Este documento presenta los resultados del análisis de vibraciones realizado a la unidad 06 de la Planta Táchira. Los niveles de vibración en la caja reductora estaban por encima de los límites permitidos, mientras que los niveles en el generador y caja de accesorios estaban dentro de los límites. El espectro de frecuencias y ruido de la caja reductora indican problemas en el eje de baja velocidad, posiblemente desgaste o agrietamiento de los dientes. Se recomi

1. Universidad Nacional Experimental del Táchira
Maestría en Mantenimiento Industrial
Análisis de Vibraciones
Profesores: Carlos Pacheco. Manuel Hernández
Noviembre 2011
Aplicación de Técnica Predictiva
Condición de la Unidad 06 Planta Táchira según Análisis de Vibraciones
Apellidos y Nombres: Edgar Mogollón C.I. 16.959.451
Raiza Salazar Rondón C.I. 16.408.528
Introducción
La distribución de energía eléctrica en nuestro país se realiza a través de la
disposición de líneas de Transmisión, que transportan la potencia generada en el
complejo Hidroeléctrico Simón Bolívar a lo largo de todo el territorio, para
conformar así el Sistema Interconectado Nacional con el objeto de suplir la
demanda eléctrica del país.
La región andina por encontrarse en la cola del Sistema Nacional presenta bajo
niveles de tensión y déficit de generación; situación que es solventada por la
puesta en trabajo de Plantas Eléctricas Turbo Gas, como es el caso de Planta
Táchira, que es considerada la más importante en el Estado Táchira, ya que ésta
misma se encarga de producir el 39% de la demanda de la zona Andina, cuando
se encuentra trabajando al 85% de su potencia nominal.
Como parte del programa de mantenimiento predictivo, se efectúo un análisis de
vibraciones a las máquinas emplazadas en la planta, del cual se destacó la
unidad 06, debido al alto nivel de ruido que estaba presentando en condiciones
normales de operación.

2. Desarrollo
Planta Táchira está conformada por siete (7) unidades Turbo Gas, con potencia
nominal de 20Mw cada una, para un total de 140Mw de generación y una (1)
unidad de 60Mw, lo que resulta en 200Mw generados con potencia térmica.
El funcionamiento de una turbina a gas se puede esquematizar como sigue:
Fuente: Fernández (2009).
En el paso 1. El aire se hace pasar por un compresor que se encargará de de
aumentar la presión hasta la requerida por la cámara de combustión. En el paso 2.
El aire que ha alcanzado la presión necesaria, entra a la cámara de combustión
con muy altas temperaturas junto con el combustible; el caudal másico resultante
está conformado por el caudal de aire ingresado a la cámara más el caudal de
combustible ingresado a la misma. En el paso 3. Los gases de combustión entran
al primer estadio de álabes fijos, donde son expandidos y la energía de presión de
éstos es transformada energía cinética; luego en el estadio de álabes móviles, la
energía cinética es convertida en energía mecánica. El ciclo termina, cuando los
gases expandidos en la turbina son expulsados a la atmósfera como lo presenta el
paso 4.

3. El ciclo explicado, es denominado Ciclo Brayton y es el que da lugar al
funcionamiento de una turbina a Gas.
Después de completar el Ciclo Brayton de funcionamiento, la potencia generada
en los turbo generador pasa a un transformador elevador y de allí a través de
infraestructura eléctrica, se dispone al Sistema Interconectado.
Fuente: CORPOELEC (2010). Esquema de Generación.
Fuente: CORPOELEC (2010). Patio de Generación y Subestación Eléctrica
Planta Táchira.

4. Para el mes de marzo del año 2010, se realizó unas mediciones como programa
de mantenimiento predictivo a las unidades instaladas en Planta Táchira, en
especial a la unidad N°6 la cual estaba presentando altos niveles de ruido, para
una condición de velocidad nominal sin carga (Full Speed Load).
Se ejecutaron mediciones en las carcasas, en unidades de velocidad (pulg/seg 0-
pk o ips 0-pk). Se empleó un colector analizador de datos Marca Entek IRD,
Modelo Datapac 1500 con un Acelerómetro IRD 970.
En Caja reductora se efectuó una medición de valores de vibración con ángulos de
fase en unidades de desplazamiento (mils pk-pk) y velocidad (pulg/s pk). Se
empleó un medidor de vibración TK83 de Bently Nevada con un sensor de
vibración Velocity Seismoprobe 9200.
Fuente: IRDBALANCING.com (2011). Acelerómetro IRD 970

5. De la medición de propósito general, se tomaron los siguientes datos:
DESPLAZAMIENTO (MILS PK-PK) VELOCIDAD (PULG/S PK)
DIR 1X FASE DIR 1X FASE
VACíO CON
EXCITACIÓN
COJINETE CAJA
REDUCTORA
LADO GENERADOR
H 1,45 1,07 18 0,60 0,20 297
V 3,14 2,75 148 0,63 0,50 63
A 3,20 2,00 320 1,30 0,45 231
COJINETE
PEDESTAL
GNERADOR
H 1,60 1,40 192 0,35 0,27 100
V 1.18 0,66 260 0,19 0,13 180
A 1,36 1,00 343 0,30 0,20 252
Fuente: CORPOELEC (2010). Mediciones de Amplitud y Fase en la caja
reductora lado del generador y generador lado excitatriz.
Según las recomendaciones del Fabricante, en la caja reductora los niveles de
vibraciones deben estar en el orden de menores a 3 milésimas de pulgada pk-pk
(0,56 pulg/seg 0-pk) en las direcciones horizontal y vertical; mientras que en la
dirección axial deben ser inferiores a 4 milésima de pulgadas pk-pk (0,74 pulg/seg
0-pk); según la tabla anterior, la caja reductora en el lado generador presenta
niveles no permisibles de vibración, por lo que se prosiguió a efectuar la medición
de Amplitud vs. Frecuencias.
Espectro de Frecuencia axial de caja reductora lado generador.

6. Espectro horizontal caja reductora lado del generador.
Del espectro en dirección Horizontal destacan las siguientes amplitudes:
 0.27 pulg/s @ 3600 cpm (frecuencia de giro del eje de baja)
 0.30 pulg/s @ 21600 cpm (6X frecuencia de giro del eje de baja)
 0.19 pulg/s @ 36000 cpm (10X frecuencia de giro del eje de baja)
 0.08 pulg/s @ 50400 cpm (14X frecuencia de giro del eje de baja)
Respecto a la caja reductora
La medición de la velocidad de vibración arrojó valores que se encuentran fuera
de rango tanta en la dirección vertical (0.63 pulg/s), como en la dirección
horizontal (0,60 pulg/s) y la axial (1,30 Pulg/s). Según lo estipulado en la norma
ISO 10816-3, en velocidad no debe exceder a 4.5 mm/s rms equivalente a 0.25
pulg/s pk para una onda sinusoidal pura.
Al observar el espectro en dirección horizontal, se aprecian picos de moderada
amplitud con bandas laterales a 3600 cpm, destacando que a la frecuencia de
giro del eje de baja (1X) la amplitud corresponde apenas al 34% de la amplitud
global (la amplitud a 1X debería ser superior al 80%) y que a la frecuencia 6X la
amplitud del pico de vibración (0,30 pulg/s) supera a la amplitud 1X (0,27 pulg/s).

7. Auditivamente la caja reductora presenta ruido sumamente fuerte, el cual es
proporcional a la velocidad de giro. Cada 300 rpm se presenta golpe seco a
intervalos de tiempo iguales. En vacío (Full speed no load) el ruido es alto y fuera
de lo común.
Los valores de vibración en velocidad indican mayor severidad en el cojinete caja
reductora del lado del generador. Al evaluar los ángulos de fase se observa una
diferencia de fase entre 80 grados y 130 grados entre las direcciones horizontal y
vertical en cada uno de los cojinetes, la diferencia de fase entre los axiales es
menor a 20 grados, por lo que se puede descartar algún problema con la
alineación.
Las amplitudes de vibración en generador no indican la presencia de algún
problema en el mismo.
Todas las características del espectro frecuencias en la caja reductora, así como
la aparición de bandas laterales y ruido, indican que el origen de los elevados
valores de vibración está asociado al eje de giro de baja frecuencia. Ésta situación
se puede presentar cuando hay desgaste o agrietamiento parcial de los dientes
asociados a la frecuencia dominante (3600 cpm) del tren de engranajes.
Conclusiones
Los valores de vibración en caja de accesorios se encuentran dentro de niveles
aceptables de operación.
Los valores de vibración en el cojinete del pedestal del generador se encuentran
dentro de niveles aceptables de operación.

8. Los valores de vibración en caja reductora se encuentran por encima del nivel
de operación confiable. El espectro de vibración muestra un comportamiento
fuera de lo normal.
Se recomienda realizar una inspección exhaustiva en caja reductora al eje de baja
velocidad, verificar contacto entre dientes, juego entre dientes, presencia de
dientes rotos o agrietados y tolerancias o condición de los cojinetes del eje de baja
velocidad.
Referencias Bibliográficas
Fernández J. Ciclo Brayton. Turbinas a Gas. Mendoza: 2009.
Palomino E. Medición y Análisis de las Vibraciones en el diagnóstico de las
máquinas rotatorias. Cuba: 1997.
Informe Técnico de la Gerencia de ENELVEN. La Fría: 2010.
Anexos
Norma ISO 10816-3

9. Caja Reductora abierta

10. Izado del eje de la Caja Reductora para inspección del estado de engranajes

11. Inspección de la Caja Reductora

12. Ensamblaje de la Caja Reductora