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RepúblicaBolivariana deVenezuela
UniversidaddelZulia
FacultaddeIngeniería
Escuelade Mecánica
Prof. Juan José González López
Junio 21

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TURBINAS DE GAS TEMA 6
MANTENIMIENTO en la TG
UniversidaddelZulia
Facultadde Ingeniería
Los costos de mantenimiento y la disponibilidad de la máquina son dos de las
preocupaciones más importantes para un dueño de equipo de turbina de gas de
servicio pesado. Por lo tanto, se debe instituir un programa de mantenimiento bien
pensado que reduzca los costos del propietario al tiempo que aumenta la
disponibilidad del equipo. Para que este programa de mantenimiento sea efectivo,
los propietarios deben desarrollar una comprensión general de la relación entre los
planes de operación y las prioridades de la planta, el nivel de habilidad del personal
de operación y mantenimiento y todas las recomendaciones del fabricante del equipo
con respecto al número y tipos de inspecciones, Planificación de piezas y otros
factores importantes que afectan la vida de los componentes y el correcto
funcionamiento del equipo.
GER-3620M (02/15)
Lo mejor desde el punto de vista del mantenimiento, es que La turbina de gas esté
diseñada para soportar un servicio severo y hacer el mantenimiento en sitio,
requiriéndose la reparación en talleres sólo en ciertos componentes de combustión,
partes de trayectos de gas caliente y conjuntos de rotor que necesitan servicio
especializado. Las siguientes características de diseño son deseables para la
realización de los mantenimientos en el sitio.

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Facilidades para el Mantenimiento
• Todas las carcasas están divididas en la línea central horizontal de la máquina. Las
mitades superiores pueden levantarse individualmente para acceder a las partes
internas.
• Con las carcasas del compresor de la mitad superior retiradas, todas las aletas
estacionarias se pueden deslizar circunferencialmente fuera de las carcasas para
inspección o reemplazo sin extracción del rotor.
• Con la mitad superior de la cáscara de la turbina levantada, cada mitad del conjunto de
las toberas de la primera etapa se puede retirar para su inspección, reparación o
reemplazo sin retirar el rotor. En algunas unidades, los conjuntos de toberas de la mitad
superior, de las etapa posterior se levantan con la envoltura de la turbina, permitiendo
también la inspección y/o la retirada de los alabes de la turbina.
• Todos los alabes de turbina son pesados y calculados por ordenador en conjunto para
para que puedan ser reemplazados sin la necesidad de retirar o reequilibrar el conjunto
del rotor.
• Todas las carcasas de los cojinetes y los revestimientos están divididos en la Línea
central horizontal para que puedan ser inspeccionados y reemplazados. La mitad
inferior del revestimiento del cojinete se puede quitar sin retirar el rotor.

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• Todos los sellos y los empaques del eje están separados de los Soportes de cojinetes y
estructuras de la carcasa y pueden ser removidos y reemplazado.
• En la mayoría de los diseños, las boquillas de combustible, los revestimientos de combustión
y los manguitos de flujo se pueden retirar para su inspección, mantenimiento o reemplazo sin
levantar las tripas. Todos los accesorios principales, incluyendo filtros y refrigeradores, son
ensamblajes separados que son fácilmente accesibles para la inspección o el
mantenimiento. También pueden ser reemplazados individualmente según sea necesario.
• Las carcasas se pueden inspeccionar durante cualquier interrupción o apagado cuando el
gabinete de la unidad está lo suficientemente frío para la entrada segura. El exterior de la
entrada, la caja del compresor, la caja de descarga del compresor, la caja de la turbina y el
bastidor de escape pueden inspeccionarse durante cualquier interrupción o período en que el
recinto esté accesible. Las superficies interiores de estos casos se pueden inspeccionar en
varios grados dependiendo del tipo de interrupción realizada. Todas las superficies interiores
pueden ser inspeccionadas durante una interrupción importante cuando el rotor ha sido
removido
• Los difusores de escape se pueden inspeccionar durante cualquier interrupción entrando en
el difusor a través de la pila o puertas de acceso del generador de vapor de recuperación de
calor (HRSG). Las superficies de la trayectoria de flujo, los sellos flexibles y otro hardware de
la trayectoria de flujo pueden inspeccionarse visualmente con o sin el uso de un boroscopio.
Los difusores pueden ser reparados por soldadura sin necesidad de quitar la mitad superior
del bastidor de escape.
Facilidades para el Mantenimiento (Continuación)

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• Las entradas pueden inspeccionarse durante cualquier interrupción o apagado. Como
alternativa al mantenimiento in situ, en algunos casos la disponibilidad de la planta se puede
mejorar aplicando reemplazos modulares de la turbina de gas. Esto se logra mediante el
intercambio de módulos del motor o incluso la turbina de gas completa con unidades
nuevas o reformadas. Los módulos/motores extraídos se pueden enviar a un lugar
alternativo para el mantenimiento.
• Los difusores de escape pueden ser inspeccionados durante cualquier interrupción
introduciéndose en el difusor a través de chimenea. Las superficies de la trayectoria de
flujo, los sellos flexibles y otro hardware de la trayectoria de flujo se pueden inspeccionar
visualmente con o sin el uso de un boroscopio. Los difusores pueden ser reparados por
soldadura sin necesidad de quitar la mitad superior del bastidor de escape
Como alternativa al mantenimiento in situ, en algunos casos la disponibilidad de la planta
se puede mejorar aplicando reemplazos modulares de la turbina de gas. Esto se logra
mediante el intercambio de módulos del motor o incluso la turbina de gas completa con
unidades nuevas o reformadas.
Los módulos/motores extraídos se pueden enviar a un lugar alternativo para el
mantenimiento.
Facilidades para el Mantenimiento (Continuación)

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mantenimiento

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Se establecen los siguientes tipos de inspecciones recomendadas por el fabricante:
• Inspección BOROSCOPICA del compresor y de la turbina: se realiza cada 8.000 horas
equivalentes. Permite identificar desgastes, impactos, estado de los recubrimientos,
fisuras en álabes y directrices.
• Inspección de Combustión (IC): se efectúa cada 8.000 horas equivalentes. Se
desmonta y revisa el estado de los inyectores, cámaras de combustión completa,
estado de los IGV’s.
• Inspección de Inyectores (FNI- Fuel Nozzle Inspection): se efectúa cada 8.000 horas
equivalentes. Se desmonta y revisa el estado de los inyectores.
• Inspección de Partes Calientes (IPC): se realiza cada 24.000 horas equivalentes e
incluye, además de la IC, el desmontaje para inspección de las directrices de la turbina,
que normalmente se sustituyen por un juego recuperado de repuesto, y la inspección
de los álabes de la turbina.
• Inspección Mayor (IM): cada 48.000 horas. Adicionalmente respecto a la IPC, se
destapa el compresor y turbina para verificar el estado del rotor y de los álabes
estáticos. También se desmonta el rotor del generador.

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FOD - parte superior álabe compresor Remoción TBC álabe turbina
FOTOGRAFIAS ENDOSCOPICAS

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Principales factores que influyen en el mantenimiento y la vida
del equipo
Ge basa los requerimientos de
mantenimiento de la turbina de
gas en el conteo independiente
de arranques y horas de
operación
Criterios de Número de
encendidas Horas de operación

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Principales factores que influyen en el mantenimiento y la vida del
equipo

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FACTOR DE MANTENIMIENTO SEGÚN TIPO DE COMBUSTIBLE
Efecto del tipo de combustible sobre el Mantenimiento

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Velocidad
• Carga
• Arranques encendidos
• Horas encendidas
• Temperaturas
- Ambiente de entrada
- Descarga del compresor
- Escape de turbina
- Espacio de la turbina
- Cabezal de aceite lubricante
- Tanque de aceite lubricante
- Metal del cojinete
- Drenajes de cojinetes
- Escape de escape
• Presiones
- Descarga del compresor
- Bomba lubricante (s)
- Cabezal de rodamiento
- Barométrica
- Agua de Enfriamiento
- Combustible
- Filtros (combustible, lubricante, aire de entrada)
• Vibraciones
• Generador
- Tensión de salida
- Corriente de fase
- VARS
- Carga
- Tensión de campo
- Corriente de campo
- Temp. Del estator.
- Vibraciones
• Tiempo de inicio
• Tiempo de descenso
Parámetros de los datos de inspección de funcionamiento

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La turbina de gas pesada de GE está diseñada para soportar un servicio severo y
mantenerse en el lugar, requiriéndose la reparación fuera de sitio sólo en ciertos
componentes de combustión, partes de trayectos de gas caliente y conjuntos de rotor
que necesitan servicio especializado de taller. Las siguientes características están
diseñadas en las turbinas de gas de GE de alta resistencia para facilitar el
mantenimiento en el sitio.

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Combustion Turbine Experience and Intelligence Report EPRI : 2005 Combustion
Turbine/Combined Cycle Technology Developments, Reliability Issues, and Related
Market Conditions
COMPARACIÓN de Turbinas Aeroderivadas, e industriales clase DE y F en función de su
Confiabilidad y Disponibilidad

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ENSUCIAMIENTO DEL COMPRESOR

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Sistema de Filtración
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CASETAS DE FILTRACIÓN

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DESBALANCEO
EN UN PLANO: Generalmente producido por desgaste radial superficial no uniforme en rotores
en los cuales su largo es despreciable en comparación con el diámetro.
El espectro presenta vibración dominante con una frecuencia igual a 1 X RPS del rotor.
Se recomienda para corregir la falla balancear el rotor en un sólo plano (en el centro de
gravedad del rotor) con la masa adecuada y en la posición angular calculada con un equipo de
balanceo.
Debe consultar a un experto en balanceo de máquinas.
ANÁLISIS DE VIBRACIONES

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PANDEO EJE: Más común en ejes largos. Se produce por esfuerzos excesivos en el eje..
Genera Vibración AXIAL alta con diferencia de fase de 180 grados medida en los dos
soportes del rotor. La vibración dominante es de 1X RPS si el pandeo está cercano al
centro del eje, y es de 2X RPS si el pandeo está cerca del rodamiento.
Para corregir la falla, el eje debe rectificarse o cambiarse.

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DESALINEACION
ANGULAR: Ocurre cuando el eje del motor y el eje conducido unidos en el acople, no son
paralelos.
Caracterizado por altas vibraciones axiales. 1 X RPS y 2 X RPS son las más comunes, con
desfase de 180 grados a través del acople. También se presenta 3 X RPS. Estos síntomas
también indican problemas en el acople
Para corregirlo, el motor y el rotor conducido deben alinearse. Debe emplearse un equipo
de alineación adecuado.

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PARALELA: Los ejes del motor y del rotor conducido están paralelos, pero no son colineales.
Se pueden detectar altas vibraciones radiales a 2 X RPS, predominante, y a 1 X RPS, con
desfase de 180 grados a través del acople. Cuando aumenta la severidad, genera picos en
armónicos superiores (4X , 8X).
El acople debe alinearse para corregir el daño. Debe emplearse un equipo de alineación
adecuado.

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DE RODAMIENTO: El rodamiento ha sido ensamblado torcido, respecto de su alojamiento y/o
de su eje interior.
Genera armónicos a 1 X, 2 X y 3X RPS con 2X predominante en dirección axial.
Frecuentemente se observa un fenómeno de cambio de fase, en mediciones axiales, a lo largo
de la circunferencia del sello.
Para corregir el daño se recomienda reinstalar el rodamiento. Debe verificarse con cuidado, si
el rodamiento aún se encuentra en buen estado, de lo contrario, debe reemplazarse. (Tratar de
alinear el acople no resolverá el problema).

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HOLGURA EJE-AGUJERO: Aflojamiento de manguitos, tolerancias de manufactura inadecuadas
(con juego), y holgura entre el impulsor y su eje en bombas. Causa un truncamiento en la
forma de onda en el dominio del tiempo.
La falla genera múltiples armónicos y subarmónicos de 1 X RPS, destacándose los
armónicos fraccionarios 1/2 X, 1/3 X, 1.5 X, 2.5 X, ... Frecuentemente la fase es inestable y el
nivel máximo tiende a una dirección notable realizando lecturas radiales espaciadas 30 grados
entre si.
Se recomienda verificar la colocación de los manguitos y los juegos eje-agujero cercanos al
punto de medición. Igualmente, los ajustes de rotor-eje.

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EN SUJECIÓN: Aflojamiento o pérdida de tuercas o fracturas en la estructura de soporte.
Armónicos a 0.5X, 1 X, 2 X, y 3 X con predominante 2 X RPS, en dirección de la falla.
Altamente direccional en la dirección de sujeción.
Se recomienda para corregir el problema, revisar el estado de desgaste de la estructura
de soporte (presencia de fracturas). Luego debe verificarse el torque de apriete de los
sujetadores.

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ROZAMIENTO DE ROTOR: Puede ser muy serio y de poca duración si es causado por el eje en
contacto con el metal antifricción del rodamiento; y menos serio cuando el eje está rozando un sello o
un acople está presionado contra el eje.
El espectro es similar al de holgura mecánica entre eje y agujero. Se genera una serie de
frecuencias excitando una o mas resonancias. También excita subarmónicos de fracciones enteras a
velocidad nominal (1/2X,1/3X,...,1/nX).
Para corregirlo, debe procurar que el espacio entre el rotor y el estator siempre sea
constante.

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DESALINEACIÓN EN POLEAS: Puede ocurrir porque los ejes de las poleas no están alineados o
porque las poleas no están paralelas. También pueden ocurrir ambos casos simultáneamente.
Produce alta vibración axial a 1x RPS de la conductora o la conducida, generalmente la
conducida. La buena medida de las amplitudes de las vibraciones depende de donde sean
tomados lo datos.
Para solucionar el problema deben alinearse las poleas tanto angular como
paralelamente.

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EXCENTRICIDAD DE POLEAS: Ocurre cuando el centro de rotación no coincide con el centro
geométrico en una polea.
Produce alta vibración a 1x RPS de la polea excéntrica. Su amplitud está por encima de las
amplitudes de las frecuencias de las bandas.
Aunque es posible balancear poleas gracias a la adición de pesas, la excentricidad seguirá
induciendo vibración y esfuerzos de fatiga reversible. Se recomienda cambiarse la polea excéntrica.

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DESGASTE O JUEGO: Producido frecuentemente por desgaste de bujes o
aflojamiento de manguitos.
El espectro muestra presencia de armónicos a velocidad nominal.
Para corregir el problema debe reemplazarse el buje o manguito.

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REMOLINO DE ACEITE: Normal en chumaceras y crítico si el desplazamiento supera 0.5
veces la holgura eje-agujero.
Ocurre entre 0.40X y 0.48X RPS y es muy grave si supera 0.5 veces la holgura eje-agujero.
El fenómeno es excesivo si sobrepasa el 50% del juego.
Se recomienda volver a seleccionar el lubricante o modificar las especificaciones de la
chumacera (cojinete hidrodinámico) para corregir el problema.

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LATIGAZO DE ACEITE: Es el remolino de aceite, presente al superar el doble de la velocidad
crítica del rotor. El nivel de vibración fatiga y desgasta aceleradamente la película de aceite.
Ocurre si una máquina opera a 2X RPS la frecuencia crítica del rotor o superior.
En caso de ocurrir esta falla, deben emplearse lubricantes especiales para estas
condiciones de carga y velocidad.

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FRECUENCIA DE ASPAS (L): Frecuencia a la cual, cada aspa pasa por un punto de la
carcasa.
Producida por obstrucciones, cambios abruptos de direcciones o desgastes de juntas.
La BPF (frecuencia de paso de aspas) es excitada en sus primeros dos armónicos con
bandeamientos laterales. La BFP es igual al número de aspas por la frecuencia. La BPF
algunas veces coincide con la frecuencia natural lo cual causa altas vibraciones.
En caso de aumentos en la BFP deben revisarse cambios abruptos de dirección del fluido y
posibles obstrucciones parciales en la descarga de la bomba.

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CAVITACIÓN: Es la entrada de aire o vaporización de un fluido dentro de la bomba. Ocurre
cuando la presión de fluido es menor que la presión de vapor a esta temperatura. La
cavitación causará erosión a las partes internas de la bomba.
El espectro muestra una vibración caótica que se presenta a altas frecuencias (del orden de
2000 Hz).
Para solucionar el problema debe controlarse con más rigor la presión de succión y
tenerse cuidado con el proceso para cebar la bomba.

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Agrietamiento o desastillamiento del material en la pista interna, producido por errores de
ensamble, esfuerzos anormales, corrosión, partículas externas o lubricación deficiente.
Se produce una serie de armónicos siendo los picos predominantes 1X y 2X RPS la frecuencia de
falla de la pista interna, en dirección radial.
Además el contacto metal - metal entre los elementos rodantes y las pistas producen pulsos en el
dominio del tiempo del orden de 1-10 KHz.
El rodamiento debe ser reemplazado, debido a que la falla seguirá incrementándose. Antes revise
el estado de lubricación del rodamiento.

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Clearance Changes Throughout Flight Cycle

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