El diagnóstico de turbinas de vapor: cómo saber si tu turbina está en correcto estado

Las turbinas de vapor son equipos robustos y maduros, muy nobles y, relativamente, fáciles de diagnosticar; eso quiere decir que es posible conocer con bastante precisión si la turbina está funcionando de acuerdo con lo que se espera o no. En este artículo te contamos todo lo que debes hacer para saber si tu turbina se está comportando correctamente.

Cuando se trabaja con turbinas de vapor es común cometer dos errores. El primero es asumir que el fabricante es el único que nos puede suministrar información sobre el estado en que se encuentra la turbina y sobre su diagnóstico. El segundo error es considerar que a una turbina de vapor no hay que hacerle nada. Son dos errores que es necesario desaprender, que es necesario superar, cuando se trabaja con turbinas de vapor, para que estas operen en las mejores condiciones posibles.

Las técnicas de diagnóstico de turbinas de vapor son variadas y la mejor recomendación para realizarlo correctamente es aplicarlas todas, porque solo aplicando todas podremos conocer si algún fallo incipiente va a derivar en un fallo de consecuencias más graves.

Las técnicas de diagnóstico de turbinas de vapor se pueden clasificar en cuatro grandes grupos, a saber: técnicas de observación diaria, inspecciones detalladas, verificación de patrones online y mediciones con instrumentación offline. Repasemos las principales características de cada una de ellas y qué tipo de fallos podemos encontrar al aplicar cada una de ellas.

Observación diaria

La observación diaria del comportamiento de una turbina revela casi el 50% de los problemas que puede sufrir una turbina. Esta observación diaria puede ser realizada perfectamente por los operadores de campo, que conocen muy bien cómo funciona la turbina, cuáles son sus ruidos y vibraciones normales, en definitiva, qué es lo que se espera de ella en comparación con lo que es habitual en las turbinas.

Dentro de las tareas de observación e inspección diaria estarían: la verificación de ruidos y vibraciones anormales, verificación de la existencia o no de fugas, la lectura de los parámetros a los que se tiene acceso mediante instrumentos visuales, así como la observación de la integridad estructural (comprobar si existen elementos sueltos, rotos, golpeados o deformados), la observación del estado del aislamiento térmico, y la observación de sujeciones y tornillería.

Se trata de inspecciones muy básicas, inspecciones sensoriales (ver, oír, oler, tocar) que permiten la verificación de parámetros de funcionamiento básicos.

Inspecciones detalladas

Cada cierto tiempo el personal de mantenimiento más entrenado, debe realizar inspecciones detalladas, pueden ser inspecciones de carácter trimestral, que implican un conocimiento mayor, y especialmente las inspecciones de carácter anual, que en algún suponen desmontar elementos, algunas tapas o algunas cubiertas e inspeccionar de una manera más detallada determinados elementos.

Se trata casi siempre de nuevo de inspecciones sensoriales, que se hacen sin necesidad de complejos equipos de medida, pero requieren de conocimientos más avanzados que las inspecciones sensoriales que realiza el personal de operación.

Verificación de parámetros online

Las turbinas de vapor modernas están muy instrumentadas, tienen muchos instrumentos de medida que nos permiten conocer si la turbina está funcionando correctamente o no.

En una turbina, debemos tener en cuenta que hay variables estáticas, es decir variables cuya evaluación se hace con respecto a un rango estático y fijo, siempre igual, es decir, por ejemplo, hay temperaturas que tienen que mantenerse dentro de unos rangos sean cuales sean las condiciones ambientales o las condiciones de funcionamiento. Pero hay variables dinámicas, que están relacionadas con otra variable, es decir, dependiendo de la potencia a la que esté trabajando la turbina el rango de aceptación de determinados parámetros puede variar.

La evaluación de las variables de rango estático es sencilla, no es más que contrastar contra un rango o parámetro sin importar otras variables, pero las de rango dinámico son más complejas, porque implican utilizar fórmulas, relaciones que pueden incluir más de una variable. Las herramientas que suelen utilizarse para esta evaluación son pequeñas hojas de cálculo que ya tienen esas fórmulas introducidas y simuladores que nos permiten conocer que parámetros nos debería dar la turbina en determinadas condiciones

Mediciones con instrumentación offline

Las mediciones con instrumentación offline son mediciones que hacen uso de aparatos de observación o medición que relacionan dicha observación o medición con la degradación que presenta un equipo.

Las técnicas de medición offline (tradicionalmente llamadas mantenimiento predictivo, pero que no tienen nada de mantenimiento, ni de predictivo) y que aplican a una turbina de vapor, son las siguientes:

Inspección boroscópica. Probablemente sea la más útil de las técnicas de medición offline e implica la utilización de un endoscopio o boroscopio para realizar una inspección visual en sitios inaccesibles. Consiste en introducir una cámara por determinados puertos de entrada y se observa en qué estado se encuentran los alabes.

Medición de vibraciones. Junto con la boroscopia o endoscopia la medición de vibraciones nos permite analizar muy en detalle el comportamiento de cualquier maquina rotativa, entre ellas una turbina de vapor. El estado del rotor, el estado de los cojinetes, el estado del aceite de lubricación, el estado de la cimentación, los apoyos, etc. Diagnosticar una turbina de vapor por vibraciones es sencillo y muy efectivo.

Análisis de aceite. La tercera técnica en importancia dentro de las técnicas de medición offline es el análisis de los aceites de lubricación. El análisis del aceite de lubricación no se realiza para saber si es necesario cambiar el aceite, sino que se realiza porque nos permite diagnosticar turbina, igual que un análisis de sangre no se realiza en un humano para saber si hay que cambiarle la sangre, el análisis de aceite no se utiliza para saber si hay que cambiar el aceite, sino para saber si contiene determinados elementos que nos alerten de problemas que pueden estar surgiendo, especialmente en las partes lubricadas (cojinetes).

El análisis de aceite nos sirve además para prever problemas futuros que pueden afectar al rotor o los cojinetes

Análisis de ultrasonidos. El análisis de ultrasonidos nos permite conocer la presencia o ausencia de fugas, especialmente de fugas de vapor o de fugas de vacío

En realidad, no es necesario utilizar técnicas de ultrasonidos para detectar fugas de vapor, se aprecian visualmente, pero las fugas de vacío son mucho más complicadas de encontrar. Por tanto, hacer una inspección de ultrasonidos al menos una vez al año a una turbina nos permite saber si la carcasa está bien cerrada, si está habiendo fugas de vacío que están haciendo que entre aire al condensador o saber si hay cualquier tipo de anomalía que implique problemas de fricción. Suele usarse también el mismo equipo para determinar el estado en que se encuentra el generador que está asociado a la turbina de vapor.

Recodemos que la técnica de análisis de ultrasonidos detecta fundamentalmente tres tipos de problemas: fugas, fricción y arco eléctrico.

Termografía. Es la última de las técnicas de medición offline aplicables y nos permite conocer fundamentalmente el estado de las trampas de vapor, el estado de los drenajes y el estado de los aislamientos de la turbina, que al final implican perdidas energéticas que pueden llegar hasta el 5% de la energía que produce la turbina de vapor.

Aplicar todas estas técnicas de diagnóstico nos permitirá ver si todos los elementos que componen la turbina de vapor están funcionando de acuerdo con lo que se espera, si se cumplen adecuadamente las especificaciones, o incluso cuál es el grado degradación que han provocado en la turbina el tiempo y el uso.

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