Turbina pelton

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Boletín IIE, abril-junio del 2007

Análisis de la falla y malfuncionamiento de una turbina hidráulica de 15 MW
Rafael García I. y Norberto Pérez R.
Presenta un caso histórico del proceso de rehabilitación de tres turbinas hidráulicas con capacidad de 15 MW cada una, las cuales son empleadas en la generación eléctrica, principalmente para abastecer parte de la zona centro de la RepúblicaMexicana.

Resumen

S

e presenta un caso histórico del proceso de rehabilitación de tres turbinas hidráulicas con capacidad de 15 MW cada una. Dichas unidades son empleadas en la generación eléctrica, principalmente para abastecer parte de la zona centro de la República Mexicana. Las unidades turbogeneradores habían sido prácticamente destruidas por inundaciones catastróficas y sólo partedel equipo fue rescatado y rehabilitado para su operación. Una de las tres turbinas presentó graves problemas de funcionamiento, impidiendo su operación confiable, lo cual se manifestaba mediante vibraciones mecánicas excesivas y calentamiento en zona de chumaceras. En este artículo se presenta el diagnóstico de las posibles causas de falla y las acciones correctivas tomadas. Se observan problemasfuertes de desalineamiento del rotor respecto a sus chumaceras y al caracol de la turbina. Además, durante la inspección del rodete de la turbina y de las chumaceras se observa que han existido rozamientos importantes, los cuales incrementaron las vibraciones. Se muestra que dichos rozamientos no son la causa del problema sino sólo una manifestación del mismo. Finalmente se presentan algunasconclusiones del problema y su solución.

Introducción
La generación de energía eléctrica puede realizarse de diversas formas, siendo una de ellas mediante el flujo de corrientes de agua en zonas donde existe tal líquido de manera abundante. Normalmente, las centrales hidroeléctricas requieren de poco mantenimiento, al menos comparadas con otras centrales de generación y la contaminación es nula(Frey y Bättig, 1995). Las turbinas hidráulicas llegan a operar durante períodos largos sin problemas importantes. Sin embargo, en ocasiones puede haber problemas difíciles de resolver, sobre todo en casos de rehabilitación de unidades generadoras, cuyos componentes han envejecido o quizás han sido reparados inadecuadamente (P. Caplen, 2003; M. Sallaberger et al., 2002; M. Sallaberger et al., 2001).Antecedentes
Hace algunos años, una central hidroeléctrica perteneciente a un importante complejo hidroeléctrico del país, sufrió severos daños debido a deslaves e inundaciones en la zona, lo que resultó en una pérdida casi total de las instalaciones. Recientemente se llevó a cabo la rehabilitación de toda la central, mediante la indemnización de la

Actividades de investigación

40Figura 1. Colocación del rotor del generador eléctrico en una de las unidades.

compañía aseguradora. Con estos fondos se asignó el proyecto de rehabilitación a una empresa importante en el sector de energía y la supervisión técnica de las obras al Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE), tanto de la casa de máquinas como de la subestación eléctrica, así como de las obras asociadas queresultaran.

Rehabilitación de las máquinas
Durante la inspección de la central se observó que la mayor parte del equipo como generadores eléctricos, rodetes de turbinas, equipo de control, etc. debía ser reemplazado y sólo algunos equipos como caracoles de turbinas y algunas válvulas, así como instalaciones podían ser reutilizados. Parte de las obras de rehabilitación se muestra en la Fig. 1 y laFig. 2.
Figura 2. Colocación de los álabes directrices en una de las unidades.

Una vez ensamblada la unidad, se procedió a realizar todas las pruebas correspondientes a los protocolos de entrega, incluyendo las del equipo de control y de rodado, entre otras. Durante las pruebas de rodado se identificaron problemas de alta vibración, sobre todo en la chumacera del lado de la turbina....