Turbinas de vapor: 7 pruebas clave para conocer su estado

Las turbinas de vapor son equipos maduros, robustos, muy bien conocidos, y si somos capaces de diagnosticar correctamente cómo es su funcionamiento podemos conseguir muy altos valores de disponibilidad con un coste muy bajo. Y esto es así porque con un programa adecuado de inspecciones podemos ser capaces de identificar problemas potenciales en sus momentos iniciales, cuando resulta muy económico resolverlos. En este articulo repasamos cada una de las 7 pruebas a realizar en turbinas de vapor de cualquier tamaño.

Para el mantenimiento de un turbina de vapor podemos basarnos en las instrucciones del fabricante, asumiendo que es un buen conocedor de su máquina y que es el mejor consejero de las actividades a realizar. Pero también podemos, basándonos en la experiencia propia y de otros, diseñar todo un programa de inspecciones que nos informe del estado en que se encuentran los diferentes elementos que conforman la turbina de vapor, tanto externos como internos, y decidir si se requiere algún tipo de intervención en ella.

Detallamos a continuación cada una de estas 7 pruebas o test:

Inspección sensorial

De un excelente resultado es la inspección sensorial. Las inspección sensorial va mucho más allá de la simple inspección visual porque utiliza el resto de los sentidos: la vista, para identificar todo tipo de defectos visibles; el oído, para detectar ruidos anormales que no coinciden con lo que entendemos como situación de funcionamiento normal; el olfato, para detectar olores anormales que pueden ser indicadores de fugas o temperaturas anormales, y el tacto para detectar vibraciones anormales en la estructura.

Las inspecciones sensoriales se hacen normalmente sobre dos bases temporales: en primer lugar sobre una base diaria, es decir, los operadores deben inspeccionar determinados puntos de la turbina mediante rondas de inspección a realizar al menos una vez al día. Y sobre una base trimestral, en la que una vez cada 3 meses se inspeccionen, de una manera mucho más detallada, todo lo que es inspeccionable sin necesidad de llevar a cabo desmontajes de consideración.

La inspección sensorial nos va a permitir identificar fugas, elementos sueltos, rotos, desmotados, golpeados o deformados, cables en malas condiciones, sensores desajustados, etc. Corregir a tiempo estos defectos evitará que el fallo se convierta en un fallo mucho mayor.

Análisis de datos de la instrumentación online

En general, las turbinas están muy instrumentadas de manera que es posible conocer muchos parámetros de funcionamiento que podemos relacionar con su funcionamiento y con su degradación.

Los datos habituales que están disponibles mediante instrumentación montada en línea en una turbina de vapor son los referentes a: caudales de vapor, presiones, temperaturas, potencia desarrollada por la turbina, niveles de fluidos, vibraciones en cojinetes, desplazamiento axial de cojinetes, temperaturas en cojinetes, etc. Algunas de estas variables son estáticas es decir, que hay que compararlas con un rango, fuera de esa rango entenderemos que la turbina no está funcionando correctamente. Pero otras son dinámicas, dependen de las condiciones ambientales, de la carga y de otras variables, de manera que debemos entender que la turbina funciona bien si aplicando determinadas fórmulas nos dan valores aceptables, que irán cambiando en función de esas condiciones de las que dependen.

El análisis de datos con instrumentación online convierte así en un análisis de complejidad media (no alta) porque implica conocer el comportamiento teórico de la máquina, conocer algunos principios termodinámicos, y conocer cómo la temperatura, la vibración o el desplazamiento afectan a la turbina de vapor.

Análisis de vibraciones

Una turbina de vapor es un equipo rotativo y como tal puede ser diagnosticado mediante el análisis de la firma vibracional. Este análisis puede realizarse bien estudiando la amplitud de la vibración, o bien descomponiendo la vibración en frecuencias y analizando esas frecuencias y su amplitud. El análisis de vibraciones puede realizarse con instrumentación montada en línea, pero también con instrumentación portátil que se instala para realizar una medida o una campaña de medidas concreta.

Termografía

La termografía puede ser de alguna utilidad a la hora de analizar turbinas de vapor ya que se trata de equipos que gestionas fluidos calientes. Fundamentalmente lo que se observa en un termografía de una turbina de vapor son fugas de calor que superan el aislamiento térmico de la turbina. También es útil para utiliza para analizar cuadros eléctricos asociados a la turbina y el comportamiento de algunos equipos auxiliares como depósitos, bombas, etc.

Análisis de ultrasonidos

La técnica de análisis del ultrasonido acústico sirve para identificar dos tipos de defectos en una turbina de vapor: los rozamientos y las fugas. Hay que tener en cuenta que como equipo rotativo, la turbina de vapor puede generar fricción, que puede ser captada bien través del aire o bien a través de estructuras metálicas. Mediante ultrasonidos podemos detectar rozamientos extraños en cojinetes, roces entra partes fijas y móviles y comportamiento anormal de rodamientos de algunos de los sistema auxiliares. También detectamos fugas, que pueden ser de vapor o de vacío, convirtiéndose esta técnica en la más importante a la hora de detectar tanto fugas de vapor a presión, como entradas de aire en zonas que están a una presión inferior a la atmosférica.

Boroscopia

La inspección endoscópica, boroscópica o video endoscópica, es una inspección visual del interior de la turbina, que consiste básicamente en introducir una cámara por algunos de los puertos de entrada para comprobar el estado en el que se encuentran los álabes fijos y móviles de cada una de las etapas que componen la turbina. La boroscopia es una herramienta muy potente para llevar a cabo la inspección de elementos internos y en muchos casos se convierte en una prueba de contraste para analizar problemas que se han detectado mediante otras técnicas, como el análisis de datos obtenidos mediante instrumentación online, vibraciones, termografías, ultrasonidos, etc.

Análisis de aceites

El análisis de aceites nos va a permitir diagnosticar el estado de los cojinetes y la presencia de fugas de vapor por sellos. Es una técnica sencilla, fácil de aplicar y barata, pero de resultados increíblemente preciosos y certeros,

Conclusiones

En definitiva, someter a una turbina a una serie de pruebas como las indicadas en este artículo nos permitirá concluir si la turbina se está comportando correctamente y en caso de que haya puntos de desviación nos permitirá determinar cómo es de importante cada una de esas desviaciones, para saber si se requiere una intervención inmediata, a medio plazo o a largo plazo.

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