Turbina

1 Universidad Fermín Toro Toro Cabudare, Estado Lara

Informe Técnico Turbina Turbina de Vapor de la marca Kawasai de !"#$$ %&'

(utor)*+eicson o-uera

Febrero, .$/#




0E1U2E El presente informe técnico tiene como objetivo Elaborar un plan de mantenimiento para la turbina de vapor de la marca Kawasaki y de unos 37500 BH! Enmarc"ndose en un método descriptivo# donde se describir"n las pautas de la turbina antes mencionada# en cuanto a la normativa aplicativa# aver$as %abituales# mantenimiento y principales repuestos# con la finalidad de proveer informaci&n si'nificativa para una determinada parada de planta para su mantenimiento correctivo y preventivo! El motivo para su desarrollo es ad(uirir conocimientos sobre el mantenimiento de las turbinas de vapor# ya (ue una de las 'randes salidas al mercado laboral son las cent central rales es eléc eléctr tric icas# as# en ella ellass encon encontr tram amos os turbi turbinas nas de vapor vapor conec conecta tada dass a un 'enerador para producir la electricidad y otra motivaci&n es (ue al %aber estudiado la diplomatura diplomatura en m"(uinas navales# es un valor a)adido para (ue en caso de embarcar en 'aseros tener unos conocimientos previos sobre el mantenimiento de ellas!




0E1U2E El presente informe técnico tiene como objetivo Elaborar un plan de mantenimiento para la turbina de vapor de la marca Kawasaki y de unos 37500 BH! Enmarc"ndose en un método descriptivo# donde se describir"n las pautas de la turbina antes mencionada# en cuanto a la normativa aplicativa# aver$as %abituales# mantenimiento y principales repuestos# con la finalidad de proveer informaci&n si'nificativa para una determinada parada de planta para su mantenimiento correctivo y preventivo! El motivo para su desarrollo es ad(uirir conocimientos sobre el mantenimiento de las turbinas de vapor# ya (ue una de las 'randes salidas al mercado laboral son las cent central rales es eléc eléctr tric icas# as# en ella ellass encon encontr tram amos os turbi turbinas nas de vapor vapor conec conecta tada dass a un 'enerador para producir la electricidad y otra motivaci&n es (ue al %aber estudiado la diplomatura diplomatura en m"(uinas navales# es un valor a)adido para (ue en caso de embarcar en 'aseros tener unos conocimientos previos sobre el mantenimiento de ellas!

3 34ICE *+,-./11*2+ .B4E,*.6 8E,./.6 H*6,.-*9 /E :9 ,-B*+9 /E 9./E61-*1*2+ /E: E;*98*E+,. +.-89,* +.-89,*9 9 9:*19B:E 9E-*96 H9B*,9:E6 E+ ,-B*+96 /E 9.89+,E+*8*E+,. /E ,-B*+96 /E 9.-*+1*9:E6 -EE6,.6 -E?E-E+,E6 [email protected]

pp!    3 < = 7 > 3 35 3A

IT054UCCI6 :a mayor parte de la ener'$a 'enerada en el mundo se produce con turbinas de vapor! 6e trata de un e(uipo robusto# bien conocido y muy eperimentado! 1asi la mayor parte de los problemas (ue puede tener se conocen bien# y se conoce adem"s como soluc solucio ionar narlo los! s! or or ello ello## respe respeta tarr las las inst instruc rucci cion ones es de op opera eraci ci&n &n y reali realiCa Carr un mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes! Es por ello# (ue se considera a la turbina de vapor como una planta de co'eneraci&n es un e(uipo sencillo# y como m"(uina industrial# es una m"(uina madura# bien conocida y muy eperimentada! 6e conoce casi todo de ella! 8"s del 70 D de la ener'$a eléctrica 'enerada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor! El funcionamiento es muy sencillo se introduce vapor a una temperatura y presi&n determinadas determinadas y este vapor %ace 'irar unos "labes unidos a un eje rotorF a la salida de la turbina# el vapor (ue se introdujo tiene una presi&n y una temperatura inferior! arte de la ener'$a perdida por el vapor se emplea en mover el rotor! +ecesita también de unos e(uipos auiliares muy sencillos# como un sistema de lubricaci&n# de refri'eraci&n# unos cojinetes de fricci&n# un sistema de re'ulaci&n y control# y poco m"s! En el si'uiente informe técnico# se describir" al'unos aspectos importantes de la turbina de vapor# espec$ficamente la marca Kawasaki y de unos 37500 BH! BH!

5%*ETIV51 Elaborar un plan de mantenimiento para la turbina de vapor de la marca Kawasaki y de unos 37500 BH!

2ET545 El método a utiliCar es de tipo descriptivo# de esta manera# se consideran las pautas a se'uir para el reconocimiento de las descripciones de las turbinas de vapor# as$ como también la normativa aplicativa con el respectivo mantenimiento

&I1T50I( 4E L( TU0%I( 4E V('50 'rimeras turbinas de vapor) Hist&ricamente# las primera turbina de vapor de la (ue se tiene constancia fue construida por Her&n de 9lejandr$a alrededor del a)o 75 9! 1!# la cual consist$a en un esfera met"lica con dos toberas en sus polos y orientadas en el mismo sentido por donde escapaba el vapor! :a esfera 'iraba diametralmente# apoyada sobre la caldera por los conductos de entrada del vapor!

Hasta A= no se tiene constancia de un nuevo dise)o independiente de una turbina de vapor# Giovanni Brance utiliCo un c%orro de vapor para impulsar el 'iro de una rueda de molino de a'ua# aun(ue no lo'ro aplicarlo a nin'n uso industrial til!

En la turbina de reacci&n se produce un escalonamiento de velocidad! Este escalonamiento consiste en producir una 'ran ca$da de presi&n en un 'rupo de toberas y utiliCar la velocidad resultante del vapor en tantos 'rupos de alabes como sea necesario mediante un jue'o de endereCadores reorientando el vapor de salida de la primera etapa para (ue entre en un se'undo rodete!

4E1C0I'CI6 4EL E7UI'(2IET5 9 continuaci&n se describen las partes de una turbina de vapor# la cual# a partir del vapor suministrado por la caldera# transforma la ener'$a térmica en mec"nica# y de forma (ue vaya pasando por las diferentes etapas# el vapor va perdiendo ener'$a y aumentando su volumen espec$fico# de tal forma (ue en las ltimas etapas# la turbina tendr" un mayor tama)o para poder aprovec%ar mejor la epansi&n del vapor %asta (ue lle'ar" un momento (ue ese vapor final ser" mandado al condensador y de nuevo empeCar" el ciclo por la caldera %asta lle'ar otra veC a la turbina! 6e'n la potencia de la turbina y se'n el emplaCamiento de la instalaci&n# la turbina podr" tener etracciones de vapor para (ue ese vapor re'rese a la caldera y ser recalentado para poder aumentar el rendimiento de la instalaci&n! :a turbina (ue tomamos de referencia para llevar a cabo este informe técnico# es una turbina de la marca Kawasaki y de unos 37500 BH! -

El rotor: El rotor o eje de una turbina es de acero fundido con ciertas cantidades de +$(uel o cromo para darle tenacidad al rotor# y es de di"metro aproimadamente uniforme! +ormalmente las ruedas donde se colocan los alabes se acoplan en caliente al rotor! ,ambién se pueden fabricar %aciéndolos de una sola pieCa forjada# ma(uinando las ranuras necesarias para colocar los alabes! :os "labes m&viles ser"n los (ue dar"n el movimiento 'iratorio al rotor o eje a través del paso del vapor por sus diferentes etapas! 9l final# el eje ser" conectado mediante bridas o un acoplamiento fleible al e(uipo o elemento a diri'ir con su movimiento 'iratorio!

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La carcasa: :a carcasa o estator se divide en dos partes la parte inferior# unida a la bancada y la parte superior# desmontable para el acceso al rotor! 9mbas contienen las coronas fijas de toberas o alabes fijos! :as carcasas se realiCan de %ierro# acero o de aleaciones de este# dependiendo de la temperatura de trabajo# obviamente las partes de la carcasa de la parte de alta presi&n son de materiales m"s resistentes (ue en la parte del escape! :a %umedad m"ima debe ser de un 0D para las ltimas etapas! +ormalmente se encuentra recubierta por una manta aislante (ue disminuye la radiaci&n de calor al eterior# evitando (ue el vapor se enfr$e y pierda ener'$a disminuyendo el rendimiento de la turbina! Esta manta aislante suele estar recubierta de una tela impermeable (ue evita su de'radaci&n y permite desmontarla con mayor facilidad!

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Los Álabes: se realiCan de aceros inoidables# aleaciones de cromo%ierro# con las curvaturas de dise)o se'n los "n'ulos de salida de vapor y las velocidades

necesarias! :as ltimas etapas son cr$ticas por la posibilidad de eistencia de part$culas de a'ua (ue erosionar$an los alabes! or ello se fija una cinta de metal satélite soldando con soldadura de plata en el borde de ata(ue de cada alabe para retardar la erosi&n! :os alabes fijos y m&viles se colocan en ranuras alrededor del rotor y carcasa! :os alabes se pueden ase'urar solos o en 'rupos# fij"ndolos en su posici&n por medio de ranuras en el rotor! :a ra$C del "labe puede tener forma de abeto# ranura en forma de ,# abeto en forma semicircular! ,ambién se pueden ase'urar mediante pasadores# en forma perno# o mediante remac%es! :os etremos de los alabes se fijan en un anillo donde se remac%an# y los m"s lar'os a menudo se amarran entre s$ con alambres o barras en uno o dos lu'ares intermedios# para darles mayor ri'ideC! :as diferentes etapas de una turbina est"n comprendidas por %ileras de álabes fijos y móviles! :a funci&n de los álabes fijos es diri'ir el flujo de vapor con el "n'ulo y velocidad adecuados %asta los "labes m&viles para aprovec%ar de una forma m"s eficiente la ener'$a del vapor! En cambio# los "labes m&viles se encar'an de convertir la masa de vapor diri'ida por los "labes fijos en velocidad rotacional y momento torsor! :os "labes tienen diferentes formas# todo ello depende si %ablamos de "labes de impulso o acci&n Iel nombre de estos "labes viene a partir de las turbinas de acci&n (ue operan s&lo con este tipo de "labes# normalmente usadas para el accionamiento de turbobombas u otras m"(uinasJ! Este tipo de "labes se caracteriCan por la 'ran velocidad de entrada del vapor y (ue 'iran en la misma direcci&n (ue el vapor! 9l pasar de una corona a otra tienen una pe(ue)a pérdida de presi&n y el vapor va perdiendo velocidad! ,ienen forma de  y no siempre son simétricos! or otra parte tenemos los "labes de reacci&n Ico'en el nombre de las turbinas de reacci&n# pero para aprovec%ar mejor el rendimiento del vapor# se combinan las turbinas de acci&n y las turbinas de reacci&n en una misma turbina pero en diferentes etapas# es por eso (ue pasan a llamarse "labes de acci&n y "labes de reacci&nJ! Los álabes de reacción se caracteriCan por la 'ran velocidad (ue entra el vapor# no

obstante# no es tan alta como los de acci&n! En este caso el perfil del "labe permite (ue el fluido se epanda a través del "labe# con lo (ue# al salir %abr" disminuido la presi&n y la velocidad! 9cto se'uido pasar" por la si'uiente corona de "labes fijos para aumentar de nuevo su velocidad y entrar en otra corona de "labes m&viles y as$ sucesivamente %asta la ltima etapa de la turbina! ,ienen forma de 'ota en el borde de ata(ue con 'rosor 'radual %asta el borde de salida!

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Válvula de regulación: -e'ula el caudal de entrada a la turbina# siendo de los elementos m"s importantes de la turbina de vapor! Es accionada %idr"ulicamente con la ayuda de un 'rupo de presi&n de aceite Iaceite de controlJ o neum"ticamente! ?orma parte de dos laCos de control el laCo (ue controla la velocidad de la turbina y el laCo (ue controla la car'a o potencia de la turbina! Estas v"lvulas nos proporcionar"n la %abilidad de poder arrancar y parar en condiciones normales y de emer'encia! ,ienen (ue ser capaces de parar el suministro de vapor de una forma r"pida y fiable!  tienen (ue funcionar de forma correcta para evitar fu'as o para evitar sobrecar'as (ue podr$an da)ar la turbina!

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Cojinetes de apoyo, de bancada o radiales: 6obre ellos 'ira el rotor! 6uelen ser de un material blando# y recubiertos de una capa lubricante (ue disminuya la fricci&n! 6on elementos de des'aste# (ue deben ser sustituidos peri&dicamente# bien con una frecuencia establecida si su coste es bajo respecto de su producci&n# o bien por observaci&n de su superficie y cambio cuando se encuentren en un estado deficiente!

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Cojinete de empuje o aial: El cojinete aial# o de empuje impide el desplaCamiento del rotor en la direcci&n del eje# Evitando el empuje aial (ue sufre el eje por el efecto del vapor repercuta en el reductor# da)"ndolo seriamente! +o se encuentra en contacto con el eje si no (ue %ace tope con un disco (ue forma parte solidaria con el eje! El cojinete est" construido en un material blando y recubierto por una capa de material (ue disminuya la fricci&n entre el disco y el cojinete! 9dem"s# debe encontrarse convenientemente lubricado! ara comprobar el estado de ese cojinete# adem"s de la medida de la temperatura y de las vibraciones del eje# se mide de forma constante el desplaCamiento aial! 6i se ecede el l$mite permitido# el sistema de control provoca la parada de la turbina o impide (ue esta complete su puesta en marc%a!

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!istema de lubricación: roporciona el fluido lubricante# 'eneralmente aceite! ara ase'urar la circulaci&n del aceite en todo momento el sistema suele estar e(uipado con tres bombas "omba mecánica principal: Esta acoplada al eje de la turbina# de forma (ue siempre (ue este 'irando la turbina est" 'irando la bomba# ase'ur"ndose as$ la presi&n de bombeo mejor (ue con una bomba eléctrica! +o obstante# en los arran(ues esta bomba no da presi&n suficiente# por lo (ue es necesario (ue el e(uipo ten'a al menos una bomba adicional! "omba auiliar: 6e utiliCa eclusivamente en los arran(ues# y sirve para ase'urar la correcta presi&n de aceite %asta (ue la bomba mec"nica puede realiCar este servicio! 6e conecta antes del arran(ue de la turbina y se -

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desconecta a unas revoluciones determinadas durante el arran(ue# cambi"ndose autom"ticamente de la bomba auiliar a la bomba principal! ,ambién se conecta durante las paradas de la turbina! "omba de emergencia: 6i se produce un problema de suministro eléctrico en la planta# esta (ueda sin tensi&n# durante la parada %abr$a un momento en (ue la turbina se (uedar$a sin lubricaci&n# ya (ue la bomba auiliar no tendr$a tensi&n! ara evitar este problema# las turbinas suelen ir e(uipadas con una bomba de emer'encia (ue funciona con corriente continua proveniente de un sistema de bater$as!

!istema de etracción de va#os: El dep&sito de aceite suele estar a presi&n inferior a la atmosférica para facilitar la etracci&n de vapores de aceite y dificultar una posible fu'a de aceite al eterior! ara conse'uir este vac$o# el sistema de lubricaci&n suele ir e(uipado con un etractor! !istema de refrigeración de aceite: El aceite en su recorrido de lubricaci&n se calienta modificando su viscosidad# y por tanto# sus caracter$sticas lubricantes# lle'ando a de'radarse si el calor es ecesivo! ara evitarlo# el sistema de lubricaci&n dispone de unos intercambiadores (ue enfr$an el aceite# estos intercambiadores pueden ser aireLaceite# de forma (ue el calor del aceite se evacua a la atm&sfera# o a'uaLaceite# de forma (ue el calor se transfiere al circuito cerrado de refri'eraci&n con a'ua de la planta! !istema de aceite de control: 1uando la v"lvula de re'ulaci&n se acciona &leo %idr"ulicamente el conjunto de turbina va e(uipado con un 'rupo de presi&n para el circuito de aceite de control! Este# debe mantener la presi&n normalmente entre los 50 y los 00 bars de presi&n %idr"ulica! El sistema de control 'obierna la v"lvula de salida del 'rupo# (ue %ace lle'ar al aceite %asta la v"lvula de re'ulaci&n de entrada de vapor con la presi&n adecuada! !istema de sellado de vapor: :as turbinas de vapor est"n e(uipadas con sellos de carb&n# (ue se ajustan al eje# yMo con laberintos de vapor! 1on esto se consi'ue evitar (ue el vapor sal'a a la atm&sfera y disminuyan la eficiencia térmica de la turbina!

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Virador: El sistema virador consiste en un motor eléctrico o %idr"ulico (ue %ace 'irar lentamente la turbina cuando no est" en funcionamiento! Esto evita (ue el rotor se curve# debido a su propio peso o por epansi&n térmica# en parada! :a velocidad de este sistema es muy baja Ivarios minutos para completar un 'iro completo de turbinaJ# pero se vuelve esencial para ase'urar la correcta rectitud del

rotor! 6i por al'una raC&n este sistema se detiene Iaver$a del rotor# aver$a de la turbina# inspecci&n interna con desmontajeJ es necesario ase'urar (ue# antes de arrancar# estar" 'irando varias %oras con el sistema virador! -

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Compensador: Es el elemento de uni&n entre la salida de la turbina y el resto de la instalaci&n I'eneralmente las tuber$as (ue conducen al condensador o el propio condensadorJ! a (ue la carcasa de la turbina sufre 'randes cambios de temperatura# este elemento de uni&n es imprescindible para controlar y amorti'uar el efecto de dilataciones y contracciones! !istema de drenaje del vapor condensado: 6e utiliCa para el drenaje del vapor condensado cuando se est" arrancando la turbina antes de funcionar a plena car'a# en este caso# el vapor condensado (ue %aya podido (uedarse después de la parada en v"lvulas# puntos bajos o venteos# podr$a da)ar la turbina! or esta raC&n nos interesa (ue este sistema trabaje en buenas condiciones ya (ue nos podr$a lle'ar a dar problemas tan 'raves como la curvatura del rotor!

502(TIV( ('LIC(%LE :a normativa utiliCada es N-ules and -e'ulations for t%e 1lassification of 6%ips# 4uly 005O Inormas y re'ulaciones para la clasificaci&n de barcos de 4ulio del 005J! 1oncretamente en la parte 5# N8ain and 9uiliary mac%ineryO Ima(uin"ria principal y auiliarJ# N6team turbinesO Iturbinas de vaporJ! :os re(uisitos se aplican para turbinas de vapor para propulsi&n principal y también para servicios auiliares donde la potencia sea superior a 0 kP o 50 s%p Ipotencia en el ejeJ! 9 continuaci&n se resumen las partes de la normativa (ue a mi entender inciden de un modo m"s decisivo en el tipo de turbina sobre el (ue versa el informe técnico!

'lanos 8 particularidades Planos. -

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:os si'uientes planos est"n sometidos a consideraciones# junto con las particularidades de los materiales# m"imas potencias en el eje y revoluciones por minuto! :as presiones y temperaturas se aplican a la potencia m"ima en el eje y bajo condiciones de emer'encia (ue est"n indicadas en los si'uientes planos! lano General o 8ontaje de 6ecciones o -otores y 9coplamientos o 1arcasas o ara las condiciones de emer'encia# todas las particularidades para la propulsi&n en caso de emer'encia est"n en el punto! /onde los rotores y las carcasas son de construcci&n soldada# los detalles de las juntas soldadas tienen (ue tenerse en consideraci&n! En 'eneral# los planos para turbinas auiliares no es necesario tenerlos presentes!

Materiales -

General En la selecci&n de los materiales# se tienen (ue tomar en consideraci&n o la resistencia al desliCamiento# resistencia a la corrosi&n y a las

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incrustaciones en temperaturas de trabajo para ase'urar un funcionamiento satisfactorio durante un lar'o periodo de tiempo de vida en condiciones de servicio! :a fundici&n 'ris no tiene (ue ser usada para temperaturas superiores a A0Q1!

8ateriales para forja o :os rotores y los discos tienen (ue ser forjados en acero! ara forjas al carb&nLman'aneso# el m$nimo espec$fico para la resistencia a la tensi&n tiene (ue estar seleccionado entre <00 y A00 +Mmm I< y A k'fMmm J! ara aleaciones en aceros forjados# el m$nimo espec$fico para la resistencia a la tensi&n tiene (ue estar seleccionado entre 500 y >00 +Mmm I5 y > +Mmm J! ara discos y otras aleaciones en aceros forjados# el m$nimo espec$fico para la resistencia a la tensi&n tiene (ue estar seleccionado entre 500 y 000 +Mmm I5 y 0 +Mmm J! o ara aleaciones de acero# los detalles de la composici&n (u$mica# el tratamiento térmico y las propiedades mec"nicas tienen (ue estar presentados para aprobarlos! o 1uando se propon'a utiliCar un material con mayor resistencia a la tensi&n# todos los detalles tienen (ue estar presentados para aprobarlos!

Diseño y Construcción -

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General o En el dise)o y en los planos de la ma(uinaria de la turbina# tiene (ue %acerse una adecuada disposici&n para la epansi&n relativa de las diferentes partes de la turbina# y se %ay (ue tener una atenci&n especial para minimiCar las deformaciones en condiciones de operaci&n! o :os cojinetes de la turbina est"n dispuestos y apoyados para (ue la lubricaci&n no se vea afectada por el flujo de calor de las partes calientes adyacentes de la turbina! 6e tiene (ue proveer de una forma efectiva para interceptar fu'as de aceite y prevenir (ue éstas no %a'an alcanCar altas temperaturas en cas(uillos# carcasas y tuber$as de vapor! :as aberturas de los drenajes y tuber$as provenientes de las cavidades de los deflectores ser"n suficientemente 'randes para prevenir una acumulaci&n en caso de fu'a de aceite! 1omponentes 6oldados

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:os rotores de las turbinas# cilindros y componentes asociados fabricados mediante soldadura se considerar"n aceptados si son construidos por empresas (ue trabajen con los e(uipos adecuados y bajo la e(uivalente normativa# para rotores y cilindros respectivamente# lo re(uerido en N-ules for 1lass  and 1lass M welded pressure vesselsO ! 9ntes de (ue el trabajo sea empeCado# los fabricantes tendr"n (ue someterse a las consideraciones de los procedimientos de soldadura y a los rutinarios e"menes de juntas con ensayos no destructivos! :os materiales usados para la construcci&n de rotores de turbinas# cilindros# diafra'mas# condensadores# etc!# ser"n de calidad soldada! /onde se propon'a construir rotores a partir de dos o m"s componentes unidos por soldadura# todos los detalles de la composici&n (u$mica# propiedades mec"nicas y tratamiento térmico de los materiales# todo junto con las particularidades de los consumibles de soldadura# un resumen del procedimiento de soldadura# método de fabricaci&n y tratamiento térmico# se tendr"n en consideraci&n! :as juntas en rotores y juntas mayores en cilindros ser"n dise)adas con plena dureCa y para la fusi&n completa de la junta! El adecuado precalentamiento ser" empleado para cilindros de aceros dulces y componentes y cuando el 'rosor del metal eceda de << mm# y para todos los cilindros de bajas aleaciones de acero y componentes y para cual(uier parte donde se necesite una junta de fijaci&n! El tratamiento térmico para aliviar esfuerCos ser" aplicado a todos los cilindros y componentes asociados al final de la soldadura de todas las juntas y estructuras adjuntas! ara ver los detalles del tratamiento térmico para aliviar esfuerCos# temperatura y duraci&n# El tratamiento térmico de los rotores soldados ser" llevado a cabo como est" aprobado! :os inspectores estar"n satisfec%os con la calidad deseada de la soldadura lo'rada con el procedimiento y e(uipos necesarios y# por esta raC&n# las muestras representativas de las juntas soldadas ser"n proporcionadas para el eamen radio'r"fico y pruebas mec"nicas! ara lo cilindros# las pruebas mec"nicas de las juntas a tope est"n incluidas tensi&n# doblado y macro pruebas! ara los diafra'mas# toberas planas# etc!# las muestras representativas ser"n seccionadas y macro'rabadas! ara los rotores# las pruebas mec"nicas incluir"n tensi&n Itodo el metal soldadoJ# tensi&n Ien juntasJ# doblado ItransversalJ# doblado Ilon'itudinalJ y macropruebas

En producci&n posterior# la comprobaci&n de las pruebas de la soldadura ser"n llevadas a cabo con la discreci&n de los inspectores! *ncrementadores de esfuerCos o :as soldaduras en filetes lisos ser"n sometidas a cambios bruscos de secci&n en rotores# %usillos# discos# ra$ces de los "labes y espi'as! :os a'ujeros para remac%es para las envolventes de los "labes ser"n rodeadas y comprobados sus radios en la parte superior e inferior de las caras# y en las espi'as ser"n comprobados sus radios en sus juntas con las puntas de los "labes! :os a'ujeros de balance en discos ser"n soldados alrededor y pulidos! o :os inspectores verificar"n el trabajo y la soldadura de los "labes a las bandas envolventes# y (ue las espi'as de los "labes est"n libres de 'rietas# particularmente con los "labes de materiales de alta tensi&n! :as muestras ser"n seccionadas y eaminadas# y se llevar"n a cabo pruebas (ue deber"n ser consideradas por los inspectores! o

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/iscos montados en el rotor o :os discos del rotor montados en la turbina principal ser"n ase'urados con c%avetas# clavijas u otros métodos aprobados! ibraciones 6e tiene (ue tener cuidado en el dise)o y fabricaci&n de los rotores de o las turbinas# discos del rotor y "labes para ase'urarse (ue (uedan libres de vibraciones ecesivas dentro del ran'o de velocidades de operaci&n! Ha de tenerse en cuenta las vibraciones en los "labes como efecto de la fuerCa centr$fu'a# la fijaci&n de las ra$ces de los "labes# temperaturas de los metales y fleibilidad de los discos donde sea apropiado! o ara las vibraciones y alineamiento de los sistemas de propulsi&n principal formados por turbinas en'ranadas a la l$nea de ejes! *nfluencias Eternas :as tuber$as y conductos conectados a la carcasa de la turbina ser"n o dise)ados para (ue las car'as de empuje y los momentos aplicados no sean ecesivos para la turbina! :as rejas y cual(uier accesorio para los soportes desliCantes o soportes de placas fleibles ser"n colocados para (ue la epansi&n de la carcasa no esté restrin'ida! 1uando los soportes de la turbina principal estén incorporados a un tan(ue estructural# se tendr" en cuenta (ue las variaciones de temperaturas en

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el tan(ue en servicio no afectan de manera de una manera severa la alineaci&n de la turbina! 9limentaci&n de vapor y sistema de a'ua o En los planos del sistema de sellado de las cajas estancas# las tuber$as tendr"n (ue ser autoLdrenables y tienen (ue tomarse todas las precauciones necesarias para (ue el vapor condensado no entre en las cajas estancas y en la turbina! :a alimentaci&n de vapor a través del sistema de caja estanca tendr" (ue estar montado con un pur'ador! En el eyector de aire para la recirculaci&n del sistema de a'ua# la conei&n al condensador estar" localiCada para (ue no pueda afectar al rotor o carcasa de la turbina de baja! irador o El virador de las turbinas de propulsi&n estar"n operativos permanentemente!

Planos de Seguridad -

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Elementos de protecci&n en caso de sobrecar'a o :a turbina principal y auiliares deber"n disponer de elementos de protecci&n en caso de sobrecar'a para el paro autom"tico del suministro de vapor y prevenir (ue la velocidad m"ima de dise)o sea sobrepasada m"s de un 5 D! o 1uando dos o m"s turbinas formen parte de la instalaci&n principal y estén acopladas de forma separada a la misma rueda de en'ranaje y esté provista de un elemento de protecci&n por sobrecar'a# éste estar" instalado en la parte delantera de la turbina de baja# adem"s# en la plataforma de maniobra eistir" un en'ranaje manual para el paro del vapor en caso de emer'encia! -e'uladores de velocidad 1uando la instalaci&n de la turbina incorpora un inversor# transmisi&n o eléctrica o %élice reversible# adem"s de un re'ulador de velocidad independientes o en combinaci&n# se montar" un elemento de protecci&n en caso de sobrecar'a# y debe ser capaC de controlar la velocidad de la turbina sin car'a# sin tener (ue utiliCar el elemento de protecci&n en caso de sobrecar'a! o :as turbinas auiliares para mover 'eneradores eléctricos se montar"n con re'uladores de velocidad los cu"les# estar"n ajustados para controlar la velocidad dentro de un 0 D para una variaci&n moment"nea y un 5 D para una variaci&n permanente cuando en plena car'a aumente ésta repentinamente! :as variaciones de velocidad

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permanentes en m"(uinas de corriente alterna para operaciones de conei&n en paralelo ser"n sincroniCadas con una tolerancia de R 0#5D! Elementos de protecci&n por poco vac$o y sobrepresi&n o :as v"lvulas de desa%o'o de se'uridad estar"n al final del escape o en otras posiciones aprobadas en todas las turbinas principales# y la v"lvula (ue descar'ue fuera ser" visible y cautelosamente situada si es necesario! 1uando se esté provisto un elemento de corte por bajo vac$o# la v"lvula de desa%o'o de se'uridad en turbinas de baja presi&n ser"n omitidas! :as v"lvulas de desa%o'o de se'uridad estar"n al final del escape de o las turbinas auiliares y la v"lvula (ue descar'ue fuera ser" visible y cautelosamente situada si es necesario! :os elementos de corte por bajo vac$o y sobrepresi&n# estar"n provistos en las turbinas auiliares y no instalados en sus propios condensadores! ur'adores en las coneiones de vapor o 9ntirretornos u otros medios# los cu"les preven'an el retorno de vapor y a'ua a las turbinas# estar"n instalados en los pur'adores en las coneiones de vapor! 1oladores de vapor :os coladores de vapor estar"n provistos cerca de las entradas de o vapor para marc%a avante y marc%a atr"s para las turbinas de alta presi&n# o de forma alternativa en las entradas de las v"lvulas de maniobra!

Planes de Emergencia -

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?allo de :ubricaci&n o :os planes estar"n preparados para (ue el vapor para la propulsi&n en turbinas marc%a avante sea cortado autom"ticamente en caso de fallo de presi&n en la lubricaci&nF sin embar'o# se tiene (ue poder llevar el vapor a la turbina para marc%a atr"s para usarlo como freno en caso de emer'encia# o :os planes para la turbina auiliar ser"n para (ue se corte autom"ticamente la alimentaci&n de vapor en caso de fallo en la presi&n de lubricaci&n! Barcos con un solo eje o En los barcos con un solo eje compuestos con instalaciones en la turbina principal con una o m"s turbinas acopladas por separado a la

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misma rueda de en'ranajes# los planes ser"n para (ue el vapor pueda ser mandado directamente desde la turbina de baja y desde la turbina de alta y baja para (ue al mismo tiempo puedan evacuar el vapor %acia el condensador! :os planes y los controles ser"n los adecuados para (ue ni la presi&n ni la temperatura puedan afectar a la turbina ni al condensador en este caso de emer'encias! Snica 1aldera rincipal o :os barcos con intenci&n de no tener un servicio restrin'ido# e(uipados con turbinas de vapor y con una sola caldera principal# estar"n provistos con los medios necesarios para ase'urar la propulsi&n de emer'encia en caso de fallo de la caldera principal!

Pruebas y Equipamiento -

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ruebas de Estabilidad en -otores de ,urbinas ,odos los rotores s&lidos forjados para turbinas de alta para propulsi&n o principal donde la temperatura del vapor supere los <00 Q1 estar"n sujetos a una prueba de estabilidad térmica! Este re(uisito ser" también aplicable a los rotores construidos con dos o m"s componentes forjados y unidos con soldadura! :a prueba se llevar" a cabo en la forja o en los trabajos de construcci&n en al'una de estas situaciones aJ /espués del tratamiento térmico y el ma(uinado basto de la forja! bJ /espués del ma(uinado final! cJ /espués del ma(uinado y colocaci&n de "labes en el rotor! :a prueba de estabiliCaci&n de temperatura no debe ser menor (ue >Q1 por encima de la temperatura m"ima del vapor al (ue va a estar epuesto el rotor# ni superior a la temperatura de templado del rotor! ara m"s detalles sobre los procedimientos para las recomendaciones en pruebas y l$mites de aceptaci&n# ver N-ules for 8aterials Iart JO! odr"n ser adoptados otros procedimientos en pruebas si son aceptados! 1uando los rotores de las turbinas principales est"n sujetos a pruebas o de estabilidad térmica en forja y trabajos de construcci&n# los re(uerimientos precedentes son aplicables en ambas pruebas! +o se re(uiere (ue los rotores de las turbinas auiliares sean probados para estabilidad térmica# pero# si esta prueba se lleva a cabo# 'eneralmente se aplicar"n los re(uerimientos para los rotores de las turbinas principales! E(uilibrado

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,odos los rotores cuando estén con todos los "labes montados y con medio acoplamiento ser" din"micamente e(uilibrado con la acreditaci&n de un inspector# con una m"(uina con la precisi&n adecuada para el tama)o del rotor!

ruebas Hidr"ulicas o :as v"lvulas de maniobra tienen (ue ser probadas a una presi&n del doble de su presi&n de trabajo! :as cajas estran'uladoras de las turbinas de acci&n ser"n probadas a una presi&n de #5 veces superior a su presi&n de trabajo! :os cilindros de todas las turbinas ser"n probados a una presi&n de #5 o veces superior a su presi&n de trabajo en la carcasa! o or cuesti&n de pruebas# los cilindros ser"n subdivididos en diaframas temporales para la distribuci&n de las pruebas de presi&n! o :os condensadores ser"n probados en un ran'o de vapor de #0 bar! El ran'o de a'ua ser" probado a la m"ima presi&n (ue la bomba pueda desarrollar con el calado m"imo del barco y con la v"lvula de descar'a cerrada m"s 0#7 bar# con una prueba de #0 bar m$nimo! 1uando no se conoCcan las condiciones de operaci&n# la prueba de presi&n no ser" menor (ue 3#< bar! *ndicadores de 8ovimiento o :os indicadores (ue determinan el movimiento aial del rotor relativo a las carcasas# y (ue muestran la epansi&n lon'itudinal en los soportes desliCantes# si est"n instalados y operativos en las turbinas principales! :os ltimos indicadores deber$an estar instalados en ambos lados y ser realmente visibles! alores de des'aste o :as turbinas principales y auiliares estar"n provistas del sistema para verificar la alineaci&n de los rotores!

(VE0I(1 &(%ITU(LE1 E TU0%I(1 4E V('50 :a turbina de vapor es un e(uipo sencillo# bien conocido y e(uipado con un sistema de control (ue tiene como objetivo evitar las aver$as 'raves! *'ual (ue sucede en otras m"(uinas térmicas# tras un periodo inicial de funcionamiento# detr"s de cada aver$a 'rave suele %aber una ne'li'encia de operaci&n o de mantenimiento!

En un e(uipo con tecnolo'$a madura como es una turbina de vapor# suele tener un sistema de control (ue prote'e la turbina frente a los fallos 'raves m"s comunes# as$ (ue las aver$as 'raves siempre est"n relacionadas con ne'li'encias (ue en la mayor$a de los casos no est"n cubiertas por un se'uro! Entre las ne'li'encias %abituales en operaci&n est"n las si'uientes -epetir el arran(ue de una turbina una y otra veC a pesar de (ue el sistema esté indicando un problemaF /esconectar se'uridades o elevar los l$mites de disparo de éstasF Entrada de a'ua por la entrada de vapor# debido a fallo en el control de temperatura de vapor vivo y del enclavamiento oportunoF +o llevar un control adecuado de la calidad del vapor! -

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Entre las ne'li'encias de mantenimiento (ue conducen a aver$as m"s o menos importantes est"n las si'uientes +o realiCar las revisiones pro'ramadas en los plaCos indicados por el fabricante +o analiCar el aceite o no %acer caso a las recomendaciones del analista +o analiCar las vibraciones o no %acer caso de las recomendaciones del informe realiCado tras el an"lisis +o reparar aver$as menores y esperar a (ue se conviertan en 'raves  no realiCar adecuadamente determinadas tareas# como el alineamiento o el mantenimiento de v"lvulas! -

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eamos a%ora cada uno de los fallos %abituales en turbinas de vapor

(lto nivel de vibraciones :a vibraci&n en una turbina de vapor no es una aver$a en s$ misma# sino un s$ntoma de un problema (ue eiste en la turbina y (ue pude derivar en 'raves consecuencias! or esta raC&n# las turbinas de vapor est"n especialmente prote'idas para detectar un alto nivel de vibraciones y provocar la parada de ésta antes de (ue lle'uen a producirse 'raves da)os!

Espectro de vibración de una turbina de vapor ligeramente desequilibrada. uente! "enovetec

:as causas m"s %abituales (ue provocan un alto nivel de vibraci&n son las si'uientes 2al estado de los sensores de vibraci9n o de las tar:etas acondicionadoras de se;al< Es posible (ue lo (ue se esté considerando como una vibraci&n sea en realidad una falsa se)al# (ue ten'a como ori'en el mal funcionamiento del sensor encar'ado de detectarlo! -

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4esalineaci9n entre turbina 8 ca:a de en-rana:es desmultiplicadora =reductor>
#lineación de una turbina de vapor. uente! Curso "enovetec de turbinas de vapor -

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2al estado del acoplamiento el?stico entre turbina 8 reductor< Es conveniente realiCar una inspecci&n visual peri&dica del acoplamiento Ial menos una veC al a)oJ y vi'ilar sobre todo la evoluci&n de las vibraciones Vibraci9n del alternador o del reductor, @ue se transmite a la turbina< Es otro caso de vibraci&n detectada en la turbina pero proveniente de un e(uipo eterno a ésta! 'roblema en la lubricaci9n de los co:inetes, (ue %ace (ue el aceite de lubricaci&n no lle'ue correctamente Ien caudal o en presi&nJ a dic%os cojinetes! Hay (ue diferenciar los problemas relacionados con caudal y presi&n con los problemas relacionados con la calidad del aceite! En casos m"s 'raves# el eje y el cojinete se tocan sin pel$cula lubricante# lo (ue provoca una de'radaci&n del eje de forma bastante r"pida!

Equipo de lubricación de una turbina de vapor de $% M& en una central termosolar. uente! #rc'ivo "enovetec -

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2ala calidad del aceite< El aceite lubricante# con el tiempo# pierde al'unas de sus propiedades por de'radaci&n de sus aditivos y se contamina con part$culas met"licas y con a'ua! :a presencia de a'ua# de espumas# la variabilidad de la viscosidad con la temperatura# el cambio de viscosidad en un aceite de'radado suelen ser las causas (ue est"n detr"s de una vibraci&n provocada por la mala calidad del aceite! 2al estado de co:inetes< :os tres cojinetes de los (ue suele disponer una turbina de vapor de las usadas en plantas de co'eneraci&n Idelantero# trasero o de empuje o aialJ sufren un des'aste con el tiempo# an con una lubricaci&n perfecta!

Co(inete radial con marcas y araña)os. uente! #rc'ivo "enovetec -

2al estado del e:e en la Aona del co:inete< 6i una turbina %a estado funcionando con el aceite en mal estado# o con una lubricaci&n deficiente# es posible (ue sus cojinetes estén en mal estado# pero también es posible (ue %ayan terminado por afectar al eje!

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4ese@uilibrio del rotor por suciedad o incrustaciones en ?labes< El dese(uilibro es la causa m"s %abitual de vibraciones en m"(uinas rotativas# representando aproimadamente un <0D de los casos de vibraci&n! n tratamiento (u$mico inadecuado del a'ua de caldera y del vapor (ue impulsa la turbina termina da)ando no solo ésta# sino también el ciclo a'uaLvapor y la propia caldera! 4ese@uilibrio en el rotor por rotura de un ?labe< 6i una part$cula etra)a entra la turbina y 'olpea un "labe puede provocar una pérdida de material o un da)o (ue afectar" al e(uilibrado del rotor! :a rotura de "labe también puede estar provocada por problemas de corrosi&n# (ue tendr"n su ori'en 'eneralmente en un tratamiento (u$mico inadecuado! En otras ocasiones el da)o en "labes puede estar provocado por roce entre éstos y partes fijas de la turbina!

"otura de un álabe provocado por una *uerte corrosión. uente! Curso "enovetec Ciclo #gua+,apor -

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4ese@uilibrio en rotor por mal e@uilibrado din?mico# o por pérdida o da)o en al'n elemento (ue 'ira Itornillos# arandelas# tuercasJ! El dese(uilibrio puede ser un fallo de ori'en Iel e(uilibrado inicial de la turbina fue deficienteJ o puede ser un fallo sobrevenido! En ese se'undo caso# es importante (ue al efectuar reparaciones en el rotor de la turbina no (uede nin'n elemento sin montar o montado de forma inadecuada! Curvatura del rotor debido a una parada en caliente con el sistema virador parado< :as turbinas de vapor est"n e(uipadas con un sistema virador (ue facilita (ue el eje no se curve cuando est" caliente! :a misi&n de este sistema es redistribuir los pesos uniformemente sobre el eje de rotaci&n# y evitar curvaturas (ue dese(uilibrar$an el rotor! 6i la turbina se para en caliente y el sistema virador no entra en marc%a es posible (ue el eje se curve %acia arriba! El problema se

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detecta siempre al intentar arrancar# y comprobar (ue el nivel de vibraci&n es m"s alto del permitido! E:e curvado de forma permanente< El eje puede estar curvado de forma permanente# es decir# con una deformaci&n no recuperable si'uiendo el procedimiento indicado en el apartado anterior! +o es f"cil (ue esto suceda después de la puesta en marc%a inicial de la turbina# y %abitualmente se debe a un fallo preeistente# y (ue proviene del proceso de fabricaci&n! Es %abitual (ue el e(uilibrado din"mico %aya enmascarado el problema# aun(ue en el espectro inicial de vibraci&n# el (ue es recomendable realiCar el inicio de la operaci&n del e(uipo# es se'uro (ue estar" presente! Fisura en el e:e! En ocasiones# un defecto superficial del eje avanCa y termina convirtiéndose en una fisura o 'rieta# (ue provoca un dese(uilibrio en el eje! uede ocurrir por un defecto de fabricaci&n del eje Ilo m"s %abitualJ o puede estar relacionado con corrosiones (ue el rotor puede estar sufriendo! 1uando esto ocurre# se detecta a través del an"lisis de vibraciones# y en la mayor$a de los casos son visibles a simple vista o con ayuda de al'n elemento de aumento! Es sin duda el fallo m"s importante (ue puede sufrir una turbina de vapor 'resencia de a-ua o partículas en el vapor< 6i el vapor a la entrada a turbina tiene part$culas de a'ua l$(uida# el c%o(ue de las 'otas contra la turbina puede provocar vibraciones y dese(uilibrios! El vapor puede contener a'ua l$(uida por fallo en el sobrecalentamiento# por una atemperaci&n ecesiva# por(ue la v"lvula de atemperaci&n esté en mal estado# o por(ue en el camino entre la v"lvula de atemperaci&n y la entrada a turbina sufra un enfriamiento anormal! 4efecto en la bancada< na bancada mal dise)ada o mal ejecutada pueden provocar vibraci&n! 1uando se detecta una vibraci&n# es conveniente en primer lu'ar verificar el estado de la bancada# intentando descubrir 'rietas# falta de material# etc! 4efecto en la su:eci9n a la bancada< 9 pesar de (ue la bancada pueda estar bien ejecutada# la turbina puede no estar convenientemente sujeta a esta! Esto puede ocurrir por(ue los tornillos de sujeci&n no ten'an el par de apriete apropiado o por(ue los tornillos no anclen correctamente a la bancada! Tensi9n de tuberías de vapor< 6i el alineamiento de tuber$as no es perfecto o no se %an considerado correctamente los efectos térmicos de la dilataci&n# pueden provocarse tensiones en tuber$as (ue %a'an (ue se ejerCa una fuerCa etra)a sobre la carcasa de la turbina!

4esplaAamiento eBcesivo del rotor por mal estado del co:inete de empu:e o aBial

6i el cojinete de empuje sufre un des'aste en eceso# el eje de la turbina puede desplaCarse en la direcci&n aial m"s de su l$mite permitido# aplicando una fuerCa adicional sobre el acoplamiento del reductor y sobre el propio reductor! n tope (ue forma parte del eje llamado collar$n apoya sobre este cojinete! ara evitar (ue se apli(ue sobre el acoplamiento esta fuerCa adicional# un sensor inductivo mide la posici&n del eje# y especialmente de ese tope en todo momento# y cuando éste supera el valor previsto por el fabricante# se produce en primer lu'ar una alarma en el sistema de control de la turbina! 6i el desplaCamiento aumenta todav$a m"s# la alarma se transforma en disparo# y el sistema de control para la turbina por se'uridad!

Co(inetes combinados #-ial+"adial. uente! Curso "enovetec turbina de vapor

Fallos diversos de la instrumentaci9n n fallo err&neo de la instrumentaci&n suele estar detr"s de uno de cada tres problemas detectados por el sistema de control! Entre los fallos %abituales detectados err&neamente por la turbina por de vapor est"n los si'uientes 9lto nivel de vibraciones /esplaCamiento del eje superior al l$mite ,emperaturas yMo presiones del vapor fuera de l$mites -

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,emperaturas yMo presiones del aceite de lubricaci&n fuera de l$mites *ndicaci&n incorrecta de la velocidad de la turbina

El fallo de la se)al puede provenir del elemento sensor o del acondicionador de se)al Itransmisor de se)alJ! ,anto uno como otro tienen una probabilidad de fallo similar

Vibraci9n en reductor

El reductor no es m"s (ue un conjunto de en'ranajes de diferentes di"metros y nmero de dientes cuya funci&n es reducir adaptar el nmero de revoluciones por minuto de la turbina de vapor y el alternador! or tanto# cual(uiera de las causas (ue provocan vibraci&n en una m"(uina rotativa pueden provocar la vibraci&n del reductor# (ue puede transmitirse a la turbina y provocar el paro de ésta!

"eductor unido a turbina de alta presión en una central termosolar. uente! #rc'ivo "enovetec

Entre las causas comunes del aumento del nivel de vibraci&n en un reductor est"n 8al estado de cojinetes o rodamientos de uno de los dos ejes Ieje r"pido o de entrada yMo eje lento o de salidaJ! Esta es la causa m"s frecuente de este fallo! -

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/ese(uilibrios# debidos a defectos en los dientes de pi)ones# mal estado de eje# etc! roblemas en la lubricaci&n Ifalta de caudal o de presi&n# presencia de part$culas etra)as o presencia de a'uaJ! 8al alineamiento con cual(uiera de los otros dos elementos del conjunto 'enerador Ialternador o turbinaJ! 8al estado de al'uno de los dos ejes Iel de entrada o el de salidaJ! roblemas en la bancada o problemas de sujeci&n del reductor a ésta

Vibraci9n en alternador El alternador es una m"(uina muy sencilla# y por tanto# el nmero de problemas (ue suele dar es también pe(ue)o! na vibraci&n en el alternador puede estar provocada por -

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El centro ma'nético del alternador no coincide con el centro mec"nico 8al estado de cojinetes o rodamientos del eje Iésta es con diferencia la causa m"s frecuenteJ 1urvatura del eje /efecto en el eje roblemas de lubricaci&n# como eceso de 'rasa en rodamiento# no renovaci&n de la 'rasa del rodamiento# mal estado de ésta# 'rasa inadecuada o presencia de part$culas etra)as en la 'rasa roblemas en la bancada o de sujeci&n del alternador a ésta

Fu-a de vapor na fu'a de vapor por los sellos de la turbina# (ue pueden ser de carb&n o laber$nticos# adem"s de provocar una pérdida de rendimiento Ise escapa ener'$a tilJ puede provocar otras aver$as mayores el vapor puede entrar en el circuito de lubricaci&n o la fu'a de vapor puede calentar ecesivamente al'n elemento (ue no esté preparado para soportar ese calor adicional Ila instrumentaci&n# por ejemploJ! :a inspecci&n peri&dica de los sellos y la reparaci&n inmediata del problema en cuanto se detecta la fu'a son las mejores tareas de mantenimiento para prevenir este fallo!

Funcionamiento incorrecto de la v?lvula de control :a v"lvula de control# (ue re'ula el caudal de entrada de vapor a la turbina# y su sistema %idr"ulico suelen ser responsables de un 'ran nmero de incidencias# (ue provocan intervenciones correctivas y pérdidas de disponibilidad! 6e observa en el e(uipo un funcionamiento err"tico de la turbina# abriendo la entrada de vapor o cerr"ndolo cuando no corresponde# o vibrando de forma anormal! Es conveniente mantener en buen estado el 'rupo %idr"ulico al (ue suele estar conectado el aceite de control de esta v"lvula! n mantenimiento pro'ramado peri&dico se %ace imprescindible para el buen funcionamiento de la turbina# as$ como un an"lisis del aceite %idr"ulico de control! n aceite inadecuado o una temperatura muy alta o muy baja de este aceite también pueden causar problemas en esta v"lvula! or ltimo# en muc%as ocasiones el problema no est" en la v"lvula# sino en el sistema de control# (ue da orden de abrir o cerrar de acuerdo a otras se)ales (ue est" recibiendo! 6e %ace necesario# pues# un conocimiento muy e%austivo del sistema de control y sus se)ales! 9s$# el mal estado del detector inductivo (ue mide las revoluciones de la turbina puede estar detr"s a veces de un funcionamiento err"tico de la v"lvula de control!

urbina de vapor de alta presión Siemens SS+/%%0 muy 'abitual en centrales

termosolares. uente! #rc'ivo "enovetec

4ificultad o imposibilidad de la sincroniAaci9n ara (ue se produCca el acoplamiento entre el alternador accionado por la turbina y la red eléctrica es necesario (ue ambos estén sincroniCados! ara ello# es necesario (ue ambos 'iren a la misma velocidad! 1uando %ay problemas en el proceso de sincroniCaci&n# puede deberse a un problema cuyo ori'en est" en la v"lvula de admisi&n de vapor! 6i revisada esta se comprueba (ue su funcionamiento es correcto# puede ser debido a un problema de ajuste de */ de la v"lvula de admisi&n! Es posible i'ualmente (ue el problema esté localiCado en el e(uipo de sincroniCaci&n! ,ambién es posible (ue el problema ten'a su ori'en en el alternador por(ue las tensiones de 'eneraci&n y red no coincidan! or ltimo es posible (ue %aya un problema en el control# (ue la turbina 'ire a una velocidad distinta Ili'eramente superior o inferiorJ a la velocidad de sincronismo!

Funcionamiento incorrecto de la v?lvula de cierre

Esta v"lvula# (ue suele estar antes de la v"lvula de control es una v"lvula todoLnada! En su posici&n TcerradoU puede dejar pasar al'o de vapor (ue puede afectar al e(uipo! Es conveniente comprobar peri&dicamente# aprovec%ando una revisi&n de la instalaci&n# (ue esta v"lvula y sus elementos internos de cierre se encuentran en buen estado

%lo@ueo del rotor por curvatura del e:e

"otor de una turbina de vapor de alta presión0 durante una revisión. oto! Carolina 1eguelin

:as %ol'uras entre los "labes fijos ItoberasJ y m&viles de la turbina son muy pe(ue)as! 6i el eje se curva por cual(uier raC&n# especialmente por paradas de la turbina sin mantener el sistema virador en marc%a# la curvatura del eje puede ser suficiente para (ue "labes fijos y m&viles topen y se impida el movimiento del rotor! Esta curvatura puede ser de dos tipos -

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-ecuperable# cuando la deformaci&n no %a superado el l$mite el"stico del material! 6e soluciona simplemente dej"ndola enfriar# y manteniendo posteriormente el virador en marc%a Isistema de 'iro lento cuya finalidad es (ue el eje de rotaci&n y el eje de inercia coincidanJ durante al menos < %oras +o recuperable# cuando la deformaci&n %a superado el l$mite el"stico! 1uando ocurre es m"s %abitual (ue presente un alto nivel de vibraciones# y rara veC provoca el blo(ueo del rotor!

2(TEI2IET5 4E TU0%I(1 4E V('50 2antenimiento 'ro-ramado na turbina de vapor es un e(uipo especialmente a'radecido con el mantenimiento preventivo! 9l ser un e(uipo en 'eneral bien conocido Ies la m"(uina térmica m"s anti'uaJ# los fabricantes suelen %aber resuelto ya la mayor parte de sus problemas de dise)o! or tanto# una operaci&n cuidadosa y un adecuado plan de mantenimiento pro'ramado se traducen necesariamente en una alta disponibilidad! $antenimiento %perativo &iario 1omprobaci&n de alarmas y avisos! i'ilancia de par"metros Iniveles de vibraci&n# revoluciones# temperaturas de entrada y salida del vapor# presiones de entrada y salida# presi&n# temperatura y caudal de aceite de lubricaci&n# presi&n de vac$o del dep&sito de aceite de lubricaci&n# comprobaci&n de nivel de aceite# presi&n diferencial de filtros# entre otrosJ! *nspecci&n visual de la turbina y sus auiliares Ifu'as de aceite# fu'as de vapor# fu'as de a'ua de refri'eraci&n# ruidos y vibraciones anormales# re'istro de indicadores visualesJ! -

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$antenimiento 'uincenal *nspecci&n visual de la turbina! *nspecci&n de fu'as de aceite! :impieCa de aceite Isi procedeJ! 1omprobaci&n del nivel de aceite! *nspecci&n de fu'as de vapor! *nspecci&n de fu'as de a'ua de refri'eraci&n! :ectura de vibraciones IamplitudJ! *nspecci&n visual de la bancada! ur'a de a'ua del aceite de lubricaci&n! *nspecci&n visual del 'rupo %idr"ulico de aceite de control! *nspecci&n visual del sistema de eliminaci&n de va%os! -

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(areas de mantenimiento de carácter mensual 8uestra de aceite para an"lisis! ur'a de a'ua del aceite! 1omprobaci&n de lubricaci&n de reductor y de alternador! -

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0evisi9n anual

6i se realiCan todas las actividades (ue se detallan en esta lista# en realidad se est"n eliminando todas las causas (ue provocan las aver$as m"s frecuentes! 6i se compara esta lista de tareas con la lista de aver$as m"s frecuentes se puede comprobar (ue esta revisi&n est" orientada a evitar todos los problemas %abituales de las turbinas!

#nali)ador de vibraciones

:a raC&n de la alta disponibilidad de estos e(uipos cuando se realiCa el mantenimiento de forma ri'urosa es (ue realmente se est" actuando sobre las causas (ue provocan las principales aver$as! -

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#nálisis del espectro de vibración de turbina# reductor y alternador# a distintas

velocidades y en aceleraci&n! 6e verifica as$ la posible ausencia de problemas en cojinetes# el estado de la alineaci&n y el e(uilibrado de los tres e(uipos! Es importante tener en cuenta (ue es muc%o m"s adecuado realiCar el an"lisis con los detectores de posici&n del eje con los van e(uipados las turbinas# en veC de %acerlo con sensores tipo Taceler&metroU (ue se instalan en la carcasa! 2nspección boroscópica de álabes! 1on esta tarea se comprueba el estado de los "labes# las posibles incrustaciones (ue puedan %aber aparecido en la superficie de éstos y defectos en al'unos de ellos# por roces o impactos! #pertura de co(inetes y comprobación del estado! 1ambio de cojinetes si procede! :a mayor parte de los cojinetes pueden cambiarse o revisarse sin necesidad de abrir la turbina! Esto 'arantiCa un funcionamiento ausente de vibraciones causadas por el mal estado de los cojinetes de apoyo yMo empuje! Cambio de aceite0 si procede Ise'n an"lisisJ! 6i es necesario se sustituye el aceite# pero no es %abitual cambiar el aceite de forma sistem"tica sin %aber detectado s$ntomas de (ue est" en mal estado! Esta acci&n evita trabajar con un aceite en mal estado y 'arantiCa la ausencia de problemas de lubricaci&n! Cambio de *iltros de aceite! Esto 'arantiCa el buen estado del aceite y la filtraci&n de part$culas etra)as! 2nspección de la válvula de regulación de turbina! Esto 'arantiCa el buen estado de los elementos internos de la v"lvula# su correcto funcionamiento# y la comprobaci&n del filtro de vapor de la v"lvula# lo (ue %ar" (ue la re'ulaci&n sea

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la correcta# no %aya problemas de sincroniCaci&n ni de re'ulaci&n y no pasen elementos etra)os a la turbina (ue puedan %aber sido arrastrados por el vapor! 2nspección del grupo 'idráulico! 1ambio de filtros y de aceite# si procede! 2nspección del sistema de eliminación de va'os! El funcionamiento a vac$o del dep&sito de aceite 'arantiCa (ue los vapores (ue se produCcan# especialmente los relacionados con el a'ua (ue pueda llevar meCclado el aceite# se eliminan! Eso ayudar" a (ue la calidad del aceite de lubricaci&n sea la adecuada! Comprobación de pares de apriete de tornillos! El apriete de los tornillos de sujeci&n a la bancada y los tornillos de la carcasa# entre otros# deben ser revisado! Esto evitar"# entre otros# problemas de vibraciones debidos a un deficiente anclaje! Comprobación de alineación de turbinaLreductor y reductorLalternador! 6e %aya detectado o no en el an"lisis de vibraciones# es conveniente comprobar la alineaci&n mediante l"ser al menos una veC al a)o! Esto evitar" problemas de vibraciones Comprobación del estado de acoplamiento turbina reductor y reductorLalternador! :a comprobaci&n visual de estos acoplamientos el"sticos evitar" entre otros efectos la aparici&n de problemas de vibraci&n! Calibración de la instrumentación. 8uc%as de las se)ales incorrectas y medidas falsas (ue provocar"n un mal funcionamiento de la turbina pueden ser evitados con una calibraci&n sistem"tica de toda la instrumentaci&n! 2nspección visual de los sellos laber3nticos# por si se %ubieran da)ado desde la ltima inspecci&n! Comprobación de la presión del vapor de sellos! :a presi&n de sellos debe estar re'ulada a una presi&n determinada# ni m"s ni menos! na menor presi&n %ar" (ue el vapor escape al eterior# se pierda ener'$a y se puedan provocar al'unos da)os Ien al'unos casos la contaminaci&n del aceite# al entrar ese vapor en el cojinete# (ue suele estar muy cercaF en otros# puede afectar a al'n sensor de medida no preparado para recibir el vapor calienteJ ermogra*3a de la turbina. Esta prueba# a realiCar con la turbina en marc%a# permitir" saber si se est"n produciendo pérdidas de rendimiento por un deficiente aislamiento o por fu'as de vapor! Limpie)a y mantenimiento del cuadro de control. 1uriosamente# muc%as aver$as en sistemas eléctricos y electr&nicos est"n causados por la suciedad! 8antener los cuadros en su correcto estado de limpieCa 'arantiCa la ausencia de estos problemas! 2nspección del virador ! El virador es un elemento important$simo durante las paradas! n mal funcionamiento supondr" una dificultad o imposibilidad de arrancar la turbina! :a inspecci&n es sencilla y 'arantiCa el correcto arran(ue tras una parada!

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Prueba de potencia! 9l finaliCar la inspecci&n ser" conveniente comprobar las

prestaciones de la turbina# especialmente la potencia m"ima (ue es capaC de alcanCar! Limpie)a de alternador ! :a limpieCa interior del alternador especialmente los (ue se refri'eran por aire# suelen realiCarlo empresas especialiCadas# con productos especiales! ,eri*icación el4ctrica del alternador ! Es necesario verificar tanto el alternador como sus protecciones! En el caso de (ue el personal %abitual no ten'a los conocimientos oportunos es conveniente realiCarlo con empresas especialiCadas! Cambio de *iltros del alternador. :os filtros de aire del alternador# especialmente en los refri'erados con aire# tienen como misi&n 'arantiCar (ue aire en contacto con los bobinados est" limpio! :a comprobaci&n del estado de estos filtros y su sustituci&n aprovec%ando la parada anual suelen 'arantiCar la ausencia de problemas en la filtraci&n del aire!

-otor de turbina durante una revisi&n

9lineaci&n por l"ser de turbina de vapor 1ojinete de apoyo o radial '0ICI'(LE1 0E'UE1T51 /el an"lisis de las aver$as (ue puede sufrir una turbina se deduce el material (ue es necesario tener en stock para afrontar el mantenimiento! ,odas las pieCas (ue la componen pueden dividirse en cuatro cate'or$as

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Tipo () 'ieAas @ue es necesario tener en stoc en la planta# pues un fallo supondr" una pérdida de producci&n inadmisible! Este# a su veC# es conveniente dividirlo en tres cate'or$as 8aterial (ue debe ad(uirirse necesariamente al fabricante del e(uipo! o 6uelen ser pieCas dise)adas por el propio fabricante 8aterial est"ndar! Es la pieCa incorporada por el fabricante del e(uipo y o (ue puede ad(uirirse en proveedores locales 1onsumibles! 6on a(uellos elementos de duraci&n inferior a un a)o# con o una vida f"cilmente predecible# de bajo coste# (ue 'eneralmente se sustituyen sin esperar a (ue den s$ntomas de mal estado! 6u fallo y su desatenci&n pueden provocar 'raves aver$as! Tipo %) 'ieAas @ue no es necesario tener en stoc, pero @ue es necesario tener localiAadas! En caso de fallo# es necesario no perder tiempo buscando proveedor o solicitando ofertas! /e esa lista de pieCas (ue es conveniente tener localiCadas deberemos conocer# pues# proveedor# precio y plaCo de entre'a Tipo C) Consumibles de uso +abitual< 6e trata de materiales (ue se consumen tan a menudo (ue es conveniente tenerlos cerca# pues a%orra tr"mites burocr"ticos de compra y facilita la operatividad del mantenimiento Tipo 4) 'ieAas @ue no es necesario prever# pues un fallo en ellas no supone nin'n ries'o para la producci&n de la planta Icomo muc%o# supondr" un pe(ue)o inconvenienteJ

En cuanto a los criterios de selecci&n del stok# %ay (ue tener en cuenta cuatro aspectos -

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Criticidad del *allo. :os fallos cr$ticos son a(uellos (ue# cuando suceden# afectan

a la se'uridad# al medioambiente o a la producci&n! or tanto# las pieCas necesarias para subsanar un fallo (ue afecte de manera inadmisible a cual(uiera de esos tres aspectos deben ser tenidas en cuenta como pieCas (ue deben inte'rar el stock de repuesto Consumo! ,ras el an"lisis del %ist&rico de aver$as# o de la lista de elementos ad(uiridos en periodos anteriores Iuno o dos a)osJ# puede determinarse (ue elementos se consumen %abitualmente! ,odos a(uellos elementos (ue se consuman de forma %abitual y (ue sean de bajo coste deben considerarse como firmes candidatos a pertenecer a la lista de repuesto m$nimo! 9s$# los elementos

de bombas (ue no son cr$ticas pero (ue frecuentemente se aver$an# deber$an estar en stock Iretenes# rodetes# cierres# etc!J! /eterminados elementos sensores# como termopares# sensores de posici&n# presostatos# etc!# (ue trabajan en condiciones dif$ciles (ue por tanto sufren aver$as frecuentes# suelen formar parte de este stock por su alto consumo! or ltimo# a(uellos consumibles de cambio frecuente Iaceites# filtrosJ deber$an considerarse! -

Pla)o de aprovisionamiento! 9l'unas pieCas se encuentran en stock permanente

en proveedores cercanos a la planta! .tras# en cambio# se fabrican bajo pedido# por lo (ue su disponibilidad no es inmediata# e incluso# su entre'a puede demorarse meses! Eso puede suponer una alta indisponibilidad del motor# en caso de lle'ar a necesitarse! or tanto# a(uellas pieCas necesarias para la reparaci&n de un fallo no cr$tico cuya entre'a no sea inmediata y pueda demorarse durante meses# podr$a ser interesante (ue en al'unos casos formaran parte del almacén de repuesto! -

Coste de la pie)a! uesto (ue se trata de tener un almacén con el menor capital

inmoviliCado posible# el precio de las pieCas formar" parte de la decisi&n sobre el stock de las mismas! 9(uellas pieCas de 'ran precio I'randes ejes# coronas de 'ran tama)o# e(uipos muy especialesJ no deber$an mantenerse en stock en la planta# y en cambio# deber$an estar sujetas a un sistema de mantenimiento predictivo eficaC! ara estas pieCas también debe preverse la posibilidad de compartirse entre varias plantas! 9l'unos fabricantes motores ofrecen este interesante servicio! ,eniendo en cuenta todo esto# las pieCas (ue suelen mantenerse en stock para afrontar el mantenimiento de una turbina de vapor son los si'uientes /escripci&n del repuesto %abitual para turbinas de vapor 4ue'o de cojinetes radiales y aiales ,arjetas de entradasMsalidas del sistema de control 6ellos de carb&n Isi los tieneJ "lvula de admisi&n elementos internos de la v"lvula# set completo V filtro de vapor *nstrumentaci&n 6ensores de velocidad y posici&n IpickLupJ 6ensores de temperatura y termopares 6ensores de presi&n ,ransmisores • • • •

8an&metros y term&metros visuales ?iltros de aceite y aire ?iltros de aire del alternador "lvulas manuales y trampas de vapor

0EFE0ETE1 Garc$a# 6! I6in 9)oJ! (verías +abituales en turbinas de vapor< W/ocumento en l$neaX /isponible en %ttpMMwww!santia'o'arcia'arrido!comMinde!p%pM>0L averiasL%abitualesLenLturbinasLdeLvapor

'ropuesta de plan de mantenimiento para Una turbina de vapor para la propulsi9n de Un bu@ue -asero< W/ocumento en l$neaX /isponible en %ttpMMupcommons!upc!eduMpfcMbitstreamM0==!M377MMf1D08antenimiento D0turbinaD0BartolomD13D9=!pdf Turbinas de Vapor Ener-iAa< W/ocumento en l$neaX /isponible %ttpMMwww!ener'iCa!or'ManterioresMener'iCadiciembre0!pdf

en

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Turbina

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