Las turbinas de vapor de una etapa simple son muy comunes en las empresas petroquímicas y principalmente se usan como equipos motores de bombas y compresores de proceso. Los fabricantes que poseen el mercado de estos equipos son: Dresser Randand (Coppus) y Elliott. La figura 1 muestra un diagrama seccional de este tipo de turbinas.
Figura 1. Turbina de vapor Elliott YR
Figura 1. Turbina de vapor Elliott YR
Uno de los factores que afectan el MTBF en estos equipos es el desgaste en el tiempo y la falla prematura en los sellos de carbón, ver figura 2. Cuando se produce una falla en estos dispositivos se presentan escapes de vapor que se condensan y entran a la caja de cojinete. Con el tiempo el aceite en presencia de agua pierde sus propiedades y se presentan fallas en los cojinetes por una lubricación inadecuada. Ver figura 3
Figura 2 Sellos de carbon en turbina de vapor
Figura 3. Falla en cojinete
Otro de los factores importante a tener en cuenta cuando se presentan las fallas en los sellos de carbón en estas turbinas es el costo de la fuga. Las empresas tienen montada una infraestructura para generar vapor que incluye calderas, bombas de alimentación, adición de químicos etc. Cada vez que se presenta un escape de gran magnitud se incurren en costos para generar este vapor que se desperdicia.
Unas de las soluciones que se pueden implementar para corregir esta falla es la actualización de los sellos de la turbina por un sellos mecánico del tipo seco, Figura 4 . Esta tecnología ha sido ampliamente comprobada a nivel mundial y puede dar respuesta a las constantes paradas no programadas por fallas de cojinetes en turbinas de vapor.
Figura 4. Sello mecánico John Crane 28ST
Una de las ventajas en esta actualización, es que los fabricantes de sellos han podido diseñar sus sellos de tal forma que se adapten a la turbina sin la necesidad de realizar ningún cambio en la carcasa o componentes internos. Esto ultimo reduce el tiempo para la implementación que no debe ser mayor a dos día de trabajo en turnos normales de mantenimiento.
Otras de las ventajas de esta tecnologia son:
- Periodo de vida mayor. (5 a 7 años)
- Reduce la fuga de vapor en un 95% y mejora la eficiencia de la turbina.
- Reduce el riesgo de contaminación de aceite de chumaceras y tiempos muertos.
- Elimina la necesidad de condensadores, extracción de vapor y tubería asociada (esto reduce los costos de mantenimiento).
- Elimina el desgaste del eje ocasionado por el contacto con los anillos de carbón.
- No se requiere precalentamiento para el arranque de la turbina .
- Sistema de sellado mas seguro.
- No requiere realizar ninguna modificación extra al equipo.
Entre los fabricantes de Sellos Mecánicos con más experiencia en este tipo de aplicaciones se encuentran los siguientes.
John Crane (modelo 28ST: http://www.johncrane.co.uk/PDFs/S-28ST.pdf)
A continuación se muestra una serie de fotografías de una actualización realizada en una Turbina Coppus RLHA24 con vapor de exhosto de 5.5 kg/cm2. Este trabajo fue realizado en Enero de 2009 en Monomeros Colombo-Venezolanos en Barranquilla, Ver figura 5.
Las caracteristicas y condiciones de operación se muestran en la tabla 1.:
Tabla1. Condiciones oprativas de la turbina Coppus RLHA24
Figura 5. Turbina Coppus RLH24 en taller para cambio de sellos
Después de instalada la turbina en su sitio de trabajo se han realizado un seguimiento estricto para verificar el estado del aceite, escapes de vapor y la temperatura de las cajas de cojinetes. Los resultados obtenidos son los siguientes:
- Eliminación de los escapes de vapor por los sellos.
- Disminución de 10° grados en la temperatura de la caja de cojinete lado gobernador
- Los analisis de aceite en las cajas de cojinetes no muestran presencia de agua.
- Disminución del nivel sonoro en la maquina.
Los costos de actualización sin incluir la mano de obra y las perdidas de producción para este trabajo pueden estar por el orden de USD$10.000 Usd por sellos mecánico para una turbina tipo Coppus RLHA24 si se realizan con la asistencia del fabricante del sello. Los Valores de esta actualización pueden aumentar considerablemente se ejecutan por medio del OEM.
José García
Ing. Confiabilidad
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