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Operación de Turbina Hidroeléctrica y Fractura en Anillo de Ajuste en Zona de Descarga de Rodete.

Luis Carlos Alvarado Monge
Luis Carlos Alvarado Monge | Ingeniero mecánico, Compañía Nacional de Fuerza y Luz.

Potencia de la unidad: 8000 Kw
Tipo de turbina: Francis Horizontal
Diámetro mayor de rodete de turbina: 1520 mm

Breve reseña del caso

La turbina reporta una operación normal y continua en su proceso productivo, por ser una unidad sensible en el sistema productivo de la planta, es una unidad de operación 24/7, sin embargo la calidad del agua no es muy buena, debido a que es un afluente que atraviesa gran parte de la ciudad capital y tiene un elevado índice de contaminación.
Por esta condición de contaminación hay gran arrastre de sólidos en el agua lo que obliga a los propietarios de la unidad a brindarle mantenimiento a la unidad cada periodo de 18 meses como máximo.

El rodete de la turbina en sus diámetros de ajuste utiliza anillos intercambiables, así mismo el proceso de reparación incluye la recuperación de gran parte del elemento con la deposición de metal soldado en la calidad de acero inoxidable de las serie 400, posterior a su proceso de reparación, colocaciones de anillos de desgaste, procesos de conformado de perfiles y como actividad de cierre el elemento es sometido a un proceso de balance dinámico para garantizar una adecuada distribución de masas. En su proceso de la corrección del desbalance y por las características dimensionales de la unidad se realiza remoción de masas y colocación de masas en las zonas donde se requiera.

En su último periodo de operación y durante el mismo se realizan mediciones de vibraciones para determinar su condición, sin embargo los datos siempre estuvieron dentro de la norma de operación para la unidad. Nos obstante en su proceso de desarme para el mantenimiento se encontró que el rodete de la unidad tenía en su anillo mayor de desgaste la ausencia de una sección que aproximadamente equivalía al 45 % de su diámetro. No se comprende como la unidad opero durante tanto tiempo sin ese faltante y la unidad no indico en sus sensores un aumento significativo en sus vibraciones, porque evidentemente la perdida de la sección de anillo, iba a representar un desbalance en el rodete, por el paso anormal del agua, además de que su faltante estaba hacia la zona de descarga del rodete. Otro aspecto relevante de esta situación es que el rodete había perdido también su cono difusor, haciendo aún más complicado su proceso operativo debido a los vórtices que se forman en esa sección de la turbina.

Es todo un caso de análisis de ingeniería en diversas aristas, a saber materiales, fluidos y desde luego nuestro tema de interés que es el análisis de vibraciones, que a todas luces evidencio que se requiere una adecuada lectura en sus tres coordenadas para dar una adecuada interpretación a lo que sucedió con esta unidad de generación.

Este caso sucedió en Costa Rica en una turbina hidroeléctrica en el año 2020, en el mes de marzo.

SOBRE EL AUTOR

Luis Carlos Alvarado Monge
Luis Carlos Alvarado Monge Ingeniero mecánico, Compañía Nacional de Fuerza y Luz.

Mecánico de Precisión, ha realizado diseño de diferentes procesos de mecanizado para la reparación de turbinas hidroeléctricas tipo Francis además diseño de proceso de soldadura en acero inoxidable,  proceso de calificación de soldadores y además participado en procesos de gestión de la calidad y ensayos no destructivos,  procesos de balanceo dinámico de turbinas y rotores. Estudio de caso de rotores flexibles.

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