Reparaciones Mecanica Naval

Reparación de turbina de vaporAutor: Ing. Orlando Vargas Chavez

1

mailxmail - Cursos para compartir lo que sabes

http://www.mailxmail.com


Presentación del curso

Las turbinas de vapor están constituidas por dos partes principales; la partegiratoria- el rotor y la parte estacionaria- el estator. En este curso aprende todoaquello que te interesa de la turbina de vapor.

2




1. Reparación de turbinas de vapor conceptos básico.

Descripción de las partes que constituyen la turbina de vapor; cilindro deturbina interior y exterior, cargadores de diafragmas y sellos, sellos terminalese interpasos, bloques de toberas, diafragmas y cajas de sellos, guías deconducción de cilindros, pedestales, chumaceras de apoyos y de empujes, deflectores de aceite y de vapor, girador, rotores y acoplamientos.

Las turbinas de vapor están constituidas por dos partes principales; la partegiratoria- el rotor y la parte estacionaria- el estator. El estator (cilindro), estáconstituido por pedestales, cargadores, bloques de toberas, diafragmas y sellos y enocasiones por el sistema de distribución de vapor y por el condensador.

Los pedestales de la turbina sirven como apoyo del cilindro y de los rotores. Loscilindros de las turbinas normalmente se fabrican en dos mitades unidas entre sí porla unión horizontal y apretadas mediante tornillos y espárragos. Para garantizar lacoincidencia plena de ambas mitades, en la unión horizontal

Se practican orificios guías con espárragos especialmente construidos para ello.

Las turbinas que se construyen con parámetros de vapor vivo, que superan las 90atm. y los 500° C y que poseen cilindros de alta y media presión conrecalentamiento intermedio, normalmente están construidos con cilindros interiores.Los cilindros interiores también son unidos por la unión horizontal. Las turbinasque se construyen con cilindros interiores tienen la ventaja de disminuir lastensiones térmicas e hidráulicas que sufre el metal del cilindro y como consecuencia el espesor de las bridas de la unión horizontal y, además, facilitar la aceleración delarranque con un calentamiento más uniforme.

Dentro del cilindro están maquinados los encajes de los cargadores, diafragmas ysellos. Algunos cilindros como los de las máquinas de reacción tienen ranuras parainsertar los alabes estacionarios y otros cilindros por razones tecnológicas tienen cargadores que agrupan sellos y diafragmas, esto facilita conformar el espacio yubicar las extracciones de forma más compacta, también disminuyeconsiderablemente la cantidad de tornillos lo que agiliza el mantenimiento.

Para impedir la fuga del vapor hacia el ambiente o las pérdidas entre los pasos ypara evitar la penetración del aire en el cilindro sometido al vacío se construyensistemas de empaquetadura o de sellaje. Las cajas de sellos ubicadas en el exteriordel cilindro se llaman estufas

3




2. Sistema de sellaje.

El sistema de sellaje de las turbinas puede ser de diferentes formas:

· Cuando el rotor posee las láminas empotradas en forma de anillos; enestos casos las cajas correspondientes pueden tener los laberintos fijos torneados oencajes para los segmentos elásticos con la misma configuración.

· Cuando el rotor posee las ranuras laberínticas; en estos casos las cajas desellos estarán conformadas por segmentos con las láminas conformadas yempotrados.

Existen otros tipos de sistemas de sellaje, entre los que se destacan los selloshidráulicos, esto se usa sobre todo en la estufa trasera de los cilindros de bajapresión y forman junto con el rotor un sistema de anillo hidráulico evitando la salidadel vapor y la penetración del aire.

La mitad inferior de los cilindros de las turbinas pequeñas se apoyan directamenteen el fundamento de hormigón armado o en pedestales construidos para ello. Lasgrandes turbinas se apoyan en los pedestales y su cilindro de baja presión seapoyan en placas bases fundidas en el hormigón armado.

Sí tenemos en cuenta que al poner en funcionamiento una turbina de 100 MW, lamisma se calienta desde la temperatura ambiente hasta una temperatura de 535° C.en la parte de alta y media presión. Podemos apreciar en el instrumento deexpansión total que la turbina se dilata 32mm. hacia el pedestal de regulación,queremos señalar con esto, que si no se toman ciertas medidas, la turbina puedecambiar su alineamiento y su centramiento entre partes fijas y móviles provocandouna avería de graves consecuencia. Para evitar que esto ocurra se toman un conjuntode medidas, las cuales permiten que la turbina se dilate libremente, sin perder sugeometría.

4




3. Dilatación y bloque de toberas y diafragma,pedestales.

Todas las turbinas tienen su punto fijo en el centro del cilindro de baja presión, estopermite la dilatación en dos direcciones, hacia la excitatriz y hacia la partedelantera. Para mantener la dilatación lineal y no perder la alineación de loscilindros, los pedestales se apoyan en una placa de acero con una chaveta centralque permite la dilatación de la turbina a todo lo largo de su eje.

Bloque de toberas y diafragma, pedestales

Dentro del cilindro como parte importante de la turbina se encuentran los bloquesde toberas y diafragmas. El bloque de tobera es el elemento que dirige el vaporhacia el primer paso del rotor de la turbina y los diafragmas dividen el interior enpasos, cada uno de ello es portador de las paletas estacionarias que forman loscanales donde se produce la expansión del vapor. Los bloques de toberas sefabrican formando segmentos fijados en su posición por medio de tornillos o porcanales construidos para este fin. Los diafragmas se fabrican en dos mitades,unidos entre sí por la unión horizontal.

Cada diafragma está encajado en un encaje maquinado en el cilindro o en elcargador. Los diafragmas se apoyan en sus chavetas laterales y en su parte inferiorposee una chaveta radial, que impide el giro del diafragma durante la explotación dela máquina, este conjunto de piezas posibilita que el diafragma se mantengacentrado durante el trabajo de la turbina, a pesar de los cambios del flujo de vapor ydel estado térmico de la turbina.

La posición axial del diafragma, está determinada por los pines axiales que a su vez,evitan que los diafragmas se tranquen en su alojamiento. Algunas turbinas de bajosparámetros no utilizan estos pines y la posición del diafragma queda definida porsu espesor.

Los pedestales, están diseñados para sostener los cilindros y la línea de ejes de lasturbinas Las turbinas de un solo cilindro y de potencia relativamente baja, hasta5MW, pueden fabricarse con pedestales fundidos con el cilindro, como una solopieza, y las turbinas grandes, de mas de un cilindro y de potencias elevadas tienen pedestales de apoyos separados de los cilindros.

5




4. Chumaceras

Dentro de los pedestales se encuentra una estructura, servida como apoyo del rotor,esta se llama chumacera. La chumacera es una pieza de acero o de hierro fundidoformada por dos mitades unidas entre sí con tornillos guías. La chumacera en susuperficie cilíndrica interior, posee un revestimiento de metal antifricción (Babbit),para disminuir la fuerza de fricción entre el eje y la chumacera.

La mitad inferior de la chumacera está provista de tres tacones, dos laterales y unoinferior para realizar el centrado de la chumacera durante el alineamiento.

Por su forma exterior las chumaceras se diseñan de dos formas, cilíndricas oesférica, este último diseño permite un auto ajuste pequeño a la línea de flexión delrotor.

Para contrarrestar los grandes esfuerzos axiales provocados por el flujo del vapor,se construyen las chumaceras de empuje. Ellas son diseñadas de varias formas, lasde uso más generalizados, es la de disco insertado o forjado en el rotor que estánen contacto con los tacones de empuje. Estos tacones de empuje son segmentosdistribuidos radialmente y recubiertos con metal Babbit. Las chumaceras deempuje pueden ser combinadas o simplemente de empuje, las combinadasrealizan la doble función de apoyo y de empuje, las simples realizan solamente lafunción de empuje.

Sí al referirnos que en los cilindros el punto cero de dilatación se encontraba en elcentro del cilindro de baja presión, el punto cero de dilatación del rotor estáprecisamente en los tacones de empuje lado trabajo y los dos hacen que lasdilataciones sean de direcciones opuestas.

Dentro de los pedestales se encuentran instalados también, los dispositivosejecutores de distintas funciones, tales como; protección, regulación, tuberías desuministros de aceites, dispositivos de control de desplazamientos y detemperaturas.

En el pedestal delantero o frontal generalmente se ubican los dispositivos deregulación y la bomba principal de aceite.

6




5. Deflectores de aceite.

Para impedir el escape del aceite desde la chumacera o la entrada del vapor alpedestal se diseñan los deflectores de aceite y de vapor, los cuales se instalan a lasalida del pedestal y en la salida del rotor del cilindro.

El girador, es un reductor especial accionado por un motor con escalones detrasmisión, con el propósito de mantener a bajas revoluciones el giro del rotor,durante el calentamiento o enfriamiento uniforme en los procesos de arranque yparada de la turbina.

La línea de ejes de las turbinas está constituida por varios elementos tales comorotores, acoplamientos y chumaceras.

Los rotores de turbinas son los encargados de transformar la energía cinética delvapor en energía mecánica a través del movimiento giratorio de los mismos. Losrotores son ejes de acero especial forjado, que también se construyen con unoscuantos discos soldados y que pueden ser forjados juntos con el rotor oensamblados en el eje.

La cantidad de rotores, de una turbina, está en dependencia de los parámetros, potencia, temperatura y presión de vapor vivo. Algunas turbinas pueden tenerocho o más rotores, contando con los rotores del generador y de la excitatriz. Todos los rotoresTodos los rotores, acoplados entre si, tienen que presentar una línea continua, espor ello que durante los montajes y mantenimientos el alineamiento es la operaciónde montaje que requiere mayor atención, es imprescindible el correcto alineamientoy acoplamiento de los rotores, una sola y pequeña imperfección provocan serias vibraciones y hasta la posibilidad de una avería.

En los discos del rotor están montados los alabes o paletas, estos elementos son losmás caros del costo de la turbina, debido a los materiales empleados y a la formacompleja de construcción y por supuesto al ajuste y montaje de las mismas.Un solodisco tiene mas de 100 paletas y los pasos de la turbina a veces están entre lo 20 y30, y hasta más. Algunos fabricantes diseñan las turbinas hasta con 10000 paletas.

Los rotores se unen entre sí por acoplamientos, rígidos, semirígidos y flexibles.Estos últimos de uso más frecuente en las turbinas de pequeñas potencia.

Cuando los rotores están acoplados entre sí tienen que girar libremente sin roceentre las partes fijas y móviles, los roces son inadmisibles en las turbinas.

El rotor gira, apoyado en las chumaceras y forma un rozamiento líquido condisipación de calor del eje a través del aceite. El sistema de lubricación de aceite delas turbinas es forzado para mantener la sustentación hidrostática del eje.

Reparación de deflectores de aceite y de vapor; Normalmente requieren elrelaminado del sello, para restablecer el ajuste de las holguras entre el rotor y lasláminas.

La reparación se ejecuta de la siguiente forma:

1. Se desmontan las láminas utilizando para ello una pinza de presión, tambiénse utilizan como medios auxiliares un buril con una punta estrecha para no dañar laranura del sello y martillo.

7




2. Sé escrepa una de las mitades contra el mármol manteniendo superpendicularidad y la otra mitad contra la primera.

3. Se eliminan las rebabas de las ranuras y se introducen las nuevas láminasconformadas y posteriormente se recalcan contra la base del sello.

4. Se ensamblan ambas mitades por medio de sus tornillos o mediante el insertode una chapa soldada a ambas mitades, en estas condiciones se montan en un tornoy se maquina el diámetro, teniendo en cuenta su centramiento en la turbina.

5. Después en el sitio de montaje se verifican las holguras y si es necesario séescrepa o recalca a los valores nominales. Es fundamental restablecer el filo de lasláminas, afín de evitar un calentamiento local en los procesos de arranque.

8




6. Planificación y programación de los trabajos demantenimiento.

Procedimientos Instrucciones y Formularios.

Las turbinas generadoras de electricidad de las Centrales Eléctricas trabajan durantelargos períodos de tiempo, con poco períodos de interrupción. Para asegurar unaexplotación segura del equipo se realizan diferentes tipos de mantenimientos. Losmantenimientos prolongan la vida útil de la turbina y la eficiencia del Sistema Electroenergético.

Las turbinas durante su tiempo de trabajo, como cualquier mecanismo, sufredesgastes de sus elementos y estos a su vez pueden provocar averías, por desajusteo por fatiga de los metales.

Los mantenimientos se dividen según el volumen de trabajo a ejecutar en Mantenimiento General. Estos se realizan cada 4 ó 5 años según lasrecomendaciones del fabricante o el organismo superior en Cuba que es la UniónEléctrica, en ello se tiene en cuenta los avances tecnológicos sobre nuevos metales,que prolongan los tiempos de explotación, dispositivos automáticos para elmonitoreo seguro y eficiente, nuevos tipos de control de temperatura y presionescon registradores que guardan en memoria lo acontecido durante el tiempo deexplotación o modernizaciones dentro de la turbina que mejora su eficiencia eincluso su repotenciación. El periodo de mantenimiento depende principalmente delos parámetros iniciales del vapor y como consecuencia de la potencia. Durante latemporada de explotación a que está sometida la turbina, se le ejecutan dos Mantenimientos parcialesMantenimientos parciales o un parcial se puede sustituir por dos ligeros, esto esuna forma general cuando no existen normas.

Los adelantos en el campo de la electrónica permitieron la creación de nuevosequipos más sofisticados para la detección de defectos en las turbinas que permitendiagnosticar con antelación a su reparación el comportamiento de las mismas, estoha permitido con grandes resultados económicos pasar del mantenimientopreventivo al mantenimiento por diagnóstico. A pesar de todo el adelanto en elcampo del monitoreo de las turbinas todavía se ejecutan los MantenimientosGenerales de forma preventiva.

El mantenimiento se planifica a partir de los volúmenes de trabajo aprobados, elloimplica que a partir de ese momento los técnicos encargados de la reparacióncomienzan los trabajos de Planificación del mantenimiento.

El trabajo de Planificación del mantenimiento se programa de la siguiente manera:

· Se preparan los listados de insumos.· Se relaciona y revisa todas las piezas de repuestos necesarias para laejecución del mantenimiento.· Se prepara los listados de herramientas necesarias.· Se planifica la plantilla necesaria para la ejecución de los trabajospreparatorios y de mantenimiento.· Se elabora el plan de interrelación entre las tareas de mantenimiento y laejecución de los trabajos de talleres.· Como una etapa de preparación necesaria se debe instruir el personal en losmétodos de trabajos que se pondrán en practica durante el mantenimiento.

9




métodos de trabajos que se pondrán en practica durante el mantenimiento.

1 0




7. Programa de trabajos preparatorios

Programa de trabajos Preparatorios; En ello se establecen de forma ordenada ycontra un tiempo de ejecución las actividades de preparación que incluyen:inspección y acondicionamiento de las áreas de trabajos, inspección e inventario delas herramientas de trabajo, preparación y acondicionamiento de las mesas con sustornillos de bancos, preparación de los dispositivos especiales que serán necesarios utilizar durante la reparación, comprobación y certificación del estado técnico de lagrúa, revisión y comprobación del estado técnico de los winches, diferenciales ypatecas, comprobación y revisión de todas las barras de izajes con sus estrobos,revisión y comprobación del estado de los estrobos y la identificación de suschapillas, comprobación del estado técnico de las líneas y válvulas de suministro deaire con sus cabezales, inspección y montaje si es necesario de las líneas desuministro de energía para la utilización de las extensiones y máquinas eléctricas,instalación de corriente de bajo voltaje para la iluminación, verificar Y reponer lailuminación en las áreas de trabajos, preparar la instalación para trabajos de alturasen el lugar que lo requiera, revisión e inspección de todas las barandas de seguridady la reposición de las que estén en mal estado.

1 1




8. Programa de mantenimiento

Programa de mantenimiento: Es elaborado por el técnico o por un grupo detécnicos encargados de ejecutar y controlar el proceso de reparación, en esteprograma, se ordena en secuencia de trabajo todas las actividades de pruebas,desmontaje de la instrumentación y dispositivos de control de la turbina,desmontaje de los guardapolvos, desmontaje de la insulación y todos los trabajossucesivos de manera de organizar contra un tiempo de ejecución todas lasactividades del mantenimiento.

Procedimientos e instrucciones: Los procedimientos e instrucciones se preparanantes de la ejecución del mantenimiento para garantizar la calidad de los trabajosde reparación.

Generalmente dentro de la documentación técnica de la máquina el fabricanteentrega los procedimientos de ajuste y montaje de las turbinas y los formularios conlos valores de montaje, estos por supuesto no vienen completo, por lo que nosvemos en la necesidad de traducirlos y adaptarlos a las condiciones demantenimientos.

El procedimiento: Es una descripción generalizada de todas las actividades queintervienen en determinado proceso tecnológico y la instrucción es una descripcióndetalla de una parte específica del procedimiento. Así, por ejemplo, podemosdescribir el procedimiento tecnológico de desarme de un cilindro y referirnos a lahora de aflojar los espárragos a una instrucción que describa los cuidados y medidasque garanticen la conservación del estado técnico de los espárragos.

Formularios: Es la constancia gráfica que muestra los valores, que por suimportancia, garantiza la calidad y seguridad del funcionamiento de la turbina.

El cuidado y la conservación de estos formularios son imprescindibles para laevaluación permanente del comportamiento desde el montaje hasta el término de suvida útil.

Los formularios se llenan con los detalles, antes del mantenimiento y después delmantenimiento y son controlados y certificados por los técnicos ejecutores de lareparación.

1 2




9. Reparación de los elementos de regulación

Reparación de los elementos de regulación; Bombas de aceite de impelentes yde engranes; reguladores de velocidad; sincronizador; válvulas de regulación yde cuello; sistema de protección.

Como señalamos anteriormente el sistema de regulación esta constituidos porvarios elementos entre los cuales están las bombas de aceite principales.

Las bombas se construyen principalmente de dos tipos; centrífugas y de engrane.Las bombas de impelentes o centrífugas se reparan como las demás bombascentrífugas, es importante consolar la flexión del rotor, holguras de sellos y de laschumaceras, la calidad de las superficies de las camisas y estado del acoplamiento,todas las holguras tienen que corresponder a los valores de formularios. Tambiéndebe ser controlada la unión horizontal de la bomba, en caso necesario se escrepahasta eliminar la deformación.

El alineamiento de la bomba con el rotor de la turbina se realiza por medio de unaplaca de acero rectificado que se encuentra debajo del cuerpo de la bomba, en lamayoría de los diseños de estos equipos se requiere una diferencia entre el rotor dela bomba y el de la turbina, dejando en frío el rotor de la bomba 0.20 mm porencima del rotor de la turbina.

En las bombas de engrane se controla las holguras entre las tapas y los piñones y elcentramiento de los bujes medido entre los dientes y el cuerpo de la bomba,también se controla la calidad del contacto entre los dientes, es imprescindible elcontrol de las holguras entre el buje y los muñones de los ejes.

Los reguladores de velocidad que encontramos con más frecuencia son losreguladores de tipo centrífugos o de Watts y los reguladores hidrodinámicos porello centraremos nuestras reparaciones a estos tipos de mecanismos.

Reguladores centrífugos (Watts); Se usan como censores de velocidad y sufunción está muy vinculado a su calidad de ajuste, son mecanismos desde el puntode vista constructivo muy sencillos, generalmente están constituidos por un ejecentral con dos brazos articulados en su extremo superior y fuertemente tensadospor un muelle a tracción que se opone a la separación de los brazos sometidos a lafuerza centrífuga, en los extremos de los brazos están colocados un peso quepuede tener una forma cilíndrica o esférica, la separación de estas masas estánrelacionadas con la velocidad de rotación del regulador que envía una señal a travésde un eje central a una válvula piloto amplificadora y de ahí se trasmite su señal através de sus cadenas de amplificación. Estos elementos están integrados porrodamientos, bujes, ejes, muelles, tornillos, pistón y camisa construidos con granprecisión, de ahí la importancia que tiene para su reparación el orden dedesmontaje precedido de un correcto marcaje. Las herramientas usadas para eldesarme deben tener la mejor calidad, evitando, usar materiales duros para trasmitirlos impactos producidos por los martillos. La manipulación de los muelles durantelos desarmes debe ser sumamente cuidadosa evitando por todo los medios el usode herramientas que puedan deformar estos muelles con características especiales yque generalmente no existen en los repuestos de las máquinas: Los pasadores de las articulaciones deben ser desmontados con cuidado usando para ello botadorescon las dimensiones adecuadas, los pasapuntas de los mismos deben ser cambiadospor nuevos.

1 3




Generalmente los fabricantes de estos tipos de reguladores establecen normas dereparación que incluyen los cambios de rodamientos y bujes cada cierto tiempo deexplotación, hay que destacar que durante su reparación se debe poner especialatención a todos sus mecanismos de transmisión eliminando todos los juegos libresinnecesarios y perjudiciales que aumentan la insensibilidad del mecanismo.

Con el desarrollo tecnológico estos reguladores han ido cambiando su forma perosiempre basados en el mismo principio.

1 4




10. Reguladores hidrodinámicos

Está basado en una bomba de tipo impeler que se utiliza como elemento censordirectamente acoplada al eje de la turbina y que transmite su señal de impulso através de un pistón que amplifica y convierte su señal. En este caso una señal develocidad del eje de la turbina es convertida en aumento de presión del impeler yestá presión varía la posición del pistón aumentando la señal del primer impulso através de una cadena de amplificación. Los elementos de los reguladoreshidrodinámicos son mucho más sencillos pero su mantenimiento también deberealizarse con mucho cuidado. Antes de comenzar el desmontaje los especialistasdeben marcar bien las posiciones de cada elemento en lugares visibles y que nodañen las piezas que lo integran, para este tipo de trabajo generalmente se empleancontrapunzones o marcadores de letras o números pequeños. Es necesariocomprobar antes de realizar algún marcaje si los mismos ya han sido marcadosanteriormente durante otros procesos de desmontaje para evitar dañarinnecesariamente los mecanismos. Generalmente está integrado por el cuerpo de labomba cuya unión horizontal debe ser comprobada y escrepada de ser necesario.Los sellos interpasos deben tener la holgura establecida por el fabricante y uncentrado correcto, para evitar el roce entre el impeler y el sello. El sello debe tenerun ajuste de posición, evitando con ello el movimiento del mismo dentro de labomba, en algunos tipos de bombas cumplen la doble función de ser sello y a suvez limitadores axiales de la misma, teniendo para ello en una de sus caras unasuperficie revestida con material Babbit que debe ser ajustada contra la superficiedel impeler hasta marcar tres manchas por cm2. y limitar el valor de juego axial. Elimpeler debe ser cuidadosamente revisado a fin de descubrir cualquier tipo degrieta o arrastres de su superficie de sellaje, los impeler deben ser montados conapriete en su eje a fin de evitar movimientos que provoquen oscilación de la presiónde impulso. Su escurrimiento radial no debe ser mayor de 0,02 mm y su desviaciónaxial tampoco debe ser mayor de 0,02mm. Los muñones de apoyos del eje debenser medidos y controladas sus superficies a fin de evitar o eliminar en casonecesario las ralladuras producidas durante la explotación de la bomba. Tambiéndeben de revisarse las chumaceras y comprobarse los valores de holguras quedeben corresponder a los valores establecidos en los formularios de montajes.

Antes de desmontar el pistón del regulador deben tomarse las referenciasestablecidas en los formularios, valor de pretensión del muelle, altura de la camisadel sincronizador y posición de los mecanismos. El marcaje de las piezas y eldesarme debe realizarse con sumo cuidado evitando darles golpes innecesarios a losmecanismos.

El pistón del regulador se soporta a través de un rodamiento axial colocado en latapa del regulador, el equilibrio del pistón queda compensado por la fuerza depresión del aceite de un lado y la pretensión de un muelle por el otro. En estoscasos se deben revisar: él estado de los rodamientos, la holgura entre el pistón ycamisa, el estado de fijación de los muelles, los solapas entre pistón y camisa, elestado de las ventanas de alimentación del aceite evitando que las mismas tenganredondeados los filos etc.

Al igual que los reguladores centrífugos, existen muchas variaciones de losreguladores hidrodinámicos y se usan fundamentalmente en turbinas de granpotencia, los reguladores centrífugos en sus múltiples variantes se utilizanindistintamente en turbinas de menor y de gran potencia.

1 5




Sincronizador; tienen la función de llevar la turbina a la velocidad nominal, efectuarla sincronización y completar la carga. Son accionados manualmente desde unvolante o eléctricamente desde el control de unidad. En los reguladores de tipocentrífugo accionan directamente sobre los contrapesos del regulador y en los deltipo hidrodinámicos actúan directamente sobre el pistón del regulador variando losflujos de la cadena de amplificación.

Su reparación en el primer caso está asociada a rodamientos, engranes, pasadores,barras de trasmisión y ajuste de los bujes y en el segundo caso a holguras entrepistón y camisa engranes sin fin, bujes cloches y volantes.

1 6




11. Válvulas de regulación y de cuello

Las válvulas de regulación tienen como objetivo regular el flujo de vapor en lasturbinas, existen diferentes diseños, que van desde las que son de asiento simplehasta las de doble asiento, utilizadas normalmente en turbinas de pequeñaspotencias. De acuerdo con su sistema de gobierno son diseñadas con barra levadiza,arbol de levas y pistón hidráulico independiente.

· El sistema de barra levadiza, es accionado a través de un servomotorencargado de subir o bajar un balancín el cual sustenta a través de dos vástagos unsistema de válvulas colocadas sobre la barra levadiza. Generalmente este sistema deválvulas es utilizado en turbinas de pequeñas potencias.

· Arbol de levas, son accionadas a través de un servomotor principal y de unsistema de trasmisión que hace girar un arbol sobre sus apoyos, este arbol tienenmontadas las levas que son las que regulan el orden de apertura de las válvulas,estos sistemas son muy difundidos en el mundo por su alta seguridad.

· Pistones hidráulicos independientes, son de acción unilateral, por un ladoactúa la presión del aceite y por el otro se opone la presión del muelle o losmuelles, son accionadas generalmente por la presión de aceite lo que la hacensumamente peligrosas por los riesgos que implican los incendios por salideros deaceite, no obstante se emplean en turbinas de grandes potencias y también depequeñas y medianas potencias, hoy en día con el mejoramiento de la calidad de loslíquidos hidráulicos y los materiales de sellajes, estos peligros han sido reducidos ala mínima posibilidad.

La defectación y trabajos de mantenimiento se realizaran de acuerdo a losformularios de montajes y los procedimientos específicos de cada sistema, sólo noslimitaremos a señalar los aspectos más relevantes:

· Válvulas de regulación accionadas por mecanismos de Barras Levadizas; sumantenimiento consiste en realizar el formulario de posición, después se procede asu desarme sustituyendo la empaquetadura de los vástagos. Se revisa el estado delos vástagos de las barras levadizas. Se revisa el estado de las válvulasindependientes, haciendo hincapié en las tuercas de fijación, por la tendencia quetienen al desgaste durante la explotación. Se revisa el estado de fijación de losasientos fijos y la superficie de asentamiento de las válvulas, Se detecta mediantedefectoscopía los radios de transición de la caja de vapor. Se esmerilar todos losasientos de las válvulas y se comienza ha restablecer cuidadosamente el montaje delsistema. Es muy importante señalar que debe tenerse muy claro cómo se realizará elajuste de cada válvula en la barra levadiza para ello deberá consultar al técnicoencargado de la reparación.

La defectación y trabajos de mantenimiento en las válvulas de regulación queemplean para su accionamiento arbol de levas se realizaran de acuerdo a losformularios de montajes y los procedimientos específicos de cada sistema, sólo noslimitaremos a señalar los aspectos más relevantes:

· Se realizara el desmontaje después de haber realizado el formulario deposición. Se desarmarán y revisarán todas las articulaciones poniendo énfasis en elestado de sus rodamientos, su sistema de lubricación, lugares donde se estánproduciendo roces de los mecanismos y la sustitución de sellos y cubre polvos si es

1 7




necesario. Un aspecto importante ha tener en cuenta en estos sistemas, es elcorrecto centrado de los elementos para evitar roces que provocan el trabajoresistente de los mecanismos. Durante el proceso de desarme de las Válvulas deregulación tendremos en cuenta marcar y ordenar correctamente todas las piezas afin de evitar el intercambio de sus partes, es importante señalar que se debe tenercuidado con las arandelas que regulan la pretensión de los muelles de las válvulas.Se comprobaran el estado de su asiento esférico o mecanismo de sujeción delvástago. Se eliminarán las incrustaciones de sales y de carboncillo que se incrustanen los mismos y de ser posible en el sistema de sellaje del vástago. Se revisará lafijación del asiento móvil y fijo y se esmerilarán ambos entre sí hasta garantizar lahermeticidad del conjunto. Se prepararán las superficies de los cuerpos de válvulasen los radios de transición para la realización de la defectoscopía con líquidospenetrantes y los espárragos y tuercas necesarios para el control de dureza de losmismos a fin de evitar que se partan durante el proceso de explotación. Terminadostodos estos trabajos y con la revisión y aceptación del técnico encargado de lostrabajos se procederá al montaje y ajuste de las válvulas de regulación.

La defectación y trabajos de mantenimiento en las válvulas de regulación queemplean para su accionamiento servomotores independientes se realizaran deacuerdo a los formularios de montajes y los procedimientos específicos de cadasistema, sólo nos limitaremos a señalar los aspectos más relevantes:

· Estos sistemas son accionados generalmente a través de un distribuidor depresiones que regula el accionamiento de cada pistón hidráulico independiente. Sudiferencia fundamental estriba precisamente en la forma de accionamiento Estosservomotores van acoplados sobre las válvulas y son de accionamiento unilateral, esdecir, la presión hidráulica actúa contra un muelle o sistema de muelles que laobliga a mantenerse cerrada, este tipo de construcción garantiza la velocidad derespuesta ante un disparo por emergencia de la máquina. Durante el proceso dedesarme se debe tener mucho cuidado porque los muelles suelen tener una granpretensión y puede ocurrir un accidente lamentable, si no se toman las medidas deseguridad correspondientes. Generalmente se desarman con ayuda de espárragosespeciales que por su longitud eliminan totalmente la pretensión. Debe ponerseespecial atención durante su mantenimiento al ajuste de su sistema de sellaje, alajuste de los aros termoelásticos entre pistón y camisa, al paralelismo de losmuelles a fin de evitar el roce del pistón durante la operación y al sistema de mandodel servomotor. Como expresamos anteriormente los requisitos de mantenimientosde la válvula son idénticos que los anteriores por lo tanto no emplearemos tiempoen su explicación. Después de revisado y reparado todo el sistema se procederá almontaje y ajuste de la válvula bajo la supervisión del técnico encargado de lareparación.

La defectación y trabajos de mantenimiento en la válvula de cuello se realizaran deacuerdo a los formularios de montajes y los procedimientos específicos de cadasistema, la válvula de cuello es el órgano de seguridad más importante de lamáquina porque es la encagada de interrumpir el paso del vapor a la turbina en casode parada normal o avería, de ahí el grado de responsabilidad de su reparación,aquí nos limitaremos a estudiar los aspectos más relevantes de su reparación:

· Las Válvulas de cuello se dividen en dos partes, la válvula de cuellopropiamente dicha ubicado en el cuerpo o en la línea principal de la turbina y elservomotor hidráulico acoplado al vástago de la válvula de cuello, también son deuso frecuente en las turbinas de media y pequeñas potencias encontrar válvulasgobernadas por mecanismos de tracción mecánica, en nuestro caso trataremos los

1 8




de servomotores hidráulicos que son los más difundidos en nuestra industria. En elcuerpo de la válvula de cuello se encuentra ubicada la tapa de la válvula que puedeser roscada y asegurada por una contratuerca o puede ser acoplada por una brida yasegurada por espárragos. En ambos casos los espárragos deben ser preparadospara la realización de pruebas de control de dureza, en el caso del cuerpo selimpiarán los radios de transición y se les realizarán pruebas de defectoscopíacapilar o por medio del magneflux según de convenga. Después de desmontada latapa encontrará en la unión, una junta metálica que impide el paso del vapor hacia laparte exterior del cuerpo, esta junta debe ser cambiada por una nueva y rectificadala superficie de asentamiento. También dentro del cuerpo encontraremos un coladorresistente que será encargado de evitar el paso de partículas sólidas hacia laturbina, estos coladores tienen tendencia a tener partículas sólidas en los orificiospor lo que durante las tareas de mantenimiento deben ser eliminadas, también esfrecuente encontrar rajaduras en el colador por lo que debe determinarse bien quetipo de acero lo constituye para aplicar la tecnología de soldadura adecuada. Elvástago con su válvula compensadora (preliff), se encuentra acoplado y conpretensión al muelle del servomotor por lo que para desacoplarlo hay que utilizarespárragos especiales para evitar daños al acoplamiento y un lamentable accidente.Al vástago de la válvula de cuello se le desmontará el preliff y el asiento móvil y seeliminarán todas las incrustaciones producidas por las sales y el carboncillo en elvástago y en los asientos, se controlará los elementos de unión mediantedefectoscopía y se esmerilará, primero el preliff y después el asiento móvil contra elfijo. En el asiento fijo y antes del proceso de esmerilado se revisará su sujeción alcuerpo y también se le eliminará la cascarilla. Después de culminado todos estostrabajos se procederán a la limpieza cuidadosa de toda la parte interior de laválvula y bajo la supervisón del técnico se comenzará el montaje. El servomotor delas válvulas de cuello también es unilateral, se abrirá bajo la presión del aceite y secerrará por la pretensión de los muelles, las válvulas de cuello no regulan flujo de vapor a la máquina aun que existen válvulas que sí lo realizan durante la marcha envacío, pero no con carga. La reparación de estos servomotores cumple los mismosrequisitos que los explicados para las válvulas de regulación gobernadas porservomotores.

1 9




12. Sistema de protección

Como su nombre lo indica es el sistema encargado de proteger la turbina. Estágeneralmente integrado por varios dispositivos que actúan independientemente yque hacen cerrar la válvula de cuello bajo límites establecidos de funcionamiento.Generalmente se encuentran según el fabricante distribuidos de diferentes formas yalgunos son comunes en todas las turbinas independientemente de su potencia, sonejemplo de ellos:

· El disparo por sobrevelocidad.· El disparo por bajo vacío.· El disparo por baja presión de aceite.· El disparo por desplazamiento axial

Existen otros tipos de accionamiento manual que accionan sobre la válvul de cuellocomo son los accionamientos mecánicos e hidráulicos desde el mismo pedestalfrontal, existen otras protecciones de carácter eléctrico que actúan también sobre elsistema de protección pero que no son objetivos de este curso.

Como toda reparación de elementos de regulación debe realizarse en lugareslimpios y acondicionado para ello, también deben limpiarse con trapos que nosuelten hilachas de hilo ni usar estopa para estos fines.

Nos limitaremos a relacionar algunos aspectos importantes de la reparación delsistema de protección de las turbinas.

2 0




13. Protección por sobre velocidad

Con frecuencia se encuentran dos tipos de dispositivos; el primero del tipo deanillas excéntricas que son equilibradas por la tensión de un muelle a compresiónsobre un pasador central de fijación en la anilla o comprimido directamente sobreun tornillo de regulación en la anilla. Estas anillas son reguladas para que suaccionamiento se produzca entre el 10 y el 11% de la velocidad nominal de laturbina y en el momento de su accionamiento, golpean con fuerza un mecanismohidráulico o mecánico que acciona la válvula de cuello y las válvulas de regulacióndeteniendo la marcha de la turbina, hay turbinas que solo poseen una anilla, existenotras que son accionadas por dos. También es muy difundido el sistema depercusión por pasador central, en este caso se utiliza un perno como percutor, elperno es regulado por la acción de un tornillo contra la tensión del muelle, de estamanera queda regulado para su accionamiento en caso de sobrevelocidad, otravariante del mismo sistema es adicionarles lainers o arandelas que fijan laregulación del percutor.

La reparación de cualquiera de estos dos elementos, consiste en su limpieza y elcontrol de su desgaste, se debe tener cuidado con las holguras entre el pasador ylos bujes, bajo ningún concepto debe haber roces entre estos elementos.

2 1




14. Protección por bajo vacío

Son mecanismos formados generalmente por fuelles de bronce y articulacionesmecánicas e hidráulicas que accionan sobre mecanismos amplificadores queaccionan directamente sobre la válvula de cuello y las válvulas de regulación. Losfuelles son absorbidos por la acción del vacío y en la medida que disminuya el vacíoaumenta la contracción del fuelle hasta alcanzar los valores límites de disparos.

Estos mecanismos son muy delicados y precisos por lo que el mantenimiento serealiza con sumo cuidado. Se revisa el estado del silphon, el sistema de tranques, elajuste de los pasadores etc. Generalmente no presentan dificultades y tienen pocaspiezas de repuesto, por lo que es recomendable si no tiene problema y opera bienevitar su desarme.

2 2




15. Disparo por baja presión de aceite

Existen diferentes tipos de protecciones por baja presión de aceite, deaccionamiento eléctrico a través de una válvula solenoide, con mecanismos desilphon similar a los de bajo vacío, con diafragmas que accionan pistoneshidráulicos que drenan las líneas de protección cerrando las válvulas de regulación yde cuello etc.

La reparación de estos mecanismos, es similar a la reparación de los dispositivos dedisparo por bajo vacío, en todos los casos debemos de marcar cuidadosamente laspiezas, evitar por todos los medios el uso de herramientas inadecuadas, restablecertodos los valores de ajuste según las instrucciones del fabricante. En los casos quelos mecanismos posean diafragmas o silphones deben de comprobar antes dedesarmar la existencia de los repuestos para aumentar más aún las medidas deseguridad del trabajo.

2 3




16. Disparo por desplazamiento axial

Son diseños muy variados, existen los de acción mecánicas por contacto entre elrotor y el perfil del dispositivo, también los hidráulicos que accionan por la caída depresión provocada por la separación del rotor y una tobera, diseñada para estepropósito, que generalmente se instala en los tacones de empuje de la turbina y losde uso más moderno a través de censores electromagnéticos.

La reparación de estos dispositivos se realiza con sumo cuidado y precisión con lamisma importancia que tienen los demás mecanismos de protección.

El sistema de protección de las turbinas de vapor se fabrican en forma de cascadas yen algunos casos todos sus mecanismos forman parte de un verdadero ingeniomecánico compacto y reducido,

Debemos de caracterizar bien que los operarios que realizan sus reparaciones sonsumamente cuidadosos y responsables, además de poseer conocimiento yhabilidades manuales, ser un excelente mecánico ajustador y ejecutor de mediciones.

2 4




17. Reparación de los elementos del cilindro

En la reparación de las turbinas es el trabajo de ejecución que implica mayorvolumen es la reparación de los cilindros exterior e interior, esto es debido a quedurante la explotación los mismos sufren grandes tensiones térmicas que provocandeformaciones y el surgimiento de grietas. Durante las tareas de mantenimientodeben eliminarse las deformaciones y grietas surgidas durante la explotación.

El trabajo de reparación comienza con la preparación de las superficies en los radiosde transición interior y exterior hasta el brillo metálico, estas zonas sonseleccionadas por los especialistas del laboratorio de metales, una vez terminado seprocederá a las pruebas de defectoscopía por medios capilares o magneflux paradeterminar la ubicación de las grietas. Posteriormente se procederá al desbastehasta la eliminación total de las grietas y a la selección de la tecnología de soldadurapara restablecer la superficie trabajada. Estas actividades generalmente se realizanen periodos de trabajos no críticos, por lo que es muy importante su ejecución en eltiempo programado, a fin de no interrumpir la línea critica de reparación.

Durante los trabajos de revisión se realiza el formulario de deformación de la uniónhorizontal del cilindro y se determina su volumen real de trabajo, generalmenteexisten tres opciones de reparación:

1. Que la deformación existente puede ser absorbida por él apriete en frió de launión horizontal o adicionando un apriete en caliente de la tapa.

2. Que la deformación esté localizada en una zona o en varios puntos de la uniónhorizontal, en estos caso la medida a aplicar es rellenar con soldadura las zonasafectadas y restablecer la superficie mediante el maquinado.

3. Que los volúmenes que se ejecuten sean reconstructivos permitiendo unescrepado total de la unión horizontal.

Reparación de diafragmas y cargadores; para la ejecución de estos trabajos sesiguen los siguientes pasos:

1. Se realiza la limpieza manual o mediante la aplicación de sandblastingeliminando todas las incrustaciones en el metal.

2. Se miden los diámetros interiores y exteriores de los cargadores y diafragmas,con micrómetro interior y exterior o dispositivos desarrollados para este fin.

3. Control y ajuste de la unión horizontal de los cargadores y diafragmas. Este control se realiza con calibrador de hojas, comprobando la penetración de unalamina de 0,05mm y escrepando la unión por medios mecánicos o manual, hastaeliminar la separación.

4. Se miden y corrigen los juegos axiales y radiales. El ajuste del juego axial serealiza colocando dos indicadores a ambos lados del diafragma o cargador y seempuja en ambas direcciones para determinar el valor de su juego. Para limitar elexceso de juego axial, se colocan unos pines roscados hacia el lado de entrada delvapor. El juego radial de los diafragmas y cargadores se reduce ajustando elespesor de la chaveta inferior contra el ancho del chavetero.

5. Control y corrección de la holgura térmica de los cargadores. El control se

2 5




realiza antes de la corrección de los diafragmas y calculándolo de la misma forma.La corrección se realizará mediante el escrepado de la unión horizontal del cargador.

6. Control y corrección de la holgura térmica de los diafragmas. El control serealiza mediante la medición de la diferencia de altura entre el nivel horizontal deldiafragma y el nivel horizontal del cargador o cilindro en los extremos de losdiafragmas con un Pie de Rey de profundidad. La suma algebraica de la semisumade los valores de ambas mitades será el resultado de la holgura o aprieto existente.Para realizar la corrección de la holgura térmica se rebajara o aumentará la altura delos pines radiales de la parte superior del diafragma, existen casos en que debe sertorneados el arco superior.

7. Se realiza defectoscopía capilar de los cuerpos y paletas de los diafragmas ycargadores, se eliminan los defectos encontrados mediante el chapisteado,maquinado o la aplicación de tecnologías de soldaduras.

8. Control de la flexión de los diafragmas. El control se realiza uniendo ambasmitades de los diafragmas sobre un mármol y utilizando el método de control deplanicidad con una regla guardaplanos. Para tener un control histórico sobre ladeformación es necesario marcar la zona de medición y llenar el formulariocorrespondiente.

9. Se revisa, controla y restablece toda la tornillería de los cargadores ydiafragmas.

10. Preparación, reparación y ajuste de las chavetas y chaveteros radiales y axialesde los cargadores y diafragmas. Este trabajo se realiza rellenando con soldadura laschavetas y restableciendo sus dimensiones mediante el uso de limas y micrómetroexterior, en el caso de los chaveteros mediante el uso de los bloques calibrados yherramientas especiales.

11. Centramiento de los cargadores y diafragmas respecto al rotor. Estasactividades se realizan de acuerdo a las instrucciones de reparación de la turbina.Consiste la operación en centrar primeramente los cargadores y después losdiafragmas, el procedimiento se ejecuta centrando un eje calibre en el cuerpo delcilindro tomando como referencia los valores de centramiento del rotor en elcilindro. Es imprescindible que la ejecución de estos trabajos se realice con elmáximo rigor, dado que los errores de ajuste se pagan con la repetición de lasoperaciones y la perdida de gran parte del tiempo del cronograma de ejecución. Laoperación de medición del centrado de los diafragmas es simple, se coloca unsuncho con una punta de medición atornillada en la posición del encaje de lossellos de los diafragmas y se gira el eje calibre tomando tres mediciones, izquierda,centro y derecha para determinar su desviación como se muestra en la figura.

La posición 1 representa el eje calibre.La posición 2 representa el suncho con la punta de medición.

2 6




La posición 2 representa el suncho con la punta de medición.La posición 3 representa el encaje

2 7




18. Reparación de sellos interpasos y terminales

Reparación de sellos interpasos y terminales; Es fundamental en el proceso dereparación por la incidencia que tiene en la eficiencia de la turbina durante suexplotación y a demás porque un mal montaje puede implicar una avería grave en laturbina.

Los trabajos de reparación de los sellos interpasos y terminales comienzan por lacorrecta identificación de la posición que ocupa y la evaluación técnica del estadoen que se encuentran, posteriormente el desmontaje y ordenamiento de sutornillería, topes y muelles, una vez concluida esta actividad se procederá de lasiguiente manera:

1. Limpieza de los segmentos y sus encajes; esta tarea se realiza con cepillosmetálicos de forma manual o por medios mecánicos.

2. Defectación de las láminas de los segmentos; Consiste en revisar y reparar, sílas láminas se encuentran flexionadas o si están partidas, se sustituye lossegmentos por nuevos.

3. Se revisara y controlara el estado de los muelles; Consiste en comprobar sitienen flexión permanente o sí están partidos, en dicho casos se sustituyen pornuevos. Al sustituirse los muelles por nuevos se verificará si realmente ocupan esaposición y se tienen las propiedades químicas y mecánicas correspondientes.

4. Montaje de sellos para ajuste; Consiste en realizar un formulario de holguras radiales y axialesradiales y axiales. Las holguras radiales se verifican midiendo la separación entrelas láminas y el rotor con un calibrador de hojas. Esto se realiza inmovilizando concuñas laterales los segmentos de sellos, la holgura inferior se determina con tiras deesparadrapos hiladas una sobre otras hasta alcanzar el valor de separación entre ejey sellos. Para la corrección del ajuste se recalcará si es necesario aumentar laholgura y se maquinará la raíz si es necesario reducir la holgura La medición axial,se realiza midiendo los espacios entre láminas y laberintos del rotor. Para larealización de esta medición es obligatorio tener el rotor en posición de operación.La corrección axial de los sellos se realiza rellenando con soldadura un lado ymaquinando por el otro, otra variante es analizar si con un movimiento de la caja seresuelve el ajuste de todos los aros. Las partes superiores de los sellos en amboscasos se ajustan montando los segmentos por la parte inferior.

5. Ajuste de la las holguras térmicas de los sellos; Consiste en medir a partir dela unión horizontal de la caja de sello o del diafragma, la altura hasta el bordehorizontal de los sellos en ambos extremos, de igual forma en la parte superior yrealizar el cálculo del resultado de las mediciones de la misma forma que la de losdiafragmas La corrección del ajuste se realizará mediante el maquinado de las carasde los sellos.

6. Una comprobación final antes del montaje definitivo de los sellos se realizarácon esparadrapo, realizándose primero en la mitad inferior y después en lossuperiores.

7. Durante el montaje definitivo se verificara que todos los sellos estén lubricadosy montados de acuerdo al plano de montaje. Que todos los segmentos de sellosregresen a su posición después de ser comprimidos y que las holguras axiales y

2 8




radiales estén en normas, que todas las chavetas y tornillos queden por debajo de launión horizontal para evitar la separación de la unión horizontal de las cajas desellos y los diafragmas.

2 9




19. Preparación para defectoscopía de los metales

Defectoscopía capilar, por magneflux y por ultrasonido.

La detección de los defectos asociados a los grandes esfuerzos a que son sometidoslos metales ocupan un gran tiempo durante los procesos de mantenimiento, por elvolumen de trabajo de limpieza de las superficies hasta el brillo metálico en lastuberías y cuerpos de los cilindros y válvulas.

De acuerdo con las configuraciones y propiedades de los metales se aplican losdiferentes tipos de defectoscopía.

Para la revisión de los defectos en los cuerpos de los cilindros y válvulas se hanextendido por el mundo el uso de la defectoscopía capilar o a color. Para utilizareste método primeramente hay que limpiar los radios de transición hasta el brillometálico usando máquinas de discos y después utilizando un líquido limpiador sedesgrasa la superficie, se atomiza con líquido penetrante de color rojo y se esperaunos minutos para que penetre el líquido en la grieta, posteriormente se limpia lasuperficie con trapos secos hasta el brillo metálico y se atomiza con un líquidorevelador de color blanco que resaltará la forma de los poros y grietas que sondefectos del metal.

La utilización de la defectoscopía capilar es muy ventajosa en la detección dedefectos en las paletas con pequeñas alturas y unidas entre sí, también en ladetección de defectos de los discos, bandajes y elementos ensamblados de losrotores.

La defectoscopía por el método de magneflux se emplean principalmente en los casos en que las superficies ha comprobar sean extensas, aunque también se puederealizar en pequeñas superficies, los requisitos de preparación de las superficies ainspeccionar son idénticos a los utilizados en la defectoscopía capilar.

El procedimiento de ejecución de la defectoscopía por el método de magneflux serealiza de la manera siguiente:

1. Se prepara una solución de agua destilada jabonosa con micropolvos de oxidode hierro F2O3 que posee cualidades magnéticas, con un tamaño del grano de 10a 50 micrones y una concentración aproximada a los 10 gramos de polvo por litrode agua.

2. Con un atomizador o una brocha se aplica esta solución en la superficie ainspeccionar e inmediatamente.

3. Se conecta la superficie a inspeccionar a una fuente de corriente directa oalterna, según el equipo, de 30 a 60 voltios a través de dos eléctrodos.

El trabajo consiste en determinar las existencias de defectos en la zona magnetizaday se manifiesta por una concentración de las partículas magnéticas alrededor de losdefectos detectados.

Este procedimiento también puede ser utilizado con grandes ventajas en ladetección de defectos de los rotores. Permite revisar rápidamente las paletas largasde los últimos pasos de la turbina, también es utilizado en la detección de defectospor medio de la boroscopía de los agujeros centrales de los rotores.

3 0




Es muy utilizado durante la inspección de los alabes de turbinas que seránmontados durante los procesos de empaletados.

La defectoscopía por el método de ultrasonido se utilizan para detectar defectos enlas uniones soldadas, en los espárragos, en los muñones y alabes de los rotores deturbinas.

Este método se basa en la reflexión de un haz de las ondas ultrasónicas en lassuperficies de los metales.

El método consiste en calibrar el equipo para un espesor de control determinado,esta calibración se mostrará en forma de una línea recta en la pantalla delinstrumento. Para detectar el defecto, el haz es enviado a través de la pieza, sí laonda es interrumpida durante el proceso de control, esta se mostrará en la pantallaen forma de un pico. Sí comparamos las proyecciones podemos determinar a queprofundidad se encuentra el defecto y por la posición del sensor podemos ubicar eldefecto.

El uso del método de defectoscopía por medio ultrasónico permite detectar grietas yporos que se encuentran en el interior del metal, no así en los métodos dedefectoscopía capilar y de magneflux que solo permite la defectación superficial.

3 1




20. Reparación de la línea de ejes. Reparación derotores de turbinas.

Chumaceras de apoyos y de empuje. Reparación de acoplamientos.

Se llama línea de ejes al conjunto de rotores acoplados que integran la turbina,generador, reductor y excitatriz en sus apoyos. Esta línea de ejes debe de sercontinua sin quebraduras en sus uniones y perfectamente balanceada paragarantizar el trabajo estable sin vibraciones.

Durante la reparación los especialistas deben garantizar:

1. La revisión minuciosa de las paletas y bandajes y ejucutar las pruebas dedefectoscopía pertinentes.2. Realizar la comprobación de flexión de los rotores. 3. La alineación de los rotores.4. El pénduleo de los rotores.5. La cigüeñalidad del acoplamiento6. La curva de niveles de los rotores acoplados.

También forma parte de la línea ejes, las chumaceras de apoyos y de empuje enlas cuales debemos revisar:

1. Comprobación de los apriete de las tapas y casquillos.2. Comprobación de las holguras laterales y de techo.3. Comprobación del estado del Babbit de las chumaceras y la realización de laprueba de defectoscopía del metal antifricción de las chumaceras.4. En las chumaceras de empuje se medirá el juego axial del rotor, el juego axialdel casquillo y el juego del conjunto dentro de la tapa.5. A la chumacera de empuje se le controlará el estado del metal antifricción y suespesor.

Un aspecto importante en la reparación de la línea de ejes lo ocupa lacomprobación de los acoplamientos de la turbina en ellos debemos garantizar:

1. El ajuste y correcto desmontaje y montaje de los pasadores de acoplamientos.2. La comprobación y corrección de la perpendicularidad y planicidad de losacoplamientos.3. Que al acoplar quede rectificada la desviación existente en la cigüeñalidad y enel pénduleo de los ejes.

En sentido general existe una correspondencia muy precisa entre la calidad

del ajuste de los pedestales, el montaje de las chumaceras de apoyos yde empuje, el acoplamiento de los rotores de la turbina que garantizan,la calidad del trabajo de la línea de eje de la turbina.

1. Reparación de rotores de las turbinas: la reparación de los rotorescomienza por la defectación física en sitio. Después de llenado los formulariosde ajustes iniciales de la turbina procederemos a inspeccionar:

· El estado en que se encuentran las superficies de apoyos de los muñones.· Se limpiaran con papel de esmeril las zonas indicadas según formularios para

3 2




medir la flexión de los rotores.· Se inspeccionaran el estado en que se encuentran los bandajes tubulares yplanos bulones de fijación de las paletas y empalmes soldados de los bandajes.

Una inspección de mayor rigor se realizará después de desmontado los rotores y setomará la decisión por los técnicos encargados de la reparación de enviarlos a lostalleres para su limpieza en sitio con Sand Blasting, este es un aspecto muyimportante por que nos permitirá hacer una inspección de mayor rigor en la que seincluyen las pruebas de defectoscopía capilar en los álabes y bandajes. Después decompletada la inspección se decidirá el volumen de reparación a ejecutar. En loscasos mas complicados si el rotor requiere el empaletado o el maquinado. Lostrabajos se realizan en los talleres según convengan.

2. Comprobación de flexión de los rotores: La comprobación de flexión de losrotores se ejecutará en el sitio o en los talleres según la planificación delmantenimiento y es una tarea fundamental dentro de la evaluación del estadotécnico del rotor, esta operación consiste en dividir radial y axialmente el rotor envarias planos según el formulario del fabricante y medir su desviación girándolo enel sitio o sobre un torno, de manera que podamos determinar el valor de su flexión.Este valor de flexión es comparado con el valor histórico de flexión de este rotor,dependiendo de este resultado se tomarán las decisiones que correspondan.

3. Alineamiento de los rotores: Es una operación de medición ejecutada poroperarios de experiencia y con gran responsabilidad. Consiste en colocar undispositivo preparado para este fin con gran rigidez, que permita medir lasdiferentes posiciones que ocupa el rotor cuando lo giramos sus acoplamientos a 90°hasta completar los 360° de giro. Esta medición se ejecuta con bloques calibrados,calibradores de hojas e indicadores de carátulas. Atendiendo a la importancia ycalidad de esta medición, este control debe realizarse dos veces por diferentesoperarios de alta calificación. También estas mediciones se realizan conequipamiento de alta tecnología diseñada para este fin.

4. Control del pénduleo de los rotores: Se mide preferentemente en los rotorescon un solo punto de apoyo aunque también se puede medir en rotores con dosapoyos. El objetivo de esta medición es evitar un movimiento oscilatorio del eje enel muñón de apoyo del rotor, para este fin se diseñan dispositivos especiales queauxiliados con indicadores de carátulas permiten cuantificar el valor de estasmediciones. El valor de esta desviación nos permiten calcular de forma indirectatodo lo desviado que está la perpendicularidad del coupling.

5. Cigüeñalidad de los rotores : Como su nombre los indica es el efecto que seproduce cuando el centro geométrico de dos ejes no coincide produciendo un efectode cigüeñal en los ejes acoplados. Se miden como diferencia de la posición de losejes. Para ello se divide el diámetro de los rotores en 8 ángulos iguales, enocasiones se dividen de acuerdo a la numeración de los tornillos, dependiendo de lacalidad de la construcción del coupling se mide sobre su superficie y en muchasocasiones se utilizan los muñones de las chumaceras más próximas al acoplamiento.

· Se mide en el coupling cuando se garantiza plenamente la concentricidad delos coupling respecto a su eje.· Se mide en los muñones cuando el coupling no cumple los requisitos deconcentricidad con el eje.

Para medir en el eje se desmonta la mitad inferior de la chumacera del eje demenos peso y más próximo al acoplamiento. Se coloca un indicador de carátula

3 3




sobre ambos muñones con la indicación en la aguja del 0,00 de inicio, aunque,algunos prefieren iniciar con valores positivos y enteros como por ejemplo0,50mm.Se realiza la rotación de ambos ejes acoplados y se va tomando un juegode lecturas en ambos indicadores. Una medición ha sido ejecutada con calidadcuando después de haber completado el giro de 360° del rotor los indicadoresregresan al valor inicial.

3 4




21. Reparación de chumaceras de apoyos y deempuje

Como habíamos indicado en los epígrafes anteriores, los pedestales y laschumaceras de apoyo y de empuje forman parte de la línea de ejes y son losencargados de garantizar su continuidad y de mantener la rotación de los rotoresalrededor de su eje geométrico dentro de límites establecidos.

Una buena reparación de este sistema consiste en garantizar:

· Que los pedestales estén apoyados plenamente en sus bases para garantizarsu desplazamiento a través de la guía central y que los mismos tengan la holguramínima permisible en sus guías de desplazamiento axial para evitar unlevantamiento innecesario de su posición y permitir el desplazamiento de losmismos a través de sus apoyos.

· Que las esferas de las chumaceras asienten completamente en sus soportesesféricos garantizando el auto ajuste de las mismas en sus apoyos. Existenconstrucciones de gran calidad en la que no es necesario realizar trabajos deescrepado en los apoyos esféricos, pero no siempre es así, lo cierto es que paragarantizar un asentamiento de calidad debe escreparse las superficies de contactohasta alcanzar un valor de ajuste de toda la superficie que no permita la penetraciónde una hoja de calibrador de 0,03mm en su periferia y que, además, tenga un 90%de contacto en toda la superficie. Un trabajo de terminación generalmente se realizacon un esmerilado fino de ambas superficies.

· Existen chumaceras con tacones de centramientos, en estos casos los taconesson ajustados contra los apoyos esféricos hasta lograr una superficie de contacto deun 95% y no tolerar la penetración de una hoja de 0,03mm en su periferia.

· Tanto las chumaceras esféricas como las chumaceras que se apoyan en lostacones de centramiento pueden estar apoyadas sobre casquillos de aceros que a suvez pueden tener o no tacones de centramiento, en todo los casos el rigor y lacalidad del ajuste tiene que ser igual sobre el casquillo.

· Existen chumaceras cuyo cuerpo es cilíndrico, en estos casos el ajuste de lasuperficie de contacto con el pedestal, se realiza por medio de los tacones decentramiento. El ajuste de la superficie de contacto de los tacones tiene los mismosrequisitos de calidad para cualquier tipo de chumacera o casquillo.

· De acuerdo con la superficie de deslizamiento, las chumaceras tienendiferentes configuraciones, elípticas y cilíndricas, existen también otrasintermedias entre las dos conocidas por semielíptica. Las chumaceras cilíndricasse caracterizan por tener las holguras radiales distribuidas de tal forma que la sumade las holguras laterales es igual a la holgura superior. Las chumaceras elípticas secaracterizan por que la suma de las holguras laterales es dos veces superior a laholgura superior. Las chumaceras semi

· elípticas son el resultado de un compromiso entre las elípticas y las cilíndricas.

· Uno de los aspectos más importantes durante la reparación de las chumacerases la revisión de los defectos en la superficie de deslizamiento de la misma. Lasuperficie de deslizamiento está compuesta de un material antifricción Babbit (en

3 5




honor de su inventor) cuyo contenido para el tipo B-83 que es a su vez el másdifundido en Cuba y cuya composición es de cobre (Cu 6%), estaño (Sb 83%) yantimonio (Sa 11%) Su característica principal es su alta capacidad para soportargrandes cargas y bajo condiciones de lubricación forzada, alta resistencia aldesgaste por fricción. Durante las reparaciones un aspecto fundamental es lacomprobación del agarre del metal antifricción al cuerpo de la chumacera, de formarudimentaria pero también efectiva se desarrollaron los siguientes métodos:

1. La detección de despegue del material por medios de golpes con un pequeñomartillo, que al cambiar el sonido de la superficie golpeada nos indicará que hayuna zona de despegue.

2. Sumergir durante 24 horas la chumacera en un baño de keroseno al cabo deeste tiempo, secarla bien y pintarlo con pintura de cal, las zonas despegadas seharán visibles inmediatamente al no combinarse la cal con el keroseno.

Una técnica más desarrolla ha sido la utilización de la defectoscopía pormedio del ultrasonido para detectar problemas de despegue en el metal y ladefectoscopía con líquidos penetrantes para detectar despegues de los bordes ydefectos sobre la superficie portante.

3 6




22. Ajuste del metal Babbit

· Después de un proceso de maquinado en el cual se ha calculado bien y se hautilizando la tecnología adecuada, las chumaceras no deben precisar ajuste deholguras, pero, sí debemos eliminar los cantos filosos y los cambios bruscos de lasuperficie de entrada de aceite de lubricación, suavizándolo con un escrepado quesuavice el filo. Hay que tener claro: que el hecho de haber maquinadocorrectamente la chumacera no implica, que se deje de hacer las comprobacionesde holguras y de asentamiento, estas operaciones siempre hay que realizarlas.Cuando por razones de calidad y de buen trabajo de las chumaceras no requierande cambio, existen dos formas de reajustarlas:

a. Con ejes calibres.b. Reajustando las holguras contra el eje.

Para el primer caso debemos considerar que todas las pruebas de calidadposibilitan la continuación del trabajo de la chumacera, entonces en este caso sefabrica un eje calibre cuyo diámetro será igual al diámetro del eje mas la holguralateral de la chumacera y con estas dimensiones se comenzará a restablecer lasuperficie cilíndrica de la mitad inferior de la chumacera mediante el escrepado delmetal Babbit, utilizando como mármol el eje calibre, la chumacera quedará bienajustada cuando el eje calibre asiente plenamente sin holgura en la mitad escrepada.Esta operación debe repetirse en la mitad superior de la misma forma y con lamisma calidad de ajuste. Al final debemos ajustar la holgura de techo entre el eje yla mitad superior de la chumacera mediante un escrepado de la unión horizontalde la chumacera. Existen otras variantes ha usar con el eje calibre como porejemplo, cuando rellenamos parcialmente el exceso de holgura lateral o cuandotenemos un eje calibre que no se ajusta exactamente a las dimensiones que necesitamos, en ambos casos debemos de pensar y medir muy bien para elegir deforma correcta como vamos a ejecutar el trabajo.

3 7




23. El reajuste de las holguras contra el eje

. Para este caso debemos considerar que todas las pruebas de calidadposibilitan la continuación del trabajo de la chumacera, En este método serestablece la holgura lateral si es necesario mediante el aporte de Babbit soldado ydespués sé escrepa con la ayuda de perfiles con el mismo radio de la chumacera, unajuste final se realiza en el sitio, el asentamiento del eje de la chumacera debe detener un ángulo aproximado a los 60° este asentamiento se compara utilizando unaplantilla con la longitud aproximada y el ajuste se realiza contra el mismo muñóndel eje. Otros métodos conjugan el método del eje calibre y el ajuste en sitio.

Las holguras en las chumaceras se miden de dos formas:

a. La primera forma se mide con micrometros interiores y exteriores y se calcula laholgura por la diferencia de los diámetros del eje y de la chumacera.

b. La segunda forma se mide con calibradores de hojas las holguras laterales y detecho, pero también se mide la holgura de techo por el método de las placascalibradas. El método de las placas calibradas nos permite medir más en el interiorde la chumacera. Este método consiste en poner cuatro placas calibradas del mismoespesor cerca de los orificios de los tornillos de ajuste y un plomo a largo de laparte superior del muñón. Se aprieta la unión horizontal de manera que comprima elalambre de plomo y se desmonta con cuidado de no romper el plomo. En estacircunstancia medimos el espesor del plomo comprimido y se lo restamos del valorpromedio de las placas calibradas. Sí el espesor de los plomos es mayor que elpromedio del valor de las láminas calibradas entonces, tendremos valores deholguras en la parte superior, si es por el contrario entonces estará en presencia deapriete. Los valores de holguras de las chumaceras se ajustan de acuerdo a losvalores establecidos por el fabricante.

Con respecto a la holgura lateral se debe tener mucho cuidado al medirlasteniendo en cuenta de que tipo de chumacera se trata:

a. Si es una chumacera cilíndrica, se puede considerar el valor de penetracióncomo el espesor máximo de hojas calibradas, cuando el calibrador a penetrado unaprofundidad de 25mm.

b. Si es una chumacera elíptica, se puede considerar como la penetración deespesor máximo de hojas calibradas, cuando el espesor del calibrador ha penetradoa la menor profundidad posible de la ranura (entre 3 y 5mm).

Cuando no se tiene los valores de holguras de las chumaceras cilindricas y secarece de los datos del fabricante, se puede tomar como relación el valor de laholgura diametral 0,002 D con un mínimo de 0,25mm.

Ejemplo:

Sea una chumacera cilíndrica, cuyo eje tiene en el muñón de apoyo un diámetro de300mm y de la cual desconocemos los valores de ajuste del fabricante.¿ Cómopodremos calcular su holgura de techo? y ¿Cuál sería su holgura lateral?

Datos:

Diámetro del eje es igual a 300mm.

3 8




Resolución:

1. la holgura diametral es igual a la holgura de techo, por lo tanto: 0,002 x 300 = 0,60mm ( Holgura de techo).

2. Por definición habíamos dicho anteriormente que "El valor de las Holguraslaterales en una chumacera cilíndrica era la mitad de la holgura de techo. Por lotanto: O,60 x 0,5 = 0,30mm ( Holgura lateral)

Respuesta: La distribución de las holguras calculadas será como sé muestra en elesquema.

Para el caso en que una chumacera sea elíptica, entonces tendremos dosholguras; una vertical, que corresponde el eje menor y otra horizontalcorrespondiente el eje mayor de elipse. En las chumaceras elípticas la holgura deltecho es 0, 001D y las holguras laterales son 0,002D

1. Entonces tendremos utilizando los datos del ejemplo anterior: 0,001 x 300 = 0,30 (Holgura Techo)

Entonces tendremos para la holgura lateral que: 0,002 x 300 = 0,60 (Holgura Lateral).

Respuesta: La distribución de las holguras para una chumacera elíptica será comose muestra en la figura.

Chumaceras de Empuje. Como señalamos en él capitulo 7, las chumaceras deempuje pueden ser simples o combinadas. También señalamos que las chumaceras

3 9




de empuje combinada era la combinación de la chumacera de empuje con una deapoyo. Para la reparación de la chumacera de empuje combinada, la reparación del apoyo tendrá el mismo tratamiento de las chumaceras de apoyos convencionales,por lo que nos limitaremos al estudio de la reparación de la chumacera de empujesimple y al final volveremos a las combinadas.

Las chumaceras de empuje simple; están instaladas en el pedestal de formaindependiente, esta formado por un cuerpo o armazón que se posesiona en elpedestal y queda ajustada en su posición por medio de zunchos atornillados quemediante la inserción de laminas pueden ser trasladado de su posición axial enambos sentidos, este cuerpo a su vez está dividido en dos mitades por medio deuna brida atornillada en la unión horizontal, en su interior se encuentra un discosolidario al eje de la turbina dividido en dos partes: lado trabajo y lado no trabajo,En ambas partes y apoyados contra la superficie del cuerpo se encuentran lostacones de empujes ensamblados a una estructura que les permite mantener suposición de trabajo en el sitio de la instalación. Generalmente los tacones del ladotrabajo tiene mayor superficie portante que los que van colocados en el lado de notrabajo. Existen diferentes diseños pero para una comprensión mas sencilla hemosdescrito la chumacera de empuje anterior.

Los objetivos de la reparación siempre serán restablecer el juego axial de la turbinay la perpendicularidad de los tacones con respecto al disco de empuje a fin degarantizar un calentamiento parejo de todos los tacones.

La reparación debe garantizar:

1. Que todos los tacones tengan la misma altura desde su base hasta los taconesde empuje.2. Que todos los tacones tengan la cuña de entrada de aceite de acuerdo a losplanos del fabricante.3. Que el espesor de la capa de metal antifricción Babbit debe ser inferior al valormínimo de la holgura axial prevista para el rotor, teniendo en cuenta la dilatacióntérmica, para evitar averías en las paletas en caso de fusión accidental de esta capade rozamiento.4. Que los aros de los respaldos de los tacones deben tener las superficiesrectificadas, paralelas entre sí y que sean de iguales espesores en ambas mitades,sin golpes, deformaciones ni rebabas.

4 0




Reparaciones Mecanica Naval

Documents

Transcript of Reparaciones Mecanica Naval