias sobrevenidas

Determinados problemas del lado de la compañía eléctrica pueden impedir la inyección de energía en la red.

Importante, conseguir dar aviso al operador de la planta

Mediante sirena

Mediante mensaje de texto: útil sobretodo en fines de semana cuando el responsable pudiera estar ausente.

Centro de transformación

Centro de seccionamiento

Cuarto de contadores

Centro de telecontrol

NOTA: Estas averías podrían pasar desapercibidas para la compañía eléctrica, o a veces interesadamente ignoradas, y si no pueden demostrarse (avisando con urgencia) pueden no ser reconocidas, ni indemnizadas.

ÍNDICE


de la planta




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Repuestos en la planta

En plantas mayores de 500 kW se hace necesario disponer de repuestos in situ de

todos los componentes ordenados sobre estanterías.

La confección del listado de repuestos se ha de hacer valorando:

Criticidad del elemento de (p.ej. de 1 a 5)

Probabilidad de fallo (p.ej de 1 a 5)

Plazo de entrega (p.ej. de 1 a 5)

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GESTIÓN DE REPUESTOS Y STOCK

ELEMENTO CRITICIDAD SI FALLA PROBABILIDAD DE FALLO PLAZO DE ENTREGA TOTAL

INVERSOR 5 1 3 15

MAGNETOTÉRMICO 5 2 1 10

MOTORREDUCTOR 5 1 4 20

TRANSFORMADOR 3 1 3 9

… … … …

En función de:

La valoración obtenida

por cada elemento

El precio del elemento

Se determina un

porcentaje de recambios

que puede oscilar entre

un 0.5% y un 2%

Nota: Puede llegar al 3%

en caso de elementos muy

críticos de bajo precio

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GESTIÓN DE REPUESTOS Y STOCK

Sto

ck

Tiempo

PR

OV

EED

OR

PLA

NTA

SOLA

R

Entrada Mat Salida Mat

Devolución

Reparación

Gestión informática

Curso Fotovoltaica 4/6

Technology

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