Turbinas de gas: inspección por endoscopia y criterios de aceptación

En una línea

En una turbina de gas, "¿esta grieta es grave?" no es una pregunta de criterio — el manual da el número exacto (más de 1 pulgada de largo y 0,13 mm de diámetro) que separa un daño aceptable de uno que no lo es.

Diagnóstico por inspección endoscópica

La inspección endoscópica permite observar las piezas internas de combustión, las partes calientes de la turbina y los álabes del compresor sin necesidad de abrir las carcasas. Los puntos que se observan por endoscopia son: la cámara de combustión, los inyectores de combustible, los álabes del compresor y los álabes del expansor.

Los defectos mecánicos típicos y sus límites de aceptación

En los elementos de combustión aparecen desprendimiento del recubrimiento, defectos por ataque de llama, deformación plástica por temperatura y desgaste de los elementos de anclaje. Las directrices para decidir si el daño es aceptable son concretas:

• Aceptable: cuando los defectos no suponen peligro de desprendimiento de material
• No aceptable: cuando producen grietas en zonas críticas de más de 1 pulgada de longitud con un diámetro superior a 0,13 mm, o cuando pueden causar una avería parcial, o cuando hay peligro de desprendimiento de material si la grieta progresa
• Daños por objetos extraños: la muesca del impacto no debe superar el 50% del espesor de pared
• Corrosión o erosión: admisible siempre que el material retirado en los álabes sea inferior al 50% del espesor de pared

En los álabes del compresor, lo más frecuente son depósitos de carbonilla y marcas de impacto por cuerpos extraños.

Averías mayores documentadas

El manual lista casos reales de falla mayor en turbinas de gas:

• Fusión de una cámara de combustión por efecto soplete, originada en una fuga de combustible
• Deformación de los álabes de las primeras etapas del compresor por roce con la carcasa, debido a bombeo del compresor
• Deformación de los álabes de 1ª y 2ª etapa del compresor por contacto con la carcasa, como consecuencia de la dilatación diferencial entre carcasa y rotor
• Avería de las etapas del compresor por entrada de un cuerpo extraño en la aspiración
• Avería de las etapas de turbina por rotura de un álabe de 1ª etapa
• Avería en los cojinetes radiales del tren de máquinas
• Avería prematura y generalizada de las partes calientes (álabes y directrices) por corrosión en caliente

Averías eléctricas y de control

Se deben, en general, a fallos de los instrumentos de campo o a fallos eléctricos de motores o sistemas que producen la parada de la máquina, la reducción de potencia o un mal funcionamiento. Las típicas son: fallo de los detectores de posición de las válvulas de gas, fallo de la electroválvula de entrada de aceite al convertidor de par, avería del sistema de corriente continua, fallo del actuador de las válvulas antibombeo, disparo del sistema contraincendios por avería de un sensor, fallos de posición de los finales de carrera del sistema de inyección de vapor, y funcionamiento incorrecto de las servoválvulas por contaminación del aceite con agua.

El mantenimiento: diario vs. con la turbina parada

El manual resume algo que vale la pena decir primero: la complejidad tecnológica de las turbinas de gas obliga, en la práctica, a contratar su mantenimiento con el fabricante. Dentro de ese marco, hay dos tipos de mantenimiento:

Diario, con la máquina en funcionamiento (lo hace el propio dueño del equipo):

• Potencia generada
• Temperatura de salida de los gases
• Tiempo de arranque y parada
• Frecuencia de paradas
• Mapa de vibraciones
• Rendimiento de la turbina

Revisiones con la turbina parada:

• Limpieza de los filtros de aire
• Inspección de los elementos de combustión
• Inspección de las partes calientes
• Inspección general que requiere abrir la turbina, cada 50.000 horas aproximadamente

Las tareas rutinarias de mantenimiento (vigilancia de parámetros, análisis del aceite, sustitución de filtros de admisión, calibración de instrumentación, limpieza del compresor, comprobación del sistema contraincendios) se diferencian claramente de las grandes revisiones (cambio de álabes, cambio de la cámara de combustión, limpieza manual de los álabes del compresor, revisión completa de instrumentación y lubricación, equilibrado del rotor, alineación de la turbina).

Para qué sirve tener límites numéricos, no solo criterio

Una grieta de 0,9 pulgadas con 0,10 mm de diámetro y una de 1,2 pulgadas con 0,15 mm no son "más o menos parecidas": la primera es aceptable y la segunda no, según el propio criterio del fabricante. Tener el número exacto evita que la decisión de parar o no una turbina dependa de la experiencia subjetiva de quien mira el endoscopio ese día.

Beneficios

• La inspección endoscópica detecta daño interno sin desarmar la turbina, lo que evita paradas innecesarias solo para mirar
• Los límites numéricos de aceptación convierten una decisión de criterio en una decisión objetiva y repetible entre distintos inspectores
• Separar tareas diarias de revisiones con la máquina parada deja claro qué puede vigilar el propio personal de planta y qué requiere al fabricante

Limitaciones a tener en cuenta

• La dependencia del fabricante para el mantenimiento mayor es, a la vez, una garantía de calidad y una limitación de costo y de disponibilidad de repuestos
• Los límites de aceptación (1", 0,13 mm, 50% del espesor) son los de este manual — cada fabricante puede fijar los suyos según el modelo y el material
• La inspección general cada 50.000 horas es aproximada: el intervalo real depende del régimen de uso y de las condiciones ambientales de cada instalación

En resumen

Una turbina de gas se inspecciona por endoscopia sin abrirla, y el manual da límites numéricos concretos — no solo "a criterio del técnico" — para decidir si un daño es aceptable. El mantenimiento diario lo hace el propio dueño del equipo observando parámetros de operación; las revisiones mayores, con la turbina parada, casi siempre las hace el fabricante por la complejidad tecnológica del equipo.