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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD AZCAPOTZALCO

ELABORACION DE UN PROGAMA DE MANTENIMIENTO

PARA UN TURBOGENERADOR DE VAPOR,

DE 25 MW TIPO TG-1

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECANICO

PRESENTA:

MARTÍNEZ SÁNCHEZ JOSÉ CRUZ

ASESORES: ING. IDELFONSO JUAN MARTÍNEZ SÁNCHEZ ING. DAGOBERTO GARCIA ALVARADO

Febrero 2010

Ahora que cierro un ciclo de mis estudios, mi vida le da Gracias a mi familia Que en todo momento estuvo y está conmigo para alentarme, levantarme y

poder lograr este Gran Sueño.

A mis padres, le doy gracias por todo, desde haberme tenido y llevarme hacer un hombre del que ahora soy.

Todo el tiempo tuve y tengo todo el apoyo incondicional de ambos, tanto de mi

Madre como de mi Padre que en paz descanse. GRACIAS MUCHAS GRACIAS A MIS PADRES.

A mis hermanos, siempre estuvieron ahí en todo momento en que los necesite, desde un abrazo, una palabra, un consejo, siempre les estaré muy agradecido

por todo lo que me dieron y me pudieron dar. MUCHAS GRACIAS HERMANOS.

Gracias a mis padres, a mis hermanos, a la vida, a Dios, que en todo momento están cerca de mí, gracias a todo el apoyo que me dan Gracias.

Gracias a Dios y a la vida, que me dio en un hermoso tesoro, el cuál es mi Hija y el apoyo incondicional de mi esposa.

Gracias a todos soy feliz.

Gracias a una Institución que me enseño mucho del cual estoy muy agradecido, ya que todo lo que aprendí se lo debo a ella,

Gracias a todos los que conforman esta gran Institución.

MUCHAS GRACIAS

ELABORACION DE UN PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DE UN

TURBOGENERADOR DE VAPOR, DE 25 Mw TIPO TG-1 1

INDICE

GLOSARIO. …………………………………………………………….. 7

CAPITULO I .- ESTADO DEL ARTE………………………………… 10

UBICACIÓN……………………………………………………………………………… 12

OBJETIVO ……………………………………………………………………………….. 12

PRODUCCIÓN ………………………………………………………………………..... 12

VISIÓN …………………………………………………………………………………… 14

MISIÓN …………………………………………………………………………………… 14

POLÍTICAS ………………………………………………………………………………. 14

SEGURIDAD Y PROTECCIÓN AMBIENTAL………………………………………. 14

POLÍTICA INTEGRAL DE ADMINISTRACIÓN……………………………………. 15

OBJETIVOS DE CALIDAD ……………………………………………………………. 15

VALORES ………………………………………………………………………………… 16

ÁREA DE FUERZA Y SERVICIOS PRINCIPALES ………………………………... 20

ORGANIGRAMA DE LA PEMEX REFINACIÓN "ING. ANTONIO DOVALÍ JAIME" 24

CAPITULO II.- PARTES PRINCIPALES DEL TURBOGENERADOR

COMPONENTES DEL TURBOGENERADOR ……………………………..... 25

TURBINA ………………………………………………………………………. 26

Carcasa…………………………………………………………………………………………………… 26

Descripción general de la turbina …………………………………………………………….. 27



Parte de entrada del vapor …………………………………………………………………….. 32

Parte de admisión de baja presión …………………………………………………………… 33

Anillos laberínticos ……………………………………………………………… 34

Tipos de anillos laberínticos ……………………………………………………………………. 36

Anillo laberíntico contra sobrepresión …………………………………………………..... 36

Anillo laberíntico contra sub-presión. ……………………………………..…… 36

Vapor de obturación del eje (prensaestopas) ………………………………..…………. 37

SOPORTES DELA TURBINA ……………………………………………………….………….… 39

Delantero ………………………………………………………………………… 39

Cojinete Radial ………………………………………………………………….. 39

Abastecimiento de aceite ………………………………………………………... 43

Montaje y desarme del cojinete …………………………………………………. 43

Cojinete Axial ………………………………………………………………………………..….…….. 44

Abastecimiento de aceite ……………………………………………………………………..…. 46

Anillo laberíntico del cojinete ………………………………………………………..………... 46

LUBRICACIÓN DE COJINETES RADIALES ………………………….…….. 47

Alivio por aceite a presión y cierre hermético por aire del cojinete radial ….…... 47

Alivio por aceite a presión …………………………………………..….………. 47

Cierre hermético por aire ……………………………………………………..… 48

ÁLABES ……………………………………………………………………….... 49

Generalidades ………………………………………………………………….… 49

Etapa de regulación ………………………………………………………………………………... 50

Alabes Móviles ………………………………………………………………………………………... 51

Alabes de guía ……………………………………………………………………………………….... 52



ETAPAS DE BAJA PRESIÓN …………………………………………………………..………….. 53

Sellado de las hendiduras radiales …………………………………………...….. 54

CAPITULO III ._ PROPUESTA DE MANTENIMIENTO DEL

TURBOGENERADOR DE VAPOR DE 25 MW TG - 1

INTRODUCCIÓN ……………………………………………………………………………………….. .. 56

DATOS TÉCNICOS DE DISEÑO DEL TURBOGENERADOR …………………... 58

TURBINA ………………………………………………………..………………………. 58

POTENCIA ………………………………………………………………………………. 58

VELOCIDADES DE GIRO ……………………………………………………………. . 58

PRESIONES DEL VAPOR (2*) ………………………………………………………………………… 58

TEMPERATURAS DEL VAPOR (2*) …………………………………………………. 58

TEMPERATURA DEL AGUA (de refrigeración para el condensador) ………….. 58

TIEMPOS DE ARRANQUE (partiendo del estado frío) (6*) ……………………………… 58

CAUDAL DE ABASTECIMIENTO DE ACEITE (diseño) ……………………………………… 59

PRESIONES DEL ACEITE A 3600 rpm Y 55 °C ……………………………………. 59

CAPACIDAD DEL DEPOSITO DE ACEITE. ………………………………………………………. 59

NIVEL ACEITE (medido desde el borde superior del deposito de aceite) …………. 59

PESOS …………………………………………………………………………………….. 59

FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA DE VAPOR ……………………………… 60

Tipos de turbina de vapor ……………………………………………………………… 60

Turbinas de Acción. ……………………………………………………………………. 60

turbina de Reacción. ………………………………………………………………….... 61

Abastecimiento de vapor y condiciones de escape ………………….. 62

Las turbinas de No condensación o de contrapresión …………………………………… 62

Las turbinas condensadoras ………………………………………………………………………… 62



Las turbinas de recalentamiento ………………………………………………………………… 62

Las turbinas de extracción …………………………………………………………………………… 62

ESCALONAMIENTOS DE VELOCIDAD Y PRESIÓN EN LAS TURBINAS DE VAPOR. 63

De Presión. …………………………………………………………………………………………………… 63

De velocidad. ………………………………………………………………………………. 63

CAPITULO IV.- DISPOSITIVOS DE VIGILANCIA Y DE PROTECCIÓN

Disparo manual. ………………………………………………………………………….. 65

Disparo por exceso de velocidad ………………………………………………………. 65

Disparo pos deslazamiento axial …………………………………………………….… 65

Guardarrevoluciones …………………………………………………………………… 66

Dispositivo de prueba (Actuador de cierre rápido o disparo)…………………………… 67

Dispositivo de cierre rápido (disparo) …………………………………………………………….. 70

Válvula de cierre rápido de extracción ………………………………………………… 71

Válvula magnética para el disparo a distancia del cierre rápido …………………... 72

Parada de la turbina ……………………………………………………………………… 72

Condiciones de parada del turbogenerador …………………………………………… 73

Condiciones de funcionamiento de la condensación del vapor …………………….. 74

Bomba de condensado ……………………………………………………………………. 75

Carga del turbogenerador ……………………………………………………………….. 75



CAPITULO V.- VARIABLES DE OPERACIÓN Y UNIDADES DE MEDICIÓN.

NIVEL …………………………………………………………………………………………………….. 76

FLUJO …………………………………………………………………………………………………….. 76

PRESION ………………………………………………………………………………… 76

PRESIÓN ATMOSFÉRICA (ATM) O BAROMÉTRICA (BAR). …….… 77

Presión Manométrica (Mano) …………………………………………………. 77

Presión Absoluta (Abs) …………………………………………………..………. 77

Presión de Vacío o Manométrica (-) ………………………………………… 77

TEMPERATURA

POTENCIA ACTIVA (W) ………………………………………………………………………..…. 78

POTENCIA REACTIVA (VARS). …………………………………………………….... 78

FACTOR DE POTENCIA (Fp). ……………………………………………………...... 79

FRECUENCIA (Hz) ……………………………………………………………….….... 79

VOLTAJE (V) …………………………………………………………………………..... 79

CORRIENTE ALTERNA (C.A) ………………………………………….………………..……..… 79

CORRIENTE ALTERNA (C.D.) …………………………………………………………………… 80

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA TURBINA SIEMENS TIPO ……………….…. 80

EXTRACCIÓN-CONDENSACIÓN ………………………………………………..…. 80

RODETE DE LA TURBINA Y PORTAÁLABES ………………………………..….... 81

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS SISTEMAS ……………………………..… 81

Sistema de vapor vivo. ………………………………………………………………..… 81

Sistema de vapor de extracción. ………………………………………………..……... 82

Sistema de vapor de servicios propios. ………………………………………..… 82

Sistema de vapor de sellos ……………………………………………………….…… . 82

Sistema de vapor de Baja Presión …………………………………………………..... 83

Sistema de vapor de escape (vacío)……………………………………………….…. . 83

Sistema de agua de enfriamiento. …………………………………………………….. 83



Sistema de aceite de lubricación. ……………………………………………..……… 84

Sistema de aceite de control y regulación (sistema de Gobierno). …………..…… 84

Sistema de condensado ………………………………………………………………….. 85

CALCULO DE LA POTENCIA Y DE LA EFICIENCIA DE UNA TURBINA …… 86

CON EXTRACCIÓN-CONDENSACIÓN. ……………………………………………. 86

Potencia del Generador …………………………………………………………. 89

Eficiencia si perdidas de energía …………………………………………………….. 89

Energía total de consumo de la Turbina. ………………………………………… 90

CAPITULO VI ._ CONCLUSIONES ………………………………………... 93

ANEXOS …………………………………………………………………. 101

BITACORA DE MANTENIMIENTO MENOR TG-1. ……………………..…. 101

LABORES DE MANTENIMIENTO …………………………………………... 101

BIBLIOGRAFIA ……………………………………………….………… 115



GLOSARIO.

Calor. Es una forma de energía transferida en virtud de una diferencia de temperatura. El

calor existe en cualquier parte en mayor o menor grado, como cualquier forma de energía no

puede ser creado ni destruido.

Calor Latente. El calor latente es el que se necesita para cambiar de fase una sustancia sin

variar su temperatura. La palabra latente significa “oculto”, o sea que este calor requerido para

cambiar al estado de una sustancia, no es percibido por los sentidos.

Cámara De Combustión. Es el componente mecánico del sistema de combustión en el que se

quema el combustible para aumentar la temperatura del medio de trabajo.

Cogeneración. Se denomina cogeneración a la producción conjunta de energía eléctrica y

energía calorífica aprovechable, en forma de gases calientes. La cogeneración es una forma

eficiente de cubrir las necesidades energéticas de las instalaciones industriales en

prácticamente todos los sectores de la actividad (calefacción, calentamiento de agua, etc.)

Compresor. Es el componente mecánico en el que se incrementa la presión del medio de

trabajo.

Condensador. Es un intercambiador de calor entre fluidos, de modo que mientras uno de ellos

se enfría, pasando de estado gaseoso a estado líquido, el otro se calienta. Se fabrican en

tamaños y disposiciones diversas para ser empleados en numerosos procesos térmicos.



Efecto Joule. Se da cuando en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía

cinética de los electrones se transforma en calor debido al choque que sufren con las

moléculas del conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo.

Energía Mecánica. Es simplemente ¨trabajo¨. Es la energía necesaria para desplazar un

cuerpo venciendo una resistencia.

Energía Térmica. Energía liberada en forma de calor, obtenida de la naturaleza (energía

geotérmica), mediante la combustión de algún combustible fósil (petróleo, gas natural o

carbón), mediante energía eléctrica por efecto Joule, por rozamiento, por un proceso de fusión

nuclear o como residuo de otros procesos mecánicos o químicos.

Entalpía. (Del prefijo en y del griego thalpein calentar), tal palabra fue acuñada en 1850 por

el físico alemán Clausius. La entalpía es una magnitud de termodinámica simbolizada con la

letra H, la variación de entalpía expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o

cedida por un sistema termodinámico, o, lo que es lo mismo, la cantidad de energía que tal

sistema puede intercambiar con su entorno.

Evaporador. Es un intercambiador de calor entre fluidos, de modo que mientras uno de ellos

se enfría, disminuyendo su temperatura, el otro se calienta aumentando su temperatura,

pasando de su estado líquido original a estado vapor.

Recuperación Del Calor De Escape. Es el proceso de extracción de calor del medio de

trabajo que sale de la turbina de gas y transferirlo a una segunda corriente de fluido.

http://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9tica



http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_%28f%C3%ADsica%29

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_geot%C3%A9rmica



http://es.wikipedia.org/wiki/Combusti%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Combustible_f%C3%B3sil

http://es.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leo

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_natural

http://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joule

http://es.wikipedia.org/wiki/Fisi%C3%B3n_nuclear



http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego

http://es.wikipedia.org/wiki/1850

http://es.wikipedia.org/wiki/Rudolf_Emanuel_Clausius

http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica

http://es.wikipedia.org/wiki/H

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_termodin%C3%A1mico

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura



Turbogenerador. se compone de una Turbina de vapor y un Generador. La turbina es el

órgano principal y fundamental del equipo que transforma la energía termodinámica de un

flujo de vapor de agua en energía mecánica (trabajo). El generador, que va montado y

acoplado sobre la misma turbina, es el encargado de transformar la energía mecánica en

energía eléctrica.

Termodinámica. Rama de la física que se encarga de estudiar todo lo relativo a las

transformaciones de la energía, en sus formas de calor y trabajo, así como de las relaciones

entre las diferentes propiedades físicas de las sustancias en las cuales se llevan a cabo dichas

transformaciones (principalmente de aquellas propiedades que están relacionadas

funcionalmente con la temperatura).

Turbina. Es un componente mecánico en el que la energía de un medio de trabajo se

convierte en energía mecánica por acción cinética en un elemento giratorio.

Turbina de vapor. Es un motor primario satisfactorio y confiable para muchas maquinas de

proceso. Se emplean para generadores eléctricos.



PEMEX REFINACIÓN "ING. ANTONIO DOVALÍ JAIME"

CAPITULO I.- ESTADO DEL ARTE

La historia del petróleo en la región del Sur del estado de Veracruz, nace en los primeros años

del siglo XX, cuando la compañía Inglesa Pearson y Son Limited, contratada por el Gobierno

Porfirista para la construcción del Ferrocarril Transísmico y los puertos de Coatzacoalcos,

Veracruz y Salina Cruz, Oaxaca localizo ricas zonas chapopoteras en lo que hoy llamamos la

Cuenca Salina de Istmo.

Ante la evidencia de la riqueza petrolera que pudiera existir en el subsuelo y al ampara de la

Ley del Petróleo de los Estados Unidos Mexicanos, aprobada en 24 de Diciembre de 1901 por

el H. Congreso de la Unión, Weetman Dickinson Pearson presidente de la compañía

Ferrocarrilera inicio la perforación de varios pozos para obtener petróleo luminante.



En aquella época era imposible predecir la riqueza de los hidrocarburos que se tenia en el

subsuelo de Sureste del País; sin embargo, la industria petrolera tenía ya la actividad

económica más vigorosa de la región, lo que hizo posible la iniciación de su gran desarrollo

económico.

En 1917, al promulgarse la Constitución, a través del articulo 27, la nación recuperó

jurídicamente el dominio directo sobre su petróleo. Fue en 18 de Marzo de 1938 cuando se dio

a conocer al pueblo de México el histórico decreto que expropiaba a favor de la Nación los

bienes de las compañías Petroleras Extranjeras; rescatando así el dominio absoluto sobre uno

de los recursos naturales más apreciados y dando fin a una larga era de injusticia. El 18 de

Marzo del mismo año fue creado el Consejo Administrativo del Petróleo, órgano que se

encargaría de la administración de los bienes expropiados.

Al principio de la década de los 40's la Administración del Petróleos Mexicanos realizó

estudios socioeconómicos en diversas regiones del país para la construcción de Refinerías; con

proyección hacia el mercado Nacional e Internacional, eligiéndose Salina Cruz, por la

creciente demanda de combustóleo destilado y gas licuado en la zona del Pacifico y su

ubicación estratégica para el mercado internacional.

La construcción concluyó en el año de 1979 en una superficie de 600 hectáreas, distante a 5

km al Noroeste de la ciudad y Puerto de Salina Cruz. Siendo su objetivo primordial de

operación el de elaborar los productos destilados y residuales necesarios para abastecer el

consumo del litoral del Pacifico; cuenta además con la infraestructura de almacenamiento y

bombeo a una monoboya que le permite la exportación del petróleo crudo a algunos países de

Oriente.



UBICACIÓN

La refinería "ING. ANTONIO DOVALÍ JAIME" se encuentra ubicado al sureste de la

Republica Mexicana a 5 km al Noroeste de la Ciudad y Puerto de Salina Cruz en el estado de

Oaxaca. Actualmente las instalaciones de la Refinería se asientan en una superficie de 700

hectáreas teniendo una capacidad de procesamiento de 330 000 bls de crudo por día.

OBJETIVO

Petróleos Mexicanos es un organismo descentralizado del Gobierno Federal, de carácter

técnico, industrial y comercial con personal jurídica y patrimonio propio.

El objetivo de PEMEX REFINACIÓN es explorar, explotar, transformar, almacenar, distribuir

y realizar las ventas de primera mano del petróleo, el gas natural, y los productos que se

obtengan de la transformación de estos, es decir, todas las actividades de orden técnico,

industrial y comercial que constituyen la industrial petrolera y petroquímica que se realiza en

el país

PRODUCCIÓN

Por su ubicación en las costas del Golfo de Tehuantepec, hace posible cubrir las necesidades

de energéticos de toda la costa del Pacifico. Siendo Salina Cruz un puerto de altura y de gran

cabotaje, es posible exportar crudo y productos refinados a través de las instalaciones de la

Terminal Marítima. Los principales productos obtenidos en la refinería son:

Propileno (para carga a plantas petroquímicas: Alkilación, Acrinonitrilo, etc.)

Gas licuado del petróleo (LPG) (para uso doméstico)

Butano-Butileno (para carga a plantas petroquímicas: MTBE y Alkilación)

MTBE-TAME (aditivos de las gasolinas para mejorar el octanaje y disminuir

contaminantes)

Gasolina PEMEX PREMIUM (combustible para vehículos automotrices)



Gasolina PEMEX MAGNA (combustible para vehículos automotrices)

Turbosina Nacional (combustible para aviones y helicópteros)

Turbosina Internacional (combustible para aviones y helicópteros)

PEMEX Diesel (combustible para vehículos automotrices)

Combustóleo (combustible industrial en calderas y hornos)

Azufre (materia prima en otras industrias para producir ácido sulfúrico, fertilizantes,

etc.)

Asfalto (para pavimentación e impermeabilización)

Alquilado (materia prima para preparación de Gasolina PEMEX PREMIUM)

Diesel Desulfurado (combustible para barcos)

Los crudos que se procesan en la Refinería se extraen de los yacimientos ubicados en los

estados de Chiapas, Tabasco y en la zona de Campeche, los cuales son transportados por

ductos a la estación de bombeo de Nuevo Teapa, Veracruz, para que a través de dos

oleoductos, uno de 30 plg de diámetro para el crudo maya y el otro de 48 plg de diámetro para

el crudo istmo, lleguen a esta Refinería.

Para el proceso de comercialización, exportación y refinación del petróleo crudo se cuenta con

13 tanques de 500 mil barriles, que en conjunto tienen una capacidad nominal de

almacenamiento de 4.5 millones de barriles de crudo istmo y 2.0 millones de barriles de crudo

maya.

La tecnología con la que actualmente se cuenta en las instalaciones, los equipos de

contraincendios, así como el avance tecnológico en los tratamientos residuales para cuidar el

medio ambiente, hace que la Refinería sea una de la más seguras, además, el personal que

opera en Refinería tanto de confianza como sindicalizados están siendo capacitados

continuamente logrando con esto, mano de obra mexicana altamente calificada.



Con la evolución del comercio exterior de hidrocarburos y productos petroquímicos, las

nuevas políticas de industrialización y comercialización de los petrolíferos se han enfocado a

satisfacer de forma eficiente y oportuna los requerimientos de la demanda de nuestros clientes

Nacionales e Internacionales.

VISIÓN

Ser una refinería líder en seguridad, calidad y desarrollo humano a nivel nacional e

internacional, con tecnología que nos permita ser rentables y cuidar el medio ambiente.

MISIÓN

Ser para PEMEX refinación la entidad responsable de elaborar productos petrolíferos con

calidad y oportunidad para satisfacer la demanda nacional e internacional, dentro de un marco

de seguridad, protección al ambiente y rentabilidad, contribuyendo al fortalecimiento de

Petróleos Mexicanos y al desarrollo sustentable del país.

POLÍTICAS

SEGURIDAD Y PROTECCIÓN AMBIENTAL

La seguridad industrial y la protección ambiental de cada trabajador y empleado de

PEMEX

PEMEX deberá ser líder nacional en todos los aspectos relativos a la seguridad y a la

Protección Ambiental

El buen desempeño en seguridad industrial y la protección ambiental debe ser motivo

de gran orgullo para quienes trabajan en PEMEX y para todos los mexicanos.

La administración de la seguridad y la protección ambiental básica para asegurar la

productividad de la empresa y su armonía con la sociedad



POLÍTICA INTEGRAL DE ADMINISTRACIÓN

Cumplir con los requisitos legales y otros aplicables a los procesos de refinación del

petróleo crudo estableciendo un enfoque preventivo y de mejora continua en aspectos

de calidad, seguridad y protección ambiental para satisfacer las necesidades y

expectativas de los clientes y partes interesadas.

La calidad, seguridad y protección ambiental son responsabilidad de todos los

trabajadores, ejerciendo un liderazgo nacional que sea motivo de orgullo de su

personal con base a un sistema integral de administración que incremente la

productividad y eficacia de nuestra empresa y su armonía con la sociedad.

OBJETIVOS DE CALIDAD

1.- Reducir los accidentes personales e incidentes industriales

2.- Incrementar el nivel de seguridad de las instalaciones

3.- Incrementar la cultura de la seguridad

4.- Disminuir el impacto ambiental de las instalaciones

5.- Cumplir con los requisitos de calidad y oportunidad de los productos

6.- Asegurar la satisfacción del cliente

7.- Incrementar la confiabilidad de la refinería

8.- Mejorar el desempeño operativo

9.- Mejorar del desempeño del personal



VALORES

Patriotismo

Calidad-Productividad

Comunidad y Protección Ecológica

Seguridad

Motivación y Desarrollo de Personal

Trabajo en Equipo

Iniciativa y Creatividad

Responsabilidad

Humanismo

Liderazgo

CONSTITUCIÓN DE LA REFINERÍA "ING. ANTONIO DOVALÍ JAIME"

La refinería se divide en dos grandes áreas que son: la primera correspondiente al Área

Industrial y la segunda que corresponde al área Administrativa. El área industrial cuenta con

26 plantas que desarrollan diversos procesos a partir del petróleo crudo y líquidos del gas

natural para obtener energéticos y petroquímicos. El área administrativa lleva el control y

seguimiento de los servicios que se prestan al personal que labora en la Refinería, así como los

requerimientos de mano de obra de la misma.

Actualmente esta constituida por:

26 plantas de proceso.

96 tanques de almacenamiento

6 áreas de almacenamiento

1 área de almacenamiento para azufre sólido

12 talleres de especialidades: Mecánico, Eléctrico, Instrumentos, Plantas

4 laboratorios: Control, Analítico, Gases y Experimental

1 departamento de evaluación para la realización de auditorias internas

1 edificio administrativo



Las plantas de proceso y de servicios auxiliares están distribuidos en 11 áreas de operación en

la siguiente forma:

SECTOR OPERACIÓN

1 Primaria I

2 Catalítica I / Azufre II

3 Hidros I

4 Boyal

5 Afluentes

6 Servicios Auxiliares I

7 Primaria II

8 Servicios Auxiliares II

9 Hidros II

10 Catalítica II / Hidros II

11 Alkilación, Azufre III, MTBE-TAME / Viscorreductora

ELABORACION DE UN PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DE UN TURBOGENERADOR DE VAPOR, DE 25 Mw TIPO TG-1 18

PLANO DE LAS UBICACIÓN DE LAS DIVERSAS PLANTAS DE PROCESO DENTRO DE LA REFINERIA

"ING. ANTONIO DOVALÍ JAIMRE"

ELABORACION DE UN PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DE UN TURBOGENERADOR DE VAPOR, DE 25 Mw TIPO TG-1 19

SECTOR DE FUERZA Y SERVICIOS PRINCIPALES.

E-2250.00

E-2240.00

E-2230.00

E-2220.00

E-2210.00

E-2200.00

E-2190.00

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E-2110.00

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E-2080.00

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E-2060.00

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PEMEX - REFINACION

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P-1

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P-106 B/M

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P-103 C/MR

P-103 B/M

P-108 A/M

P-108 B/M

P-108 C/M

P-103 A/M

AREA DE

TRANSF.

OFICINA DE

MANTTO.

TG-2 TG-1

CB-1 CB-2 M

COMEDOR Y

SANITARIOS

OPERADORES

E INGENIEROS

FA

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FA

-10

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CB-1 CB-2

V-109 A

V-109 B

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FA-102 B FA-102 DFA-102 C

FA

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4 B

/TR

FA

-10

4 D

/M

CALDERA

PAQ.

CTO. DE

CONTROL

AREA DE TRANSF.

TABLS. DE DIST.

PARA 13.8 KV

K-101 C

K-101 B

K-101 A

OFICINA

Y C.C.EX-121A

EX-102C

EX-102BEX-102A

EX-111

V-104AV-104B

P-113B/MRP-113A/M

V-103A,B,C,D.V-108B

V-108A

V-102A,B,C,D

V-101AV-101BV-101C

POSTFILTROS

V-118

AT-107

PREFILTROS

FUTURO

V-117A,B,C.

P-1

24

C/T

R

P-1

24

A/M

V-1

05

A

V-1

05

B

P-1

24

B/M

TV-101

TV-102

AT-101B AT-101D

AT-101CAT-101A

P-114 C/MR

P-114 B/M

P-114 A/T

P-114 B/M

P-114 A/M

EX-101 B

EX-101 A

BA-102A/M

BA-102B/M

EC-101C

EC-101A

V-109C

V-109D CTO. DE

CONTROL

FA-108 B/TR FA-108 C/M

FA-108

D/TR

TG-5 TG-6

CB-3 CB-4 CB-5

FA-108 A/M

FU

TU

RO

V-1

05

D

V-1

05

C

P-1

44

A/M

P-1

44

B/M

R

UNIDAD DESMINERALIZADORA

Y PULIDORA DE AGUA

CT

O.

DE

TA

BL

S.

C.C.M.

AT-105BAT-105A

AT-104A

AT-104B

UDA-2A

UDA-2B

UDA-2C

AIR

E A

CO

ND

ICIO

NA

DO

BA-2365 A

BA-2365 BBA-2365 C

TH-01A

TH-02A

BA-2365 CBA-2365 DBA-2365 R

TH-01C

TH-02C

P-105B/MRP-105A/M

P-105C/MRP-105B/MR

P-104A/MR

P-1

25

A/M

P-1

25

B/M

R

P-1

01

O/T

P-1

01

C/M

R

P-1

01

B/T

UPA-2A

UPA-2B

MODULO 1

MODULO 2

TC-301C

EA-301F

EA-301E

REACT.

TH

-30

1

TH

-30

2

BA

-30

4 B

Y A

TC-301C TC-301C

BA

-30

3A

BA

-30

3B

BA

-30

3C

BA

-30

3D

NEUTRALIZACION

EFL

EA

-30

1D

EA

-30

1C

EA

-30

1B

EA

-30

1A

BA

-30

1B

A-3

01

BA

-30

2B

A-3

02

F U T U R O T E - 1 0 2

CARCAMO DE BOMBEO

TC-XX-01

P-1

02

I

P-1

02

J

P-1

02

G

P-1

02

H

P-1

02

I

P-1

02

K/M

P-1

02

M/M

FU

TU

RO

FU

TU

RO

FU

TU

RO

TABL. S.E. 2A-1

Y C. C. M.

CUARTO DE CLORACIONP-108D/MXP-108E/M

P-108F/M

P-108G/M

P-108H/MR

FUTURO

AREA DE

TRANSFORMADORES

TQE. DE ACIDO

SULFURICO

V-1

06

D

V-1

06

E

V-107 G Y

K-101 D/M

V-107 H Y

K-101 E/M

K-101 F/M

TG-3 TG-4 FUTURA

OFICINAS

Y SANIT.

TAB. DE DISTRIB.

Y CTOS. DE CONT.EXT. DEL

SOTANO

EDIF. GRAL. ELECTRICO

TAB.

Y

C.C.M.

S.E.

ELECT.

2A

AR

EA

DE

TR

AN

SF

OR

MA

DO

RE

S

F

DE

B

P-145D/MP-145B/M

P-145A/MAT-125AT-124AT-123P-103D/M

P-103G/MP-103F/M

P-103E/T

AMPLIACION DE

SERVICIOS AUXILIARES

SITSIPA-PG-2003-D-017



ÁREA DE FUERZA Y SERVICIOS PRINCIPALES

El área de fuerza cuenta con dos sectores:

1.- Servicios auxiliares I

2.- Servicios auxiliares II

Cada sector cuenta con sus oficinas propias, así como también de un grupo de ingenieros de

diversas especialidades que se encargan de la coordinación de los trabajos del área.

Oficinas del sector coordinado de Servicios Principales I

Aunque son dos áreas, actualmente las dos se engloban en una sola, denominándosele

solamente como Área de Servicios Principales y cuyo objetivo primordial es la de: Satisfacer

la demanda con calidad y seguridad de servicios de energía eléctrica, aire, vapor, agua de

enfriamiento y tratada, requeridos en todos los procesos de las platas de la refinería sin afectar

el entorno ecológico. Para esta labor tan importantísima, se cuentan con los siguientes equipos

mecánicos ubicados en áreas específicas dentro del sector.

Calderas

Bombas

Compresores

Turbinas de vapor

Turbogeneradores

Motores eléctricos



Ventiladores

Reductores de velocidad

Torres de enfriamiento

Condensadores

Tratamientos de agua.

Tanques de almacenamiento.



Área de las torres de enfriamiento con sus bombas correspondientes para el manejo de agua.

Ubicación de las calderas (al fondo) y del edificio del los turbogeneradores.



Área de tanques de agua tratada

Área de casa de bombas y compresores

Por la simple razón de que el área de servicios principales es la fuente de suministro de

la energía eléctrica para las diferentes plantas de proceso e incluso para CFE (con un

porcentaje superior al 1 % de su producción), es indispensable que tanto los equipos

dinámicos como estáticos siempre se encuentren operando debidamente, una anomalía puede

repercutir considerablemente en el funcionamiento de la refinería y en sus procesos de

producción ocasionándole perdidas graves.



ORGANIGRAMA DE LA PEMEX REFINACIÓN

"ING. ANTONIO DOVALÍ JAIME"

UNIDAD

GESTIÓN

DE LA

PRODUCCIÓN

U.INGRIA.

PROCESO

GESTION DEL

NEGOCIO

UNIDAD DE

ADMÓN. Y

FINANZAS

UNIDAD DE

SEG. IND. Y

PROT. AMB

SUPTCIA.

DE REHAB. Y

MODIFICACIONES

SUPTCIA.

GRAL. DE

OPERACIÓN

SUPTCIA.

CONSERV.

Y MANTTO.

SUPTCIA.

FUERZA Y

SERV.

PPALES.

SUPTCIA. DE

INGRÍA. DE

PROCESO

SUPTCIA. DE

EVALUACIÓN

SUPTCIA.

RECURSOS

HUMANOS

SUPTCIA. RE

RECURSOS FINANCIEROS

SUPTCIA.

SUMINIST. Y

SERVICIOS

SUPTCIA.

DE QUÍMICA

PROCESOS DE

INFORMACIÓN

SEG. IND. Y

SALUD

OCUPACION.

PROTECCIÓN

AMBIENTAL

SISTEMAS

DE CALIDAD

INGRÍA.

BÁSICA Y DE

DETALLE

PLANEACIÓN

DE

REPARACION.

GERENCIA DE

REFINERÍA

SUPERV. Y

RESIDEN. DE

OBRA

CONTRATOS



CAPITULO II.- PARTES PRINCIPALES DEL TURBOGENERADOR

COMPONENTES DEL TURBOGENERADOR.

Un turbogenerador aunque parezca tan simples por tener tan sólo la turbina y el generador

como una de las partes móviles, requiere sin embargo, algunos componentes auxiliares para

funcionar de la mejor manera posible, tales como: cojinetes radiales para sostener el eje,

cojinetes de empuje o axiales para mantener la posición axial del eje, un sistema de

lubricación de los mismos, un sistema de obturación que impide que el vapor salga de la

turbina y que el aire entre a ella. También, se debe de contar con diversas válvulas para el

control de la velocidad de rotación, la admisión y la extracción de vapor, de la turbina.

El turbogenerador cuenta con dispositivos de regulación, un sistema de abastecimiento

de aceite junto con sus componentes, un sistema de condensado, dispositivos de vigilancia,

dispositivos de protección y una serie de accesorios que en conjunto hacen posible el

funcionamiento optimo del turbogenerador

El buen funcionamiento de un turbogenerador en gran medida se debe a los diferentes

dispositivos tanto de seguridad como de vigilancia que permiten detectar anomalías en el

momento de operación y disparar la máquina en caso de emergencia como medida de

protección de la instalación.



TURBINA

Carcasa.

La turbina cuenta con una carcasa fabricada especialmente con materiales capaces de resistir

las altas temperaturas del vapor, ésta se encuentra seccionada en dos mitades para facilitar el

desmontaje y efectuar las labores de mantenimiento. Se diseña de tal forma que en ella se

puedan alojar tanto los álabes del rotor como del estator. Cuenta con una sección de admisión,

toberas, una de extracción y una de salida todas estas destinadas para el flujo de vapor por el

interior de la turbina.

La mitad inferior y superior de la carcasa están atornillados entre sí mediante una unión

horizontal por brida. Los agujeros roscados se ubican en la mitad superior y los espárragos en

la mitad inferior para acoplar ambas mitades.

Fig. .- Carcasa de la turbina



Descripción general de la turbina.

Se trata de una turbina de condensación con extracción en la cual el vapor fluye por

ella en sentido axial. La carcasa de la turbina cuenta con una válvula de cierre rápido, cuya

misión es cerrar, si es necesaria toda la entrada del vapor procedente de la caldera en un

tiempo mínimo. El vapor vivo llega a la caja de las válvulas de regulación de alta presión,

pasando por la caja de la válvula de cierre rápido, que está arridada a la carcasa de la turbina.

Estas válvulas de regulación son accionadas por un travesaño y están diseñadas de tal forma

que, el travesaño accionado por el cilindro de regulación a través de un sistema de palancas,

les transmita la carrera y el punto de apertura. El cilindro de regulación es el que recibe

impulsos del regulador hidráulico (regulador del rpm SR-III) y del tubo eyector ASKANIA.



Fig. Partes que constituyen a la turbina.

Válvula de

Cierre Rápido

Gobernador

(Regulador SR-II)

Travesaño



Las válvulas de regulación dejan pasar el vapor vivo a los recintos de toberas de la

etapa de regulación (1° Etapa o cámara de rodete). Después de que una parte de la energía

contenida en el vapor vivo es transformada en trabajo en la etapa de regulación, el vapor pasa

a los álabes del rodete de alta presión para continuar desarrollando trabajo en proporción con

el salto térmico disponible. Según sea el estado de servicio, se extraerá parte del vapor de la

turbina por el correspondiente punto de extracción, como medio de protección a la turbina

contra el retorno de corriente de vapor de la red, por lo que se instala delante de la tubería de

extracción una válvula de cierre rápido. Esta válvula se bloquea junto con la válvula de cierre

rápido.

Fig. .- Partes del sistema de regulación de entrada y salida del vapor de la turbina.

Válvula de

Regulación AP

Válvula de

Regulación BP



La presión en el punto de extracción es mantenida constantemente mediante la regulación de

la cantidad de vapor que fluye en la parte de Baja Presión; ésta regulación se lleva a cabo con

las válvulas reguladoras de BP (Baja Presión). El vapor que fluye por estas dos válvulas llega

directamente a la parte delantera del tambor de álabes de BP; en caso de un servicio con

sobrecarga, se abrirá una tercera válvula reguladora de BP. El vapor que fluye por esta

válvula, se introduce a la turbina por detrás de la primera parte del tambor de BP, lo que se

consigue por haber dado la forma correspondiente a los canales de vapor. Con ayuda del

regulador y dentro de los límites del diseño, se pueden regular la cantidad de vapor de

extracción y la potencia de la turbina en forma independiente. El vapor expandido se conduce

al exterior por la boca de salida.

En el soporte delantero del cojinete se sujeta y sé alinea la carcasa con ayuda de las

garras y guías. Esta alineación tiene vital importancia puesto que el rodete de la turbina y la

carcasa exterior descansan en los soportes de los cojinetes en forma independiente. El soporte

del cojinete trasero está fundido a la boca de salida del vapor de la turbina y sé encuentra

sujeto a la placa de base de tal manera, que se mantiene fijo en sentido axial pero se puede

dilatar libremente en sentido radial de acuerdo con las aumentos de temperatura. Entre tanto,

la posición del eje se fija mediante los cojinetes, al mismo tiempo que para el apoyo de la

carcasa exterior es preciso tener en consideración las dilataciones térmicas en el soporte del

cojinete delantero.

(a) (b)

Fig. .- Soportes de la turbina . (a) Soporte delantera de la turbina (b) soporte trasero de la turbina



La posición en altura de la carcasa queda determinada por el apoyo de las patas,

mientras que la holgura de la cabeza de los tornillos, utilizados para sujetar las patas de la

carcasa al soporte del cojinete, permite una dilatación térmica lateral de la carcasa respecto a

los soportes de ambos cojinetes. La posición central de la carcasa se fija en el plano horizontal

con las correspondientes guías, las cuales están construidas de manera que la carcasa exterior

se pueda dilatar libremente hacia arriba y hacia abajo. Como la guía delantera de la carcasa no

permite un desplazamiento axial de la misma respecto al soporte del cojinete, al calentarse la

carcasa, él soporte delantero será empujado.

La boca de salida del vapor (cuello de la turbina) está atornillada a la carcasa de la

turbina y dirigida hacia abajo. El eje de la turbina, fabricado de una pieza forjada de acero

aleado, está apoyado por 2 cojinetes radiales, uno en cada soporte. Además en el interior del

soporte delantero se encuentra el cojinete axial.

El sistema de álabes consta de una etapa de acción que permite la carga parcial,

favorable a la regulación, varias etapas de reacción situadas en la parte del tambor. Las

holguras radiales y axiales se han dimensionado de tal manera que se logre una gran seguridad

de servicio y un aprovechamiento óptimo del gradiente térmico disponible.

La turbina se regula por vía oleo hidráulica. El rodete de regulación (bomba adicional)

utilizado para emitir los impulsos, se encuentra en la carcasa de la bomba principal, abrigada

al soporte delantero del cojinete. El rodete de regulación y la bomba principal son accionados

por el eje de la turbina.



Parte de entrada del vapor.

En la sección de entrada de vapor cuenta con una cámara de válvulas fundida a la

misma y una caja para la válvula de cierre rápido que esta soldada a la carcasa.

1 Cilindro de regulación.

2 Carcasa de la turbina.

3 Válvula de regulación.

4 Tapa de la válvula.

5 Válvula de cierre rápido.

6 Filtro de vapor.

7 Embolo de fuerza para la

válvula de cierre rápido.

Fig. .- Parte de entrada de vapor al

turbogenerador (vista lateral).



El vapor vivo pasa por la boca de la válvula de cierre rápido entra en la turbina. En la

caja de la válvula se ha montado el filtro de vapor con objeto de eliminar impurezas en el

interior de la turbina. La válvula de cierre rápido se acciona mediante el émbolo de fuerza.

En la cámara de válvulas, cerrada por la tapa, se encuentran dispuestas las válvulas de

regulación cuyos movimientos de carrera serán producidos por el cilindro de regulación

conectado con los husillos de las válvulas mediante palancas. Los asientos de las válvulas

construidos en forma de difusor, se han fijado a la carcasa de la turbina por soldadura. Las

válvulas exteriores están en comunicación con las cámaras de las toberas. El vapor de

sobrecarga puede conducirse directamente al recinto del rodete, pasando por la válvula

central de regulación.

Parte de admisión de baja presión.

Esta parte se constituye de igual forma que la anterior, provista de cajas para las

válvulas, unidas a ella por fundición. El vapor pasa por delante de las válvulas de

regulación a través de una tubería de sobrecarga (no se representa), en la cámara de

válvulas, cerrada por etapas, están dispuestas las válvulas de regulación. Estos se desplazan

impulsados por el accionamiento de ajuste, que está unido con los husillos de las válvulas a

través de palancas.

Los asientos para las válvulas de jaula están retacados en la carcasa de la turbina, las

válvulas exteriores están comunicadas directamente con los álabes del tambor de baja

presión. Mediante las válvulas de regulación central se puede conducir vapor de sobrecarga

por detrás de las primeras etapas del tambor de baja presión.



Fig. .- Parte de admisión de baja presión (vista frontal).

Anillos laberínticos

El anillo laberíntico tiene la finalidad de compensar en alto grado, el empuje axial. Como

éste depende también de la carga, el resto del mismo es absorbido por el ya mencionado

cojinete axial. Al mismo tiempo, el émbolo laberíntico cierra la alta presión que predomina

en el recinto del rodete, para separarla de la presión existente delante de los prensaestopas.

Una división separa las partes de AP y de BP del tambor. Los prensaestopas sirven para

obstruir el paso del aire que pueda ser absorbido del exterior por lo álabes de la turbina y

que pueden ser desplazados hacia el interior de la carcasa.

El efecto de hermeticidad esta basado en la transformación de la energía neumática

en velocidad de flujo y en la consiguiente formación de remolinos de la energía cinética.

Allí en donde se emplean juntas de esta clase, hay que aceptar pequeñas fugas de vapor.

1 Carcasa de la turbina.

2 Accionamiento de ajuste.

3 Tapa de la cámara de válvula.

4 Válvula de regulación.



Fig. .- Anillos laberínticos.

El anillo laberíntico esta dividido axialmente, y se encaja sobre un resalte existente

en la carcasa de la turbina. El anillo laberíntico se fija a las juntas mediante tornillos

prisioneros para que no puedan girar en sí mismas ni desplazarse una con respecto a la otra.

El eje de la turbina esta provisto de ranuras anulares que coinciden con las cintas de cierre,

que se introducen a presión en el anillo laberíntico. Con esta disposición se refuerza el

efecto de estrangulación como consecuencia de los frecuentes cambios de dirección que

experimenta el vapor.

Las cintas de hermeticidad son de acero anticorrosivo y están encajadas en sus

correspondientes ranuras, en donde quedan fijadas por medio de una barra de acero, de

sección cuadrada, dispuestos en toda la periferia. Las holguras radiales entre el eje y las

cintas de hermeticidad se eligen de forma que se consiga un efecto de estrangulación

favorable con seguridad suficiente contra el rozamiento, tomando en cuenta la

compensación del empuje axial del rodete.



Tipos de anillos laberínticos.

Anillo laberíntico contra sobrepresión. Tratándose de anillos laberínticos, que forman una

junta contra la sobrepresión existente en la carcasa de la turbina, se extrae la mayor parte de

las fugas de vapor en la parte central del casquillo. Por lo tanto, sólo una parte muy

pequeña del flujo de vapor llega hasta la chimenea de escape, dispuesta en el extremo del

casquillo por donde saldrá a la atmósfera.

Sobre el rodete de la turbina y cerca de la chimenea de escape de vapor se ha

provisto un disco pequeño (prensaestopas), el cual, debido a su efecto de centrifugación,

aspira aire a través del extremo del casquillo en contacto con la atmósfera y lo envía hacia

la chimenea de escape. Con esto se evita con toda seguridad que del anillo laberíntico se

pueda escapar vapor y llegue hasta las regiones cercanas del cojinete.

Anillo laberíntico contra sub-presión. Éste anillo deben de evitar la entrada de aire a la

caja de la turbina. Para ello se dispone, en lugar de la extracción de vapor, una alimentación

de vapor con una cierta sobrepresión (vapor para el prensaestopas). Este vapor de

obturación se divide en dos flujos; uno que fluye a la carcasa de la turbina, y el otro que

fluye por la chimenea de escape.

El vapor condensado en los recintos de los casquillos es evacuado, en forma

efectiva, a través de un taladro dispuesto en el punto más bajo de los mismos.



Fig. .- Tipos de anillos laberínticos. Fig. .- Partes sobre el rodete de la turbina en

donde se fijan los anillos laberínticos.

Vapor de obturación del eje (prensaestopas)

Las juntas sin contacto del rodete no establecen un cierre absoluto entre el rodete de la

turbina y la carcasa. Por ello, con la finalidad de conseguir crear el vació necesario para el

servicio de la turbina de condensación. Al evacuar la instalación hay que suministrar vapor

a todas las envolventes de las juntas y durante el servicio, solo a las que se encuentren en el

área de baja vació. Una pequeña sobrepresión del vapor de 0.006 Bar basta para poder

alcanzar una obturación eficaz. La sobrepresión mínima es de 1.7 Bar y la máxima de 17

Bar.

Antes de poner en marcha el turbogenerador, las tuberías de vapor se encuentran a

la presión atmosférica. Esta presión también existe en el regulador de presión. La magnitud

de ajuste transmitida a la válvula reguladora mantiene a ésta abierta.

Anillo laberíntico

contra

sobrepresión

Anillo laberíntico

contra

sub-presión

Prensaestopas

Rodete

de

Sub-presión

Rodete

de

Sobrepresión



Fig. .- Sistema de Vapor para los Prensaestopas

Para evacuar la turbina hay que suministrar vapor de obturación en los

prensaestopas. Según la elevación de la presión en el colector, la válvula reguladora de

membrana. Se ajusta de tal forma que se obtiene una sobrepresión de 0.006 Bar. Si las

válvulas de control de la turbina están abiertas, pasa vapor a los prensaestopas que se

encuentra en el área de alta presión. Según el volumen de vapor de fugas que aparezca, la

válvula reguladora de membrana se abrirá o se cerrará de tal forma que siempre se

mantenga una sobrepresión de 0.006 Bar.

Prensaestopas

Prensaestopas

Tubería colectora de 1.006 atm abs.

Aire a

Presión

Válvula

Reductora

con Filtro

T U R B I N A

Chimenea Chimenea

Tubería de Aspiración

Regulador de Presión

Válvula de Vapor

de Retención

Vapor de Retención

Tubería de impulsión

Válvula de

Cierre

Válvula de Regulación de

membrana



SOPORTES DELA TURBINA.

Delantero

Sobre el soporte delantero se apoya la carcasa de la turbina; en él se encuentra, además, los

cojinetes radial y axial para el rodete de la turbina. También encontramos adosada en esta

parte, la bomba principal de lubricación y el emisor de impulsos para el regulador SR-III.

Fig. .- Soporte delantero de la turbina.

El soporte consta de dos piezas, fijándose la inferior a la placa de base de la turbina

con ayuda de tornillos. Debajo de la cabeza de estos se disponen arandelas distanciadoras

con un juego aproximado de 0,1 mm. Para la fijación del soporte se han provisto los

agujeros horizontales.

Chumacera Radial Chumacera Axial

Emisor de

impulsos para el

regulador SR-II

(bomba adicional)

Bomba de lubricación

principal

Chimenea

Chaveta

Dispositivo de

Disparo



Estos permiten el desplazamiento axial del soporte al calentarse y dilatarse la

carcasa de la turbina, mientras que el desplazamiento lateral se evita mediante la chavea y

el correspondiente riel de deslizamiento. Para hermetizar el paso del árbol de la turbina por

el soporte se ha provisto una junta anular. Las tuberías flexibles de afluencia y de salida de

aceite lubricante se empalman al soporte mediante las bridas previstas al efecto.

1 Conexiones de los termómetros del

cojinete radial.

2 Orificio para el dispositivo de cierre

rápido.

3 Conexiones de los termómetros del

Cojinete axial.

4 Soporte para el cojinete axial.

5 Brida para el empalme de la bomba

principal de aceite y del emisor de

impulsos de regulación.

6 Entrada de aceite para el cojinete radial.

7 Chavetero para el riel de deslizamiento.

8 Salida de aceite.

9 Agujero tendido para el tornillo de

Fijación.

10 Entrada de aceite para el cojinete axial.

11 Orificio roscado para la fijación de la

Carcasa.

12 Soporte del cojinete radial.

13 Orificio para el ajuste del guardarevoluciones.

Fig. .- Soporte delantero

A la brida del soporte se fija el emisor de impulsos de regulación y la bomba

principal de aceite. La tapa del soporte tiene dos orificios para el dispositivo de cierre

rápido y para los diversos instrumentos de medición, como por ejemplo: termómetros y un

detector de vibraciones. Para poder realizar los ajustes necesarios al guardarevoluciones, se

ha provisto una abertura sobre el soporte que se cierra con una brida ciega. Al otro lado del

soporte se encuentra en dispositivo para medir la posición de la carcasa de la turbina.



Cojinete Radial.

La misión del cojinete radial consiste en soportar el eje de la turbina. Esencialmente, se

compone del casquillo superior y del inferior, así como del portacojinete dividido también

en dos partes. Los casquillos del cojinete están provistos de una capa de metal antifricción

en las superficies de contacto, y están fijados por dos pasadores cónicos (25 y 23). La

ranura periférica de los casquillos del cojinete encaja en el saliente del portacojinete, la

mitad inferior se fija en el soporte mediante tres chavetas (11, 17,19) que van atornilladas al

portacojinete y sirven para la alineación exacta del eje en el soporte del cojinete y en la

carcasa, y por tanto, para conseguir las holguras radiales correctas en las puntas de cierre

del laberinto y en el prensaestopas, así como en el sistema de álabes. En el punto más alto

del portacojinete se ha previsto un perno de retención, que entra en un orificio del casquillo

superior del cojinete y lo fija contra el giro indebido. El portacojinete superior posee unas

garras laterales que sirven para atornillarlo al soporte del cojinete. Las piezas suple-

mentarias tienen un espesor tal que las dos mitades del anillo quedan perfectamente

apoyadas entre si.



Fig. .- Cojinete radial.

1 Mitad superior del portacojinete.

2 Perno de retención.

3 Casquillo superior del cojinete.

4 Metal antifricción superior.

5 Chapa para la recolección del

aceite del cojinete.

6 Metal antifricción inferior.

7 Casquillo inferior del cojinete.

8 Mitrad inferior del portacojinete.

9 Pieza suplementaria.


11 Chaveta.

12 Tornillo de cabeza cilíndrica.





17 Chaveta.


19 Chaveta.


Chapa para recolectar

Aceite del cojinete

Pasadores cónicos

Metal antifricción

Orificio para la entrada

del aceite de alivio



23 Pasador cónico con tuerca.

24 Tornillo de cabeza hexagonal.

25 Pasador cónico con tuerca.

26 Tornillo de cabeza hexagonal.

27 Tubería de aceite de alivio con pieza de

empalme.

28 Disco taladrado.



Abastecimiento de aceite.

A través de un orificio efectuado en la chaveta (17) y, en la mitad inferior de la

chumacera se abastece de aceite al cojinete. La ranura periférica queda cubierta por la

chumacera. Dicha ranura conduce a través de un canal fresado, a una cámara de aceite

efectuada en el casquillo superior del cojinete, que esta abierta en dirección hacia el eje del

rodete. Entonces, el eje arrastra el aceite desde las bolsas efectuadas en la capa de metal

antifricción y lo hace que fluya por la ranura anular del casquillo superior del cojinete para

disipar el calor, mientras que en la cámara de aceite opuesta se mide la temperatura.

En el punto más bajo del centro del casquillo inferior del cojinete se ha incluido en

la capa de metal antifricción un disco, al que va conectado la tubería del aceite de alivio. Al

poner en marcha la turbina mediante el dispositivo de giro, se hace pasar aceite a alta

presión por debajo del eje, a través de dicha tubería. Mediante el empuje del aceite a

presión se alivian los cojinetes, a fin de superar el par de arranque e impedir el rozamiento

en seco. De esta forma se reduce considerablemente el par que ha de soportar el dispositivo

oleo hidráulico de giro del eje.

La tubería de aceite de alivio esta atornillada, por fuera del casquillo inferior del

cojinete, con la tubería de aceite que sale fuera del soporte del cojinete. La temperatura del

aceite de salida tiene que controlarse con seguridad, estando en servicio la instalación.

Montaje y desarme del cojinete.

El cojinete se ha de montar en el soporte correspondiente de forma que el aceite de

refrigeración circule, dentro del casquillo superior, en el sentido de giro del eje. El casquillo

inferior del cojinete también se debe de extraer de la mitad inferior de la chumacera sin

necesidad de desmontar el eje.



Para ello, se levanta ligeramente el eje con ayuda de la grúa de elevación, de tal manera que

no se elimine la holgura de los anillos laberínticos. Entonces se puede extraer el casquillo

inferior del cojinete girándolo hacia arriba alrededor del eje.

Cojinete Axial

El cojinete axial tiene por finalidad absorber el empuje axial del rodete de la turbina

que no haya quedado compensado por la obturación interior del eje. La magnitud de dicho

empuje axial depende del estado de carga de la turbina. El cojinete axial está dispuesto en

la caja (12). Dentro de los límites de la holgura correspondiente, impide todo movimiento

del eje en sentido axial, efectuando los debidos a la dilatación térmica.

El cojinete axial consta de dos casquillos, que están fijados mutuamente mediante

pasadores cilíndricos y tornillos de cabezal cilíndrico con hexágono interior. Mediante los

segmentos (10) forman en los casquillos del cojinete dos superficiales anulares, sobre las

que se deslizan las zapatas (peines) salientes del rodete. Dichos zapatas transmiten el

empuje axial al cojinete. Las zapatas y los segmentos están dispuestos de tal forma que el

cojinete se puede someter a carga en ambos sentidos. Los segmentos tienen una superficie

de rodadura de metal antifricción, están apoyados de forma oscilante y se sujetan mediante

los pasadores (11).

El cojinete axial se retiene en la caja mediante el apoyo. La caja del cojinete y el

portacojinete están provistos de una ranura anular en la que sé introducen los dos casquillos

con el borde de guía anular del cojinete. Por medio de dicho borde se transmite el empuje

que actúa sobre el cojinete a la caja del mismo. Mediante los suplementos (anillos),

introducidos lateralmente en la ranura de guía, queda fijado el cojinete en sentido axial.

Esta fijación tiene gran importancia para las holguras axiales de toda la instalación. El

portacojinete queda asegurado contra desplazamientos axiales en la caja del cojinete, por

ambos lados, mediante las chavetas.



En el casquillo superior del cojinete se atornilla un perno de seguridad, que se

introduce en un taladro efectuado en el portacojinete, fijando así el casquillo de modo que

no pueda girar. La temperatura de los cuerpos de apoyo se vigila mediante los pares

termoeléctricos (sensores de temperatura).

Fig. .- Cojinete axial.

1 Rodete de la turbina.

2 Casquillo superior del cojinete.

3 Banda de obturación.

4 Portacojinete axial

5 Perno de seguridad.

6 Tornillo prisionero con tuerca de fijación.

7 Chaveta

8 Tornillo de cabeza cilíndrico.

9 Pasador cilíndrico.

10 Segmento axial.

11 Pasador.

12 Caja del cojinete

13 Suplemento (anillos)

14 Casquillo inferior.

15 Entrada del aceite.

16 Par termoeléctrico

Portacojinete

Rodete de la turbina

Zapata

Casquillo inferior

Sensor de temperatura



Abastecimiento de aceite.

El aceite de lubricación pasa, a través de un dispositivo de entrada dispuesto

lateralmente a la ranura anular y fluye, a través de los orificios radiales efectuados en los

casquillos del cojinete, hacia el rodete y los segmentos axiales. El retorno del aceite tiene

lugar por el casquillo superior.

Anillo laberíntico del cojinete.

Este anillo cierra herméticamente el paso del rodete entre el caballete del cojinete y

la carcasa de la turbina. Sus anillos colectores de aceite evitan que, a través del paso del

rodete, pueda pasar aceite a la carcasa de la turbina. Unos taladros, dispuestos entre los

anillos colectores, conducen el aceite a las tuberías de salida, empalmadas al caballete.

Los anillos de hermeticidad están divididos axialmente. Para su montaje, se encajan

en las correspondientes ranuras de los caballetes. Para fijar la mitad superior del anillo a la

tapa del caballete se emplean tornillos de espiga.

La trasmisión del calor de la carcasa al caballete queda limitada por una pantalla que

se atornilla al anillo de hermeticidad.

Fig. .- Anillo laberíntico del cojinete.

1 Pantalla contra el calor

2 Mitad superior del anillo de hermeticidad

3 Anillos colectores de aceite

4 Mitad inferior del anillo de hermeticidad



LUBRICACIÓN DE COJINETES RADIALES.

La lubricación en circuito cerrado se requiere; cuando la velocidad de rotación trasmitida

sea muy grande, las maquinas sean de marcha reversible o cuando exista el peligro de que

no quede garantizado el funcionamiento de los anillos de lubricación sueltos y no sea

posible el empleo de anillos fijos a causa de la excesiva velocidad periférica.

En el sistema de lubricación con circuito cerrado se emplea una bomba para llevar el

aceite hasta el cojinete, puede estar adosada directamente al cojinete o ser central,

abasteciendo entonces varios cojinetes a través de un sistema de toberas.

Alivio por aceite a presión y cierre hermético por aire del cojinete radial.

Alivio por aceite a presión. Como los cojinetes de fricción se encuentran sometidos a

cargas pesadas, es necesario tener un equipo disponible para el alivio por aceite a presión

para reducir así la fricción y el desgaste de los mismos durante el arranque y la marcha por

inercía.

El aceite a presión se conduce a la mitad inferior del casquillo del cojinete a través

de una tubería, entrando a ésta por el empalme exterior y el interior.

Los orificios de afluencia dan en los platillos mecanizados en el metal antifricción,

en la parte más baja de la mitad inferior del casquillo. Desde estos platillos se distribuye el

aceite por debajo del árbol y lo levanta.



Cierre hermético por aire. El cierre hermético por aire se emplea allí donde en el cojinete

se origine una depresión grande o cuando el cojinete se encuentre en el recinto de

aspiración de la máquina.

Como del aceite lubricante se desprenden vapores (vahos de aceite), incluso a

temperatura relativamente bajas que, en caso de poder salir libremente del cojinete, serán

arrastrados por la corriente de aire de refrigeración, éstos se condensan entonces en el

interior de la máquina. El cierre hermético por aire impide la salida de los vahos de aceite

del cojinete.

Para hermetizar el intersticio entre las piezas fijas y las piezas en rotación, por

donde es de esperar que se escapen los vahos de aceite, se han previsto en todos los puntos

de paso del eje, anillos para el aire de obturación, los que junto con los anillos de inserción,

forman la cámara de obturación. El anillo para el aire de obturación y el anillo de inserción

pueden ser de una sola pieza.

En la cámara de aire se debe de engendrar una sobrepresión de 0.2 a 0.4 mbar con

respecto al interior del cojinete. Se debe de evitar sobrepresiones mayores, ya que éstas

originan, en la mayoría de los casos, fugas en otros puntos del cojinete. Si por motivos

especiales se requiriesen mayores presiones, por ejemplo, de 1 a 2 mbar, habrá que reforzar

entonces el escape de aire del cojinete (caso dado, mediante un ventilador de aire).

El ajuste de la presión del aire de obturación se realiza mediante discos reductores

de presión para cojinetes con un diámetro de 70 hasta 360 mm o válvulas para cojinetes con

un diámetro ≥ 400 mm.



ÁLABES.

Generalidades.

Los álabes de la turbina convierten la energía térmica del vapor en energía

mecánica, por lo tanto, los álabe son de importancia determinante para el rendimiento y la

seguridad del servicio. Como consecuencia de esto, se aplican normas muy exigentes lo

mismo para el diseño que para la fabricación y la calidad de los álabes.

Fig. .- Tipos de álabes de la turbina

Como álabes móviles se emplean tres tipos diferentes: los álabes de presión

uniforme para la etapa de regulación (a), los álabes de reacción para la etapa de

sobrepresión (b) y los álabes retorcidos cónico para las etapas de condensación (c).

Las características principales de los álabes de reacción son las siguientes: las

coronas de los álabes fijos sé fabrican de perfiles estirados y tienen unos espaciadores

fresados, sueltos, que mantienen la separación requerida. En este caso, los álabes tienen

siempre unos aros de cubierta remachados.

(b)

(a) (c)



El pié, la hoja y la placa de cubierta de los álabes móviles se fresan de una sola

pieza. Los álabes fijos y los álabes móviles tienen el mismo perfil y el mismo ángulo de

ataque. Todos los álabes se manufacturan de aceros resistentes a la corrosión.

La turbina del turbogenerador cuenta con una serie de etapas, dentro de las cuales

encontramos las siguientes:

1 etapa de regulación.

10 etapas de alta presión (etapas de generación de trabajo).

17 etapas de media presión (etapas de extracción de vapor).

7 etapas de baja presión (etapas para el condensado).

Etapa de regulación.

La etapa de regulación se diseña como etapa de presión uniforme debido a que el

flujo de vapor es regulado por grupos de toberas. Las toberas de la etapa de regulación

están fresadas y se insertan en las ranuras de la correspondiente carcasa interior (que puede

ser un bloque de toberas o una cámara de vapor). No se soldan a la carcasa y pueden ser

intercambiadas unas por otras.

Los álabes móviles de la etapa de regulación están también fresados. Tienen patas

encajables y una placa de cubierta fresada. Según el esfuerzo a que estén sometidos tendrán

dos o tres pies encajables. Cuando las fuerzas centrífugas sean muy altas, se emplean álabes

que están mecanizados directamente del material del rodete mediante un procedimiento

electro-químico. Los pies encajables se insertan en las correspondientes ranuras del disco

de la etapa de regulación y se fijan allí mediante dos espigas cónicas.



Fig. .- Pies de los álabes de la etapa de regulación.

Alabes Móviles

Los álabes móviles se fabrican siempre con su pie en forma de cabeza de martillo y

su placa de cubierta, fresada del mismo material. Los pies se insertan en las

correspondientes ranuras del rodete, en donde se calafatean (recubren) con un perfil de

latón.

fig. .- álabes móviles de la turbina (rotor).



Los pies de los álabes están diseñados ya de forma que, una vez insertados los

álabes en las ranuras, no es necesario emplear piezas distanciadoras para obtener la

separación requerida entre los álabes. La abertura prevista en la ranura para introducir en

ella los álabes es cerrado mediante unos álabes final; éste se fija al rodete con ayuda de

unos opresores (espigas roscadas). Queda así asegurado, que en la corona del álabe, no

haya ningún hueco.

Álabes de guía.

Los álabes de guía se mecanizan de barras de acero estirado. Los pies tienen forma

de gancho. Para obtener la separación deseada, se colocan en la ranura de porta-álabes unas

piezas distanciadoras fresadas. Las piezas distanciadoras correspondientes a las

articulaciones del porta-álabes se fijan mediante tornillos y, además, se soldan. Las placas

de cubierta se fijan a los álabes con remaches, obteniéndose así, de varios álabes, un grupo

de álabes.

Fig. .- Álabes guías de la turbina (estator).



ETAPAS DE BAJA PRESIÓN

Las últimas dos, tres o cuatro etapas de las turbinas de condensación forman un

grupo de etapas normalizadas. Las grandes diferencias entre las velocidades periféricas del

cubo y de la punta de los álabes, se tienen en cuenta mediante un perfil y un ángulo

apropiado, obteniéndose así la forma retorcida de los álabes de baja presión. Debido a las

grandes fuerzas centrífugas, se va reduciendo el grosor del álabe desde el cubo hasta la

punta del mismo.

Fig. .- Etapas de baja presión de la turbina.

Los álabes móviles tienen pies en forma de cabeza de martillo, es decir, que su

fijación es igual a la de los demás álabes del tambor. Únicamente él álabe final tendrá,

cuando las velocidades de giro sean muy altas, tres o cuatro pies encajables. Estos álabes se

fijan con dos espigas cónicas. En algunos casos, los álabes finales tienen pies curvados,

escalonados, que se insertan en unas ranuras axiales del rodete, en donde se bloquean

mediante unas piezas de fijación.



Los álabes móviles llevan unos alambres de amortiguación, dispuestos en forma

suelta. El álabe final tiene en la zona donde se encuentra el orificio para el alambre de

amortiguación, un retuerzo forjado, con lo que en el resto de la sección de la hoja del álabe

no se pueden originar esfuerzos inadmisiblemente altos. El número de los segmentos de

alambre, el diámetro y el material de éste dependen de la velocidad de giro de la corres-

pondiente turbina.

Los álabes fijos de los grupos de etapas de BP tienen bordes de salida finos para

evitar la formación de gotas grandes de agua. La hendidura axial delante de los últimos

álabes móviles es grande, para facilitar así la aceleración y la pulverización de las gotas de

agua que se suelten del borde posterior de los álabes fijos. Se reduce así la velocidad de im-

pacto de las gotas de agua sobre los bordes de entrada de los álabes.

Los bordes de entrada de los álabes estarán templados si una alta velocidad de giro

coincide con una alta humedad del vapor y una baja presión en el condensador.

Sellado de las hendiduras radiales

La holgura libre radial de todos los álabes fijos y móviles, que lleven aros de

cubierta, es de varios milímetros, con lo que, queda descartada la posibilidad de un contacto

entre partes fijas y partes en rotación en caso de una distorsión del rodete o de la carcasa.

Esta hendidura radial grande se sella mediante unas cintas de hermetización, para reducir

así a un mínimo la reducción de la potencia debido a las pérdidas a través de dichas

hendiduras.

Las cintas de hermetización de los álabes fijos se fijan al rodete, las de los álabes

móviles al porta-álabes. Estas cintas son muy finas y dejan una hendidura entre el aro de

cubierta y el rodete o el porta-álabes, respectivamente, de sólo unas décimas de milímetro.



Las cintas de hermetización son también de acero resistente a la corrosión y lo

suficientemente robustas para soportar las mayores diferencias de presión, que puedan

presentarse. El calor producido por ellas, caso que lleguen a rozar con otras partes, en tan

pequeño que es imposibles que se pueda originar deformaciones del rodete de la turbina o

del soporte de los álabes de guías.

Las cintas de hermetización pueden ser cambiadas con facilidad. El recambio de

cintas deterioradas y el ajuste de la holgura requerido pueden llevarse a cabo, en el mismo

lugar de la instalación, con motivo de una revisión de la turbina, sin que ello requiera

mucho trabajo.



CAPITULO III.- PROPUESTA DE MANTENIMIENTO DEL

TURBOGENERADOR DE VAPOR DE 25 MW TG - 1

INTRODUCCIÓN

El equipo denominado Turbogenerador como su nombre lo indica, se compone de

una Turbina de vapor y un Generador. La turbina es el órgano principal y fundamental del

equipo que transforma la energía termodinámica de un flujo de vapor de agua en energía

mecánica (trabajo). El generador, que va montado y acoplado sobre la misma turbina, es el

encargado de transformar la energía mecánica en energía eléctrica.

Un turbogenerador no es solamente un elemento que se compone de una turbina y

un generador, sino que también esta provisto de otros elementos que son igual de

indispensables en su funcionamiento, como son; la Caldera, que tiene la función de generar

el vapor necesario para el funcionamiento de la turbina, el Condensador que es en donde el

vapor, con una energía termodinámica residual, vuelve a su estado liquido expulsando

calor. Por último, la Bomba de alimentación, que reintegra a la caldera el agua líquida que

sale del condensador, cerrándose así el ciclo, esto se muestra gráficamente en la siguiente

figura.

Fig. .- Diagrama esquemático del ciclo Rankine que se sigue para el funcionamiento de un turbogenerador

Generador



En termodinámica se conoce como ciclo Rankine, el cual se describe brevemente a

continuación.

1.- El vapor que sale de la caldera, es vapor recalentado, a una presión relativamente alta.

Éste es conducido a través de una tubería hasta la turbina donde recibe el vapor y

produce una expansión isentrópica, permitiendo de esta forma mover su rotor y así

producir el trabajo (Wt) necesario para mover el generador.

2.- El vapor sale de la turbina, generalmente es vapor húmedo a baja presión. Éste vapor

pasa al condensador donde se transforma en liquido saturado, en un proceso de

extracción de calor (QR ) que se realiza a presión constante;

3.- El líquido saturado (agua) es tomada por la bomba.

4.- Con un trabajo de bombeo (Wp) se aumenta la presión del líquido saturado, en un

proceso de compresión isentrópica hasta el estado liquido subenfriado, donde se

alcanza la presión de trabajo de la caldera;

1.- En este paso se adiciona calor (QA) transformando el líquido en vapor recalentado a

través de un proceso a presión constante, obteniéndose nuevamente el vapor necesario

para alimentar la turbina.

En algunos ciclos se acostumbra extraer vapor de la turbina en partes intermedias,

para recalentarlo y volverle a permitir que se expanda hasta la presión final, éste proceso se

llama ciclo Rankine con recalentamiento o regenerativo, el cual permite obtener un mayor

trabajo de la turbina.



DATOS TÉCNICOS DE DISEÑO DEL TURBOGENERADOR

TURBINA

TIPO DE TURBINA : EK 1800-25 L

MÁQUINA ACCIONADA : Generador

SENTIDO DE GIRO : Horario (derecha, visto de frente de la turbina hacia el generador)

POTENCIA

POTENCIA NOMINAL MÁXIMA : 25 MW

POTENCIA DE DISEÑO (Condiciones más favorables) : 19.5 MW

VELOCIDADES DE GIRO

TURBINA : 3600 rpm

GENERADOR : 3600 rpm

VELOCIDAD DEL CIERRE RÁPIDO : 3960 rpm

PRESIONES DEL VAPOR (2*)

VAPOR VIVO (diseño actual) : 60 kg/cm2

DESVIACIÓN ADMISIBLE (3*) : 60 kg/cm2

DESVIACIÓN ADMISIBLE (4*) : 66 kg/cm2

DESVIACIÓN ADMISIBLE (5*) : 72.1 kg/cm2

PRESIÓN DE SALIDA (diseño actual) : 0.1 kg/cm2 (a flujo de masa cond. = 23.61 kg/seg.)

TEMPERATURAS DEL VAPOR (2*)

VAPOR VIVO (diseño) : 477 °C

DESVIACIÓN ADMISIBLE (sin limitación) (3*) : 477 °C

DESVIACIÓN ADMISIBLE (periodos largos)(4*) : 485.3 °C

DESVIACIÓN ADMISIBLE (durante 400 horas/año) (4*) : 491 °C

DESVIACIÓN ADMISIBLE (durante 80 horas/año) (4*) : 505 °C

TEMPERATURA DEL AGUA (de refrigeración para el condensador)

TEMPERATURA DEL AGUA (diseño) : 32.2 °C

TIEMPOS DE ARRANQUE (partiendo del estado frío) (6*)

TIEMPO DE ARRANQUE MÍNIMO : 33.5 minutos

TIEMPO DE CARGA MÍNIMO : 42.5 minutos

TIEMPO DE ARRANQUE Y DE CARGA MÍNIMO : 76 minutos



CAUDAL DE ABASTECIMIENTO DE ACEITE (diseño)

COJINETE RADIAL DELANTERO DE LA TURBINA DE AP : 2.74 m3/h

COJINETE RADIAL TRASERO DE LA TURBINA DE AP : 3.6 m3/h

COJINETE AXIAL DE LA TURBINA DE AP : 6.2 m3/h

GENERADOR : 12 m3/h

ACEITE DE FUGAS : 11 m3/h

REGULACIÓN : 97 m3/h

PRESIONES DEL ACEITE A 3600 rpm Y 55 °C

PRESIÓN DEL ACEITE DE MANDO : 8.6 kg/cm2

PRESIÓN DEL ACEITE DE CIERRE RÁPIDO : 7.1 kg/cm2

PRESIÓN DEL ACEITE PRIMARIO : 2.5 kg/cm2

PRESIÓN DEL ACEITE PARA EL DISPOSITIVO DE GIRO DEL EJE : 6.6 kg/cm2

PRESIÓN DE LA VÁLVULA LIMITADORA DE PRESIÓN EN EL CIRCUITO DEL

ACEITE DE ALIVIO : 115.2 kg/cm2

CAPACIDAD DEL DEPOSITO DE ACEITE.

CAPACIDAD NOMINAL : 6.3 m3

PRIMERA CARGA DE ACEITE : 7.8 m3

NIVEL ACEITE (medido desde el borde superior del deposito de aceite).

NIVEL MÁS ALTO DE ACEITE: 365 mm

NIVEL MÁS BAJO DE ACEITE : 570 mm

PESOS

MÁQUINA COMPLETA : 44 000 kg

CARCASA EXTERIOR, PARTE SUPERIOR : 13 000 kg

CARCASA EXTERIOR, PARTE INFERIOR : 15 000 kg

CASQUILLO DE OBTURACIÓN INTERIOR : 80 kg

CASQUILLO DE OBTURACIÓN ANTERIOR: 40 kg

CASQUILLO DE OBTURACIÓN POSTERIOR : 85 kg

ROTOR DE LA TURBINA : 8 500 kg

CABALLETE DE APOYO POSTERIOR, COMPLETO : 730 kg

1* Durante el servicio con dispositivo de giro, sin dispositivo hidráulico de alivio.

2* Temperaturas y presiones permitidas para periodos de tiempo limitados, sólo son

admisibles para fluctuaciones del servicio imprevistas. Se espera que de estos

valores sólo se hará uso dentro de estrechos límites; especialmente al tratarse de los

valores máximos de presión y temperatura.

3* Valor medio anual.

4* No deberá sobrepasarse el valor medio anual indicado.

5* Como valor instantáneo con una duración total de cómo máximo 12 horas/año.

6* Valores límite. Para no sobrecargar tanto los materiales, se recomienda usar tiempos

mayores.



FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA DE VAPOR.

El funcionamiento de la turbina de vapor se basa en el principio termodinámico que

expresa que cuando el vapor se expande disminuye su temperatura y se reduce su energía

interna. Esta reducción de la energía interna se transforma en energía mecánica por la

aceleración de las partículas de vapor, lo que permite disponer directamente de una gran

cantidad de energía. Cuando el vapor se expande, la reducción de su energía interna en 400

calorías puede producir un aumento de la velocidad de las partículas a unos 2 900 km/h. A

estas velocidades la energía disponible es muy elevada, a pesar de que las partículas son

extremadamente ligeras.

Las turbinas de vapor están diseñadas de dos formas diferentes, aunque las partes

fundamentales son similares. Consisten en boquillas, toberas o chorros a través de los

cuales se hace pasar el vapor en expansión, descendiendo la temperatura y ganando energía

cinética; también consta de álabes sobre las que actúa la presión de las partículas de vapor a

alta velocidad. La disposición de los chorros y los álabes depende del tipo de turbina.

Además de estos dos componentes básicos, las turbinas cuentan con ruedas o tambores

sobre los que están montadas las palas, un eje para las ruedas o los tambores, una carcasa

exterior que retiene el vapor dentro de la zona de la turbina, y varios componentes

adicionales como dispositivos de lubricación y de vigilancia.

Tipos de turbina de vapor.

Turbinas de Acción. Es la turbina de vapor más sencilla en la que los chorros están sujetos

a un punto dentro de la carcasa de la misma, y los álabes están dispuestos en los bordes de

ruedas que giran alrededor de un eje central. El vapor pasa a través de las toberas, alcanza

los álabes y, éstas absorben una parte de la energía cinética del vapor en expansión, lo que

hace girar la rueda y con ella la flecha a la que se encuentra unida. La turbina está diseñada

de forma que el vapor que entra se expanda a través de una serie de toberas hasta que pierda

la mayor parte de su energía interna.



En las turbinas de acción la expansión del vapor se realiza en el estator, perdiendo

presión y aumentando su velocidad hasta pasar al rotor donde la presión se mantendrá

constante y se reducirá su velocidad al incidir sobre los álabes.

Turbina de Reacción. En la turbina de reacción, la energía mecánica se obtiene de la

aceleración del vapor en expansión. Las turbinas de este tipo cuentan con un grupos de

álabes unas móviles y fijas. Los álabes están colocadas de forma que cada par actúa como

una tobera a través de la cual pasa el vapor mientras se expande. Los álabes de las turbinas

de reacción suelen montarse en un tambor en lugar de una rueda, actuando ésta como eje de

la turbina. En las turbinas de reacción el vapor se expande en el rotor, manteniéndose la

presión y velocidad constante al pasar por el estator, que en este caso sólo sirve para dirigir

y orientar el flujo de vapor.

Para que la energía del vapor se utilice eficientemente en ambos tipos de turbina, es

necesario utilizar varios escalonamientos para convertir una parte de la energía térmica del

vapor en energía cinética. Si se hiciera toda la conversión de los dos tipos de energía en un

solo escalón, la velocidad de rotación de la rueda sería excesiva. Por lo general, se utilizan

más escalones en las turbinas de reacción que en las turbinas de acción.

Se puede comprobar que, con el mismo diámetro y la misma cantidad de energía, la

turbina de reacción necesita el doble de escalones para obtener un rendimiento máximo.

Las turbinas más grandes, que normalmente son de reacción, emplean hasta cierto grado la

acción al principio del recorrido del vapor para que el flujo de vapor sea eficaz. Muchas de

las turbinas de reacción utilizan primero un escalón acción para control, lo que reduce el

número de escalones necesarios.



Abastecimiento de vapor y condiciones de escape.

Estas categorías incluyen turbinas condensadoras, no condensadoras, de recalentamiento,

extracción e inducción.

Las turbinas de No condensación o de contrapresión son más ampliamente usadas para

aplicaciones de vapor en procesos. La presión de salida es controlada por una válvula

reguladora para satisfacer las necesidades de presión en el vapor del proceso. Se encuentran

comúnmente en refinerías, plantas de papel y pulpa y en instalaciones de desalinización,

donde se dispone de grandes cantidades de vapor de proceso a baja presión.

Las turbinas condensadoras se encuentran comúnmente en plantas de potencia eléctrica.

Estas turbinas desprenden vapor en estado parcialmente saturado, generalmente con calidad

mayor al 90% a una presión bastante inferior a la atmosférica hacia un condensador.

Las turbinas de recalentamiento también son usadas casi exclusivamente en plantas de

potencia eléctrica. En una turbina de recalentamiento, el flujo de vapor sale de una sección

a alta presión de la turbina y es regresado a la caldera donde se le vuelve a sobrecalentar. El

vapor entonces regresa a una sección de presión intermedia de la turbina y continúa su

expansión.

Las turbinas de extracción se encuentran en todo tipo de aplicaciones. En una turbina de

extracción, el vapor es liberado en diversas etapas y aprovechado en distintos procesos

industriales, también puede ser enviado a calentadores de agua para mejorar la eficiencia

del ciclo.

Los fluidos extraídos pueden ser controlados mediante una válvula o pueden no

controlarse. Las turbinas de inducción introducen vapor a baja presión en una etapa

intermedia para producir potencia adicional.



ESCALONAMIENTOS DE VELOCIDAD Y PRESIÓN EN LAS TURBINAS DE

VAPOR.

A causa del aumento de volumen del vapor cuando se expande, es necesario

aumentar en cada escalón el tamaño de las aberturas para el paso del vapor. Durante el

diseño real de las turbinas, este aumento se consigue alargando los álabes de un

escalonamiento a otro y aumentando el diámetro del tambor o la rueda a la que están

acopladas los álabes. También se agregan dos o más secciones de turbina en paralelo, como

resultado de esto, una turbina industrial pequeña puede ser prácticamente cónica, con el

diámetro más pequeño en el lado de entrada de mayor presión, y el diámetro mayor en el

lado de salida.

Los dos tipos de escalonamiento utilizados corrientemente son:

De Presión. La caída de presión se produce en grupos de toberas de forma que la

velocidad resultante del vapor es suficientemente baja para ser absorbida por una velocidad

razonable del rodete. Este proceso se repite tantas veces como sea necesario para

expansionar el vapor completamente y se denomina comúnmente Escalonamiento Rateau.

De velocidad. El escalonamiento de velocidad consiste en producir una gran caída de

presión en un grupo de toberas y utilizar la velocidad resultante del vapor en tantos grupos

de álabes como sea necesario. Este método de escalonamiento se conoce como Principio de

Curtis.

Los escalonamientos de las turbinas tienen por objeto disminuir la velocidad del

rodete conservando una velocidad de los álabes próxima al valor óptimo con relación a la

velocidad del chorro, es decir, esencialmente una mitad de la velocidad del chorro en los

rodetes de las turbinas de acción, con un sólo escalonamiento, equivalente a la velocidad

del chorro en los rodetes de reacción restantes. La velocidad de un chorro de vapor puede

ser muy elevada, dependiendo de la presión y temperatura inicial del vapor, así como

también de la contrapresión.



CAPITULO IV.- DISPOSITIVOS DE VIGILANCIA Y DE PROTECCION

DISPOSITIVOS DE VIGILANCIA

El turbogenerador cuenta con diversos dispositivos de vigilancia que permite tener un

control de seguridad de la máquina en cuanto se encuentra en operación. Estos dispositivos

están calibrados de tal manera que cuando uno de ellos sobrepasa el rango, se activan los

dispositivos de protección y se origina el disparo del turbogenerador.

Indicador del rpm

Dispositivo de medición del desplazamiento de la carcasa.

Dispositivo de medición del desplazamiento axial del rodete de la turbina.

Dispositivos de medición de las vibraciones de las chumaceras del

turbogenerador.

Dispositivo de medición de la temperatura de los cojinetes.

La dilatación de la carcasa sobre la placa base, se puede determinar fácilmente con

un dispositivo de medida. Para el caso del turbogenerador, se pueden presentar valores que

comprendas como máximo 25mm



DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN

Los dispositivos de protección son aquellos que se encargan del cierre rápido (disparo del

turbogenerador), cortando la entrada de vapor cuando el funcionamiento del turbogenerador

este en condiciones fuera de las establecidas. Al disparar el cierre rápido, se cierran todos

los órganos de cierre y de regulación de la turbina. En cada turbina hay por lo menos tres

formas de que se produzca el disparo de cierre rápido:

Disparo manual.

Presionando el pulsador de disparo (dispositivo de cierre rápido o de disparo) que se

encuentra en la parte delantera de la turbina, específicamente instalado en soporte

delantero.

Disparo por exceso de velocidad.

El cierre rápido se dispara por medio del guardarevoluciones instalado en el centro

del rodete de la turbina.

Disparo pos deslazamiento axial.

Con un desplazamiento axial del eje de la turbina que excede el valor admisible se

acciona sobre un trinquete del dispositivo de cierre rápido por medio de la

protección del cojinete axial.



Guardarrevoluciones

El guardarrevoluciones tiene como función principal parar la turbina a través del

dispositivo de cierre rápido (disparo) cuando la velocidad de rotación sobrepase el valor

admisible en un 10-20%. El guardarrevoluciones está montado en el rodete de la turbina.

Fig. .- Guardarrevoluciones.

Dentro de los componentes del guardarrevoluciones, el bulón es el encargado de

hacer el disparo moviéndose hacia afuera según vaya aumentado la fuerza centrífuga

(ocasionado por excesiva velocidad). Si la velocidad de rotación siguiese aumentando hasta

legar a alcanzar el rpm fijado para el disparo, entonces la fuerza centrífuga del bulón será

superior a la del muelle dando como resultado que éste salga unos milímetros del rodete de

la turbina, provocando el accionamiento para la parada instantánea de la turbina a través de

la válvula de cierre rápido (disparo).



Dispositivo de prueba (Actuador de cierre rápido o disparo)

Este actuador sirve para probar el guardarrevoluciones estando la turbina en servicio. Se

encuentra montado en el soporte del cojinete, directamente junto con el dispositivo de

disparo.

Fig. .- Dispositivo de prueba

Dentro de las partes constitutivas, encontramos el núcleo del pistón que está

taladrado de punta a punta. En la periferia se han mecanizado tres ranuras anulares con los

que se distribuye el aceite en la dirección deseada. Las dos ranuras superiores tienen cuatro

taladros, repartidos uniformemente por la periferia. El aceite que se encuentra en el taladro

central del pistón se conduce a través de éstos a las bolsas de aceite de la caja. El volante se

emplea para el ajuste fino de la posición del pistón y de la salida de aceite hacia el

guardarrevoluciones. La espiga cilíndrica sirve para que el volante no pueda girar

radialmente.

En posición normal, el aceite a presión entra por el empalme 9 a la caja del

dispositivo y al taladro central del pistón. En esta posición no existe ninguna comunicación

y flujo de aceite en los empalmes 6, 7,11 y 13.



El aceite a presión fluye únicamente por el empalme 10 hacia el dispositivo de

disparo (cierre rápido), pasando por una válvula estranguladora y desviado para salir de

nuevo a la caja por el empalme 11. Debido al dimensionado apropiado de la ranura interior

del pistón, se obtiene una unión entre los empalmes 11 y 8. El aceite vuelve a salir por el

empalme 8 y fluye por debajo del platillo de la válvula de cierre rápido.

Fig. .- Partes principales del dispositivo de prueba con sus correspondientes empalmes

1 Volante

2 Tapa

3 Válvula piloto

4 Cuerpo

5 Palanca

6 Dispositivo de cierre rápido

7 Guardarrevoluciones

8 Dispositivo de prueba

Empalmes

A Aceite a presión

E1 Aceite del dispositivo de cierre rápido

E2 Aceite de cierre rápido hacia el dispositivo

de arranque

H Aceite de prueba

P Aceite a presion



Fig. .- Flujo de aceite en posición normal Fig. .- Flujo de aceite en posición de prueba

En posición de prueba el aceite proveniente del empalme 9 fluye por el taladro

central del pistón. Este aceite tiene ahora comunicación con las bolsas de aceite de la caja.

Del empalme 8 sale aceite hacia la válvula de cierre rápido y también hacia el

guardarrevoluciones por el empalme 13. El flujo de aceite hacia el dispositivo de disparo

es interceptado por el pistón de éste dispositivo, que ha sido bloqueado con anterioridad

por el guardarrevoluciones.

La palanca del dispositivo es empujada hasta el tope. Desde el dispositivo de

disparo entra aceite por el empalme 11. Debido al movimiento del pistón, se reduce la

cantidad de aceite que fluye del empalme 8 a la válvula de cierre rápido, ocasionando que

haya mayor presión de aceite en los taladros de la ranura central del pistón y en el

empalme. Cuando el pistón alcance su valor máximo, fluirá todo el aceite a presión,

manteniendo así a la válvula de cierre rápido en su posición de servicio garantizando de

esta manera su compresión, evitando que ésta válvula se pueda cerrar.

Aceite de salida (sin presión)

Aceite de cierre rápido

Aceite a presión



El aceite que sale por los taladros previstos en la zona de la ranuras superior del

pistón es repartido entre los cuatro agujeros ciegos dispuestos en el collar de la ranura.

Girando lentamente el volante en sentido horario, se obtendrá un nuevo desplazamiento del

pistón, aumentando así la coincidencia de los agujeros ciegos con sus correspondientes

bolsas de aceite, del empalme 13 al guardarrevoluciones.

Dispositivo de cierre rápido (disparo).

La función de éste dispositivo es el de abrir el circuito del aceite de cierre rápido en caso

de una perturbación, cerrando así las válvulas y separando la turbina de la red de

abastecimiento de vapor. La figura nos muestra como esta constituido el dispositivo de

cierre rápido.

Fig. .- Dispositivo de cierre rápido (disparo)



Estando cerrado el circuito de cierre rápido, el aceite a presión que entra por el

empalme 9 empuja la corredera, venciendo el peso propio de la misma y la fuerza del

resorte. A la boca 10 se encuentra empalmada la tubería de aceite de cierre rápido que

comunica, a través del guardarrevoluciones, al dispositivo de arranque y luego a la válvula

de cierre rápido.

Si la corredera se desplaza hacia abajo, el aceite a presión fluirá por la hendidura

que queda entre el borde de cierre hermetico de la corredera y la pieza 2 hasta el soporte del

regulador, dejando así sin presión al circuito del aceite de cierre rápido.

El cierre rápido puede ser accionado como sigue:

1. A mano, empujando hacia abajo la bola de la corredera.

2. Por la caída de la presión en el circuito de aceite de cierre rápido o por la

interrupción del abastecimiento de aceite; en este caso, la corredera será empujada

hacia abajo por la fuerza del resorte.

3. Con ayuda del gatillo (7); este será desplazado por el bulón del

guardarrevoluciones, que esta incorporado en el rodete de la turbina, con lo que

moverá la corredera hacia abajo.

Un impulso de aceite a presión, que llegará a través de la entrada de aceite (12), hará que la

válvula de corredera vuelva a su posición inicial.

Válvula de cierre rápido de extracción

El funcionamiento de esta válvula consiste en cerrar la tubería de extracción cuando se

elimina carga de la turbina a menos de un valor determinado o cuando actúa el cierre rápido

de la turbina, con el fin de impedir que retroceda el vapor contenido, por ejemplo, en un

precalentador.



La válvula de cierre rápido de extracción cuenta con una columna y volante que se

emplea para cerrar la válvula. La misión de la válvula de cierre rápido de extracción

consiste en separar la carcasa de la turbina de las tuberías de extracción cuando se obturan

las válvulas de cierre rápido.

Válvula magnética para el disparo a distancia del cierre rápido.

La válvula magnética esta montada en la tubería de aceite a presión, perteneciente al

dispositivo de cierre rápido. Al ser operada, intercepta el flujo de aceite a presión, al mismo

tiempo, se une el circuito de aceite de cierre rápido con la salida de aceite, disparando así el

cierre rápido. La válvula magnética es accionada eléctricamente a distancia desde la sala de

mando o desde un dispositivo de protección.

Parada de la turbina.

La parada de la turbina se debe de efectuar cuando se sepa con seguridad que las

bombas auxiliares de aceite están en disposición de prestar servicio y cuando la pare

eléctricamente este en condiciones de asumir a continuación el abastecimiento de aceite.

La parada se logra obrando sobre el dispositivo del cierre rápido. De esta forma

tienen que cerrar, hasta alcanzar la posición "0", todas las válvulas de cierre rápido y de

regulación para reducir la presión que reine en el aceite de cierre rápido y del aceite

secundario. Seguidamente el dispositivo de graduación de la velocidad de rotación se gira

hacia la derecha hasta la posición de cierre. Controlar el tiempo de parada de la turbina.

Si la bomba principal de aceite esta impulsada por la turbina, a la vez que se va

reduciendo la velocidad de rotación de la máquina va disminuyendo la presión en el aceite

de la bomba principal. Entonces, habrá que observar si por la intervención del automatismo

se conecta oportunamente la bomba auxiliar de aceite impulsada por motor eléctrico.



Cuando la turbina haya alcanzado una velocidad de 5000 rpm aproximadamente,

habrá que abrir la compuerta del aceite de impulsión del dispositivo oleohidráulico de giro

del eje. Se debe de evitar en lo posible que se pare el eje en estado caliente aunque sea por

breve tiempo.

Después de haber cerrado las válvulas de cierre rápido y de regulación, se cierra la

compuerta del vapor vivo así como todos los órganos de cierre adicionales dispuestos en las

tuberías de extracción o de toma. Se abren las correspondientes purgas de agua para que las

tuberías queden sin presión. Observar que el manómetro dispuesto delante de la turbina

marque "0".

Una vez parada la turbina, los trabajos que se vayan a realizar en la turbina tienen que

hacerse cuando la temperatura de la carcaza haya descendido a menos de 100° C

Condiciones de parada del turbogenerador.

Cuando para un valor de aviso establecido en 90° C, uno de los cojinetes alcanza la

temperatura de 100° C.

Cuando para un valor de aviso establecido en 100° C uno de los cojinetes alcanza la

temperatura de 110° C.

Cuando el gradiente de temperatura al pasar por el valor de aviso (90° C o 100° C)

sobrepasa el valor de 4 °C/min.



Condiciones de funcionamiento de la condensación del vapor.

La evacuación y el mantenimiento del vacío en el condensador se consiguen con elementos

eyectores.

Para poder obtener un buen vacío en la instalación de condensación, una de las

condiciones consiste en el buen cierre de los prensaestopas, a los que se envía vapor para

evitar la entrada de aire.

Esto se consigue enviando vapor a presión a todos los prensaestopas de la turbina

de condensación. Este vapor debe tener una presión de 0.1 atm (76mm de mercurio)

aproximadamente superior a la atmosférica. Esta pequeña sobrepresión se nota por el

escape de vapores a través de los tubos de salida de los prensaestopas.

Por regla general basta de un vacío del 60 al 70 % para arrancar una turbina,

siempre que se tenga la seguridad de que el vacío vaya perfeccionando paulatinamente.



Bomba de condensado.

La bomba de condensado tiene la finalidad de impulsar el condensado que se

produzca en el desgasificador y en el recipiente de agua de alimentación

Fig. .- Bombas de condensado

Carga del turbogenerador.

En el arranque del turbogenerador partiendo del estado frío, es conveniente que la

temperatura del vapor vivo sea lo menor posible, y es éstas mismas condiciones, se

efectuará también el proceso de carga, sin embargo, la temperatura del vapor vivo debe de

superar lo suficiente (como mínimo los 30° C) la temperatura del vapor saturado

correspondiente a la presión del vapor vivo.

Para un arranque de la turbina es preciso observaciones como las siguientes:

Desplazamiento de la carcasa.

Temperatura del aceite de los cojinetes radial y de empuje.

El comportamiento de la marcha de la turbina.



CAPITULO V.- VARIABLES DE OPERACIÓN Y UNIDADES DE MEDICIÓN.

NIVEL

Nos indica la altura que tiene un líquido de un recipiente y expresa a la vez la cantidad

de líquido almacenado en dicho recipiente. Las unidades de medición más usuales son :

metro (m), pies (ft), centímetros (cm) y milímetros (mm).

FLUJO

Representa la cantidad de un fluido (líquido o gas) que pasa a través de un punto

determinado en la unidad de tiempo. Se expresa en unidades de masa por unidad de tiempo

cuando se refiere a un flujo másico. Las unidades de medición más comunes son: toneladas

/ hora (T/H), kilogramos / segundo (kg/s) y kilogramos / hora (kg/H).

Conversiones: 1 kg/s = 3.6 T/H

PRESION

Es toda fuerza aplicada sobre un área determinada o Superficie, es decir:

Las unidades de medición más usuales son: kilogramos / centímetro cuadrado (kg/cm2),

presión atmosférica (Bar), libras / pulgada cuadrada (lb/plg2 , PSI, PSIA), etc.

Conversiones: 1.0 Bar = 1.033 kg/cm2

1.0 kg/cm2 = 14.22 PSI

1.0 PSI = 0.0703 kg/cm2



PRESIÓN ATMOSFÉRICA (ATM) O BAROMÉTRICA (BAR).

Es la presión que ejerce la atmósfera sobre la tierra y que a nivel del mar es igual a : 1.0

Bar, 1.033 Kg/cm2, 14.7 PSIG, etc.

Presión Manométrica (Mano).

Es toda presión, medida arriba de la Presión Atmosférica.

Presión Absoluta (Abs).

Es igual a la suma de la Presión Atm + Presión Manométrica (+).

Presión de Vacío o Manométrica (-).

Es la presión registrada por debajo de la Presión Atmosférica.

0

0

Presión

Absoluta Presión

Manométrica

(+)

Presión

Manométrica

o de Vacío (-) Vacío total o Absoluto

Presión

Atmosférica

1.0 Bar

1.033 kg/cm2

14.7 PSIG



TEMPERATURA

Es una variable que nos indica en forma sencilla que tan caliente o frío se encuentra un

cuerpo. La temperatura nos indica, el contenido de energía que posee un cuerpo. Las

unidades de medición más usuales son: Grados Centígrados (°C), Grados Fahrenheit (°F),

en estas escalas observamos los puntos de congelación y ebullición del agua a nivel del

mar.

Conversiones: °C = ( °F – 32 ) / 1.8

°F = (°C x 1.8) + 32

POTENCIA ACTIVA (W)

Es la potencia real capaz de producir trabajo útil.

°C

100

°C

0

°F

212

°C

32

PUNTO DE EBULLICIÓN

PUNTO DE CONGELACIÓN



POTENCIA REACTIVA (VARS).

La mayoría de los grandes sistemas de potencia tienen conectados muchos más equipos

magnéticos (reactivos), que capacitivos, que consumen y requieren más VARS de atraso y

obligan a los generadores a que se lo envíen junto con la potencia activa. La potencia

reactiva crea un magnetismo en el estator del generador, que se opone al magnetismo

efectivo, lo que se traduce en menor voltaje para nuestro generador.

FACTOR DE POTENCIA (Fp).

Es la relación entre la potencia real y la potencia aparente, en realidad es una

comparación entre la potencia que consume aparentemente el circuito y la potencia que

consume realmente. Es el grado de aprovechamiento de la energía eléctrica.

FRECUENCIA (Hz)

Es el número de ciclos que pasa por un punto en un segundo. En nuestro país es

estándar de frecuencia es de 60 Hz.

VOLTAJE (V)

Es la fuerza con que se hace circular a los electrones. También se le conoce como

diferencia de potencial o fuerza electromotriz (fem) o tensión.

CORRIENTE ALTERNA (C.A)

Es el paso de electrones a través de un conductor que esta cambiando constantemente de

dirección.



CORRIENTE ALTERNA (C.D.)

Es el paso de electrones a través de un conductor manteniendo un sentido constante.

Conocido también como corriente continua (C.C.).

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA TURBINA TIPO

EXTRACCIÓN-CONDENSACIÓN

El vapor fluye por la turbina en sentido axial. El vapor llega a través de la válvula

de cierre rápido, abridada a la caja de admisión, al bloque de cajas de válvulas reguladoras.

La caja de admisión, compuesta por el bloque de cajas de válvulas reguladoras y el bloque

de cajas de toberas esta unido con la parte superior con la carcasa de la turbina a través de

una brida rectangular fijadas mediante tornillos de dilatación.

La carcasa esta dividida en una sección de admisión, una sección de extracción, una

sección de salida (condensación), unas secciones de prolongación de forma cilíndrica

dispuestas entre las secciones anteriormente indicadas, permiten adaptar la carcasa al largo

constructivo requerido. Las secciones de admisión y de extracción son las mismas para

turbinas de contrapresión y turbinas de condensación. Con secciones cónicas de transición

se consigue en turbinas de condensación la adaptación a la parte de vapor de escape

requerido en caso dado.

La carcasa de la turbina esta dividida axialmente. Las mitades superior e inferior de

la carcasa están atornilladas entre sí mediante una unión horizontal por brida. Los porta-

álabes guías están fijadas axialmente en ranuras circundantes en la carcasa de la turbina y

alineados en su altura respecto al rodete de la turbina. Unos dados de centrado en el fondo

de las ranuras aseguran los porta-álabes guía contra desplazamientos laterales.



RODETE DE LA TURBINA Y PORTAÁLABES

El rodete de la turbina (1ra.

etapa) esta formado por una sola pieza, junto con el anillo porta-

álabes de la etapa de regulación. El sistema de álabes esta diseñado como sistema de álabes

de reacción, a excepción de la etapa de regulación. Los álabes móviles se fresan el pie, la

hoja y la placa cobertera de una sola pieza. La única excepción la constituyen los álabes de

baja presión retorcidos de la serie ELNK. No pueden llevar placas coberteras fresadas por

ser grande la separación entre álabes y pequeñas las secciones transversales del perfil. Los

álabes móviles de las etapas de tambor tienen pie en forma de cabeza de martillo.

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS SISTEMAS.

Sistema de vapor vivo.

El vapor vivo es un vapor sobrecalentado a una temperatura de 480 °C y a una presión

de 61.1 kg/cm2 (60 Bar) que es utilizado como vapor de impulso para la turbina de

Extracción–Condensación, la válvula principal y su válvula de By-Pass (válvula de paso)

son motorizadas (automáticas), una válvula intermedia de operación manual tiene a lo largo

de la tubería un sistema de drenaje y aparatos de medición para el control y observación del

vapor en forma local y remota. El vapor vivo llega a la turbina a través de la válvula de

corte rápido y válvulas reguladoras de alta presión. El sistema cuenta ademas con un

disparo que va hacia la reductora de vapor de sellos.



Sistema de vapor de extracción.

El vapor de extracción como su nombre lo indica, es extraído de la turbina debido a la

contrapresión provocada por las válvulas de regulación de baja presión y dirigida al cabezal

de servicios a una presión de 32 kg/cm2 y 345 °C que se logra mediante la atemperación.

El sistema tienen a lo largo de la tubería dos válvulas checks (una de operación hidráulica y

la otra de operación mecánica), una válvula intermedia manual, una válvula principal y la

válvula de By-Pass motorizadas, un sistema de drenaje y aparatos de medición para el

control y observación del vapor en forma local y a control remoto (a distancia). Cuenta con

una válvula PSV (válvula de paso de seguridad) para la protección contra sobrepresión en

el sistema.

Sistema de vapor de servicios propios.

Este sistema se utiliza para la operación de la turbobomba de aceite, la turbobomba de

condensado y para el sistema de eyectores. Este sistema cuenta con una válvula principal e

intermedia, se operan en forma manual teniendo una presión de 30.6 - 32.6 kg/cm2 (30 y 32

Bar) y 345 °C. El sistema también cuenta con una red de purgas para eliminar

sobrepresiones en el sistema.

Sistema de vapor de sellos

Este vapor se utiliza para el sellado de los laberintos en los extremos de la turbina

evitando la penetración de aire al interior de ésta, y como consecuencia la perdida de vacío

en el sistema de condensado. Este vapor inicialmente se toma de la tubería de vapor vivo

reduciendo el vapor por medio de una válvula reductora de 61.1 kg/cm2 (60 Bar) a 5.0-

15.0 mBar (3.75 – 11.25 mmHg). La salida del vapor se efectúa a través de las chimeneas

ubicadas cada una en la parte superior de los laberintos.



Sistema de vapor de Baja Presión.

Este vapor son las descargas de las turbobombas de aceite y de condensado. En la

turbobomba de aceite el vapor de descarga y se desecha a la atmósfera. El vapor de la

turbobomba de condensado es recuperado en un cabezal y utilizado en plantas de proceso,

teniendo una presión de 3.5 kg/cm2. Sus válvulas principales son de operación manual, en

el trayecto de la línea se encuentra una válvula tipo check, se cuenta también con una PSV

localizada a la salida de la turbobomba de condensado.

Sistema de vapor de escape (vacío)

El vapor de escape o agotado es el vapor de descarga de la turbina al condensador de

superficie a una presión relativamente baja. Posteriormente es transformado a condensado y

depositado en el pozo caliente con capacidad de 1 metro de nivel (en operación normal, se

encuentra aproximadamente a 50 cm equivalente al 50% de su capacidad, este nivel del

pozo caliente debe de permanecer en éstas condiciones). Los gases incondensables son

extraídos por un banco de eyectores de aire de dos etapas formando en el interior del

condensador una presión negativa o de vacío de 70 mmHg (-0.095 kg/cm2).

Sistema de agua de enfriamiento.

El agua de enfriamiento es suministrado por una torre de enfriamiento a una presión de

2.5 a 2.8 kg/cm2 a los siguientes equipos:

Condensador principal (presión de suministro de 3.2 kg/cm2 debido a la apertura

de la válvula en un 75 %)

Enfriadores de aceite

Caja de aire del generador.

Enfriadores de aceite de las turbobombas de aceite y condensado



Sistema de aceite de lubricación.

El abastecimiento de aceite se asegura con una bomba de aceite principal (centrífuga)

acoplada a la turbina; dos bombas auxiliares (turbina y motor), además una bomba de C.D.

de emergencia montadas sobre el carter de aceite. Dichas bombas garantizan la seguridad

de servicio de la turbina, especialmente de los cojinetes mediante un caudal de circulación

de aceite continuo. Además de ello las bombas de aceite abastecen aceite necesario para los

sistemas de regulación y de protección. El aceite se deriva directamente detrás de una

fuente de presión y se conduce a través de unos enfriadores de aceite y filtros de aceite para

el abastecimiento de los cojinetes a una presión de 2.0 – 2.5 kg/cm2 y a una temperatura de

40-45 °C que aseguran el buen funcionamiento de la turbina. El turbogenerador utiliza

aceite lubricante SAE 32 (Turbinas 11).

Sistema de aceite de control y regulación (sistema de Gobierno).

El sistema de regulación funciona de forma oleo hidráulica. El abastecimiento del aceite

esta a cargo de la bomba principal que se encuentra adosada al árbol de la turbina. Sirve

para los procesos de arranque y de paro, dos bombas de auxiliares accionadas por turbina

y/o motor situadas en la unidad de abastecimiento de aceite. Para casos de emergencia

existe una motobomba de aceite de emergencia (C.D.).

El aceite de descarga de la bomba se conduce a través de unos filtros de aceite para

posteriormente suministrar el aceite necesario a la caja hidráulica (bloque de cierre rápido).

El bloque de cierre rápido modifica el aceite de entrada en: aceite a presión, aceite

primario, aceite secundario, aceite de cierre rápido, aceite de arranque, aceite de prueba,

aceite de acoplamiento, aceite de retorno; aceite que se abastecen a la válvula de corte o de

cierre rápido, válvula check, válvulas de regulación de AP y BP, a los dispositivos de

disparo, a los convertidores electrónicos de presión, a los aparatos de medición, etc.



La función del bloque de cierre rápido es:

1. Disparo del cierre rápido.

Mediante el bloque de cierre rápido

Mediante dos válvulas magnéticas

Mediante una válvula de palanca manual

2. Prueba de revoluciones

Mediante una palanca manual,

Y válvula de cierre / estranguladora

3. Activación del dispositivo de cierre rápido

Mediante válvula magnética o acción manual

4. Registro y abastecimiento de aceite de los convertidores electrohidráulicos

5. Activación de la válvula de cierre rápido de extracción

A través de la válvula magnética.

Sistema de condensado

El vapor agotado de la turbina, es condensado a través de unos tubos refrigerantes en el

interior del condensador y es depositado en el pozo caliente, en el cual dos bombas se

encargan de extraer el condensado (la motobomba y la turbobomba) y enviarlo a tanques de

almacenamiento o directamente a los deareadores para ser tratado y utilizarse nuevamente

para la generación de vapor. En el trayecto pasan por los condensadores de banco de

eyectores y dos válvulas automáticas controlan y regulan la salida y el nivel de condensado

del pozo caliente. El nivel del condensado debe de mantenerse aproximadamente al 50 %

del nivel del pozo caliente (50 cm).

Después de las descargas de las bombas se localizan dos derivaciones:

1. Suministra agua para la atemperación (recalentamiento) del vapor agotado

2. Suministra agua para sello de la rompedera de vacío.



CALCULO DE LA POTENCIA Y DE LA EFICIENCIA DE UNA TURBINA

CON EXTRACCIÓN-CONDENSACIÓN.

Para realizar los cálculos correspondientes para la obtención del vapor de extracción, es

necesario el apoyo de los manómetros de presión ubicados en la primera etapa de la turbina

(cámara de Rodete, o sea BP-1) como la correspondiente al condensado (BP-2). A cada

valor de la presión corresponde un flujo de vapor. Para lo cual, debemos de aplicar la

siguiente operación aritmética para determinar el Flujo de vapor de Extracción:

(BP-1) – (BP-2) = Flujo de Vapor de Extracción



La tabla que se presenta a continuación es la que ocuparemos para la relación de

Presión-Flujo de Vapor (Bar-T/H).

Tabla correspondiente a la relación del Flujo de condensado con la presión de la misma

CONDENSADO (BP-2)

Presión

Flujo

vapor

Presión

Flujo

vapor

Presión

Flujo

vapor

Presión

Flujo

vapor

Presión

Flujo

vapor

1.0 9.0 2.0 18.0 3.0 26.1 5.0 42.3 6.0 48.6

1.1 9.9 2.1 18.1 3.1 26.7 5.1 42.9 6.1 49.4

1.2 10.8 2.2 19.6 3.2 27.3 5.2 43.5 6.2 50.2

1.3 11.7 2.3 20.4 3.3 27.9 5.3 44.1 6.3 51.1

1.4 12.6 2.4 21.2 3.4 28.6 5.4 44.8 6.4 51.9

1.5 13.5 2.5 22.0 3.5 29.2 5.5 45.4 6.5 52.8

1.6 14.4 2.6 22.8 3.6 29.8 5.6 46.0 6.6 53.6

1.7 15.3 2.7 23.6 3.7 30.5 5.7 46.7 6.7 54.4

1.8 16.2 2.8 24.4 3.8 31.1 5.8 47.3 6.8 55.3

1.9 17.1 2.9 25.2 3.9 31.7 5.9 47.9 6.9 56.1

7.0 57.0 8.0 62.4 10.0 80.2 11.0 86.3 12.0 95.1

7.1 57.1 8.1 63.4 10.1 80.8 11.1 87.0 12.1 95.8

7.2 58.0 8.2 64.5 10.2 82.0 11.2 87.9 12.2 96.5

7.3 58.6 8.3 65.5 10.3 82.0 11.3 89.0 12.3 97.1

7.4 59.1 8.4 66.6 10.4 82.6 11.4 91.5 12.4 97.7

7.5 59.7 8.5 67.7 10.5 83.2 11.5 92.5 12.5 98.3

7.6 60.2 8.6 68.7 10.6 83.5 11.6 92.8 12.6 99.0

7.7 60.7 8.7 69.8 10.7 78.5 11.7 84.5

7.8 61.3 8.8 7.08 10.8 85.1 11.8 94.1

7.9 61.8 8.9 71.9 10.9 85.7 11.9 94.7



Tabla correspondiente a la relación de la presión de la primera etapa con el Flujo de vapor vivo correspondiente en este punto.

CÁMARA DE RODETE (BP-1)

Presión

Flujo

vapor

Presión

Flujo

vapor

Presión

Flujo

vapor

Presión

Flujo

vapor

Presión

Flujo

vapor

27.1 117.9 30.1 141.3 31.1 149.1 32.1 156.1 33.1 165.1

27.2 118.8 30.2 141.9 31.2 149.8 32.2 157.0 33.2 166.0

27.3 119.7 30.3 142.2 31.3 150.5 32.3 157.9 33.3 169.9

27.4 120.6 30.4 143.1 31.4 151.2 32.4 158.8 33.4 167.8

27.5 121.5 30.5 144.0 31.5 151.8 32.5 159.7 33.5 168.7

27.6 122.4 30.6 144.9 31.6 152.5 32.6 160.6 33.6 196.6

27.7 123.3 30.7 145.8 31.7 153.5 32.7 161.5 33.7 170.5

27.8 124.2 30.8 146.7 31.8 153.9 32.8 162.4 33.8 171.4

27.9 125.2 30.9 147.6 31.9 154.5 32.9 163.3 33.9 172.3

28.0 126.

34.0 173.2 35.0 180.0 36.0 189.0 37.0 198.0 38.0 204.7

34.1 173.9 35.1 180.9 36.1 189.9 37.1 189.6 38.1 205.5

34.2 174.6 35.2 181.8 36.2 190.8 37.2 199.3 38.2 206.3

34.3 175.7 35.3 182.7 36.3 191.7 37.3 200.0 38.3 207.0

34.4 175.9 35.4 183.6 36.4 192.6 37.4 200.7 38.4 207.8

34.5 176.6 35.5 184.5 36.5 193.5 37.5 201.3 38.5 208.6

34.6 177.3 35.6 185.4 36.6 194.4 37.6 202.0 38.6 209.4

34.7 177.9 35.7 185.3 36.7 195.3 37.7 38.7 210.1

34.8 178.6 35.8 187.2 36.8 196.2 37.8 203.4 38.8 210.9

34.9 179.3 35.9 188.1 36.9 197.1 37.9 204.0 38.9 211.7

39.0 121.5 40.0 220.0 41.0 225.0 42.0 230.0 43.0 233.1

39.1 213.2 40.1 220.5 41.1 225.5 42.1 230.5 43.5 237.5

39.2 214.0 40.2 221.0 41.2 226.0 42.2 231.0 44.0 240.0

39.3 215.5 40.3 221.5 41.3 226.5 42.3 231.5 44.5 243.0

39.4 215.5 40.4 222.0 41.4 227.0 42.4 232.0

39.5 216.2 40.5 222.5 41.5 227.5 42.5 232.5

39.6 217.0 40.6 223.0 41.6 228.0 42.6 233.0

39.7 217.7 40.7 223.5 41.7 228.5 42.7 233.5

39.8 218.5 40.8 224.0 41.8 229.0 42.8 234.0

39.9 210.2 40.9 224.5 41.9 229.5 42.9 234.5



Para poder efectuar los cálculos, primero debemos de tomar la lectura de la presión

correspondiente a la cámara de rodete y luego la correspondiente al condensador. A la

primera le restamos la segunda y no resulta el flujo de extracción.

EJEMPLO: Si tenemos los siguientes datos

Presión de BP-1 = 38 Bar

Presión BP-2 = 5.7 Bar

Buscando la relación en la tabla tomando como referencia las presiones, tenemos:

BP-1 = 204.7 T/H

BP-2 = 46.7 T/H

Aplicando la fórmula y sustituyendo valores, tenemos:

BP-1 – BP-2 = Vapor de Extracción

(204.7 – 46.7) T/H = 158.0 T/H de Vapor de Extracción

Con este resultado, el flujo de Vapor Vivo (BP-1) y con ayuda de la siguiente grafica,

podemos calcular la potencia que esta produciendo el generador.

Potencia del Generador =

Eficiencia si perdidas de energía.

A 3 600 rpm la turbina esta generando 14.3 MW

)()( euecue hhVhhV

PE

; E = Qa .

Qc



Donde:

P = Potencia , MW

Ve = flujo de vapor de admisión, kg/H

hu = entalpía del vapor de admisión Kcal/kg

hc = entalpía del condensado

he = entalpía del vapor de extracción

Datos:

Calculo de la energía necesaria para generar MW sin perdidas (Qa).

Sólo se realiza la conversión de MW a Kcal/H , por comodidad del calculo.

1 MW = 8 599 845.228 Kcal/H , por lo tanto: 14.3 MW equivale en energía calorífica a

Qa = 12 295 786.76 Kcal/H

Calculo de la energía calorífica total de consumo de la turbina.

Vapor Vivo Extracción Condensado

Flujo T/H = 168 133 35

Temperatura °C = 458 359 40

Presión Bar = 53 20.4 0.94

)()( cvcevec HHVHHVQ

Qa = calor aprovechado útil

Qc = calor suministrado o de consumo



Efectuando las conversiones correspondientes

Vapor Vivo

Valor Conversión Datos Valores Conversión

Entalpía

Hv

3 329

kJ/ kg

795.7 Kcal/kg

Flujo 168 T/H 168 000 kg/H

Temperatura 458 °C 458 °C

Presión 53 Bar 54.04 kg/cm2

Vapor de Extracción


Entalpía

He

3 155

kJ/ kg

754.1 Kcal/kg

Flujo 133 T/H 133 000 kg/H


Presión 20.4 Bar 20.8 kg/cm2

Condensación


Entalpía

Hc

163

kJ/ kg

39.0 Kcal/kg

Flujo 35 T/H 133 000 kg/H


Presión 0.94 Bar 0.96 kg/cm2

Calculo de las Entalpías

H = U + PV

Donde:

U = energía interna

P = presión

V = volumen

Sustituyendo en la fórmula

Ve = flujo de vapor de extracción = 168 000 kg/H

Hv = entalpía de vapor de alta = 795.650 Kcal/kg

He = entalpía de extracción = 754.063 Kcal/kg

Vc = flujo de condensación = 35 000 kg/H

Hc = entalpía de condensación = 754.063 Kcal/kg

)()( cvceve HHVHHVQ



Q = 168 000 kg/H (795.650 – 754.063)Kcal/kg + 35 000 kg/H (795.650 – 38.958) Kcal/kg

168 000 kg/H (41.587) Kcal/kg + 35 000 kg/H (756.692) Kcal/kg

6986616 Kcal/H + 26484220 Kcal/H

Energía total de consumo de la Turbina

Sustituyendo en la fórmula de la Eficiencia.

E = 0.367 Kcal/H 36.7 %

Q = 33470836 Kcal/H



CAPITULO VI.- CONCLUSIONES.

La base principal del tema del turbogenerador es conocer paso a paso el mantenimiento, así

como de sus partes que la conforman y llevar claro su funcionamiento de cada una de sus

partes.

El turbogenerador cuenta con partes muy importantes para el funcionamiento de la turbina,

como son el rotor con sus diferentes tipos de álabes.

Tipos de álabes de la turbina

El funcionamiento de los álabes nos sirve parar el movimiento del rotor, la cual se encarga

de generar energía mecánica, para luego transformarla en energía eléctrica.

Tambien se cuenta con una bomba auxiliar de lubricación de aceite, del cual sirve para

suministrar aceite al sistema, asi como a la chumaceras radial que va acoplada con el rotor

de la turbina y la chumacera axial el cual esta unida al rotor de la bomba, esta chumacera

cuenta con sensores de nivel de lubricación y sensores de temperatura.

(b)

(a) (c)



Bomba principal de lubricación.

Chumacera axial

Chumacera radial



En el grafico siguiente se muestra el sistema de valvulas de regulación de baja y alta

presión (BP-AP), la cual esta compuesta por manometros para controlar la presión del

vapor.

Válvulas de regulación de baja y alta presión

El turbogenerador cuenta con un sistema de disparo, la cual realiza la función cuando el

rotor de la turbina excede su velociodad y pasa el límite que tiene de trabajo, la función del

sistema de disparo es parar el equipo.

Dispositivo de disparo.

Válvula de

Regulación AP

Válvula de

Regulación BP



El sistema de gobierno o gobernador es de suma importancia, porque como su nombre lo

indica gobierna todo el sistema, desde el disparo, la lubricación y de los demas sensores.

Sistema de gobierno

En concreto el turbogenerador cuenta con un rotor, con 3 tipos de álabes que sirven para

regular su velocidad, el turbogenerador su mantenimiento se basa en cada 4 meses o cuando

ya sea necesario, el rotor por trabajar con altas temperaturas tiene un desgaste el cual se

efectua la revisión y se manda a rectificación o al cambio de pieza.

En la reparación se empieza con el desmontaje de piezas todo se hace con cuidado por la

importancia que tienen todas las piezas, tienen una revision minuciosa para luego

mandarlas al taller mecánico para su elaboración, rectificación o cambio de la pieza dañada.

Se realiza el cambio de aceite en el carter de la turbina, este carter se encarga de suministrar

aceite a todos los equipos que la necesitan, el aceite con el cual se llena el carter es el

llamado turbinas 11, se utiliza este por ser resistente a las temperaturas altas y por tener una

buena viscosidad.

El turbogenerador cuenta con un sistema de monitoreo del cual en el tablero registran las

mediciones de temperatura, de presiones, de nivel de aceite, de la velocidad del rotor, de

sus vibraciones y asi podemos identificar que se puede realizar un mantenimiento

preventivo sin dañar ninguna pieza.



En conclusión en las bitacoras se llevan fechas de reparaciones anteriores y las partes o

piezas que se cambiarón a cada 4 meses o 3000 horas de trabajo, por lo regular se le realiza

un mantenimiento preventivo o cuando algun sensor nos este indicando la falla que tiene el

turbogenerador.



ANEXOS

BITACORA DE MANTENIMIENTO MENOR DEL TG-1

Medidas de prevención y mantenimiento a los equipos auxiliares para efectuar la reparación

menor del turbogenerador.

Como primer paso para el mantenimiento se programan las actividades a realizar son los

siguientes:

1. Se verifican los equipos, herramientas y medios de transporte que se vayan a utilizar

para el desmontaje, se checan las refacciones solicitadas.

2. Para este tipo de mantenimiento al turbogenerador es importantísimo tener al 100%

el funcionamiento a la grúa viajera de 10-50 toneladas que se encuentra instalado en

el cuarto del turbogenerador, de ésta depende el que se lleve acabo

satisfactoriamente las labores de desmontaje y montaje de las partes constitutivas

del turbo. Si lo mencionado anteriormente se cumple, el programa de paro del turbo

ya establecido se llevará sin ningún contratiempo.

3. Se le da el mantenimiento obligatorio de la bomba de levante.

4. Mantenimiento a la bomba de condensado, en la cual, se checa la alineación y se le

efectúa el cambio de aceite, cantidad aproximada de 20 litros.

LABORES DE MANTENIMIENTO.

4 de febrero del 2008

Se comienza las labores de mantenimiento retirando tanto la tapa de la turbina como

la del generador, luego se desatornillan las tapas laterales del la turbina y se retiran.

Se toman medidas de referencia de los pistones de los servos de AP y BP antes de

desmontarlos, esto con el fin de evitar contratiempos al momento de volver a

montarlos y que no se descalibren tanto.

Se retira la cubierta del generador con ayuda de la grúa viajera.




Para el paro de la turbina, se bloquea la entrada de vapor vivo, mientras tanto, se acciona el

sistema oleo hidráulico para que el turbogenerador quede rodando en tornaflecha por 24 hrs

más. En el transcurso de este tiempo, la velocidad de rotación es mantenida a 500 rpm y

conforme se vaya acercando al cumplimiento de las 24 hrs, la velocidad se va reduciendo

gradualmente. Ésta acción nos permite enfriar lentamente la turbina para no ocasionar

fluctuaciones o deformaciones del rotor debido a que no se puede parar completamente la

turbina de un momento a otro.

Siendo a las 9:30 a.m. del día 5 de febrero del 2008, el equipo se para

completamente quedando así listo para su mantenimiento.

Cuando la turbina se ha parado completamente, se efectúa el protocolo de arranque

para determinar las condiciones de operación relacionadas a las presiones de las

válvulas de AP , BP y los desplazamiento (mm) de los mismos correspondientes a

cada presión de prueba. Con esta medida se logra hacer un diagnostico de las

condiciones de operación de dichas válvulas e identificar sus fallas así como

también los ajustes que se requieran. El protocolo de arranque arrojó los siguientes

valores, si se analizan bien, se puede notar la ubicación de los problemas de

operación, las comparaciones se realizan entre las condiciones de operación actuales

y las de diseño.

Se comienza a desmontar los servos de AP, BP de la turbina.

Se empieza a desarmar el gobernador. Esto incluye el retiro de cada uno de los

dispositivos y piezas que la conforman llevando un control de datos de referencia

para no demorarse mucho al momento del armado.


Se realiza el mantenimiento al gobernador: se limpieza y se retiran partículas extrañas

dentro de la columna, se lijan las caras de la carcasa y las partes en donde se colocan las

tapas (en general en los rincones) en donde se concentran e incrustan los residuos del

aceite.

Se comienza el desmontaje de la bomba de lubricación principal, se retira la brida

de la succión y la de descarga de la misma. Se desmonta la voluta de la bomba, se

retira el rotor, y se desacopla del eje de la turbina.



Se efectúa el desmontaje de la parte superior del soporte delantero de la turbina. En

esto se incluyen: el desmontaje del portacojinete del lado libre de la turbina, el sello

laberíntico, la parte superior de los cojinetes tanto del radial como del axial.

Se desmonta la parte superior del soporte trasero de la turbina, la parte superior del

cojinete radial del lado cople de la turbina, la del lado cople del generador, así como

también la parte superior del cojinete del lado libre del generador.

Se hace revisión visual de metal antifricción para verificar si existe desgaste por

desbalanceo (las rayaduras indican el cabeceo de la flecha).

Se desacopla turbina – generador. Para esto, se retiran los 8 tornillos del cople.


Se manda al taller mecánico el servo de BP (ND) para su mantenimiento. Se incluye en esto

la limpieza de la caja así como también el cambio de camisa y el barreno correspondiente

para fijar la camisa al cilindro. En el área del turbogenerador, se limpian las bridas de la

parte superior e inferior y se sacan las plantillas para las juntas.


Se realizó la extracción del cojinete radial del lado libre de la turbina, llevándose a cabo

el siguiente procedimiento:

1. Se monta un indicador de carátula para medir el desalineamiento del eje de la

turbina. El eje se levantó 0.010" con ayuda de la grúa viajera, se retira la mitad

inferior del cojinete. Este procedimiento permite extraer con mayor facilidad la

parte inferior del cojinete.

2. El cojinete (casquillo superior e inferior) son limpiadas, lijadas y armadas. La

limpieza se efectúa para poder medir con mayor exactitud el claro existente entre

cojinete y muñón.

3. Se limpia el recinto del cojinete, se lija con la finalidad de obtener la medida más

exacta del diámetro exterior del eje de la turbina en donde se encuentra posicionado

el cojinete.



Las activad anterior se traduce en los siguientes resultados:

Claro del Cojinete radial L.L.T.

inter. Cojinete L.L.T. = 7,079 "

Claro = 0.015"

exter. Eje = 7,064 "

El resultado determina si hay desgaste ya sea en la chumacera o en el eje. El claro es la

holgura que existe entre el diámetro interior de la chumacera y el eje de la turbina. En dado

caso de que el claro hubiese sido igual o mayor que 0,018", se determina la metalización de

metal antifricción en el cojinete.

Para el mantenimiento del cojinete del lado cople de la turbina, se efectúa el procedimiento

descrito anteriormente. Los resultados fueron los únicos que variaron, por lo que se hace

mención a continuación:

Levantamiento del eje para la extracción de la parte inferior del cojinete = 0,020 "

Claro del cojinete radial L.C.T.

inter. Cojinete L.C.T. = 9,843 "

Claro = 0,017 "

exter. Eje = 9,826 "

Observación El desmontaje del cojinete del LLT fue de 0,010 " mientras que la del LCT

fue de 0,020 ", más que nada, los valores son variables dependiendo de la

posición en que se encuentran con relación al eje (extremos o parte media),

en los extremos es menos el levantamiento por que es una área en donde la

fuerza de presión del eje sobre el cojinete es mínima, mientras que la parte

media se necesita un mayor levantamiento para disminuir la presión del eje

sobre el cojinete además de que se toma en cuenta el peso del eje.

Para evitar problemas en el momento del desmontaje de los cojinetes, el orden siempre

será de la siguiente manera: primero se realiza la extracción del cojinete LLT y luego la

del LCT.



Se realizó la labor de desmontaje de la válvula de cierre rápido, se desarma y se limpia.

Se efectúa la limpieza del sello laberíntico de la parte delantera de la turbina,

retirándose residuos de carbón en los canales, posteriormente se sopleteó con aire a

presión para dejarlo completamente libre de suciedad.

Se empieza las labores de mantenimiento al carter de aceite de la turbina y de las

tuberías. Se emplea como sustancia de limpieza un químico biodegradable código rojo

de número 2 000. La limpieza se lleva a cabo con una bomba centrífuga accionada por

motor eléctrico y un depósito auxiliar con capacidad aproximada de 1 200-1 500 lts. En

este depósito se mezcla el aceite de recirculación con el químico y se mantiene

funcionando el sistema por 36 horas. El tipo de aceite ocupado para el turbogenerador

es el ISO BG-46 Turbinas 11.

10 de febrero del 2008 previo

Las labores de limpieza de las tuberías de lubricación continúan.

El mantenimiento al cojinete axial permanece, se retiran las 8 zapatas (4 de la mitad

superior y 4 de la inferior) para poder limpiarlas. Se retiran los sensores de

temperatura. Para poder retirar las zapatas, primero se quita el anillo, luego es

necesario extraer los pernos que las sujetan.

Las zapatas son limpiadas con diesel y lijadas con lija No. 320 para retirar la

suciedad y los residuos del aceite incrustados en sus caras.

Se continúa con el desmontaje del servopistón de AP. Se retira la brida superior y se

desmontan los mecanismos internos, posteriormente se retira la brida inferior

quitando los 18 tornillos (con tuercas de 30 mm). Ambas bridas son limpiadas.

Para el mantenimiento de los servos tanto de AP como de BP, se limpia la caja, se

hace el cambio de la camisa por una nueva, se les efectúa su correspondiente barreno

de fijación.

Procedimiento de desmontaje de la mitad inferior del cojinete radial del L.C.G:

1. Se monta el indicador de carátula para calibrar el levantamiento del eje por medio

de la grúa.

2. Se levanta el eje del generador 0.008". Esta maniobra facilita la extracción de la

mitad inferior del cojinete.



3. Se extrae parcialmente de su compartimiento haciéndolo girar sobre su guía,

después con ayuda de la grúa, se retira completamente.

4. Una vez retirada, la pieza se limpia, retirándosele residuos de aceite y suciedades

para efectuar la inspección visual. Si es necesario se checa su diámetro interior

(juntando las dos piezas para formar el anillo). Luego se lija para retirarle el oxido

y carbones de aceite.

5. Se efectúa la limpieza del recinto de la chumacera incluyendo el eje (en el área de

contacto).

Para tomar el claro y tener un valor más exacto, se recomienda limpiar lo más que se pueda

tanto el área de contacto exterior del eje como la parte inferior del cojinete. La

recomendación anterior también sirve para determinar el diagnostico de la inspección

visual.

Después de haberse efectuado la limpieza del cojinete y del eje, se checan el claro del

cojinete radial L.C.G.

Claro del cojinete Radial L.C.G.

Øinter. Cojinete (super.) = 9,8465 “

Øinter. Cojinete (infer.) = 9,842 “

Claro = 0,021”

Claro = 0,0175”

Øexter. Flecha = 9,8255 “

El claro debe de encontrarse en el rango de 0.012" – 0.015" como mínimo y como máximo

dentro del rango de 0.015"– 0.020". En caso contrario, se determina la metalización del

anillo interior para ajustar el valor dentro del rango.

La variación en el claro se debe al diseño del cojinete, este tipo de cojinete posee esta

característica, son conocidos como cojinetes del Tipo Limón. Permite absorber las cargas

de desbalanceo del eje al arranque y ajustarlo a lo más mínimo conforme vaya aumentando

la marcha. Los 4 cojinetes radiales son de este tipo.

El manteniendo de la válvula de cierre rápido continua. Se limpia la brida y se le coloca

su junta. El material para la junta se denomina GARLOK especial para soportar altas

temperaturas y en especial para este tipo de mecanismo en donde se maneja presiones

altas. El espesor de la junta es de 1/8".

Medidas de los

extremos internos

del anillo




Se realiza el montaje de la bomba adicional de lubricación (emisor de impulsos de

presión para el gobernador) junto con los dos cojinetes correspondientes. Cada cojinete

lleva consigo una alimentación de aceite para su lubricación.

Se desmonta la válvula de disparo y se limpia la parte interna junto con el mecanismo.

Se comienza el desmontaje de la parte inferior del cojinete radial del L.L.G. Para el

desmontaje es necesario levantar el eje 0.020". posteriormente se retira de igual forma

que las demás. Se limpian las partes correspondientes para checar el claro.

Claro del cojinete LLG

Øinter. Chumacera = 9,837 “

Claro = 0,013”

Øexter. Flecha = 9,824 “

Se arma el servopistón de BP. Se presenta un contratiempo debido a la ruptura de la

cabeza del tornillo prisionero que fija la camisa. El servopistón es llevado nuevamente

al taller mecánico para efectuarle un nuevo barreno de fijación.

Se efectúa la limpieza del actuador (válvula) de la presión de aceite para emitir la señal

de disparo.

Se monta la mitad inferior del cojinete del L.L.G.


Se realizan las labores de montaje de la válvula de cierre rápido en la turbina. Se ajusta

la entrada de vapor vivo.

Se trae de regreso el servo de AP ya con su nueva camisa puesta y su barreno de

fijación correspondiente. Se comienza el armado, primero se retira la camisa para

facilitar el montaje de otras piezas. Tanto la camisa como la carcasa del servopistón se

limpian con aire a presión para eliminar residuos que puedan dañar el funcionamiento

de la válvula piloto.




Se continúa con los trabajos en los servos de AP y BP. La camisa del servopistón de AP

es montada en su posición correcta y se fija a la caja con su tornillo prisionero.

Se monta la tapa superior de la chumacera del L.L.G. Para esto, se coloca antes del

montaje pasta sellante en las juntas. Se limpian anillos laberínticos de la chumacera.

La tapa superior de la chumacera L.C.G. es montada aplicando el mismo procedimiento

de la anterior.


Se continúa con el armado del servopistón de AP, se instalan los mecanismos internos

con mucho cuidado, se verifica la posición correcta de cada elemento para no perjudicar

su funcionamiento, se fija la camisa de la válvula apretando cuidadosamente el tornillo

prisionero en su barreno.

Se realiza la recirculación de aceite al sistema de lubricación y se toman muestras con

mantas de 5 micrones en diferentes puntos del sistema de lubricación limpiadas por la

compañía SICELUB. La finalidad es verificar el grado de limpieza que se les efectuó.

Se comienza el desmontaje del ASKANIA.

1. Se retiran las conexiones de aceite

2. Se desmonta el motor eléctrico de funcionamiento automático (Set Point)

3. Se retiran tornillos de la base

4. Se retira el ASKANIA

EL ingeniero de SICELUB, encargado del mantenimiento del sistema de lubricación da

una conferencia del trabajo que esta realizando, los equipos con los que esta trabajando

y de la especificación a la pretende llegar con el mantenimiento.

Se monta con dificultad la parte inferior de la chumacera axial, entra forzada originando

contratiempo.


Se continúa con el mantenimiento de las chumaceras. Se realiza el procedimiento de

montaje de la chumacera radial del LLT.



1. Se limpia el recinto de la chumacera.

2. Se levanta el eje 0.015" para poder introducir la mitad inferior del cojinete en

su cavidad.

3. La mitad inferior del cojinete es bañada con aceite para facilitar su entrada en

el recinto, se monta.

4. Se coloca el complemento de la chumacera.

5. Se coloca el portacojinete

Se monta la mitad superior de la chumacera del LCT. y su portacojinete.

Se efectúa la limpieza de los mecanismos internos y de la caja del Regulador

ASKANIA. Se comienza el armado.


Se continúa con el mantenimiento a chumaceras del turbogenerador. Se comienza las

labores de montaje de sellos laberínticos.

Se monta la parte superior del cojinete axial y luego su portacojinete.

Se monta sobre la turbina el servopistón de BP


Se monta la mitad superior trasera del sello laberíntico del soporte delantero de la

turbina. Se monta la mitad superior del soporte haciendo coincidir la guía macho con la

hembra para que se monte debidamente, se le colocan las dos cuñas de fijación, se

aprieta tornillería.

Una vez montados todos los sellos laberínticos, se checan los claros entre laberintos y

muñones. Todos los sellos laberínticos se dejaron con claro de 0.006"

Se monta sobre la turbina el servopistón de AP


Se continúa con el montaje del servo de AP y BP, se instalan juntas en las bridas y se

conectan las líneas de aceite.




Se instala la bomba de levante para su funcionamiento.

Se vierte 11 tambores de aceite en el carter para efectuar el proceso de levante y realizar

el chequeo del alineamiento del rotor de la turbina.


Al poner a funcionar la bomba de levante para efectuar el chequeo del alineamiento de la

turbina, la bomba se calentó demasiado. Las condiciones de funcionamiento no son las más

favorables, se determina que la bomba debe de cambiarse. Se efectúa el cambio de la

bomba.


Para realizar el chequeo del alineamiento de la turbina (LCT) se realiza el siguiente

procedimiento:

1. Se pone en funcionamiento la bomba de levante.

2. Se abre la válvula del sistema.

3. Se abren las válvulas de distribución.

4. Se limpian bien las caras del cople para checar.

5. Se monta en indicador de carátula el la posición correcta

6. Se fija el cople de forma que no se afecte la toma de las lecturas

Resultado del Chequeo del Alineamiento.

Radial

+ 0.012"

0"

- 0.001"

+ 0.010"

Axial

0"

0"

0"

- 0.015"



06 de marzo del 2008

Se termina la revisión del Gobernador, se efectúa protocolo de arranque y se hacen las

pruebas de automatismo de las bombas auxiliares de lubricación. El resultado de la

prueba de automatismo es la siguiente:

Bomba de C.A. entró a 5.3 kg/cm2.

Turbobomba entró a 4.5 kg/cm2.

Bomba de C.D. entró a 1.1 kg/cm2.

El turbogenerador queda rodando en Tornaflecha a partir de las 18:10 pm, operando la

turbobomba auxiliar de lubricación y la bomba auxiliar de C.A.

El sello de aire del LLG presenta chisporroteo, urge su corrección.

La válvula automática de vapor de sello se encuentra invertida, tiene que quedar bien.


EL Instituto de Investigaciones Eléctricas comienza con las pruebas de balanceo

dinámico al turbogenerador rodándose éste a 3600 rpm. Los datos de vibraciones

obtenidos en la primera corrida fueron los siguientes:

LLT = 2.6 mils/seg

LCT = 1.8 mils/seg

LCG = 2.7 mils/seg

LLG = 1.6 mils/seg

El resultado del balanceo dinámico reveló un exceso de vibración en la chumacera del

LLG y en la del LCG, se determinó que se tendría que corregirse éste exceso de

vibraciones con la colocación de Pesos de Corrección en los puntos del rotor del

Generador (LCG y LLG). EL peso de corrección para el LCG fue de 60 grs a un ángulo

de 340° mientras que para el LLG el peso de corrección se determino de 120grs con

ángulo de ubicación a 205°. Los pesos son de Bronce y llevan 3 tornillos prisiones para

su fijación sobre el rotor.

Sistema inglés (plg)



El turbogenerador continuo rodando en tornaflecha, el vapor de alta se encuentra

bloqueado, sigue funcionando la Turbobomba auxiliar de lubricación y la bomba de

C.A.


Se ajusta el mecanismo de disparo con el alargamiento del vástago de la válvula automática

de gobierno, esto incrementa la velocidad de gobierno máxima (3 850 rpm). Anteriormente,

el vástago media 4.322" de longitud, con el ajuste, se aumento a 4.480" de longitud.

Velocidad mínima de gobierno manual = 2 370 rpm

Velocidad máxima de gobierno automática = 3 850 rpm

Se prueba el disparo mecánico por sobrevelocidad, la turbina se dispara a 3 800 rpm le falta

160 rpm para llegar a lo requerido (3 960 rpm). La prueba se realizo con el ajuste del

vástago de la válvula automática de gobierno, se mejoró de 3 716 a 3 800 rpm, al efectuar

la prueba nuevamente, el disparo se efectuó a 3750 rpm.

Se determina en base a lo sucedido el cambio del mecanismo de disparo por un nuevo. Al

retirarse el resorte y el bulón, se encontró dañado el resorte, tiene marca de

desprendimiento de metal. Para el cambio del mecanismo, primero se debe de retirar el

opresor para el desmontaje del bulón, es necesario utilizar una herramienta especial para

retirar la tapa inferior del bulón y poder sacarlo junto con el resorte.

Nota: Al momento del desmontaje del mecanismo de disparo debe de tenerse mucho

cuidado de que no caiga dentro del soporte de la turbina ningún elemento extraño,

absolutamente nada, podría ocasionar algún mal funcionamiento del sistema de

lubricación.


Se continúa con el ajuste del mecanismo de disparo mecánico por sobrevelocidad, después

de algunas pruebas anteriores no se ha logrado llegar al requerimiento que es de 1960 rpm.

El ajuste que se le efectúa al mecanismo es el cambio del resorte por uno nuevo y la

instalación de un laina de 1/16" espesor en la sentadera del bulón (caja del resorte).

Al efectuarse la prueba de disparo (11:15 a.m.) el dispositivo no respondió la velocidad

aumento a más de 4 000 rpm y no se efectuó el disparo.



Se ajusta nuevamente el mecanismo quitando la laina de 1/16" y poniendo uno de 1/32" de

espesor. Se realiza nuevamente la prueba siendo a las 3:30 p.m. ya con el ajuste al

dispositivo. El disparo se efectuó a 3870 rpm, no cumple aun con el requerimiento. Se

realizan los cálculos correspondientes y se determina agregar una laina más. El aumento es

de 0.015" + 0.032" = 0.047" de ajuste para el dispositivo. Con este ajuste, se realiza la

tercera corrida del día y una prueba más siendo a las 18:00 p.m. En esta ocasión, se logra el

requerimiento de disparo por 3960 rpm, se da por terminado un requerimiento más de

seguridad para el arranque del equipo.


Se realiza una revisión del mecanismo de Set Point del ASKANIA, se atora. No se

determina hacer el cambio por uno nuevo, con la revisión y trabajos de ajuste, el Set Point

queda disponible.

El Set Point tiene un mecanismo de funcionamiento manual y uno Automático (por medio

de motor eléctrico) que regula la resistencia del resorte para la maniobra de regulación de la

extracción. El sentido de giro a contrarreloj del Set Point ocasiona un desplazamiento del

resorte hacia la izquierda originando el aumento de la resistencia del resorte y por

consecuencia la presión del resorte para la respuesta de mecanismo de regulación de la

extracción. Una maniobra de giro en sentido horario da como resultado que el resorte relaje

su resistencia, disminuyendo la presión de reacción del mecanismo de regulación de la

extracción.

OBSERVACIONES

1.- Para el sistema de lubricación, normalmente las tuberías de que conducen aceite a

presión (entrada de aceite al sistema) son de menor diámetro en comparación con las

tuberías por la que se conduce el aceite de salida (retorno).

2.- Un exceso de vibración en el equipo puede percibirse sobre el piso, parándose a un

costado de la misma (área del piso en donde fue instalada). Si uno es analítico, podrá

notar la diferencia de la vibración parándose en diferentes puntos (LLT, LCT, LCG y

LLG).

3.- Cuando una caladera que suministra el vapor vivo o de alta (T= 480 °C) deja de

funcionar por disparo, el paro repentino ocasiona que en vez de suministrar Vapor

Saturado Seco (sobrecalentado) comience a enviar condensado (vapor húmedo) al

turbogenerador, esto origina un choque térmico en las partes metálicas internas de la

turbina y como consecuencia que las juntas comiencen a abrirse produciendo fugas de

vapor.



Todo esto repercute también en el funcionamiento del Generador provocando una

disminución excesiva de la carga (baja producción eléctrica). El problema puede

originar paros en los demás turbogeneradores y como consecuencia paros también de la

plantas de proceso de la Refinería.

4.- Cuando los travesaños de las válvulas reguladoras (servopistones) presenten vibración

excesiva es indicativo de que existe perdida de presión dentro de la válvula por no

haber sello entre válvula piloto y camisa existiendo alguna holgura considerable o, en

dado caso, que exista suciedad o residuos que originen taponamientos

La válvula sella, luego pierde presión = Vibración Excesiva del Travesaño

5.- Durante el balanceo dinámico, los datos obtenidos se analizan en 13 graficas diferentes,

de las cuales, la grafica polar es la que nos indica el desbalanceo y el ángulo. Es la

gráfica especial para determinar el o los Pesos de Corrección y la ubicación sobre el eje

(ángulo). Las 12 graficas restantes sólo sirven para hacer análisis del comportamiento

del equipo, detectar fallas y para hacer diagnósticos del estado en que se encuentra la

máquina.

6.- La grafica polar tiende a graficar el valor de las vibraciones a diferentes velocidades,

por eso es que se realiza el balanceo dinámico durante el arranque del equipo. En

condiciones de velocidad constante, las graficas solamente muestran las vibraciones en

diferentes puntos o ángulos (marcando un punto Fijo de inicio sobre el rotor).

7.- Un problema en la calibración de los sensores de vibración puede afectar el sistema de

alarmas debido a que todo se maneja en tablero electrónico. La información falsa puede

originar movilizaciones indebidas del personal operativo y como consecuencia

problemas graves.

8.- Para el cojinete axial, el portacojinete es fijado y atornillado, la arandela de ésta se

dobla hacia arriba (haciendo la función de una arandela de presión) como medida de

seguridad para que la tuerca no se afloje con las vibraciones del rotor.



BIBLIOGRAFIA.

NASSIR SAPEAG CHAIN, REINALDO SAPAG CHAIN

“PREPARACION Y EVALUACION DE PROYE Mc. GRAW HILL.

MANUAL DE TURBINAS CERREY

BIBLIOTECA GENERAL DE PEMEX.

MANUAL TURBOGENERADORES SIEMENS

MANUAL TÉCNICO DE TURBINAS

MANUAL TURBINAL DE VAPOR CERREY

CIBERGRAFIA

www.imp.gob.mx

www.pemex.gob.mx

http://www.imp.gob.mx/

http://www.pemex.gob.mx/

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