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Resumen de contenidos para MWM TCG 3016 V12
- Página 1 Manual de mantenimiento de sistemas de Cogeneración Para microturbinas y motores a combustión de 100 hasta 1.000 kW...
- Página 2 Edición: Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH Friedrich-Ebert-Allee 40 53113 Bonn • Alemania Dag-Hammarskjöld-Weg 1-5 65760 Eschborn • Alemania Nombre del proyecto: Proyecto Reducción de Emisiones a través de la Aplicación de Cogeneración en los Sectores de la Industria y el Comercio en Chile Marchant Pereira 150 7500654 Providencia Santiago •...
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Página 3: Introducción
Introducción Para operar un sistema de cogeneración (sistema CHP) se requiere realizar distintas actividades que usualmente los fabricantes ofrecen como contratos de servicios, donde se detalle los distintos servicios y actividades a realizar. La Asociación Alemana de Ingeniería Mecánica y de Plantas (VDMA) diferencia entre contratos de inspección, mantenimiento, reparación y mantenimiento: •... -
Página 4: Tabla De Contenido
Índice General DEFINICIÓN DE SISTEMAS DE COGENERACIÓN (CHP) ......5 ........6 ISTEMA DE OGENERACIÓN CON OTOR A OMBUSTIÓN ........9 ISTEMA DE OGENERACIÓN CON ICROTURBINA A 1.2.1 Microturbina a Gas Capstone ...............10 1.2.2 Cojinetes de aire ...................10 1.2.3 Electrónica de potencia digital ..............11 CAMPOS DE UTILIZACIÓN DE LOS SISTEMAS DE COGENERACIÓN ... - Página 5 .....................31 ONSUMO DE AIRE 6.5.1 Determinación del requerimiento de aire ............32 ....................33 IRE AMBIENTAL ..............33 ALIDAD DEL AIRE DE COMBUSTIÓN 6.7.1 Motores ......................33 6.7.2 Microturbinas a gas ..................33 6.7.3 Componentes del sistema de ventilación ............34 ....................35 ILENCIADORES ................35 UCTO DE SUCCIÓN DE AIRE 6.10 ..................36 ÉRDIDAS DE CARGA...
- Página 6 11.2 ................53 EDICIÓN DE TEMPERATURA 11.3 ..............53 ONTROL DE PRESIÓN DIFERENCIAL 11.4 ........53 ONTROL DE LA CONTRAPRESIÓN EN LOS GASES DE ESCAPE SALA DE CONTROL ELÉCTRICA ............54 – 12.1 ..........54 ECCIÓN DE POTENCIA GENERADOR DE POTENCIA 12.2 ......................54 ABLEADO ANEXOS ....................
- Página 7 Figura 3 Motor 67159-001 - TCG 3016 V12- Componentes TPEM y arreglo de medición 7 Figura 4 Motor 67160-001 TCG 3016 V12 - Componentes TPEM y arreglo de medición . 8 Figura 5 Esquema funcional de la microturbina a gas ............9 Figura 6 Componentes mecánicos principales de la microturbina a gas Capstone ..10...
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Página 8: Definición De Sistemas De Cogeneración (Chp)
Definición de sistemas de cogeneración (CHP) Los sistemas de cogeneración (CHP) son un generador compacto de electricidad y calor, que generan electricidad y calor directamente donde se necesita o consume. El objetivo de la cogeneración es lograr un mayor uso de la energía primaria, con un ahorro significativo de recursos mediante la generación combinada y el consumo directo de energía, que también es el caso de la generación eléctrica tradicional. -
Página 9: Sistema De Cogeneración Con Motor A Combustión
Sistema de Cogeneración con Motor a Combustión En este segmento de sistemas de cogeneración, existen a nivel mundial diferentes fabricantes con distintas configuraciones para el sistema de cogeneración, pero todos se estructuran en base a 4 partes principales: Motor Generador iii. -
Página 10: Figura 3 Motor 67159-001 - Tcg 3016 V12- Componentes Tpem Y Arreglo De Medición
Figura 3 Motor 67159-001 - TCG 3016 V12- Componentes TPEM y arreglo de medición Componentes: Sensor de temperatura mixto antes del turbo-compresor de gases de escape Sensor de presión del receptor Unidad de control TPEM (TPEM CU) Sensor de temperatura del refrigerante (entrada del circuito de baja temperatura) Interruptor de proximidad para la posición del mezclador de gas... -
Página 11: Figura 4 Motor 67160-001 Tcg 3016 V12 - Componentes Tpem Y Arreglo De Medición
Figura 4 Motor 67160-001 TCG 3016 V12 - Componentes TPEM y arreglo de medición Componentes: Bobina de encendido, una bobina por cilindro Bujía, una bujía por cilindro Sensor de temperatura de la cámara de combustión, un sensor por cilindro Sensor de presión de aceite lubricante... -
Página 12: Sistema De Cogeneración Con Microturbina A Gas
Sistema de Cogeneración con Microturbina a Gas Se entiende por microturbina a gas, a las turbinas radiales de giro rápido con una potencia de hasta aproximadamente 300 kW. En su mayoría son sistemas de un solo eje en los que el generador, la turbina y el compresor centrífugo están dispuestos de forma fija en un eje. -
Página 13: Microturbina A Gas Capstone
1.2.1 Microturbina a Gas Capstone La unidad de micro turbina a gas es una turbina de combustión que incluye un compresor, cámara de combustión, turbina, generador y el intercambiador de calor. Los componentes giratorios están montados en un solo eje, que está soportado por cojinetes de aire patentados, y gira a una velocidad nominal de 61.000 revoluciones por minuto. -
Página 14: Electrónica De Potencia Digital
1.2.3 Electrónica de potencia digital La electrónica de potencia digital controla el funcionamiento del sistema de la micro turbina a gas y todos los procesos de los subsistemas. La electrónica de potencia digital cambia la corriente trifásica del alternador de frecuencia variable en corriente continua y luego en corriente trifásica de frecuencia constante. -
Página 15: Figura 7 Componentes Del Sistema De Combustible Gaseoso
Figura 7 Componentes del sistema de combustible gaseoso Componentes: 1. Válvula de cierre de combustible 2. Colector de combustible gaseoso 3. Sensor de temperatura a la salida de la turbina 4. Línea de combustible 5. Ignición 6. Inyector 7. Junta de gases de escape 8. -
Página 16: Campos De Utilización De Los Sistemas De Cogeneración
Campos de utilización de los sistemas de cogeneración Como se indicó al inicio, el objetivo de la cogeneración es la producción simultánea de electricidad y calor, para ello existen diferentes modos de operación, los cuales se subdividen en función del objetivo y las posibilidades. 2.1.1 Operación controlada por generación de calor En el caso de la operación controlada por calor, la demanda de calor es la variable de referencia para la potencia de la cogeneración. -
Página 17: Operación Combinada: Electricidad Y Calor
4.1.1 Operación combinada: electricidad y calor Aquí, el modo de operación del sistema CHP se combina potencialmente con un sistema de gestión de carga de nivel superior, por lo que el sistema básico de control de calor se estrangula para reducir la alimentación y, por lo tanto, hace que el sistema sea más económico. -
Página 18: Mantenimiento De Los Sistemas De Cogeneración
Mantenimiento de los sistemas de cogeneración Mantenimiento regular y completo En la práctica, se pueden diferenciar dos tipos de servicios diferentes para las unidades de cogeneración, el mantenimiento regular, también llamado mantenimiento parcial, y el mantenimiento completo. El mantenimiento regular (mantenimiento parcial) incluye la inspección y el mantenimiento del sistema. -
Página 19: Frecuencia Entre Mantenimientos De Hasta
deben implementarse en períodos de tiempo específicos, similar a un automóvil. Ésta es la única manera de garantizar un alto nivel de utilización energética y de lograr el tiempo de funcionamiento proyectado de la máquina. Además, el motor está protegido de los daños que se producen de forma gradual, de modo que se pueden evitar los elevados costos de eventos específicos. -
Página 21: Competencias Requeridas En Los Operadores
Competencias requeridas en los operadores Todos los fabricantes suelen tener subdivisiones de responsabilidades. Aquí, las personas se suelen dividir en fabricantes, operadores, especialistas y usuarios. Los significados de esta subdivisión se muestran a continuación. Sin embargo, según el manual específico de cada fabricante, estas definiciones también pueden diferir. 6.1.1 Fabricante El fabricante suministra el producto y tiene las siguientes tareas: •... -
Página 22: Medidas De Protección Generales
• Estar capacitado por el fabricante del sistema • Tener conocimiento de las instrucciones y procedimientos Medidas de protección generales Al operar y mantener un sistema de cogeneración, se deben observar las reglas generales de seguridad laboral y prevención de accidentes. Para ello, se deben cumplir las normativas específicas de cada país. -
Página 23: Protección Contra Contacto Accidental
6. Espere al departamento de bomberos. Muestre al cuerpo de bomberos las entradas al edificio. 7. Intente eliminarlo solo si no se pone en peligro. 7.1.1 Protección contra contacto accidental En la sala de máquinas, los componentes con partes móviles son principalmente las unidades de motor con los generadores accionados, compresores y bombas eléctricas. -
Página 24: Riesgo De Envenenamiento
8. ¡Llame al departamento de bomberos desde un teléfono fuera del edificio! ¿Quién dónde qué? 9. Informe a su proveedor de gas. Haga que los trabajos de mantenimiento en las líneas de gas de los sistemas de cogeneración sean realizados únicamente por personal calificado. 8.1.2 Riesgo de envenenamiento El refrigerante de la planta CHP;... -
Página 25: Evaluación De Riesgos
3. Verifique la ausencia de voltaje 4. Puesta a tierra y cortocircuito 5. Cubra o acordone las partes vivas vecinas • El supervisor responsable solo puede autorizar el trabajo después de que se hayan implementado las 5 reglas de seguridad. •... -
Página 26: Esquema De Un Sistema De Cogeneración (Chp)
Esquema de un sistema de cogeneración (CHP) Control del sistema CHP El control del sistema CHP es el cerebro de todo el sistema de cogeneración, incluido el control del motor, la regulación y la supervisión de la unidad de generación eléctrica. Además, existen requisitos específicos del sistema, como refrigeración de emergencia, control del circuito de calefacción y supervisión de varios conjuntos relacionados con el sistema. - Página 27 Además del historial y el registro de funcionamiento, los controles del motor contienen más funciones de diagnóstico y servicio, que proporcionan información valiosa para la detección temprana de anomalías y, por tanto, permiten optimizar el funcionamiento del sistema. Las situaciones de avería se pueden resolver más rápidamente y la puesta en servicio también se simplifica y acelera considerablemente con estas funciones.
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Página 28: Control Y Alimentación De Los Accionamientos Auxiliares
Control y alimentación de los accionamientos auxiliares Además del control puro del motor / turbina, un sistema CHP requiere un control central del accionamiento auxiliar y dispositivos de protección, esto también incluye la sincronización con la red y protección del generador, así como los cargadores correspondientes para baterías u otros sistemas de respaldo. -
Página 29: Modos De Operación Del Control
9.2.1 Modos de operación del control Una planta de cogeneración puede cumplir con diferentes requisitos operativos. • Operación para generación de calor En su origen y dependiendo de regulación local, el modo de operación controlada por calor es estándar. Aquí, el motor / turbina se controla en términos de rendimiento para que se produzca el calor requerido. -
Página 30: Variante Sistema Chp Con Caldera
9.2.2 Variante sistema CHP con caldera Figura 9 Esquema variante sistema CHP con caldera La Figura 9 muestra un esquema del sistema para la operación con control de calor. Un sistema de cogeneración de motor se combina con una caldera de punta. Se muestran tanto el control de la unidad como el control central. -
Página 31: Variante Sistema Chp Con Caldera De Condensación Y Almacenamiento Intermedio
9.2.3 Variante sistema CHP con caldera de condensación y almacenamiento intermedio Figura 10 Esquema variante sistema CHP con caldera de condensación y almacenamiento intermedio La Figura 10 representa la variante de sistema CHP con caldera de condensación y almacenamiento intermedio, con operación en modo controlado por calor. Aquí, la preparación de agua caliente se complementa con un sistema de almacenamiento equipado con dos calderas de condensación, con lo que puede prestar otros servicios adicionales a los de la caldera de punta. -
Página 32: Requisitos Para La Sala De Máquinas Y Consideraciones Durante La Operación
Requisitos para la sala de máquinas y consideraciones durante la operación Al operar sistemas de cogeneración, motores o micro turbinas a gas, existen requerimientos específicos para la sala de máquinas. Existen diferentes requerimientos de los que resultan los requisitos operativos correspondientes. Ambos sistemas de combustión necesitan de acuerdo a su potencia de desempeño aire para la combustión y aire para enfriamiento. -
Página 33: Sistema Combinado (Recomendado)
emergencia y se abren al exterior, son difíciles de abrir cuando la presión negativa es demasiado alta. El sistema funciona como una gran aspiradora y el aire secundario sin filtrar entra a través de fugas en las paredes y ventanas de la sala de máquinas, lo que a largo plazo también conduce a una mayor contaminación de la sala de máquinas. -
Página 34: Control De Recirculación
cambiantes. La regulación de la temperatura del aire de admisión mediante el ajuste del caudal de ventilación es posible hasta una temperatura ambiente de aproximadamente de 0 °C. En el caso de temperaturas más bajas, se requiere un sistema de circulación de aire. 10.4.1 Control de recirculación Para evitar temperaturas inadmisiblemente bajas en la sala de máquinas, la temperatura en la sala de máquinas se puede regular mezclando el aire de suministro con el aire de... -
Página 35: Determinación Del Requerimiento De Aire
intercambiadores de calor, calderas, etc., que se disipa a través del sistema de ventilación de la sala de máquinas. Esto da como resultado la necesidad de dos vías de aire, una para el aire de combustión que se succiona y retira al exterior a través de la chimenea de gases de escape, y el flujo de aire de refrigeración que debe eliminarse de la sala de máquinas. -
Página 36: Ire Ambiental
• Un motor de combustión a gas de 1.000 kW requiere de aproximadamente 1,50 kg/s (15 °C y 4.500 m³/h). • Una microturbina a gas de 200 kW requiere de aproximadamente 1,33 kg/s (15 °C y 4.000 m³/h). 10.6 Aire ambiental Como aire ambiental se entiende el aire disponible en un espacio abierto, el cual es suministrado al sistema de cogeneración. -
Página 37: Componentes Del Sistema De Ventilación
Figura 17 Potencia neta en función de la temperatura ambiente 10.7.3 Componentes del sistema de ventilación El sistema de suministro de aire se compone de varios componentes, donde todos tienen un impacto en la operación del sistema, y por ello deben revisarse periódicamente. A continuación, se enumeran y se detalla cada uno de ellos. -
Página 38: Ventiladores
de las persianas. En invierno, es posible regular la temperatura de la sala de máquinas controlando las persianas. 14 Filtros En general, es necesaria la instalación de filtros en el sistema de ventilación. Estos deben diseñarse en función de las condiciones ambientales y la marca del sistema de cogeneración. -
Página 39: Érdidas De Carga
Todos los puntos de conexión en el ducto de succión, entre el filtro y la conexión del motor, deben estar apretados. Si el ducto de succión se coloca con una pendiente hacia el motor, se debe instalar una bolsa de agua con un drenaje delante del motor. Un buen punto de referencia para dimensionar los ductos de aire, es la velocidad del aire en el ducto de admisión. -
Página 40: Sistema De Refrigeración En Sistemas Chp
Sistema de refrigeración en sistemas CHP En los sistemas de cogeneración de motor, siempre debe garantizarse la disipación de calor, ya que los motores deben enfriarse. Por regla general, la mitad de la potencia térmica se transfiere al agua de refrigeración y la otra mitad se extrae en los gases de escape a través de intercambiadores de calor de gases de escape. - Página 41 un vaso de expansión de diafragma, mientras que el nivel de agua de refrigeración es monitoreado por el sistema de control. En este grupo se integran una válvula de seguridad, una válvula de ventilación y descarga, y un dispositivo de protección ante bajos niveles de agua.
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Página 42: Figura 18 Diagrama Circuito De Refrigeración Doble
Figura 18 Diagrama circuito de refrigeración doble Gas de combustión Silenciador de escape Motor AWT intercambiador de calor de gases de escape Línea de control de gas Válvula de bypass Utilización del calor Válvula del acelerador Enfriamiento de mezcla Precalentamiento eléctrico... -
Página 43: Parámetros Referenciales En Los Circuitos De Refrigeración
Sistema enfriamiento Variador de frecuencia emergencia Catalizador KWT Intercambiador de calor de agua refrigerante Enfriador de emergencia Enfriador de mesa 17.3 Parámetros referenciales en los circuitos de refrigeración 17.3.1 Presión Todas las presiones para líquidos se expresan en bar de sobrepresión. 18 Presión mínima La mínima presión de operación requerida en la salida del motor es de 1,5 bar. -
Página 44: Sistema De Refrigeración Con Agua
19.2 Sistema de refrigeración con agua Para mantener la frecuencia entre mantenimiento y mantener la funcionalidad y eficiencia del sistema, el sistema de enfriamiento debe disipar el calor generado. En el caso de una planta de cogeneración, el usuario del calor entrega los parámetros de diseño para el sistema de refrigeración. -
Página 45: Controlador De Temperatura
de seguridad. En el circuito de refrigeración del motor y de la mezcla, las válvulas de seguridad se utilizan con presiones específicas, normalmente 3 bar. 19.2.3 Controlador de temperatura Es importante mantener la temperatura del agua de refrigeración. Para este propósito se suelen utilizar controladores electrónicos de temperatura, que pueden regular la temperatura establecida a un punto de ajuste constante, y la variable controlada también puede estar en un circuito externo / circuito de calefacción. -
Página 46: Ircuito De Refrigeración De Emergencia
de los 60 °C, en este caso se integra un intercambiador de calor adicional en el ducto de los gases de escape. El factor clave en este punto es la temperatura de retorno en el circuito de calefacción, donde esta temperatura debe ser baja. 19.4 Circuito de refrigeración de emergencia El enfriador de emergencia se utiliza cuando el circuito de calefacción que se usa para enfriar el motor no puede disipar la potencia térmica requerida. -
Página 47: Sistema De Gases De Escape
Sistema de gases de escape El sistema de gases de escape es una parte esencial de un sistema CHP. En aplicaciones de sistemas de CHP se utilizan generalmente intercambiadores de calor de alta temperatura y es la parte del sistema la que determina esencialmente la eficiencia del sistema. -
Página 48: Omponentes Del Sistema De Escape
20.2 Componentes del sistema de escape Los principales componentes del sistema de gases de escape son el catalizador, el silenciador de gases de escapes, el intercambiador de calor de gases de escape y la llave de paso para los gases de escape. 20.2.1 Catalizadores En la mayoría de los sistemas, los convertidores catalíticos son la base para el cumplimiento de las normas de emisiones. -
Página 49: Aletas De Control De Gases De Escape
1,5 a 2,0), los puntos de rocío de los gases de escape también son correspondientemente más bajos. En general, se debe incluir un drenaje / separador de condensado continuo suficientemente grande en todos los sistemas en los que se utilicen intercambiadores de calor de gases de escape. -
Página 50: Sistema De Combustión
Sistema de combustión 21.1 Sistema de combustión en la turbina Las micro turbinas de gas son un sistema de flujo basado en turbinas radiales. La cámara de combustión está bajo presión y el combustible debe estar provisto a la presión de inyección adecuada. -
Página 51: Mezclador De Gases
22 Indicación sobre las líneas de purga y respiración en las líneas de control de gas En general, solo las líneas de control de gas aprobadas por el fabricante del grupo electrógeno pueden utilizarse para operar los motores de gas. Antes de mezclar el gas con el aire en el mezclador Venturi, la presión del gas y el aire se deben igualar. -
Página 52: Otas Sobre El Mantenimiento De Los Sistemas De Gas
Figura 19 Succión Tubo Venturi de MWM Donde: • 1 Entrada gas • 2 Entrada aire • 3 Salida mezcla gas-aire • 4 Conector al motor • 5 Ranura ingreso gas 22.2 Notas sobre el mantenimiento de los sistemas de gas Al trabajar con ductos de gas, entre otros, deben revisarse las diferentes normativas según... -
Página 53: Sistema De Lubricación De Aceite
Sistema de lubricación de aceite 23.1 Lubricación en motor a combustión En todos los tipos de motores, en regla generación se considera una pre-lubricación que reduce significativamente el desgaste del motor. Para la pre-lubricación se utilizan unidades de bomba de pre-lubricación accionadas eléctricamente. En la mayoría de los casos, las unidades de bomba de pre-lubricación están unidas al bastidor de la base de la unidad. -
Página 54: Sistema De Lubricación
23.2 Sistema de lubricación Figura 20 Sistema aceite lubricante de un sistema CHP Donde: • 1 Motor a gas • 2 Filtro de aceite lubricante • 3 Enfriador de aceite lubricante • 4 Bomba de pre-lubricación • 5 Depósito de aceite del bastidor base •... -
Página 55: Depósito De Aceite Usado
23.2.2 Depósito de aceite usado Este depósito recoge el aceite usado del sistema, para luego ser eliminado de forma segura. Por lo general, su capacidad es equivalente, al menos, a dos cambios de aceite y, al igual que el tanque de aceite nuevo, está diseñado para ser llenado. 23.2.3 Tanque diario El tanque diario contiene una cantidad de aceite equivalente al consumo normal entre verificaciones del nivel. -
Página 56: Equipos De Medición, Vigilancia Y Control
Equipos de medición, vigilancia y control Para la operación segura de un sistema CHP se requiere de equipos de medición, vigilancia y control. Todos los sistemas de combustión deben cumplir los requisitos de seguridad específicos del país. Las condiciones de medición, vigilancia y control las establece el fabricante o pueden estar definidas en directrices específicas de cada país, y estas definen las propiedades y funcionalidades del sistema de control. -
Página 57: Sala De Control Eléctrica
interruptores de presión para monitorear el estado del sistema de gases de escape de forma ininterrumpida. Se debe verificar que el ducto de los gases de escape permanezca libre y por regla general, los presostatos se instalan delante de los intercambiadores de calor para evitar que se tapen con hollín. - Página 58 específico, en el sistema o en cualesquiera de sus partes en las que son utilizados y en todos los modos operativos esperados. Los cables deben construirse, instalarse, protegerse, usarse y mantenerse en buen estado, de manera de evitar al máximo de los posible cualquier peligro.
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Página 59: Anexos
Anexos 26.1 Plan de Mantenimiento de un Sistema de Cogeneración con Motor Sistema de Cogeneración con Motor Exteriores / toda la instalación Inspección visual externa (estanqueidad / contaminación) Controle el estado de funcionamiento (gases de escape, temperatura del agua de refrigeración) Controle en nivel de ruido en modo de operación Inspeccione los dispositivos de seguridad Inspeccione las líneas de gas... - Página 60 Válvulas / encendido Inspeccione el juego de válvulas, ajuste las válvulas si es necesario 23 Inspeccione / cambie el montaje del balancín 24 Revisar / cambiar bujías 25 Inspeccionar el sistema de encendido 26 Limpiar transductor de pulsos / revisar distancia Inspeccione / cambie el cable de encendido / conector de bujía 28 Inspeccione / cambiar bobinas de encendido...
- Página 61 45 Apriete los tornillos de la culata 46 Revise / reemplace la culata del cilindro Limpie las cámaras de combustión, revise las camisas de los cilindros 48 Revise la válvula de mariposa y el varillaje 49 Compruebe la compresión Sistema de gases de escape 50 Comprobar control lambda / servomotor 51 Compruebe el voltaje de la sonda lambda 52 Comprobar / cambiar sondas lambda...
- Página 62 Controle las conexiones por tornillo y enchufes en la sala eléctrica 70 Controle las funciones del control eléctrico 71 Compruebe el funcionamiento de interruptores y botones 72 Revise / cambie las baterías...
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Página 63: Lan De Mantenimiento De Microturbina A Gas
26.2 Plan de Mantenimiento de Microturbina a Gas • Plan de Mantenimiento Microturbina C200/C100 a gas natural (4.000 - 80.000 horas de operación) - Página 64 Plan de Mantenimiento Microturbina a Gas C200...