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MANTENIMIENTO Y ALINEACIÓN DE LA TURBINA DE GAS SOLAR – CENTAURO
5
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
MECÁNICA ELÉCTRICA
MANTENIMIENTO Y ALINEACIÓN DE LA
TURBINA DE GAS SOLAR - CENTAURO
PRESENTA:
ERVIN SALAZAR CONSTANTINO

6
AGRADECIMIENTOS
A Dios
Por todo lo recibido y por recibir.
A Mis Padres
Maria Geraldina Constantino de Salazar
Ramón Ramiro Salazar Zamorano
Por todo su amor, cariño y esfuerzo, para darme
todo lo que tuvieron a su alcance para hacer esto
Posible.
Gracias.
A Mi Abuelita Paulita (+)
Por ser mi segunda madre, por tantos desvelos y por
Todo.
Gracias.
A Mi Abuelita Maria
Que a pesar de la distancia
No se olvida de nosotros.
A Mis Hermanos
Paty
Fely
Ramón
Por todo su apoyo y cariño.
A Mis Sobrinos
José Luis
Karla
Y a todos los que vengan más adelante.
A La Familia
A todos y cada uno sin excepción.
En especial a mi Tía Tina
Por estar siempre al pendiente de nosotros.
A mi Familia
A la que pienso formar en el futuro.

7
A Mis Amigos y Amigas
A todos esos cab...alleros que realmente son mis
Amigos que me han apoyado en las buenas y en las
Malas, ustedes saben quienes son.
A los papas de mis amigos.
Al Ing. Salvador Escalante Vázquez
Por su amistad y apoyo incondicional para
Mi superación personal y profesional.
A la familia Escalante Vázquez.
Al Ing. Juan Manuel Mendoza Ramos
Por su tiempo y hospitalidad de él y su
Familia, para la realización de este trabajo.
Al M. en C. Rogelio Castillo Galván (+)
Por sus atenciones para la realización
De este trabajo.
A Los Maestros
A los que realmente se preocuparon por nuestro
Aprendizaje.
A Mis Compañeros de Escuela
Por los buenos momentos que convivimos.
A la Familia Ovando Ulloa
En especial a Mario.
A Mis Compañeros de Trabajo
A todos mis compañeros anteriores y actuales que
de una forma u otra me han ayudado

8
Introducción
CAPITULO I Pagina
I.1 Justificación 1
I.2 Tipo y Naturaleza del Trabajo 2
I.3 Características y Funciones Esenciales 3
CAPITULO II
II.1 Procesos del Trabajo
I Clasificación de las Turbinas
1.0 Tipos de Turbinas
1.0.1 Turbinas Hidráulicas 5
1.0.2 Turbinas de Vapor 5
1.0.3 Turbinas de Gas 5
1.1 Partes Principales de las Turbinas de Gas
1.1.1 Compresor de Aire 8
1.1.2 Cámara de Combustión 8
1.1.3 Turbina 11
1.1.4 Cojinetes 12
1.1.5 Carcasa 12
1.2 Materiales Usados en la Construcción de Turbinas 13
1.3 Combustibles 15
1.4 Aplicaciones de las Turbinas de Gas 16
II Funcionamiento de la Turbina de Gas Solar - Centauro
2.0 Descripción del Funcionamiento de la Turbina 19
2.0.1 Especificaciones de la Turbina de Gas 20
2.0.2 Teoría de la Turbina de Gas (Ciclo Brayton) 21
2.0.3 Subconjuntos Principales de la Turbina de Gas 22
2.0.4 Funcionamiento de la Turbina de Gas 23
2.0.5 Soporte de la Turbina 32
2.1 Sistema de Arranque Neumático 33
2.1.1 Funcionamiento del Sistema 34
2.1.2 Motores de Arranque 36

9
Pagina
2.2 Sistema de Gas Combustible 38
2.2.1 Funcionamiento del Sistema 38
2.2.2 Inyectores y Múltiple de Gas Combustible 40
2.2.3 Antorcha de Encendido (Quemador) 41
2.3 Sistemas de Aceite 43
2.3.1 Sistema de Aceite Lubricante 44
2.3.2 Bomba Auxiliar de Aceite Lubricante 45
2.3.3 Sistema de Aceite Hidráulico 46
2.3.4 Sistema de Servoaceite 46
2.3.5 Bomba Principal de Aceite Lubricante y de Aceite Hidráulico Impulsada por la
Turbina
47
2.4 Sistemas de Aire 48
2.4.1 Aire de Combustión 48
2.4.2 Aire Presurizante de los Sellos de Aceite 48
2.4.3 Aire de Enfriamiento de la Turbina 49
2.4.4 Aire Enfriador de las Toberas 50
2.4.5 Aire Purgado 51
2.4.6 Aire de Control 52
2.4.7 Sistema de Álabes Variables 53
III Mantenimiento de la Turbina de Gas Solar - Centauro
3.1 Procedimiento Normal de Paro 57
3.1.1 Consola de Control 57
3.1.2 Secuencia de Paro 58
3.1.2 Paro por Mal Funcionamiento 59
3.2 Mantenimiento de la Turbina 60
3.2.1 Mantenimiento Operacional 61
3.2.2 Mantenimiento Intermedio 61
3.2.3 Mantenimiento Mayor 61
3.3 Tareas de Mantenimiento a Realizar 62
3.4 Comprobación antes del Arranque 64
3.5 Procedimiento de Arranque 65
3.5.1 Secuencia de Arranque 65
3.5.2 Comprobaciones durante la Operación 67

10
Pagina
IV Alineación de la Turbina de Gas Solar Centauro – Reductor de Velocidad
4.0 Alineación 69
4.1 Instrumentos Utilizados en la Alineación 71
4.2 Representación Gráfica de una Lectura 75
4.3 Condición Fundamental de la Alineación 76
4.4 Lectura Total del Indicador 77
4.5 Alineación de la Turbina de Gas Solar Centauro – Reductor de Velocidad 80
II.2 Costos 90
CAPITULO III
III.1 Aportaciones o Contribuciones al Desarrollo 92
III.2 Bibliografía 93
III.3 Anexos 94
Glosario 96

11
INTRODUCCIÓN
El siguiente trabajo es acerca de las turbinas de gas; empezando a hablar de ellas de
forma general, explicando su clasificación de acuerdo a sus características, sus partes
principales, los materiales más comúnmente usados en su construcción, los combustibles
que utilizan y sus aplicaciones en la industria.
Después, ya de manera particular se explicará el funcionamiento (Ciclo Brayton) de
la turbina de gas marca Solar modelo Centauro, mencionaremos las especificaciones
particulares para saber a detalle cada uno de los conjuntos que forman parte de la turbina,
también se hablará del sistema de arranque de la turbina, el sistema de gas combustible, de
aceite y de aire; todos estos sistemas involucrados en el funcionamiento de la misma.
Más adelante se dará a conocer el procedimiento normal de Paro, las causas que
originen un paro por mal funcionamiento, las tareas de mantenimiento que se le hacen a la
turbina, su procedimiento de arranque y sus comprobaciones durante la operación.
Para finalizar, se explicará la secuencia de trabajo para alinear la turbina con un
reductor de velocidad y los factores que debemos considerar durante la alineación; así
como también los instrumentos utilizados en el proceso de alineación tales como
indicadores, micrómetros de exteriores e interiores, así como la instalación de los mismos
para la toma de lecturas.

12
CAPITULO I

13
JUSTIFICACIÓN
En la actualidad, son muy escasas las industrias en las cuales no se cuente con
equipo dinámico para la elaboración de sus productos y por lo tanto es muy importante
obtener el mayor tiempo posible de operación de los mismos. Para poder lograr esto, es
necesario contar con programas de mantenimiento adecuados, lo que incluye una correcta
alineación de la maquinaria.
Como sabemos un buen mantenimiento preventivo y predictivo, nos da por
resultado mayor tiempo de operación de los equipos, evitando así la realización de
mantenimientos correctivos y de paros innecesarios de los equipos, lo cual repercutiría en
los costos de producción de las industrias.
También debemos de tomar en cuenta que una buena alineación de los equipos
dinámicos es un factor importante a considerar ya que se ha comprobado que una
alineación incorrecta es la responsable de más de la mitad de las fallas que se presentan en
los equipos, debido a los esfuerzos y vibraciones que puede provocar el desalineamiento,
dando como resultado el daño a los diversos elementos de los cuales están formados dichos
equipos, tales como chumaceras, rodamientos, flechas, etc., e incluso en casos extremos se
puede llegar a la destrucción total del equipo.

14
NATURALEZA, SENTIDO Y ALCANCE DEL TRABAJO
Este trabajo es acerca de las turbinas de gas; hablaremos sobre su funcionamiento,
sus características, partes principales y los materiales más comúnmente usados en la
construcción de las turbinas de gas, también se hace mención de su aplicación en la
industria. En este trabajo se pondrá especial atención a un tipo de turbina que es la de gas
de marca Solar y modelo Centauro.
El objetivo es el de mostrar la importancia y beneficios que dan por resultado el
hecho de llevar a cabo un buen programa de mantenimiento y el de realizar una alineación
correcta del equipo; y ver la relación tan estrecha que hay entre el mantenimiento y la
alineación para lograr mayores tiempos de operación de los equipos dinámicos.
Básicamente este trabajo está dirigido a los alumnos recién egresados y a las
personas relacionadas con este tipo de equipo y que les interese conocer de una forma
sencilla lo antes mencionado con respecto a las turbinas de gas y la importancia que tiene el
de llevar a cabo un buen programa de mantenimiento y una alineación correcta.

15
CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES ESENCIALES
La estación de compresión Poza Rica II, ubicada en la carretera Poza Rica –
Papantla; cuenta con 6 turbinas de gas de marca Solar y modelo Centauro de las cuales 3
son utilizadas para accionar unas bombas que manejan un caudal de 40 000 BPD de aceite
crudo, cada una con una presión de descarga de 150 Kg/cm2
. Las turbinas se acoplan
directamente con un reductor de velocidad y este a su vez con las bombas, denominadas en
este caso turbobombas por ser accionadas por una turbina. En la sección de Turbobombas
todavía se cuenta con espacio para instalar 2 turbinas más con sus respectivas bombas.
Las otras 3 turbinas de gas impulsan a unos compresores con una presión de succión
de 3 Kg/cm2
y una de presión de salida de 20 Kg/cm2
con un flujo 6 000 000 ft3
/día de gas
natural, el cual proviene de los diversos pozos de producción de la región para después
enviarlo al Complejo Procesador de Gas “Poza Rica”. Los compresores de gas si están
acoplados directamente con la turbina, y por esto se les llaman turbocompresores.
Básicamente las turbinas tienen la función de proporcionar la potencia mecánica
requerida por las bombas y los compresores para que estos equipos puedan enviar el aceite
crudo y el gas natural (respectivamente) al centro de trabajo, en donde serán sometidos a
una serie de procesos físicos y químicos para obtener productos comerciales finales para el
mercado y productos intermedios que se envían a las plantas petroquímicas.

16
CAPITULO II
PROCESOS DEL TRABAJO

17
CLASIFICACIÓN DE LAS
TURBINAS DE GAS

18
1.0 CLASIFICACIÓN DE LAS TURBINAS DE GAS
1.0.1 Tipos de Turbinas
Básicamente existen tres tipos de turbinas para la generación de trabajo mecánico:
 Turbinas hidráulicas
 Turbinas de vapor
 Turbinas de gas
1.0.2 Turbinas hidráulicas
La turbina hidráulica es aquella que aprovecha la energía cinética del agua,
transformándola en energía mecánica.
La energía cinética del agua se obtiene al hacer pasar ésta por una diferencia de
altura (salto de agua) a través de una tubería, la cuál desemboca en la turbina hidráulica, ya
sea en forma radial o axial.
1.0.3 Turbinas de vapor
Una turbina de vapor desarrolla trabajo mecánico, aprovechando la energía térmica
disponible en el vapor en expansión. El calor y el trabajo mecánico, son dos formas de
energía, que pueden ser convertidas de una forma a otra.
La energía térmica es convertida en dos etapas. El vapor se expande en las toberas y
se descarga a alta velocidad, convirtiendo la energía térmica disponible a energía de
velocidad (energía cinética), el vapor a alta velocidad golpea y mueve los álabes de la
turbina convirtiendo la energía de velocidad en trabajo mecánico.
1.0.4 Turbinas de gas
La turbina de gas, también denominada turbina de combustión, utiliza el flujo de
gas como medio de trabajo para convertir energía térmica en energía mecánica. Unas
toberas estacionarias lanzan chorros de dicho gas contra los álabes de una turbina, y el
impulso de los chorros hace girar el eje de la turbina. Una turbina de combustión de ciclo
simple incluye un compresor que suministra aire comprimido a la cámara de combustión.

19
El combustible, en forma gaseosa o nebulizada, también se inyecta en dicha cámara,
donde se produce la combustión. Los productos de la combustión salen de la cámara a
través de las toberas y hacen moverse a la turbina, generando el trabajo mecánico que
puede utilizarse para mover a un compresor, a una bomba o a un generador eléctrico. A
continuación se muestra una clasificación de las turbinas de gas basándose en sus
características.
Figura 1.1 Clasificación de las turbinas de gas
La turbina de flujo radial, es aquella en la que los gases fluyen del perímetro de la
rueda a través de la misma, escapando del ojo o centro de la misma.
La turbina de flujo axial, es aquella en la cual el flujo circula esencialmente en
dirección axial paralela a su eje.
La turbina de gas de un solo eje, consiste en un conjunto de componentes mecánicos
giratorios acoplados a un eje común.
Por la dirección del flujo
radial
axial
Por la disposición
de sus ejes
Por sus diferentes
ciclos
Por sus dispositivos
De un solo eje
De dos ejes
De varios ejes
Ciclo abierto
Ciclo cerrado
Con regeneración
Con refrigeración
Con recalentamiento
Turbinas de Gas

20
En el tipo de turbina de gas de dos ejes, la turbina de fuerza se divide en dos partes.
En la primera, se tienen montados en un eje común al compresor, a la cámara de
combustión y a la turbina gasógena (la cuál puede ser de uno o varios pasos); mientras que
en la segunda, en un eje independiente, se encuentra la turbina de potencia la cual va a ir
acoplada, ya sea por medio de una caja de engranes o directamente al equipo impulsado.
En términos generales, la turbina de un solo eje, se ajusta mejor a las aplicaciones
de velocidad constante como rotores de un generador eléctrico, y aún puede aprovecharse
para mover bombas o compresores en instalaciones en las que puede mantenerse la
velocidad constante.
Por otro lado, el requerimiento de potencia y torque en el arranque será mayor para
una turbina de un solo eje que para una de dos; debido a que la turbina de un solo eje tiene
que arrancar y acelerar la masa giratoria de la máquina y el equipo accionado, mientras que
en la turbina de dos ejes utiliza motores de arranque para acelerar la sección del generador
de gas y a medida que la máquina va acelerando, va ejerciendo poco a poco el torque
suficiente para impulsar la turbina de potencia, y con ésta al equipo impulsado.
Dentro de la clasificación por ciclos de trabajo de la turbina, se encuentra el de ciclo
abierto, el cual se caracteriza porque no existe recirculación del fluido de trabajo (producto
de la compresión y aire) dentro de la planta, ya que la entrada y la salida están abiertas a la
atmósfera.
Una máquina de ciclo cerrado es en la que el fluido de trabajo sé recircula
continuamente en la máquina y no se pone en contacto físicamente con los productos de la
combustión.

21
1.1 PARTES PRINCIPALES DE LAS TURBINAS DE GAS
1.1.1 Compresor de aire
El compresor de aire es el primer elemento mecánico básico en el ciclo de la turbina
de gas. En la actualidad hay dos tipos de compresores que se usan en las turbinas de gas.
Son los compresores centrífugos y los compresores de flujo axial. Hablando en forma
general, las turbinas de gas grandes (1000 HP y mayores) utilizan compresores de varios
pasos de flujo axial por su capacidad para manejar grandes volúmenes de aire con alta
eficiencia.
Las maquinas de turbinas de gas pequeñas utilizan uno o dos compresores
centrífugos.
Figura 1.2 Compresores de flujo axial y centrífugo
1.1.2 Cámara de combustión
La cámara de combustión es el segundo componente básico en el ciclo de la turbina
de gas. La cámara de combustión debe operar eficientemente en un amplio margen de
condiciones ambientales con velocidades de flujo de combustible muy variables para
condiciones desde maquina sin carga hasta con carga total especificada.
Con objeto de tener una combustión completa, se requiere una mezcla
estequiométrica de aproximadamente 15 partes de aire (en peso) por una parte de
combustible en la zona primaria donde ocurre.

22
Sin embargo, la máquina de turbina de gas requiere aproximadamente de 70 a 80
partes de aire (en peso) por una parte de combustible, con objeto de enfriar los gases de
combustión de aproximadamente 1915 o
C a las temperaturas de entrada permitidas por la
turbina.
Puesto que una mezcla diluida es difícil de encender y mantenerla en combustión
continuamente, por eso que se debe obtener una mezcla estequiométrica en lo que se llama
la zona primaria de la cámara de combustión. La zona de la cámara en la que se admite aire
para enfriar los gases calientes de la combustión se conoce como zona secundaria de la
cámara de combustión.
Se usan dos métodos básicos para la inyección de combustible. En un sistema, el
combustible se inyecta a la cámara de combustión por medio de un atomizador o conjunto
de boquilla como neblina fina y se quema en esta forma. En el otro conocido como el tipo
vaporizador, el combustible se alimenta dentro de un tubo que esta rodeado por gases de
combustión. El tubo caliente y algo de aire caliente que fluye por dentro de él evaporan el
combustible y la mezcla rica de combustible y aire se descarga en la zona de combustión en
donde se mezcla con aire adicional y se quema. El método más común de inyección de
combustible liquido es el de conjunto de boquilla o atomizador.
El mismo sistema básico de combustión se utiliza cuando se queman combustibles
gaseosos. A continuación se muestran 4 tipos de cámaras de combustión.

23
Figura 1.3 Cámaras de combustión

24
1.1.3 Turbina
El tercer elemento básico en la turbina de gas es la turbina de expansión o elemento
productor de fuerza de la maquina. Los gases calientes, bajo presión de la cámara de
combustión, proporcionan la energía para la turbina. La temperatura de los gases que entran
en la turbina varía aproximadamente de 650 a 915 o
C en las operaciones continuas a plena
carga para la mayoría de las turbinas.
La primera parte de cada paso de la turbina es un conjunto de boquillas. Las
boquillas restringen, aceleran (un proceso de expansión) y dirigen el flujo hacia la rueda de
la turbina. Después de pasar a través de la boquilla y de entrar al rotor, el gas caliente
continua su proceso de expansión a través de los álabes de la rueda de la turbina e imparte
fuerza giratoria al eje de la turbina.
Aproximadamente dos terceras partes de la fuerza total desarrollada por la turbina
se utilizan para mover el compresor y los accesorios de la máquina.
Figura 1.4 Turbina

25
1.1.4 Cojinetes
Un juego de cojinetes, fijos en la armazón, que tienen la función de soportar el eje.
Los cojinetes de las turbinas deben estar amplia y continuamente lubricados, debido a que
el eje de la turbina gira a velocidades muy altas. Actualmente, en todas las turbinas se
emplea la lubricación forzada. Un deposito con cierta cantidad de aceite está situado al
extremo de la turbina y va conectado a las bombas de lubricación principal y auxiliar. La
temperatura del aceite a la salida de los cojinetes, puede oscilar entre los 40 y 50 o
C y la
temperatura del aceite refrigerado es de 27 a 38 o
C.
Figura 1.5 Cojinetes
1.1.5 Carcasa
Una envoltura o carcasa, normalmente dividida en 2 partes, con las mitades
atornilladas entre si para facilitar su acoplamiento y desmontaje para la inspección y
mantenimiento de la turbina, contiene el sistema de álabes fijos o distribuidores.

26
1.2 MATERIALES USADOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE TURBINAS.
En las turbinas de pequeña potencia, la carcasa esta construida de hierro colado de
buena calidad. Para turbinas de mediana y gran potencia se prefiere el empleo del acero
moldeado, y si han de soportar presiones o temperaturas muy altas, se utilizan aleaciones
especiales de molibdeno, vanadio, cromo y otros elementos.
Los álabes estacionarios, situados en la carcasa, se construyen de fundición especial
si se trata de temperaturas inferiores a 400 o
C y de acero colado, y a veces, de acero al
molibdeno, para temperaturas superiores.
Para velocidades de hasta 7 000 r.p.m., los rotores están constituidos por el eje y por
las ruedas motrices; las ruedas motrices se montan en caliente sobre el eje, y después se
aseguran por medio de chavetas. Según la temperatura y los esfuerzos mecánicos a que se
hallan sometidos, para el eje y las ruedas se emplea un acero especial al cromo, níquel y
molibdeno.
Acero inoxidable
Originalmente los aceros inoxidables eran simples aleaciones de fierro, cromo y
carbón. Actualmente, la mayoría de los aceros al cromo contienen cantidades pequeñas
pero significativas de uno o más elementos como níquel, molibdeno, tungsteno, cobre,
selenio, azufre, fósforo y nitrógeno, siendo el cromo el elemento clave.
Para que un acero sea realmente inoxidable, el contenido de cromo debe de ser por
lo menos el 11.5 % de la aleación por casi nueve veces más de fierro.
Cuando el cromo se agrega al fierro en un 11.5% o más, se forma espontáneamente
una película delgada de oxido de cromo sobre la superficie expuesta al aire.
Esta película fina actúa como barrera para retener la oxidación o corrosión evitando
que el acero se manche, de ahí su nombre de acero sin mancha o acero inoxidable.

27
Los aceros inoxidables con 12% de cromo en condición de recocidos pueden ser
endurecidos por tratamiento térmico y obtener un rango amplio de propiedades mecánicas;
poseen buena resistencia a la corrosión para diversas condiciones atmosféricas y procesos
industriales.
Su excelente resistencia a la erosión los hace idealmente adecuados para los álabes
de las turbinas, asientos de válvulas y otras aplicaciones.
Los aceros más comúnmente usados para la construcción de turbinas son:
Aceros 12 % Cromo, martensíticos, tipos 403 y 410
Composición química en porciento:
Tipo 403 Tipo 410
Carbón (C) 0.15 máx. 0.15 máx.
Manganeso (Mn) 1.00 máx. 1.00 máx.
Fósforo (P) 0.04 máx. 0.04 máx.
Azufre (S) 0.03 máx. 0.03 máx.
Silicio (Si) 0.50 máx. 1.00 máx.
Cromo (Cr) 11.50 – 14.50 11.50 – 14.50
Fierro (Fe) Balance Balance
Níquel (Ni) 0.75 máx. 0.75 máx.
Nota: En el Anexo 1 se muestran más propiedades de estos aceros.
El tipo 410 con su contenido básico de 12 % cromo es utilizado en aplicaciones
generales de corrosión y de resistencia al calor.
Con máximo contenido de carbón se obtienen propiedades definidas de
endurecimiento al aire, y con tratamiento térmico se pueden alcanzar durezas arriba de 400
Brinell.
Se utiliza para partes de bombas, asientos de válvulas, cuchillería, equipo de
refinería y petroquímica.
El tipo 403 es similar, pero con procesamiento especial se utiliza en turbinas.

28
1.3 COMBUSTIBLES
Generalmente se usan tres tipos de combustibles para turbinas de gas: gas natural,
gas licuado (butano o propano) y combustibles líquidos.
Gas natural
El gas natural es el combustible ideal en muchos aspectos para la operación de las
turbinas de gas. No requiere vaporización previa a su combustión como los combustibles
líquidos. Es limpio y no tiene impurezas que ocasionen depósitos, corrosión o erosión en
los álabes de la turbina. No produce contaminantes del aire o impurezas de gases de escape
cuando se quema correctamente.
Gas licuado del petróleo
Los gases licuados del petróleo como el propano y el butano son excelentes
combustibles para usar en turbinas de gas. Sus características de combustión son
prácticamente idénticas a las del gas natural.
Figura 1.6 Recipientes de almacenamiento de propano y butano
Combustibles líquidos
Por mucho margen el mayor número de turbinas de gas actualmente en servicio
utilizan combustible líquido. Los combustibles líquidos se usan exclusivamente para
alimentar turbinas de gas para servicio de aviación y como pocas excepciones, para uso
marino y terrestre.

29
1.4 APLICACIONES DE LAS TURBINAS DE GAS
En la actualidad, las turbinas de gas ocupan un lugar importante en la industria,
especialmente en la generación de electricidad (fig. 1.7 ) donde encontramos los tres tipos
de turbinas antes mencionados, incluso se han aplicado dos tipos de turbinas de manera
conjunta en el llamado ciclo combinado, en el cual la cantidad considerable de calor que
queda en los gases de escape de la turbina se dirige hacia una caldera denominada
generador de vapor por recuperación de calor. El calor recuperado se usa para producir
vapor, que alimenta una turbina de vapor asociada. El rendimiento combinado es un 50%
mayor que el de la turbina de gas por sí sola. Hoy se instalan turbinas de ciclo combinado
con una eficiencia térmica del 52% y más.
En algunos países las turbinas de gas, tanto de ciclo simple como combinado,
ocupan un lugar importante en la generación de electricidad a gran escala. Es posible
obtener una potencia por unidad superior a los 200 megavatios (MW), y la potencia de una
turbina de ciclo combinado puede superar los 300 MW.
Figura 1.7 Generación de electricidad
Además de la industria eléctrica, las turbinas de gas han tenido gran aceptación en
otras industrias como la petroquímica y la petrolera, en donde se utilizan para accionar
otros equipos tales como bombas y compresores, ya sea para el transporte de líquidos o
gases según sea el caso.

30
Otras de las industrias donde ocupan un lugar muy importante las turbinas de gas es
en la industria naval y ferrocarrilera en donde son utilizadas para propulsar barcos y trenes
respectivamente.
También en la aeronáutica en la cual las turbinas se emplean para dar el impulso
necesario a los aviones en los cuales se llegan a instalar de 3 a 5 turbinas dependiendo el
tamaño del avión. A continuación se muestra una figura representativa de esta aplicación.
Figura 1.8 Aplicación en la aeronáutica.

31
FUNCIONAMIENTO DE
LA TURBINA DE GAS
SOLAR CENTAURO

32
2.0 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA
La turbina de gas Solar modelo Centauro de dos ejes, con velocidad variable y flujo
axial es la unidad motriz del equipo accionado.
La turbina produce un flujo continuo de aire comprimido por la sección compresora,
una combustión continua dentro de la sección de combustión, y una entrega continua de
potencia desde la sección de la turbina. Los gases quemados son expulsados a la atmósfera
a través de la sección de escape.
Figura 2.1 Turbina de gas marca Solar modelo Centauro

33
2.0.1 Especificaciones de la turbina de gas
DESCRIPCIÓN DATOS
COMPRESOR
Tipo Axial
Número de etapas 11
Relación de compresión 9.1:1
Flujo 17.2 Kg/s ( 38 lb/s )
Velocidad 15 000 rpm
CÁMARA DE COMBUSTIÓN
Tipo Anular
Encendido Quemador
Número de toberas de combustible 10
TURBINA DEL PRODUCTOR DE GAS
Tipo Axial
Número de etapas 2
TURBINA DE POTENCIA
Tipo Axial
Número de etapas 1
COJINETES
Muñón Zapatas basculantes
Empuje Pista cónica fija
MATERIALES DE FABRICACIÓN
Caja de entrada de aire Hierro dúctil
Carcasa del compresor Acero al carbono/285
Álabes del compresor Acero inoxidable 17 – 4 PH
Caja de la cámara de combustión Acero al carbono/285
Revestimiento de la cámara de combustión Aleación para alta temperatura – Hastelloy X
Caja de soporte de las toberas de la turbina Hierro nodular Ni resist. D5B
Toberas de la turbina, 1ª y 2ª etapa Aleación para alta temperatura X-45-M
Toberas de la turbina 3ª etapa Aleación para alta temperatura N-155
Discos de la turbina Superaleación en base a hierro V57
Álabes de la turbina, 1ª etapa Fundición en base a Ni, MAR-M-421
Álabes de la turbina 2ª etapa Aleación para alta temperatura, MAR-M-421
Álabes de la turbina 3ª etapa Aleación de acero para fundición 713C
Difusor de escape Hierro dúctil Ni resist. D5B
Caja de accionamiento de accesorios Hierro dúctil
Nota: En el Anexo 2 se muestran las dimensiones de la turbina.

34
2.0.2 Teoría de la turbina de gas (Ciclo Brayton)
La turbina de gas es básicamente un motor térmico que genera energía térmica y la
convierte en energía mecánica mediante la aplicación de procesos termodinámicos (Ciclo
Brayton) de forma que ocurran dentro de un ciclo de procesos.
Figura 2.2 Ciclo Brayton
Los eventos del ciclo comprenden los cuatro procesos siguientes:
Figura 2.3 Diagrama del funcionamiento de la turbina
 Compresión: se comprime el aire atmosférico
 Combustión: se añade combustible al aire comprimido y se enciende la mezcla
 Expansión: los gases de combustión se expanden y producen trabajo
 Escape: los gases del escape se descargan a la atmósfera

35
2.0.3 Subconjuntos principales de la turbina de gas
La turbina de gas consta de varios subconjuntos principales conectados en línea
mediante pernos o tuercas en la carcasa o en las bridas de la caja de cada subconjunto.
Figura 2.4 Subconjuntos principales de la turbina

36
2.0.4 FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA DE GAS
Los procesos termodinámicos que tienen lugar en la turbina de gas son continuos.
Se produce un flujo continuo de aire comprimido desde la sección del compresor, una
combustión continua dentro de la cámara de combustión, y una salida de potencia continua
desde la sección de la turbina de potencia.
El aire es aspirado hacia la sección del compresor a través de la boca de admisión de
aire por el rotor del compresor, al principio por la potencia entregada al rotor del compresor
por el motor de arranque, y luego por la potencia producida en la sección de la turbina
gasógena al comenzar la combustión.
El aire comprimido pasa a través del difusor, en donde una parte de su energía
cinética se convierte en presión, y desde aquí pasa a la cámara de combustión en donde el
combustible se inyecta al aire presurizado.
Figura2.5 Flujo de aire en la turbina
Durante el ciclo de arranque de la turbina, el quemador, que penetra en la cámara de
combustión y va alimentado por una tubería de combustible separada, se enciende mediante
una bujía.

37
El quemador a su vez enciende la mezcla de combustible que entra en la cámara de
combustión; manteniéndose una combustión continua durante tanto tiempo como haya un
suministro de aire presurizado y de combustible. El quemador se apaga más tarde.
El rápido aumento de la temperatura dentro de la cámara de combustión produce un
aumento considerable de volumen y velocidad de flujo en los gases de combustión. No se
produce, sin embargo, ningún cambio en la presión.
Como resultado de ello, los gases calientes se expanden a través de la sección de la
turbina, produciéndose un movimiento rotatorio (o energía cinética) en el rotor de la turbina
cuando los gases quieren proseguir su camino, pero se topan con las paletas del rotor. Los
gases que se van expandiendo impulsan los rotores de la turbina de gas y de la turbina de
potencia.
Los rotores de la turbina gasógena y de la turbina de potencia son mecánicamente
independientes entre sí, la turbina gasógena de dos etapas se usa para impulsar el
compresor y los accesorios de la turbina solamente. El rotor de la turbina de potencia de
una sola etapa absorbe la energía restante de los gases de escape, suministrando la potencia
al equipo impulsado a través del cople.
Durante la aceleración, puede acumularse un exceso de aire comprimido en las
etapas finales de compresión y podría causar un paro repentino de la turbina; esto se evita
haciendo pasar parte del exceso de aire a través de la válvula de purga de aire hacia el
sistema de escape.
Conjunto de impulsión de los accesorios
El conjunto de impulsión de los accesorios, montado en el extremo delantero de la
turbina, provee tomas de entrada y de salidas de potencia de la velocidad rotativa necesaria
a través de piñones y engranes de dentadura recta.
Se incorporan zapatas de montaje en la cara delantera de la carcaza de impulsión de
los accesorios para la bomba de lubricación y aceite hidráulico, bomba de aceite de sello,
bomba de aceite para el servo-sistema y caja adaptadora de arranque. Los motores gemelos
de arranque neumático van montados en la caja adaptadora.

38
El tren de engranajes va impulsado por los motores de arranque a través del
embrague de arranque durante el arranque y la aceleración, e impulsado por el rotor y el
piñón del compresor durante la operación normal.
Figura 2.6 Conjunto de impulsión de los accesorios
Conjunto del compresor y de admisión de aire
El conjunto de admisión de aire tiene una abertura anular de 360o
, cubierta por una
rejilla de malla estrecha. La caja de admisión de aire soporta el cojinete delantero del eje
del rotor del compresor y va empernada a la caja de impulsión de accesorios.
El conjunto compresor de once etapas es de flujo axial e incorpora los conjuntos de
paletas guía variables de admisión, el conjunto de la caja del compresor, el conjunto
difusor, la caja soporte del cojinete del compresor, y el conjunto de rotores (álabes
rotatorios) del compresor.

39
Los álabes guía variables de admisión reducen el flujo de aire hacia las dos primeras
hileras de estatores durante el arranque para no tener que restringir los limites de
sobrepresión. Las paletas comienzan a abrirse aproximadamente al 70% de la velocidad y
se abren completamente al llegar al 87% de la velocidad.
El conjunto de rotores, soportado a ambos extremos por cojinetes de zapata
basculante, va conectado al tren de engranajes de impulsión de los accesorios y al eje rotor
de la turbina.
Etapas del compresor
El conjunto de rotores del compresor consta de once rotores dotados de álabes,
retenidos entre si mediante un perno pasante y soportados por cojinetes en sus extremos
delanteros y trasero. Los estatores son álabes estacionarios entre cada hilera de álabes
rotativos del compresor para dirigir el flujo de aire al ángulo apropiado de entrada en la
siguiente etapa de compresión. Una hilera de álabes rotativos y una hilera de álabes
estacionarios forman una etapa. El compresor Centauro tiene once etapas.
Figura 2.7 Compresor de la turbina de gas

40
Aerodinámica del compresor
El aire se comprime al aumentar y reducir alternativamente su velocidad. Los álabes
del rotor imparten energía cinética (movimiento) al aire de entrada. Cuando el aire es
arrojado contra los estatores, su velocidad se reduce y una parte de su energía cinética se
convierte en presión estática (y calor). Seguidamente, el aire pasa hacia la siguiente etapa,
en donde se repite el proceso hasta que se obtiene la presión deseada.
Nota:
La velocidad y la presión son inversamente proporcionales.
Conjunto de la cámara de combustión y turbina gasógena
El conjunto de la cámara de combustión y turbina gasógena consta de la caja
soporte de cojinetes de la turbina, el conjunto de la cámara de combustión, el conjunto de
rotor (álabes) de dos etapas de la turbina que impulsa al compresor.
Cámara de combustión
Hay diez inyectores de combustible montados en protuberancias alrededor de la caja
del combustor que soportan y penetran por el revestimiento de la cámara de combustión.
Figura 2.8 Caja del combustor

41
La cámara de combustión es de forma anular y de tipo de flujo recto. El conjunto de
gas combustible va montado alrededor de la circunferencia del combustor. La caja de la
cámara de combustión incorpora una brida para la instalación de la válvula de la purga de
aire.
Figura 2.9 Cámara de combustión anular
Turbina gasógena
El conjunto de rotores (álabes) de la turbina gasógena consta de un eje y dos rotores.
El conjunto va firmemente anclado por un perno pasante termoestirado. Las toberas de la
turbina van alojadas en una caja de toberas, voladas hacia delante de la brida trasera de la
caja de la cámara de combustión. Los cojinetes del conjunto rotor se hallan en la caja de
soporte de cojinetes. La mayoría de las áreas externas de temperatura extremadamente
elevada están recubiertas de un revestimiento de aislante de acero inoxidable para la
protección del personal y para evitar incendios.
Figura 2.10 Turbina gasógena

42
Conjunto de la turbina de potencia y colector de escape
Turbina de potencia
El conjunto de turbina de potencia consta del conjunto rotor de una sola etapa, la
caja de cojinetes, el difusor de escape, y el colector de escape. La caja del cojinete
delantero de la turbina de potencia, que soporta el cojinete delantero del rotor de la turbina,
va acoplada al conjunto del eje impulsor de salida.
Colector de escape
El difusor de escape va empernado a la brida trasera de la caja del combustor. El
colector anular de escape va aislado por un revestimiento de acero inoxidable y va
empernado a la brida trasera del difusor de escape.
Figura 2.11 Turbina de potencia

43
Flujo de aire y combustión
El aire comprimido proveniente del compresor pasa hacia el difusor. Aquí el aire se
expande, lo que resulta en una reducción de energía cinética y en el aumento
correspondiente de presión estática.
El aire presurizado del difusor pasa hacia la sección del combustor y lleva a cabo
dos funciones:
1. Aproximadamente un cuarto de su volumen se mezcla con combustible y se
enciende.
2. Los tres cuartos restantes se utilizan para enfriar los gases de combustión y el
revestimiento.
Una parte de la corriente de aire frío pasa entre la cámara de combustión y la caja de
la misma. Es importante recalcar que las temperaturas “frías” de la corriente de aire son
“frías”solo cuando se les compara con las temperaturas mucho más elevadas generadas por
el proceso de combustión.
Hay orificios y lumbreras en la bóveda del combustor para suministrar aire primario
para la combustión y sirven de ayuda para confinar el cono de la llama y evitar su
esparcimiento en los abanicos y contacto con los revestimientos internos y externos. Los
orificios que se hallan en los revestimientos interno y externo permiten el flujo de aire
secundario, el cual se dirige hacia atrás, evitando así que la llama haga contacto con las
superficies internas de los revestimientos. Este aire adicional asegura también una
combustión completa y absorbe parte del calor del combustible que se está quemando, con
lo que se reduce la temperatura de los gases que entran en la turbina gasógena.
El fin del proceso de combustión es el de aumentar la velocidad de los gases que
pasan a través de la sección de la turbina, haciendo que se expandan más rápidamente. El
proceso de combustión no tiene el fin especifico de aumentar la presión. El funcionamiento
de la turbina se determina finalmente por la velocidad de los gases que pasan a través de la
sección de la turbina.
Es importante tener en cuenta que el aire fluye desde el difusor hacia el combustor y
sale a través de la sección de la turbina. Por esto, la presión del aire en la sección difusora
es siempre mayor que en la sección combustora.

44
Debe evitarse que el cono de la llama haga contacto con la superficie interna y
externa. Se requiere de un flujo adecuado de aire para asegurar la combustión completa y el
enfriamiento de los gases calientes a la temperatura apropiada de admisión de la turbina. Si
no se cumple alguno de estos requerimientos, se producen serios daños a la cámara de
combustión o los componentes de la turbina.
Figura 2.12 Flujo de aire en la cámara de combustión
La sección de la turbina es similar a la sección del compresor; consta de varios
conjuntos de paletas rotatorias (álabes) emparedados con estatores. No obstante, el
funcionamiento y operación de la sección de la turbina son casi opuestas a la sección del
compresor. La sección del compresor convierte la energía mecánica (movimiento) en
presión estática; la sección de la turbina convierte la presión estática en energía mecánica.
P = Aire Primario
T5 = Temperatura de entrada en la turbina
Pcd = Presión de descarga del compresor S = Aire Secundario

45
2.0.5 Soporte de la turbina
La turbina de gas es soportada en el patín de la turbomaquinaria en los extremos
delantero y trasero de la turbina. El soporte trasero consiste en dos pedestales con clavijas
de soportes fuertes que enganchan las zapatas de montaje de cada lado de la caja del difusor
de escape para formar una montadura de muñón fuerte. Las patas del pedestal están
aseguradas por pernos al patín de la unidad; orificios ranurados en los componentes de
unión permiten los ajustes hacia delante y hacia atrás de la posición de la turbina en el
patín, y se usan lainas ranuradas para los ajustes verticales. Se proveen pernos de
movimientos verticales laterales y longitudinales para facilitar la alineación de la turbina
con el equipo impulsado y con el conjunto de accionamiento de accesorios.
Figura 2.13 Soporte de la Turbina

46
2.1 SISTEMA DE ARRANQUE NEUMÁTICO
Entre los componentes principales del sistema neumático de arranque se incluyen la
caja del adaptador, motores gemelos de arranque operados neumáticamente y dotados de
embrague de rueda libre, lubricados con válvulas de retención para los motores de
arranque, colador de entrada de aire/gas, válvulas piloto, filtro, orificio y válvulas de alivio.
Figura 2.13 Sistema de arranque neumático

47
2.1.1 Funcionamiento del sistema.
El sistema requiere un suministro de entrada de 2600 scfm (pies cúbicos por minuto
estándar) (1.22 m3
/s) de gas o de aire limpio y filtrado a una presión manométrica de entre
165 psig (11.6 kg/cm2
) y 200 psig (14 kg/cm2
). Cada operación de arranque necesita 2100
scfm (0.99 m3
/s) de aire o gas.
Al iniciarse el ciclo de giro/arranque del turbomotor, la presión piloto abre la
válvula activada de arranque. El suministro a presión de aire o gas entra por la válvula de
arranque y lubricadores y pasa hacia los motores de arranque, con los motores de arranque
comienza a girar.
El piñón de los motores de arranque engrana con un engranaje intermedio, el cual
transmite la rotación de arranque a un eje y a un embrague de cuña. Cuando el eje hace
girar la pista interna del embrague de cuña, las cuñas se traban contra la superficie externa,
y el momento de torsión de los motores de arranque se transmite a través de la pista externa
hacia la turbina.
Una vez que se produce la combustión y aumenta la velocidad del turbomotor, este
comienza a impulsar el tren de engranajes. Cuando el tren de engranajes excede de la
velocidad de los motores de arranque, las cuñas del desembrague se desacoplan,
permitiendo que el embrague gire a rueda libre.
Cuando la velocidad del turbomotor alcanza un valor predeterminado, típicamente
el 60%, se cierra el suministro neumático a los motores de arranque, con lo que estos se
paran.
Colador de aire/gas (opcional).
El filtrado inicial del suministro neumático corre a cargo del colador de
combustible. Un dispositivo de acero fundido en forma de Y que incorpora una rejilla de
malla 40. En su ramal inferior va instalado un tapón para permitir su limpieza.

48
Filtro piloto
El filtro piloto contiene un elemento filtrante reemplazable de 10 micrones
nominales o 25 micrones absolutos. El filtro va instalado en la tubería ascendente del
orificio reductor de presión.
Válvula de alivio
La válvula de alivio se abre a una presión de 200 psig (14 kg/cm2
) para limitar la
presión en la línea de aire/gas piloto.
Orificio reductor de presión
La línea de suministro de aire/gas piloto incorpora un orificio reductor de presión,
en la tubería ascendente de las válvulas piloto operadas por solenoide. El orificio crea una
caída de presión en la línea de suministro para asegurar que se abra el émbolo de las
válvulas piloto en el caso de que la presión de suministro fuere excesiva.
Válvulas piloto
Las válvulas piloto tridireccionales operadas por un solenoide de 24 volts de
corriente continua, al estar desactivadas aplican presión piloto a la válvula de cierre de los
motores de arranque, manteniéndola en posición cerrada. Al ser activadas, la presión piloto
se ventila a través de la válvula de cierre, lo que permite que se abra.
Lubricadores
Se instala un solo lubricador en la línea de suministro de cada motor de arranque
para alimentar aceite lubricante atomizado a las paletas de los motores de arranque. El
lubricador entrega un flujo nominal de aceite de 60 gotas por minuto cuando los motores
funcionan a 2000 rpm. El deposito de aceite del lubricador se rellena automáticamente al
mismo nivel que el de aceite en el tanque de aceite. Hay válvulas de retención que impiden
el retroflujo hacia el tanque.

49
Válvula de cierre de suministro para los motores de arranque
La válvula de cierre permanece en posición cerrada cuando el solenoide de la
válvula piloto esta desactivado. Al ventilarse la presión piloto, la válvula de cierre se abre y
permanece abierta durante todo el tiempo en que se disponga de presión principal de
aire/gas, hasta la aplicación de presión piloto mediante la desactivación del solenoide de la
válvula piloto.
2.1.2 Motores de arranque
Hay dos motores de arranque de tipo paleta, operados neumáticamente, montados
en la caja adaptadora de arranque, la cual va instalada en el conjunto de impulsión de los
accesorios. El momento de torsión total desarrollado por los motores al 30% de la
velocidad de la turbina es de 220 libras/pie aproximadamente a una presión de entrada en
los motores de arranque de 185 psig (13 kg/cm2
).
Figura 2.15 Motores de arranque

50
Caja adaptadora de los motores de arranque
Hay una caja adaptadora, sujeta a la cara frontal del conjunto impulsor, que prevé
superficies de montaje para los dos motores de arranque neumáticos.
Esta caja aloja también los piñones de los motores de arranque, el engranaje
intermedio impulsado por los piñones, el embrague de cuña, los cojinetes y el conjunto del
eje.
Figura 2.16 Caja adaptadora de los motores de arranque

51
2.2 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE
El sistema de gas combustible suministra combustible, a la presión y flujos
requeridos, hacia los inyectores de combustible en la cámara de combustión. El sistema
programa automáticamente el combustible durante la operación con el fin de mantener una
velocidad uniforme.
2.2.1 Funcionamiento del sistema
El gas combustible es suministrado al del conjunto de admisión de gas y avanza a
través del colador de gas hacia la válvula primaria de cierre y filtro de gas piloto. A medida
que la turbina comienza a girar después de iniciarse su arranque, el gas piloto abre la
válvula primaria del cierre del gas, admitiendo gas al conmutador de presión de prueba, la
válvula secundaria de cierre de gas permanece cerrada. El conmutador de prueba de la
válvula deberá permanecer cerrado, indicando así, que la válvula secundaria de cierre ha
permanecido completamente cerrada y que la válvula primaria se ha abierto
satisfactoriamente.
Después de un periodo de 5 segundos, la presión piloto cierra la válvula primaria de
cierre. El conmutador de prueba de la válvula deberá permanecer cerrado, indicando así que
la válvula secundaria de cierre ha permanecido herméticamente cerrada.
A una velocidad del 15%, la presión piloto se ventila y la válvula secundaria de
cierre se abre, permitiendo que el gas aprisionado pase hacia el sistema de combustible. El
conmutador de prueba de la válvula deberá abrirse, indicando así que la válvula primaria de
cierre se ha abierto satisfactoriamente.
La presión del servo aceite la cual aumenta uniformemente con la rotación de la
turbina, mantiene el servoactuador extendido y la válvula del acelerador cerrada hasta que
el generador de rampa toma control posteriormente.
Diez segundos después de que la turbina alcanza una velocidad del 15%, las
válvulas de combustible se abren. El combustible avanza hacia la válvula de control
combustible, y seguidamente, el combustible regulado fluye hacia el múltiple de gas y
hacia el quemador. El combustible se distribuye a los 10 inyectores de combustible y se
inyecta a la cámara de combustión. Entonces, se activa el encendido.

52
Simultáneamente, el generador de rampa emite una señal al servoactuador para que
se retracte lentamente y mueva la válvula del acelerador hacia la posición de abertura
máxima para enriquecer progresivamente la mezcla de combustible – aire. El encendido se
produce sin tropiezos a la proporción óptima de aire – combustible.
La temperatura de la turbina aumenta rápidamente; aproximadamente a 350 o
F (176
o
C), se desactiva el generador de rampa. Entonces el control del servoactuador, y por
consiguiente, el control de la válvula del acelerador se transfiere al circuito de control de
“topping” de combustible. Diez segundos después de iniciarse la combustión se desactiva
el circuito de encendido y la combustión se mantiene independiente.
Figura 2.17 Sistema de combustible

53
La velocidad de la turbina aumenta automáticamente hasta la velocidad lenta
normal, y entonces se estabiliza a la velocidad seleccionada por el sistema electrónico de
control de velocidad. La posición de la válvula del acelerador se modifica de la forma
requerida para mantener la velocidad seleccionada.
Si la temperatura de la turbina o la velocidad de la turbina de potencia aumentan por
encima del máximo preseleccionado, el sistema de control “topping” modifica la posición
de la válvula del acelerador para reducir la temperatura o la velocidad a niveles
operacionales seguros.
Al apretar el interruptor de paro, las válvulas de combustible se cierran, la
combustión cesa, y la turbina continua girando por su propia fuerza hasta detenerse
totalmente.
2.2.2 Inyectores y múltiple de gas combustible
El múltiple y los inyectores constan de un conjunto de múltiple de gas combustible,
un conjunto de tubos de múltiple a la cámara de combustión y diez inyectores de
combustible que también sirven para posicionar el revestimiento de la cámara de
combustión.
El conjunto del múltiple combustible, empernado a la carcaza de soportes de los
cojinetes de la turbina mediante seis abrazaderas, incorpore una protuberancia de entrada de
combustible y diez protuberancias de salida para la conexión de los conjuntos de tubos del
múltiple a la cámara de combustión.
Diez conjuntos de tubos múltiples a la cámara de combustión, cada uno con orificio
dosificador, alimentan gas del colector a las protuberancias de los inyectores en la carcaza
del combustor. Diez inyectores suministran combustible a los conjuntos de inyección de
aire y combustible, soldados al revestimiento de la cámara de combustión.
Los conjuntos de inyección de aire y de combustible mezclan el gas con el aire
suministrado por el compresor al permitir que el aire fluya a través del orificio de
alimentación de gas hacia la cámara de combustión.

54
Figura 2.18 Inyectores y múltiple de gas combustible
2.2.3 Antorcha de encendido (Quemador)
El conjunto quemador incluye la caja del quemador, el tubo de encendido y el
manguito perforado, la conexión de entrada de gas y una bujía de encendido.
El aire del combustor entra en el tubo de encendido a través de los lados perforados
del manguito de encendido. El gas combustible procedente de la válvula solenoide del
quemador se mezcla con el aire que no ha de quemarse; la mezcla se enciende por medio de
la bujía de encendido.
El combustible al quemador y el encendido son suspendidos al mismo tiempo
cuando la turbina alcanza los 350 o
F (176 o
C) y la combustión se mantiene.

55
Figura 2.19 Antorcha de encendido

56
2.3 SISTEMAS DE ACEITE
Entre los sistemas de aceite de la turbina se incluyen los de aceite lubricante, aceite
hidráulico, servoaceite y aceite de sello. Estos sistemas están estrechamente
interrelacionados y todos obtienen su provisión de aceite del tanque principal de aceite.
Figura 2.20 Sistemas de aceite

57
2.3.1 Sistema de aceite lubricante
El sistema de aceite lubricante provee aceite lubricante para los engranajes y
cojinetes de la turbina, y también suministra aceite a una presión regulada de entrada en la
turbina para el actuador de control de las paletas variables y para los sistemas de aceite
hidráulico, de servoaceite y de aceite de sello. Los componentes principales del sistema de
aceite lubricante incluyen el tanque de aceite, la bomba auxiliar de aceite (de pre/post
lubricación), la bomba principal de aceite lubricante impulsado por la turbina, y el conjunto
regulador del aceite lubricante. También se incluyen en el sistema de aceite lubricante los
filtros de aceite simplex o dúplex (opcional), el enfriador de aceite por aire con un motor de
ventilador accionado hidráulica o eléctricamente, varios conmutadores y válvulas de
control, y los indicadores de presión y temperatura para el monitoreo del sistema de aceite.
Operación del sistema de aceite lubricante
Al comenzar el arranque, la bomba auxiliar de aceite (pre/post lubricación) aspira
aceite del tanque y lo envía al conjunto regulador y al filtro o filtros de aceite. La presión
del aceite auxiliar se mantiene a 20 psig (1.4 kg/cm2
) mediante una válvula de alivio.
Seguidamente, el aceite fluye a través de un múltiple hacia los sistemas lubricantes de la
turbina. Después de un intervalo predeterminado de prelubricación (generalmente de 4
minutos) para el secuenciamiento de las válvulas de instalación), la turbina comienza a
girar y la bomba de aceite impulsada por la turbina comienza a suministrar aceite. A
medida que va aumentando la velocidad de la turbina, aumenta el volumen de aceite
suministrado por la bomba impulsada por la turbina. Cuando la presión de este aceite
alcanza un valor predeterminado, generalmente de 35 (2.4 kg/cm2
) psig, la bomba auxiliar
se detiene.
El aceite suministrado por la bomba principal al conjunto reguladores mantiene a 55
psig (3.8 kg/cm2
), mediante la válvula reguladora/descargadora de presión. Si la
temperatura del aceite excede de un valor predeterminado generalmente de 140 o
F (60 o
C),
entra en funcionamiento una válvula térmica o mezclador que envía el aceite al enfriador de
aceite.
El aceite pasa a través del filtro hacia el múltiple de aceite; de ahí pasa a través de
bifurcaciones hacia los diversos puntos de lubricación del turbo motor. El aceite destinado
al conjunto de impulsión de los accesorios lubrica los engranajes y el cojinete delantero del
rotor del compresor. El aceite de la caja de impulsión de los accesorios se drena por
gravedad al tanque de aceite.

58
Hay conductos de aceite a las cajas soporte de los cojinetes del compresor y de la
turbina que suministra aceite al cojinete trasero del rotor del compresor y a los cojinetes de
la turbina. El aceite recogido en las cajas de los cojinetes retorna al tanque de aceite por
gravedad. Una vez detenida la turbina, la bomba auxiliar de aceite lleva a cabo la post
lubricación. Dicha bomba auxiliar es puesta en marcha automáticamente por el sistema
eléctrico de control. Durante el ciclo de post-lubricación, esta bomba se encarga de enfriar
los cojinetes y los engranajes durante 55 minutos.
Indicadores del sistema de aceite lubricante
El sistema de aceite lubricante incorpora un indicador de presión y un indicador de
temperatura del aceite de la turbina. La temperatura del aceite se detecta en el conducto
principal de salida del conducto principal de salida del conjunto filtrante del aceite
lubricante. La presión del aceite se detecta en el conducto principal de salida del conjunto
ascendente del filtro de aceite, en el múltiple de distribución.
2.3.2 Bomba auxiliar de aceite lubricante
La bomba auxiliar de aceite lubricante (bomba de pre/post lubricación) instalada en
la tapa del tanque de aceite puede ser impulsada por un motor neumático o eléctrico. La
bomba alimenta de aceite del tanque a la turbina durante los ciclos de prelubricación y
postlubricación. La bomba es una unidad rotativa, de desplazamiento positivo, de tipo de
engranajes, y conectada por acoplamiento estriado al motor impulsor, opera generalmente a
1750 rpm y entrega un caudal de 56 gpm (3.5 l/s) a una presión de 50 psig (3.5 kg/cm2
).
Cuando la bomba va impulsada por un motor neumático, se requieren componentes
adicionales en el sistema; estos son similares a los usados en el sistema de arranque
neumático a saber: un colador de entrada aire/gas, una válvula de control del motor con
válvula de retención, un filtro piloto, válvulas de la solenoide piloto, y una válvula de alivio
(piloto). El sistema dispone de una válvula de alivio que limita la presión de salida de la
bomba a 20 psig (1.4 kg/cm2
). En el conducto descendente hay una válvula de retención
que evita la inversión del flujo hacia la bomba.

59
Figura 2.21 Bombas auxiliares y filtro de aceite lubricante
2.3.3 Sistema de aceite hidráulico
El sistema de aceite hidráulico suministra aceite de alta presión para impulsar el
motor del enfriador, en el caso de utilizarse un motor hidráulico. La bomba principal de
aceite lubricante impulsada por la turbina incorpora un elemento adicional para bombear el
aceite hidráulico. Hay una válvula de alivio en la tubería de suministro al motor del
ventilador que limita la presión del aceite hidráulico a 1550 psig (109 kg/cm2
).
2.3.4 Sistema de servoaceite
Este sistema dispone de un sistema de servoaceite impulsada por la turbina que
suministra aceite bajo presión para accionar el pistón del servoactuador electro hidráulico
del sistema de combustible. El sistema incluye también un filtro de servoaceite y una
válvula de alivio que limita la presión del servoaceite a 500 psig (35.2 kg/cm2
).
Bomba, filtro y válvula de alivio del servoaceite
La bomba del servoaceite impulsada por la turbina montada en la carcasa de
impulsión de los accesorios, es una unidad de tipo de engranajes y de desplazamiento
positivo.

60
A una velocidad del 100 % de la turbina, la bomba entrega un caudal de 3.3 gpm
(12.5 l/s), a una presión de 500 psig (35.2 kg/cm2
) de servoaceite al servoactuador
electrohidráulico.
Conjunto del tanque de aceite
El tanque de aceite, con una capacidad operacional de 221 galones (836.6 litros), va
montado en la base del patín. Incorpora deflectores internos, una válvula de drenaje, un
tapón de llenado, un indicador de nivel de aceite, y una conexión de ventilación a la
atmósfera. En caso necesario, puede instalarse un calentador de aceite en el tanque. Es
importante que el tanque no se llene excesivamente ya que puede producirse espumación y
obtenerse una ventilación inadecuada.
Indicador del nivel de aceite en el tanque
El indicador del nivel de aceite consta de un flotador y de un pasador guía dentro de
un tubo cilíndrico, sumergido en el tanque de aceite. El eje del puntero de la esfera
indicador va sujeto al flotador rotativo. El indicador exhibe el nivel de aceite en el tanque a
incrementos de un cuarto del tanque.
2.3.5 Bomba principal de aceite lubricante y de aceite hidráulico impulsada por la
turbina
La bomba principal de aceite lubricante de dos elementos y la bomba de aceite
hidráulico de un elemento son bombas de tipo engranajes y de desplazamiento positivo,
impulsadas por la turbina y dispuestas en tándem formando una sola unidad. Este conjunto
de bomba gira a unas 2000 rpm cuando la turbina funciona al 100% de velocidad, y cada
uno de los dos elementos de aceite lubricante a un régimen máximo de aproximadamente
148 gpm (9.3 l/s) y a una presión de 90 psig (6.3 kg/cm2
) a 150 psig (10.5 kg/cm2
).El
elemento de la bomba de aceite hidráulico, utilizada para impulsar el motor del ventilador
del enfriador de aceite, dispone de una capacidad de caudal de unos 18 gpm (1.1 l/s) a una
presión de 900 psig (63.3 kg/cm2
). Entre la bomba y el motor del ventilador hay una
válvula de alivio que se abre a una presión de 1550 psig (109 kg/cm2
).

61
2.4 SISTEMAS DE AIRE
El sistema de aire de la turbina, además de su función principal de proveer aire para
la combustión, presuriza también los sellos de aceite, enfría el rotor de la primera etapa,
facilita el funcionamiento uniforme de la turbina al impedir estados de sobrepresión a
velocidades criticas, y suministra aire de control para la operación del sistema de control de
combustible.
2.4.1 Aire de combustión
El sistema de aire comienza a funcionar cuando comienza a girar el rotor del
compresor de la turbina, aspirando aire del medio ambiente. El aire se comprime y se dirige
a través del difusor hacia la cámara de combustión, en donde se inyecta combustible y se
quema la mezcla de combustible. Esta acción transforma el aire en un gas caliente que se
expande a través de la turbina, creando energía mecánica, y que se expulsa hacia la
atmósfera a través del colector de escape.
2.4.2 Aire presurizante de los sellos de aceite
La turbina incorpora cuatro sellos de laberinto presurizados por aire para evitar
fugas de aceite lubricante de los cojinetes. El aire de descarga del compresor de la turbina,
obtenido de la caja de cojinetes de la turbina gasógena en dos puntos, se dirige a través de
tubos externos hacia el sello delantero del rotor del compresor y hacia el sello trasero de la
turbina de potencia.
El aire proveniente de la onceava etapa del compresor se dosifica a través de
pasillos internos hacia el sello de aceite trasero del rotor del compresor y hacia el sello de
aceite de la turbina gasógena. El flujo de aire total dirigido a los sellos, se descarga hacia el
tanque de aceite y se escapa a través de la ventilación del tanque de aceite, debe mantenerse
a un mínimo para evitar una reducción del flujo de aire hacia los sellos. Si las tuberías de
ventilación tienen el tamaño correcto, la contrapresión no debe exceder normalmente una
pulgada de agua.

62
Figura 2.22 Flujo de aire a los sellos de aceite
2.4.3 Aire de enfriamiento de la turbina
El aire purgado de la onceava etapa del compresor se utiliza para el enfriamiento de
la turbina. El flujo se dirige a través de orificios en la caja del cojinete del compresor hacia
el perno central del rotor de la turbina.
Una parte de este aire se dosifica hacia la cara delantera del rotor a través de un
sello de laberinto en el cubo de cada diafragma de tobera de intertapas. Otra parte de aire
pasa a través de orificios en el perno central de la turbina gasógena hacia la cavidad que se
halla en la parte trasera de la segunda etapa del rotor.
Una pequeña cantidad del aire de descarga del compresor se dirige a través de un
conducto anular hacia el diafragma de las toberas en la primera etapa de la turbina. El aire
sale a través de orificios dosificadores y enfría el borde delantero del rotor de la primera
etapa de la turbina.

63
2.4.4 Aire enfriador de las toberas
Se utiliza aire adicional purgado de la onceava etapa del compresor de la turbina
para el enfriamiento de la primera etapa de la turbina. Este aire, proveniente del área
circundante del revestimiento de la cámara de combustión pasa primero por una malla
anular en el colector de enfriamiento de la turbina.
Entonces el aire enfriador entra en las toberas vacías de la primera etapa a través de
tubos instalados en cada segmento de tobera, y sale finalmente a través de varios orificios
dosificadores ubicados en el borde trasero de cada tobera de la primera etapa.
Figura 2.23 Aire de enfriamiento de las toberas

64
2.4.5 Aire purgado
El aire se purga de la caja e la cámara de combustión cuando la turbina funciona a
una velocidad inferior al 75 % aproximadamente, con el objeto de evitar sobrepresiones en
la turbina durante la aceleración, está acción se lleva a cabo mediante una válvula de purga
de aire que opera por la presión de descarga del compresor y desvía el aire hacia el colector
de escape.
Válvula de purga de aire
La válvula de purga de aire del compresor, montada en el conjunto de la caja de la
cámara de combustión, está normalmente abierta y es del tipo pistón dotado de resorte. Esta
válvula reduce la contrapresión impuesta al compresor de la turbina durante el arranque y
operación a velocidad parcial (evitando así que el compresor entre en surge), ventilando
aire purgado hacia la atmósfera a través del colector de escape.
El aire del compresor que sale de la caja de la cámara de combustión va conectado
directamente al cilindro del pistón. Al iniciarse el ciclo de arranque de la turbina, el resorte
del pistón mantiene la válvula en posición abierta.
A medida que va aumentando la velocidad de la turbina, la presión de descarga del
compresor comienza a mover el pistón a 22 psig (1.5 kg/cm2
) aproximadamente, venciendo
la resistencia del resorte y cerrando la válvula.
La válvula se cierra completamente, evitando la salida del aire de entrega del
compresor cuando ha alcanzado 42 psig (2.9 kg/cm2
) aproximadamente y la velocidad de la
turbina es del 75 % aproximadamente.
De esta forma, las presiones se ventilan a la atmósfera a las velocidades más
probables de producir una sobrepresión (Surge) en el compresor; en la gama superior de
velocidad se utiliza el flujo total de aire del compresor para la operación normal.

65
Figura 2.24 Válvula de purga de aire
2.4.6 Aire de Control
La presión de descarga del compresor (Pcd) envía una señal de presión la válvula (o
válvulas) de control de combustible, esta señal se utiliza para facilitar la regulación del
flujo de combustible con el fin de obtener la relación adecuada de combustible/aire.
La tubería del aire de control tomada externamente de la caja de cojinetes de la
turbina, proporciona presión al indicador de Pcd, así como a la válvula de control de
combustible.

66
Figura 2.25 Flujo de aire de control de la turbina
2.4.7 Sistema de álabes variables
El sistema de álabes variables mantiene el compresor de la turbina funcionando al
máximo durante el arranque y la aceleración, así como sensitivo a la presión de descarga
del compresor.
El sistema va controlado neumáticamente por la presión de descarga del compresor
(Pcd) y es operado hidráulicamente para cambiar el ángulo de los álabes guía de entrada y
los álabes de la primera y segunda etapa para emparejar aerodinámicamente las etapas de
alta presión del compresor.
Los álabes tienen dos posiciones diferentes: la posición mínima de abertura y la
posición de máxima abertura. Este cambio de la posición de los álabes varía el ángulo
efectivo en el que el aire fluye por entre las paletas del rotor. El ángulo determina las
características de compresión para una etapa determinada de compresión.

67
Al cambiar la posición de los álabes variables, las etapas en que la baja presión es
critica, se realinean para mantener un flujo de aire y funcionamiento del compresor
satisfactorios durante el arranque y aceleración, así como durante la operación uniforme
normal. El movimiento de los álabes desde su posición de mínima abertura a la de máxima
abertura va controlado por un actuador de cilindro hidráulico que opera de acuerdo con la
presión de lubricación de la turbina.
El suministro de aceite y de retorno al actuador, va controlado por la presión de
descarga del compresor que actúa sobre un fuelle que comprime un resorte de
retroalimentación para posicionar la servo-válvula en el actuador. Cuando la presión de
descarga del compresor (Pcd) es inferior a 32 psig (2.2 kg/cm2
), las paletas se encuentran
en la mínima posición de abertura; a 32 psig (2.2 kg/cm2
) comienzan a moverse hacia la
posición de máxima abertura.
Actuador de control de los álabes variables
El actuador de control de los álabes consta de un cilindro hidráulico con un pistón y
un eje de salida, y de un conjunto de fuelle con un resorte de retroalimentación y una servo-
válvula.
El aceite lubricante de la turbina a la presión nominal de operación hace que el
pistón del actuador extienda o retraiga un eje de salida del actuador para mover los álabes.
Los álabes se mueven proporcionalmente a los cambios de la presión de descarga del
compresor; el pistón del actuador comienza a extenderse a 32 psig (2.2 kg/cm2
)de presión
del compresor y esta totalmente extendido a 42 psig (2.9 kg/cm2
).
Varillaje Mecánico
El eje de salida del actuador de control de los álabes variables va conectado
mediante un tensor de tornillo a un brazo de palanca. Hay tres tensores de tornillo que
conectan el brazo de palanca a los tres anillos del actuador; cada anillo contiene los
mecanismos que colectan los extremos más distantes de cada álabe variable.

68
Cada anillo actuador gira el grupo correspondiente de álabes de un rango
preajustado en fabrica. Esos ajustes de los álabes son precisos y de las divisiones de
rotación en grados, peculiares a cada turbina en particular, van grabadas en el soporte de las
paletas guía de entrada.
El rango aproximado de rotación de las paletas desde su posición de abertura
mínima a la de abertura máxima es de –35 a +5 grados para los álabes de la primera etapa,
y de –29 a 0 grados para las paletas de la segunda etapa. El ajuste este movimiento va
controlado por los tensores de tornillo que interconectan los componentes del varillaje
mecánico.
Figura 2.26 Varillaje del sistema de álabes variables

69
MANTENIMIENTO DE LA
TURBINA DE GAS
SOLAR CENTAURO

70
3.0 PROCEDIMIENTO NORMAL DE PARO.
3.0.1 Consola de Control
Normalmente, la consola de control es un gabinete a prueba de explosión instalado
en el extremo delantero de la turbina o en algunos casos en el interior de un cuarto de
control.
En la consola van instalados los controles e indicadores necesarios para llevar a
cabo el arranque y paro de la turbina; así como también para una verificación, operación y
control de la turbina.
Figura 3.1 Consola de control de la turbina

71
3.0.2 Secuencia de Paro
 Se deja que el turbomotor se enfríe si las condiciones operacionales lo permiten.
1. Gírese lentamente el botón de control de velocidad del turbomotor hacia la
izquierda para que el turbomotor descienda a la velocidad lenta normal
(aproximadamente el 62%). Se pone en marcha la bomba auxiliar de aceite de
sello y se abre la válvula de derivación del compresor a una velocidad del 90%
aproximadamente.
2. La turbina funciona a la velocidad lenta normal durante 3 ó 4 minutos.
 Se aprieta momentáneamente el conmutador de paro.
1. Se cierra el suministro de combustible, la combustión cesa, y la turbina
comienza a disminuir de velocidad.
2. Se pone en marcha la bomba auxiliar de aceite lubricante y continua la
operación de postlubricación durante 55 minutos.
3. La turbina se detiene completamente.
4. Deja de funcionar la bomba auxiliar de aceite de sello.
Nota:
Asegúrese de que la bomba auxiliar de aceite de sello se ha detenido totalmente,
verificando visualmente que el acoplamiento del impulsor de la bomba haya dejado
de girar.
 Procedimiento final subsiguiente al paro:
1. Se cierra manualmente el suministro de gas al motor de la bomba auxiliar de
aceite de sello.
2. El conmutador selector se mueve a la posición OFF (desconectada) y el
conmutador de modo manual de prueba (test) se mueve al modo normal.
3. La bomba auxiliar de aceite lubricante continua funcionando hasta haberse
completado el ciclo de postlubricación.

72
3.1.1 Paro por mal funcionamiento.
El grupo turbocompresor va protegido contra daños por una red de sensores y
dispositivos de control que detienen a la turbina automáticamente en el caso de producirse
ciertos malos funcionamientos.
Al producirse un paro automático por mal funcionamiento, se enciende la luz de
color rojo en la caja de control para indicar la causa del paro.
Los paros por mal funcionamiento incorporados normalmente en los circuitos del
turbocompresor y las luces indicadoras pertinentes se listan a continuación.
 Baja presión de aceite.
La turbina se detiene si la presión del aceite lubricante no logra elevarse por encima
de las 35 psig (2.4 Kg/cm2
) al 60% de la velocidad, o si desciende de las 25 psig
(1.7 Kg/cm2
) durante la operación.
 Baja presión de aceite de prelubricación.
La turbina se parará después de ser arrancada si la presión del aceite lubricante no
logra superar las 6 psig (0.42 Kg/cm2
) dentro de 4 minutos después de haber
apretado el conmutador de arranque. Si la presión del aceite postlubricante
desciende de las 4 psig (0.28 Kg/cm2
), se enciende la luz de aviso pertinente.
 Sobre velocidad de la turbina gasógena.
La turbina se detiene si la velocidad de la turbina gasógena excede del 102.5 %
 Alta temperatura en la turbina.
La turbina se detiene si la del gas en la turbina excede de 1250o
F (676 o
C ) durante
el arranque o excede un valor predeterminado durante la operación normal. (Los
limites de temperatura pueden variar de una aplicación a otra).
 Bajo nivel de aceite.
La turbina no puede ponerse en marcha, o se parará, si la temperatura del aceite de
entrada excede de 180 o
F (82 o
C).
 Sobre velocidad de la turbina de potencia.
La turbina se parará si la velocidad de la turbina de potencia excede del 106%.
 Alto nivel de vibración.
La turbina se parará si el nivel de vibración de la turbina excede de ciertos valores
predeterminados.

73
 Bajo voltaje de las baterías.
La turbina no puede ponerse en marcha a menos que el voltaje supere los 22.5 V y
aproximadamente se parará si el voltaje desciende de los 21.5 V aproximadamente.
 Falla del encendido.
La turbina se parará al arrancarla si el encendido falla y la temperatura de la turbina
no logra alcanzar los 350 o
F (177 o
C) dentro de 20 segundos después de que los
motores de arranque hayan girado la turbina al 15% de la velocidad.
 Baja presión de combustible.
La turbina no puede ponerse en marcha si la presión del gas combustible no alcanza
los 165 psig (11.5 Kg/cm2
) por lo menos, o se parará si la presión desciende de
143 psig (10 Kg/cm2
).
 Falla de las válvulas de combustible.
La turbina se parará después de arrancada si las válvulas primarias o secundarias de
combustible no se abren, no se cierran, o no sellan durante la secuencia de
comprobación de válvulas.
 Arranque incompleto.
La turbina se parará si al arrancarla esta no alcanza el 60% de la velocidad dentro de
60 segundos.
 Giro incompleto.
La turbina se parará al arrancarla si los motores de arranque no giran la turbina al
15% de la velocidad dentro de 15 segundos.
 Alta presión de combustible.
La turbina no podrá arrancarse, o se parará si la presión del gas combustible se eleva
por encima de 205 psig (14.4 Kg/cm2
).
 Sobre velocidad de reserva.
La turbina se parará si la velocidad de la turbina de potencia excede del 110%.

74
3.2 MANTENIMIENTO DE LA TURBINA
Se requieren verificaciones periódicas y un programa de mantenimiento de la
turbina de gas y del equipo de control a intervalos establecidos. La verificación de las
necesidades de servicio, bajo las condiciones de funcionamiento, establecerá los programas
de mantenimiento y de inspección más prácticos (que no son necesariamente los intervalos
de inspección indicados). Las verificaciones a fondo y el mantenimiento programado a
intervalos específicos minimizarán la necesidad de un mantenimiento correctivo.
La frecuencia de mantenimiento programado se basa en las horas de funcionamiento
del equipo por año y se divide en tres categorías: mantenimiento operacional,
mantenimiento intermedio y mantenimiento mayor.
3.2.1 Mantenimiento operacional
El mantenimiento operacional consiste en una inspección visual alrededor del
conjunto de la turbina para cerciorarse que el equipo funciona correctamente y para detectar
las primeras señales de deterioro. En instalaciones remotas o en aquellas que funcionan
continuamente sin personal, no es necesario efectuar diariamente los procedimientos de
mantenimiento operacional. Se recomiendan que se realicen a los intervalos que se
considere más práctico. No es necesario parar el equipo para efectuar el mantenimiento
operacional.
3.2.2 Mantenimiento intermedio
En el mantenimiento intermedio se pone énfasis en la verificación de los sistemas de
protección y en la limpieza del compresor de la turbina, y se asegura el rendimiento optimo
del equipo. El mantenimiento intermedio requiere que el equipo permanezca parado durante
la mayor parte de la inspección. Se recomienda que este mantenimiento se lleve a cabo a
los seis meses de operación sin tomar en cuenta el número real de horas de
funcionamiento. Los intervalos de mantenimiento para el funcionamiento posterior deben
establecerse basándose en la experiencia obtenida durante el primer año, teniendo en cuenta
la posibilidad de que las condiciones de funcionamiento cambiantes pueden dictaminar
otros intervalos más prácticos.
3.2.3 Mantenimiento mayor
En el mantenimiento mayor se efectúa el desarmado de ciertos componentes de los
subsistemas para su inspección, y se lleva a cabo la inspección visual de los componentes a
lo largo de la ruta de los gases de la turbina por medio de endoscopios. El mantenimiento
mayor debe efectuarse al termino de cada 8000 horas de funcionamiento.

75
Sin embargo las condiciones de funcionamiento establecerán el intervalo más
práctico para la inspección y mantenimiento. Aquellos elementos que han fallado o que han
tenido defectos durante el funcionamiento y todas las discrepancias que se han presentado
durante las inspecciones anteriores, deben ser verificados una vez más aun cuando no se
encuentren en las listas de tareas del mantenimiento a efectuarse. El mantenimiento de
registros detallados es importante y útil como medio para detectar un defecto en un
componente, señalar fallas en un componente en particular y detectar una falla antes de
llegar a la etapa donde se vea afectado el rendimiento. Para el mantenimiento mayor es
necesario parar el equipo.
3.3 TAREAS DE MANTENIMIENTO A REALIZAR
Las letras O, I y M significan los mantenimientos Operacional, Intermedio y Mayor,
respectivamente.
EQUIPO O I M DESCRIPCIÓN
CONJUNTO
ACCIONADO POR
LA TURBINA
x x x Revisar toda la instalación y notar si hay condiciones
anormales de funcionamiento.
x x x
Verificar si los cables y conductos están agrietados,
desgastados o descoloridos; verificar si hay fugas de aire o
aceite, y ruidos y vibraciones anormales.
x x x Revisar si hay herrajes sueltos.
Registrar el rendimiento de los sistemas de la turbina.
x x x
Revisar todas las tuberías y verificar que estén bien afianzados
todos los soportes, dispositivos de fijación y herrajes de las
tuberías y ductos.
x x x Mantener las normas de limpieza más altas.
x x x Inspeccionar todos los manómetros para verificar si tienen
fugas.
Antes de la parada x x Registrar el rendimiento de la turbina y del sistema y
comparar los resultados con análisis anteriores.
x x Realizar análisis de vibración.
Después de la parada x x Realizar inspección con endoscopio
x x Revisar el exterior de toda la turbo maquinaria
TURBINA DE GAS
x x x
Revisar si los ductos de entrada de aire y de escape de la
turbina, la malla de admisión de la turbina, así como las piezas
de interconexión para saber si están dañadas o contaminadas
x x x Revisar si están obstruidos o contaminados los filtros de
entrada de la entrada de aire.
x x Revisar el compresor de la turbina según se requiera.

76
TURBINA DE GAS
x x Limpiar o reemplazar los filtros de aire según se requiera.
x x
Inspeccionar los mazos de cables de los termopares para
verificar su condición general o si han sufrido roturas.
x x
Inspeccionar la condición general de los mecanismos de
alabes variables del compresor de la turbina.
x x
Durante el arranque, registrar el rendimiento de la turbina y
del sistema.
x x Limpiar e inspeccionar las tomas magnéticas de velocidad.
x x
Limpiar la válvula de purga de la cámara de combustión de la
turbina.
x
Desarmar y revisar los ejes de las estrías de interconexión
entre la turbina y el equipo accionado.
x
Revisar las condiciones del sistema de protección contra
vibraciones (sondas, monitor y transductores de velocidad y
acelerómetros).
EQUIPO
ACCIONADO
x x
Inspeccionar todas las conexiones externas por si hay fugas y
reparar según se requiera para mantener el funcionamiento
adecuado.
SISTEMA DE
ARRANQUE
x x x Revisar el suministro de aceite en el lubricador.
x x
Limpiar las trampas en las líneas de suministro al sistema de
arranque, si corresponde.
x
Revisar el sistema de arranque y los cables y controles
asociados
SISTEMA DE
COMBUSTIBLE
x x x Verificar la presión de suministro de combustible.
x x
Limpiar las trampas en las líneas de suministro de
combustible
x x Desmontar e inspeccionar los inyectores de combustible.
x x
Inspeccionar los componentes del sistema de combustible y
verificar su operación correcta.
x x
Desmontar e inspeccionar el conjunto del quemador y la bujía
de encendido
SISTEMA DE
ACEITE
LUBRICANTE
x x x Revisar el suministro de aceite en el tanque de aceite.
x x x
Revisar el funcionamiento de los filtros de aceite. Reemplazar
los elementos filtrantes según se requiera.
x x x
Revisar todos los manómetros en el (los) panel(es) de
indicadores.
x x x
Revisar la mirilla de flujo de aceite lubricante para verificar
que el aceite fluye.
x x
Verificar si hay degradación del aceite de lubricación.
Tomar una muestra de aceite cada seis meses para ser
analizada en el laboratorio.

77
CONSOLA DE
CONTROL
x x x
Revisar las conexiones eléctricas de la consola de control
para verificar que estén seguras.
x x Probar y calibrar los sistemas de alarma, fallas y de parada.
x
Revisar las cajas de empalme y verificar la condición general
del equipo y si hay señales de condensación.
x
Efectuar una revisión del sistema de fallas y de protección y
cerciorarse que hay continuidad ( y perdida de la señal) en los
puntos de ajuste seleccionados.
BATERÍAS
x x x
Revisar el nivel del electrolito en las baterías usadas como
fuente de corriente CC del sistema de control.
x
Efectuar la prueba de carga de los sistemas de baterías de
energía de control y auxiliar. Verificar el funcionamiento
correcto de las baterías y cargadores.
3.4 COMPROBACIÓN ANTES DEL ARRANQUE
Obsérvense todos los requerimientos de seguridad antes de iniciar el arranque de la
turbina, compruébese lo siguiente. Compruébese además cualquier otra unidad no incluida
en esta lista pero que puede parte de una instalación en particular.
1. Compruébese que se hayan retirado todas las tapas y tapones de la línea de
ventilación de combustible, aceite, y de la turbina antes de poner en marcha la turbina.
2. Compruébese que no existan fugas de aceite o combustible alrededor de la turbina.
En caso afirmativo determínese y corrija la causa.
3. Compruébese que la pantalla y los filtros de admisión de aire de la turbina estén
limpios, y que no se encuentre ningún material en los alrededores que pueda a ser
aspirado hacia la boca de admisión.
4. Compruébese que el sistema de escape no esté obstruido y no se encuentre ningún
material inflamable en la vecindad de los conductos.
5. Compruébese visualmente el apretado de todas las tuercas, tornillos y otros
sujetadores autotrabantes.
6. Verifíquese que todas las conexiones eléctricas estén apretadas, no exhiban
corrosión, y estén bien aisladas, así como que los cables individuales y los conjuntos de
cables estén en buen estado.
7. Verifíquese que los disyuntores de circuito se hallen en la posición OFF
(desconectada).

78
8. Verifíquese que no haya ninguna tubería ni manguera desgastada, y que los aros y
abrazaderas no estén deteriorados.
9. Elimine el polvo, hielo u otro material que pueda obstruir la entradas de aire y los
orificios de ventilación.
10. Púrguense todos los drenajes, asegurándose que no existan obstrucciones en las
lumbreras y tuberías de drenaje.
11. Verifíquese que el tanque de aceite esté lleno de aceite al nivel correcto (full).
12. En los grupos de turbocompresores dotados de motores de arranque operados por
aire o gas, verifíquese el nivel de aceite en los lubricadores.
13. Verifíquese que se halle en su posición baja el botón del indicador de presión
diferencial para el filtro de aceite de sello.
14. Si se utiliza doble filtro de aceite, verifíquese que la palanca selectora se halle en la
posición ON (conectada) para el filtro No. 1, o para el filtro No. 2, según sea aplicable.
15. Compruébese que el cargador de baterías funcione correctamente, y que las baterías
estén en buen estado y tengan suficiente carga.
16. Colóquense los disyuntores de circuito en la posición ON (conectada).
17. Abrase la válvula principal de suministro de combustible y verifíquese que la
presión del combustible sea la correcta 165 a 200 psig (11.6 a 14 Kg/cm2
).
3.5 PROCEDIMIENTO DE ARRANQUE
3.5.1 Secuencia de arranque
La operación de arranque se inicia en la consola de control (Figura 3.1)
Compruébese que se produzcan los eventos apropiados después de cada paso, con el fin de
verificar un arranque satisfactorio.
 El conmutador selector maestro de control de los sistemas se mueve a la posición
“LOCAL”
1. Los circuitos de control de la turbina son activados.

79
2. En el motor de vibración se enciende las luces de color verde, lo que significa
que todo está correcto.
3. La bocina de alarma (opcional) empieza a sonar, y puede silenciarse apretando
el conmutador silenciador de la bocina.
 Se aprieta el conmutador reposicionador.
1. Los circuitos globales de arranque se activan.
2. Todas las luces rojas de mal funcionamiento y las luces ámbar de alarma se
encienden (excepto la luz de alta temperatura inminente en la turbina).
3. Se enciende la luz ámbar que indica que la turbina está lista para funcionar.
 Se suelta el botón reposicionador.
1. Todas las luces de mal funcionamiento y de alarma se apagan.
2. Permanece encendida la luz que indica que la turbina esta lista para funcionar.
3. La bocina de alarma se silencia ahora, si no fue silenciada anteriormente.
 Se aprieta y se suelta el conmutador de arranque.
1. Los circuitos de arranque son activados y comienza la secuencia de arranque.
2. Se enciende la luz verde de funcionamiento.
3. la bomba auxiliar de aceite comienza su ciclo de prelubricación y, después entra
en funcionamiento la bomba auxiliar de aceite de sello.
 Cuatro minutos después de haberse apretado el conmutador de arranque:
1. Se completa el ciclo de prelubricación.
2. Los motores de arranque comienzan a girar la turbina
3. Se activa el sistema de combustible.
 Diez segundos después de haberse alcanzado la velocidad del 15%.
1. Se produce el encendido de la mezcla en unos pocos segundos y comienza la
combustión.
2. La temperatura comienza a aumentar.

80
 Diez segundos después del encendido, se desconecta el encendido electrónico.
1. La presión de la bomba de aceite impulsada por la turbina alcanza las 35 psig
(2.4 kg/cm2
), con lo que se detiene la bomba auxiliar de aceite lubricante.
 La velocidad de la turbina alcanza el 60%.
1. El sistema de arranque es desactivado.
2. El reloj comienza a registrar las horas de funcionamiento.
 La turbina alcanza la velocidad lenta normal, aproximadamente igual al 62% del
máximo de velocidad.
1. El ajuste de velocidad va indicando en el medidor de ajuste de velocidad.
2. La válvula de derivación se cierra y se ilumina la luz verde pertinente que
indica que la válvula de derivación está cerrada.
3. Se detiene la bomba auxiliar de aceite de sello.
3.5.2 Comprobaciones durante la operación
El operador debe estar siempre alerta por si se produce algún cambio o estado
inusual en la operación del turbocompresor, incluyendo, aunque sin limitarse a lo
siguiente:
1. Compruébese si se producen vibraciones o ruidos anormales durante la
operación.
2. Compruébese si se producen cambios en los tiempos de aceleración.
3. Compruébese si aumenta la temperatura en el escape de la turbina a una carga y
temperatura ambiente determinadas.
4. Compruébese si se producen síntomas de un estado anormal de operación (tales
como decoloración anormal, grietas, deterioro de tuberías o mangueras,
vibraciones, etc.).
5. Compruébese que el cargador de baterías funcione normalmente y que los
elementos de las baterías no despidan gases.

81
ALINEACIÓN DE LA
TURBINA DE GAS
SOLAR CENTAURO –
REDUCTOR DE VELOCIDAD

82
4.0 ALINEACIÓN
Puede definirse como la coincidencia total entre los ejes de dos equipos rotatorios
acoplados de tal manera que giren como si fuera un solo eje. Es importante mencionar que
antes de iniciar el proceso de alineación debemos nivelar al equipo que se considerará
como fijo.
Existen tres tipos de desalineamiento:
1.- Desalineamiento radial o paralelo.
2.- Desalineamiento axial o angular.
3.- Desalineamiento combinado.
1.- Desalineamiento radial o paralelo:
Las líneas centrales de los ejes se encuentran separadas paralelamente una con
respecto a la otra, y puede presentarse de manera vertical, de manera horizontal o
combinado, es decir que uno de los dos equipos se encuentra ligeramente arriba o
ligeramente abajo con respecto al otro (aunque sean milésimas de pulgada), o bien corrido
ligeramente hacia a la izquierda o hacia la derecha.
Figura 4.1 Desalineamiento radial

83
2.- Desalineamiento axial o angular.
En éste tipo de desalineamiento, las líneas centrales de los equipos se cruzan
formando el llamado ángulo de desalineamiento (), y puede presentarse de manera
vertical, de manera horizontal o combinado.
Figura 4.2 Desalineamiento axial
3.- Desalineamiento combinado.
Es el más comúnmente encontrado en las máquinas y consiste en una combinación
de los dos primeros tipos de desalineamiento.
Figura 4.3 Desalineamiento combinado

84
4.1 INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN LA ALINEACIÓN
El indicador de carátula
Los indicadores de carátula son instrumentos de precisión utilizados para medir la
diferencia en tamaño o localización que existe entre una pieza de trabajo y una norma de
referencia. Aunque son capaces de proporcionar mediciones lineales, los indicadores de
carátula se usan por lo general para efectuar medidas por comparación, tales como la
verificación del alineamiento y la concentricidad de una pieza de trabajo en un torno.
A un buen mecánico se le exige que sepa usar y leer los diferentes tipos de
indicadores de carátula. Como se muestra en la figura 4.4, el indicador de carátula semeja a
un reloj de bolsillo. La caja aloja al mecanismo indicador de engranes, la carátula y la
manecilla (aguja indicadora). Alrededor de la carátula, en su exterior está el bisel, que se
utiliza para poner el cero de la carátula en cualquier posición alrededor de la cara del
indicador y el sujetador de bisel. En la parte inferior de la caja está el vástago que aloja al
eje. En el extremo del eje está el punto de contacto. El tapón guardapolvo, en el extremo
superior de la caja, se utiliza para mantener libre de polvo y suciedad y es a la vez un limite
positivo al movimiento del eje.
1.- Graduaciones del indicador de carátula.
El indicador de carátula es el principal instrumento utilizado para los trabajos de
alineación de todo equipo dinámico. Está graduado normalmente en incrementos de una
milésima de pulgada (0.001”), en divisiones de diezmilésimas de pulgada, y en
subdivisiones de cinco milésimas de pulgada indicadas por una línea gruesa en rojo.
2.- Mediciones en milésimas de pulgada.
Una milésima de pulgada = 0.001” = 0.0254 mm = Dividir una pulgada en mil partes
iguales.
3.- Verificando la precisión del indicador de carátula.
Al apretar el pivote o émbolo del indicador, se mueve el puntero del indicador en el
sentido de las manecillas del reloj. El signo + nos indica una dimensión corta del pivote. Al
soltar el pivote se invierte el recorrido de la aguja o puntero del indicador hacia el sentido
contrario de las manecillas del reloj. El signo – nos indica una dimensión larga.

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Se puede verificar la precisión del indicador al apretar y soltar el pivote, verificando
que el puntero regrese siempre a la misma posición y de una manera suave y continua, es
decir, sin atascarse.
4.- Calibración a cero del indicador.
Debe calibrarse el indicador a una lectura de cero girando la cara móvil para poder
iniciar la toma de una lectura.
Para ajustar el indicador de manera correcta, debemos primero apretar el pivote para
verificar el recorrido total de la aguja, después montar el indicador hasta la mitad de la
lectura obtenida anteriormente y reposicionar la aguja a cero.
5.- Soportes basculantes y varillas de extensión.
Normalmente los soportes basculantes vienen en tres tamaños: 5/16” x 5/16”, 3/8 x
3/8”, y 5/16 x 3/8”. Las varillas de extensión son de 5/16” ó 3/8”.
Figura 4.4 Indicador de carátula

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Micrómetros
El micrómetro es la principal herramienta de medición en el taller mecánico. Los
micrómetros se utilizan para medir dimensiones externas e internas y profundidades.
Además existen diferentes variedades del micrómetro estándar que determinan que ésta
herramienta sea de utilidad casi ilimitada. El micrómetro puede hacer mediciones directas
de 0.001”. Para realizar mediciones exactas, es necesario saber cómo usar y cuidar ésta
herramienta.
Micrómetros de exteriores
Para hacer el mejor uso de un micrómetro es conveniente conocer sus partes. El
micrómetro, presentado en la figura 4.5, consiste en un bastidor que sostiene el yunque y el
eje: El yunque y el eje hacen contacto con la pieza de trabajo durante la medición. Del otro
lado del bastidor está el manguito, que contiene las graduaciones que dividen una pulgada
en 40 partes iguales. Por fuera del manguito está el dedal, el cuál a su vez divide la pulgada
en incrementos de 0.001 pulgadas. En el extremo del dedal está el trinquete de paro, mismo
que se utiliza para sujetar el eje contra la pieza de trabajo. Tan pronto como se aplica la
suficiente presión, el trinquete se suelta; cuando esto sucede, hay que apretar la
contratuerca, quitar el micrómetro y tomar su lectura.
Figura 4.5 Micrómetro de exteriores

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