8/13/2019 Operacin y mantenimiento de turbinas de gas

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Operacin de turbinas de gas

Una turbina de gas simple est compuesta de tres secciones principales: un compresor, unquemador y una turbina de potencia. Las turbinas de gas operan en base en el principio delciclo Brayton, en donde aire comprimido es mezclado con combustible y quemado bajocondiciones de presin constante. El gas caliente producido por la combustin se le permiteexpandirse a travs de la turbina y hacerla girar para llevar a cabo trabajo. En una turbinade gas con una eficiencia del 33%, aproximadamente 2/3 del trabajo producido se usacomprimiendo el aire. El otro 1/3 est disponible para generar electricidad, impulsar undispositivo mecnico, etc.

El funcionamiento del motor de turbina es bastante diferente de la de los motoresalternativos porque los motores de turbina producen mucho ms potencia o empuje por supeso. Un motor alternativo puede tolerar un procedimiento de puesta en marcha o apagadoincorrecto, pero es posible destruir un motor de turbina en cuestin de segundos si elprocedimiento equivocado es seguido al arrancar. Motores de turbina y aviones de motor deturbina son muy caros, y la nica manera para que sean rentables es mantenerlos en

funcionamiento. Las inspecciones y el mantenimiento debe hacerse con un mnimo detiempo de inactividad.

Arranque de motores de Turbina de Gas

Debido a que un inicio incorrecto puede daar fcilmente un motor de turbina, la mayorade los operadores de mantenimiento requieren que todos los tcnicos que son responsablesdel funcionamiento de los motores para ser plenamente instruido en los procedimientospara los problemas de inicio y posible normales que puedan surgir.

Antes de que se inicie un motor de turbina, la aeronave debe ser movido a una ubicacin

que est aprobado para puesta en marcha de motor, y debe ser colocado de manera que laestela de alta velocidad del motor no se dirija hacia otros aviones, equipos de servicio entierra, o cualquier edificios cercanos. Una regla general es que un rea de riesgo se extiendea unos 100 pies detrs de un motor turborreactor en ralent y 200 pies detrs del motorcuando se est desarrollando empuje de despegue. Antes de arrancar el motor, revise el readelante del conducto de entrada para los objetos sueltos que posiblemente podran seringeridos con el motor, ya que este absorbe una enorme cantidad de aire que fluye a travsde l cuando est en funcionamiento. Las rocas y los fragmentos sueltos de hormignpueden causar daos costosos. Nadie debe acercarse a menos de 25 pies de un conducto deentrada cuando el motor est en funcionamiento, ya que el rea de baja presin delante delmotor es tan fuerte que una persona puede ser absorbida por el motor.

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Figura X. reas peligrosas delante y detrs de un turborreactor.

El sonido producido por un motor de turbina puede causar daos permanentes en el odo,por lo que es obligatorio el uso de protectores auditivos en todo momento cuando trabajecerca de motores en funcionamiento.

Si el arranque que se har es desde la batera del avin, asegrese de que estcompletamente cargada. Si la GPU se va a utilizar, debe ser apropiado para la aeronave ydebe estar conectado correctamente.

Las ruedas de la aeronave debern tener los calzos y todos los controles establecidos deacuerdo con el manual de operaciones.

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Arranques inadecuados

Hay tres instrumentos principales para vigilar al arrancar un motor de turbina: el indicadorde temperatura del gas de escape (EGT), el tacmetro (RPM) y el medidor de presin deaceite (OIL PRESSURE). Lecturas anormales de estos instrumentos indican un inicioimpropio, y requieren una accin inmediata para evitar daos en el motor.

No hay presin de aceite: Si no se indica la presin de aceite despus de que el motor dealcanza una velocidad especificada, corte el combustible, interrumpa el arranque einvestigar a fondo la causa del problema.

Arranque caliente: Si la temperatura del gas de escape (EGT) se eleva por encima de sulmite admisible, el motor est experimentando un arranque en caliente. Corte elcombustible y suspenda el arranque. Un arranque en caliente puede causar graves daos,por lo que se debe investigar la causa y determinar qu tipo de dao, en su caso, se hahecho.

Arranques calientes son causados generalmente por mezcla demasiada rica de combustibley aire, y en consecuencia de un exceso de combustible en los quemadores. Arranquescalientes pueden causar daos que no es inmediatamente evidente, por lo que cualquierincidencia se debe registrar en el registro de mantenimiento del motor.

Arranque colgado: Un arranque colgado o falso, es aquel en la que las luces de motorencienden de forma normal, pero no llega a una velocidad que permita la aceleracincontinua sin ayuda del motor de arranque. Si se produce un arranque colgado, es necesarioapagar el motor y determinar la razn por la que no pudo acelerar correctamente.

Un arranque colgado es a menudo causado por la energa insuficiente para que el motor

alcance su velocidad de auto-aceleracin.

Mantenimiento de Turbinas de Gas

El mantenimiento no es un procedimiento atractivo, sin embargo, su importancia esinsuperable. Los procedimientos de mantenimiento son siempre controversial, ya que ladefinicin de mantenimiento vara con la interpretacin individual de cada supervisor demantenimiento. La latitud de las gamas de mantenimiento de una estricta planificacin yejecucin, inspeccin y revisin, acompaado de informes completos y contabilidad decostes, a la operacin de la maquinaria hasta que se produzca algn fallo, y luego hacer las

reparaciones necesarias.

La turbomaquinaria moderna est construido para durar entre 30 y 40 aos. Por lo tanto, elmantenimiento de registros de mantenimiento bsico y los datos crticos es imprescindiblepara un buen programa de mantenimiento. Justificacin econmica es siempre el factor decontrol para cualquier programa, y las prcticas de mantenimiento no son diferentes.

Los costes de mantenimiento pueden reducirse al mnimo, y estn directamente

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relacionadas con, buen funcionamiento, del mismo modo, mejores resultados operativos sepueden obtener cuando los equipos estn bajo el control de un programa de mantenimientoplanificado. El uso incorrecto de los equipos mecnicos puede ser tanto o ms la causa desu deterioro y fracaso como es el desgaste mecnico real, normal. Por lo tanto, la operaciny el mantenimiento van de la mano.

Son misiones del mantenimiento:

La vigilancia permanente y/ peridica. Las acciones preventivas. Las acciones correctivas (reparaciones). El reemplazo de maquinaria. Se debe aadir que el objetivo final del

mantenimiento industrial se puede sintetizar en los siguientes puntos: Evitar, reducir, y en su caso, reparar, los fallos sobre los bienes. Disminuir la gravedad de los fallos que no se lleguen a evitar. Evitar detenciones intiles o paros de mquinas. Evitar accidentes. Evitar incidentes y aumentar la seguridad para las personas. Conservar los bienes productivos en condiciones seguras y preestablecidas de

operacin. Reducir costes. Alcanzar o prolongar la vida til de los bienes.

En resumen, un mantenimiento adecuado tiende a prolongar la vida til de los bienes (ymaquinaria industrial en general), a obtener un rendimiento aceptable de los mismosdurante ms tiempo y a reducir el nmero de fallos, aumentando su disponibilidad, sueficacia, y su fiabilidad.

Tipos de mantenimiento

Actualmente existen variados sistemas para acometer el servicio de mantenimiento de lasinstalaciones en operacin. Algunos de ellos no solamente centran su atencin en la tareade corregir los fallos, sino que tambin tratan de actuar antes de la aparicin de los mismoshacindolo tanto sobre los bienes, tal como fueron concebidos, como sobre los que seencuentran en etapa de diseo, introduciendo en estos ltimos, las modalidades desimplicidad en el diseo, diseo robusto, anlisis de su mantenibilidad, diseo sinmantenimiento, etc. Para que los trabajos de mantenimiento sean eficientes son necesariosel control, la planificacin del trabajo y la distribucin correcta de la fuerza humana,logrando as que se reduzcan costes, tiempo de paro de los equipos de trabajo, etc. Para

ejecutar lo anterior se puede hacer una divisin en tres grandes tipos de mantenimiento:mantenimiento correctivo, el cual se efecta cuando los fallos han ocurrido. Mantenimientopreventivo que se efecta para prevenir los fallos con base en parmetros de diseo ycondiciones de trabajo supuestas. Y mantenimiento predictivo, que prev los fallos conbase en observaciones que indican tendencias. Adems de estos tres grandes grupos, sepueden aadir dos tipos ms de mantenimiento que se podra decir que son una evolucinde los anteriores, y estos son el mantenimiento proactivo y el mantenimiento productivototal (Total Productive Maintenance, TPM).

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3.2.1. Mantenimiento correctivo

Es aquel tipo de mantenimiento que se ocupa de la reparacin una vez se ha producido elfallo y el paro sbito de la mquina o instalacin. En un principio, el mantenimientoquedaba relegado a intervenciones como consecuencia de las averas y con losconsiguientes costes de reparacin (mano de obra, piezas de repuesto,...), as como losrelativos a los costes por las paradas de produccin. Este tipo de mantenimiento se conocecomo mantenimiento correctivo, y es el conjunto de tareas destinadas a corregir losdefectos que se van presentando en los distintos equipos y que son comunicados aldepartamento de mantenimiento por los usuarios de los mismos. Se expone el siguienteesquema los pasos que se deben ejecutar al realizar un mantenimiento de tipo correctivo.

Tambin es denominado mantenimiento reactivo, y tal y como ya se ha explicado tiene

lugar una vez que ocurre un fallo o avera, es decir, solo actuar cuando se presenta un erroren el sistema.

3.2.2. Mantenimiento preventivo

El mantenimiento preventivo es el conjunto de actividades programadas, tales comoinspecciones regulares, pruebas, revisiones, reparaciones, etc., encaminadas a reducir lafrecuencia y el impacto de los fallos de un sistema. As, se basa en la ejecucin peridica deintervenciones programadas, con el objeto de disminuir la cantidad de fallos aleatorios quese producen en una instalacin.

Las necesidades de mejora de los costes derivados de las bajas disponibilidades de lamquina y de las consiguientes paradas de produccin llevaron a los tcnicos demantenimiento a programar revisiones peridicas con el objeto de mantener las mquinasen el mejor estado posible y reducir su probabilidad de fallo. Presenta la incertidumbre del

coste que genera. Este tipo de mantenimiento surge de la necesidad de rebajar el correctivoy todo lo que representa. Pretende reducir la reparacin mediante una rutina deinspecciones peridicas y la renovacin de los elementos daados. Bsicamente consiste enprogramar revisiones de los equipos, apoyndose en el conocimiento de la mquina en basea la experiencia y los datos histricos obtenidos de las mismas. Se confecciona un plan demantenimiento para cada mquina, donde se realizarn las acciones necesarias. Elmantenimiento preventivo se basa en la sustitucin de componentes cuando se supone quese ha agotado la vida de los mismos. El estudio terico de sus vidas lo suele suministrar elfabricante del equipo, quien normalmente incluye una gama de mantenimiento preventivo,con indicacin de sustitucin de componentes y cambios en la lubricacin. Representa unpaso ms con respecto al mantenimiento correctivo. Este mantenimiento tambin es

denominado mantenimiento planificado. Tiene lugar antes de que ocurra un fallo oavera, y se efecta bajo condiciones controladas sin la existencia de algn error en elsistema. Se realiza a razn de la experiencia y pericia del personal a cargo, los cuales sonlos encargados de llevar a cabo dicho procedimiento. Normalmente, es el fabricante el queestipula el momento adecuado a travs de los manuales tcnicos. Con el empleo delmantenimiento preventivo se reduce la frecuencia y los fallos de los equipos, lo que suponeuna disminucin del coste de las reparaciones. Otra de las ventajas de este tipo demantenimiento es la deteccin temprana de los primeros sntomas de deterioro.

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3.2.3. Mantenimiento predictivo

El mantenimiento predictivo se puede definir como la supervisin peridica de los equipos,centrada en el diagnstico de sus posibles fallos, con el fin de establecer tendencias y unmantenimiento planificado. Se basa por lo tanto en la condicin de los equipos, ya que seestablecen intervalos de inspeccin mediante los cuales se determina la necesidad y elperiodo de reparacin. En el mantenimiento predictivo se utilizan tcnicas e instrumentosde diagnstico como los que se sealan a continuacin: anlisis de aceites lubricantes,anlisis de vibraciones, inspecciones boroscpicas, ultrasonidos, control de temperaturas,de presin, de caudales, etc. Con el uso de este tipo de mantenimiento se pueden reducir lastareas de mantenimiento preventivo a la vez que se mejora la disponibilidad y eficiencia delas mquinas e instalaciones industriales.