Plan De Mantenimiento

Operación y mantenimiento de turbinas

Entre los equipos más complejos y costosos que se utilizan en la generación de energía se encuentran las turbomáquinas, particularmente las turbinas. Su operación debe vigilarse de manera continua tanto para detectar fallas potenciales o incipientes como para programar su mantenimiento, a fin de aumentar su confiabilidad, disponibilidad y vida útil. También resulta crucial que las tares de mantenimiento de este tipo de equipos se efectúen con rapidez para reanudar lo antes posibles la generación de energía.

El sistema de eléctrico de un país cuanto con varias plantas de generación de generación de energía de diferentes tipos y capacidades. Cada una de ellas incluye una gran cantidad de equipos rotatorios, que enfrentan diversos problemas que hacen necesario mejorar las prácticas de operación y mantenimiento. Algunos problemas que se pueden mencionar son la reducción de los recursos necesarios para el mantenimiento de las plantas existentes y para la construcción de nuevas, la vida útil de diseño de los equipos principales, deterioro de las turbinas debido al fenómeno de cavitación y la demanda de energía.

Estudios realizados en Estados Unidos indican que el costo de mantenimiento representan entre un 15% y 40% de los costos totales de la producción de las centrales de generación típicas. Otras estadísticas revelan que de 10% a 300% de todo el tiempo perdido en las plantas de generación se debe a fallas en los equipos rotatorios. Son estas algunas razón por las que es de suma importancia conocer los mecanismos de deterioro que sufre un generador para tomar medidas correctivas que detengan el proceso, con el fin de evitar daños catastróficos que impliquen salidas no programadas para dar mantenimiento, que finalmente reducen la eficiencia y afecta la disponibilidad de energía. En este articulo se discuten algunos mecanismos de deterioro que se han encontrado en el estator (devanado y núcleo) y el rotor de generadores por el proceso natural de envejecimiento y por operación anormal.

Rendimiento de una turbina

El rendimiento o eficiencia de una turbina se define como el cociente entre la energía producida por la misma y la energía disponible. Básicamente consiste en la medida de los diferentes parámetros que definen el rendimiento de una turbina, esto es: caudal, potencia en el eje y salto neto. De estos el más importante puede decirse es el caudal, el cual puede determinarse utilizando diferentes métodos entre los que se pueden mencionar los absolutos del diagrama de tiempo – presión (método de Gibson) y de ultrasonido, y el relativo de Winter – Kennedy. La elección del método de medida dependerá de las características de la instalación, de los pasajes hidráulicos de la turbina, del salto, etc.

Múltiples son las razones que hacen necesario la realización de ensayos de rendimiento, la importancia relativa de la misma dependerá de las condiciones especificas de la maquina, de las peculiaridades de la instalación, del tipo de explotación, etc. No obstante se pueden resumir a grandes rasgos:

· Verificar que se cumplen las garantías contractuales ofrecidas por el fabricante, comprobando que la potencia garantizada se consigue sin penalizar el rendimiento, esto es, mediante un caudal turbinado no mayor que el especificado.

· Valorar la posibilidad de un incremento de la energía producible acometiendo el cambio de rodete de la turbina.

· Controlar la perdida de rendimiento de la instalación a lo largo de los años.

· Determinar las perdidas de salto que se producen en los diferentes elementos de la instalación (conducción forzada, válvulas, desagüe, etc.).

Es aconsejable que los ensayos de rendimiento los realice una compañía independiente, la cual garantice los resultados obtenidos, acabando así con la practica de que sea el propio fabricante de la turbina el que lo realice. El personal que realice tanto los ensayos como el informe final debe tener la preparación y experiencia suficiente.

Recepción de la máquina

Los ensayos de recepción de la maquina tiene como fin verificar el cumplimiento de las condiciones contractuales que atañen a los equipos, turbina – alternador en este caso, así como determinar la presencia de daños, defectos o vicios ocultos que puedan afectar la unidad desde el momento de su puesta en servicio. Consiste básicamente en verificar el comportamiento dinámico de una serie de parámetros, ligados al funcionamiento de la unidad y que definen las condiciones del conjunto turbina – alternador.

Las pruebas de vibraciones a realizar dentro de los ensayos de comportamiento dinámico son conformes a la norma IEC 994 “Guide for field measurement of vibratrions and pulsations in hydraulic machines (turbines, storage pumps and pump – turbines)”. El ensayo comprende una serie de pruebas en régimen estabilizado con porcentajes de carga de 25%, 50%, 75% y 100%, adicionalmente pruebas de la maquina girando en vació y excitada sin acoplar. También régimen transitorio donde se incluyen disparo con los porcentajes citados y los transitorios de arranque, parada y cambios de carga.

Equilibrado de generadores

El desequilibrio de un rotor es el resultado de una distribución másica desigual en el mismo, lo cual produce vibraciones. Estas vibraciones, que se deben a la interacción entre la componente másica desequilibrada y la aceleración radial debida al giro, las cuales conjuntamente generan una fuerza centrípeta, se transmiten a los cojinetes del rotor, de tal forma que cualquier punto de los mismos experimenta una fuerza radial por revolución.

En un grupo hidroeléctrico los componentes susceptibles de presentar desequilibrio másico son: el rodete de la turbina hidráulica, el rotor del alternador y el cuerpo de la excitatriz. El desequilibrio puede deberse a posibles defectos en la construcción, fabricación, montaje y operación del grupo hidroeléctrico.

El equilibrado es de aplicación tanto en turbinas de acción como de reacción, así como en turbinas-bombas y bombas acopladas a un generador o motor eléctrico. Se basa en los criterios que permiten la realización del equilibrado dinámico in situ del rotor de un grupo turbina-generador por el método de los coeficientes de influencia.

Plan de mantenimiento

El plan de mantenimiento está previsto para conocer el estado actual y la evolución futura de los equipos principales de la central, obteniendo la máxima información de cómo el funcionamiento afecta a la vida de la turbina, del generador y del transformador, con el objetivo de detectar cualquier anomalía antes de que origine un grave daño y una parada no programada. Este plan de mantenimiento, complementado con el ordinario, se ha convertido en una herramienta fiable para asegurar la disponibilidad de los grupos. Básicamente consiste en la aplicación de las técnicas siguientes:

· Vibraciones y pulsaciones:

Durante el funcionamiento de una central eléctrica el grupo turbina - generador está sometido a la acción de diferentes fuerzas perturbadoras; el identificar y evaluar las vibraciones y pulsaciones presentes en la unidad, separando aquellas que son propias del funcionamiento de la misma, de aquellas otras que tienen su origen en el funcionamiento anómalo de alguno de sus elementos se realiza mediante el estudio y el análisis de dichas vibraciones y pulsaciones. El proceso de seguimiento y diagnóstico se realiza en las fases siguientes:

Documentación: Se incluye el espectro base como punto de partida para determinar la aparición de problemas en el grupo, así como los planos y una hoja con los datos más significativos de la unidad.

Conocimiento de la máquina: Las características constructivas y de funcionamiento determinan el tipo de posibles defectos y la vibración resultante de los mismos, lo cual hace necesario el conocimiento profundo de la máquina, de sus condiciones de funcionamiento y de los fenómenos asociados al mismo.

Criterios de valoración: Una vez que un defecto ha sido localizado e identificado, se determina su grado de importancia; para la valoración se considera tanto el nivel como las características del mismo. El criterio para la evaluación se basa en la existencia de un banco de datos representativo así como en las medidas históricas de la unidad.

Análisis de aceites: El análisis del aceite lubricante o del aceite de regulación complementa el diagnóstico mecánico del estado de la unidad, los análisis que se realizan sobre la muestra del aceite incluyen las determinaciones de viscosidad cinemática, oxidación, acidez, contenido en agua, aditivos y contenido en metales de desgaste y de contaminación.

El análisis de los resultados obtenidos de los ensayos realizados sobre una muestra del aceite, tomada según un procedimiento adecuado, sobre la base de la experiencia y la existencia de un banco de datos amplio y representativo, conduce al diagnóstico del estado del mismo, detectando la existencia o no de un defecto, identificando el mismo y evaluando su importancia.

Descripción del funcionamiento

La operación y control de una turbina se realiza por medio de un control electrónico que se divide en las siguientes partes: abastecimiento de energía (protecciones de sobrecarga y distribución), controles y señales de supervisión de la bomba de aceite, botones de modo operacional, controles de apagado de emergencia y válvulas de seguridad, controles manuales y conexiones de

...