bueno lo mejor

1. i
Informe Técnico
Turbina de Vapor de la marca Kawasaki de 37500 BHP

2. ii
Informe Técnico
Turbina de Vapor de la marca Kawasaki de 37500 BHP
RESUMEN
El presente informe técnico tiene como objetivo Elaborar un plan de mantenimiento
para la turbina de vapor de la marca Kawasaki y de unos 37500 BHP. Enmarcándose
en un método descriptivo, donde se describirán las pautas de la turbina antes
mencionada, en cuanto a la normativa aplicativa, averías habituales, mantenimiento y
principales repuestos, con la finalidad de proveer información significativa para una
determinada parada de planta para su mantenimiento correctivo y preventivo. El
motivo para su desarrollo es adquirir conocimientos sobre el mantenimiento de las
turbinas de vapor, yaque una de las grandes salidas al mercado laboral son las
centraleseléctricas, en ellas encontramos turbinas de vapor conectadas a ungenerador
para producir la electricidad y otra motivación es que al haberestudiado la
diplomatura en máquinas navales, es un valor añadido paraque en caso de embarcar
en gaseros tener unos conocimientos previossobre el mantenimiento de ellas.

3. iii
ÍNDICE
pp.
INTRODUCCIÓN 1
OBJETIVOS 2
METODOS 2
HISTORIA DE LA TURBINA DE VAPOR 3
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPAMIENTO 4
NORMATIVA APLICABLE 9
AVERIAS HABITUALES EN TURBINAS DE VAPOR 17
MANTENIMIENTO DE TURBINAS DE VAPOR 28
PRINCIPALES REPUESTOS 32
REFERENTES 35
ANEXOS 36

4. 1
INTRODUCCIÓN
La mayor parte de la energía generada en el mundo se produce con turbinas de vapor.
Se trata de un equipo robusto, bien conocido y muy experimentado. Casi la mayor
parte de los problemas que puede tener se conocen bien, y se conoce además como
solucionarlos. Por ello, respetar las instrucciones de operación y realizar un
mantenimiento adecuado conduce a una alta disponibilidad y a bajos costes.
Es por ello, que se considera a la turbina de vapor como una planta de cogeneración
es un equipo sencillo, y como máquina industrial, es una máquina madura, bien
conocida y muy experimentada. Se conoce casi todo de ella. Más del 70 % de la
energía eléctrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor.
El funcionamiento es muy sencillo: se introduce vapor a una temperatura y presión
determinadas y este vapor hace girar unos álabes unidos a un eje rotor; a la salida de
la turbina, el vapor que se introdujo tiene una presión y una temperatura inferior.
Parte de la energía perdida por el vapor se emplea en mover el rotor. Necesita
también de unos equipos auxiliares muy sencillos, como un sistema de lubricación, de
refrigeración, unos cojinetes de fricción, un sistema de regulación y control, y poco
más.
En el siguiente informe técnico, se describirá algunos aspectos importantes de la
turbina de vapor, específicamente la marca Kawasaki y de unos 37500 BHP.

5. 2
OBJETIVOS
Elaborar un plan de mantenimiento para la turbina de vapor de la marca Kawasaki y
de unos 37500 BHP.
METODO
El método a utilizar es de tipo descriptivo, de esta manera, se consideran las pautas a
seguir para el reconocimiento de las descripciones de las turbinas de vapor, así como
también la normativa aplicativa con el respectivo mantenimiento

6. 3
HISTORIA DE LA TURBINA DE VAPOR
Primeras turbinas de vapor:
Históricamente, las primera turbina de vapor de la que
se tiene constancia fue construida por Herón de
Alejandría alrededor del año 175 A. C., la cual
consistía en un esfera metálica con dos toberas en sus
polos y orientadas en el mismo sentido por donde
escapaba el vapor. La esfera giraba diametralmente,
apoyada sobre la caldera por los conductos de entrada
del vapor.
Hasta 1629 no se tiene constancia de un nuevo diseño
independiente de una turbina de vapor, Giovanni
Brance utilizo un chorro de vapor para impulsar el
giro de una rueda de molino de agua, aunque no logro
aplicarlo a ningún uso industrial útil.
En la turbina de reacción se produce un
escalonamiento de velocidad. Este escalonamiento
consiste en producir una gran caída de presión en un
grupo de toberas y utilizar la velocidad resultante del
vapor en tantos grupos de alabes como sea necesario
mediante un juego de enderezadores reorientando el
vapor de salida de la primera etapa para que entre en
un segundo rodete.

7. 4
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPAMIENTO
A continuación se describen las partes de una turbina de vapor, la cual, a partir del
vapor suministrado por la caldera, transforma la energía térmica en mecánica, y de
forma que vaya pasando por las diferentes etapas, el vapor va perdiendo energía y
aumentando su volumen específico, de tal forma que en las últimas etapas, la turbina
tendrá un mayor tamaño para poder aprovechar mejor la expansión del vapor hasta
que llegará un momento que ese vapor final será mandado al condensador y de nuevo
empezará el ciclo por la caldera hasta llegar otra vez a la turbina. Según la potencia
de la turbina y según el emplazamiento de la instalación, la turbina podrá tener
extracciones de vapor para que ese vapor regrese a la caldera y ser recalentado para
poder aumentar el rendimiento de la instalación. La turbina que tomamos de
referencia para llevar a cabo este informe técnico, es una turbina de la marca
Kawasaki y de unos 37500 BHP.
- El rotor: El rotor o eje de una turbina es de acero fundido con ciertas cantidades
de Níquel o cromo para darle tenacidad al rotor, y es de diámetro
aproximadamente uniforme. Normalmente las ruedas donde se colocan los alabes
se acoplan en caliente al rotor. También se pueden fabricar haciéndolos de una
sola pieza forjada, maquinando las ranuras necesarias para colocar los alabes. Los
álabes móviles serán los que darán el movimiento giratorio al rotor o eje a través
del paso del vapor por sus diferentes etapas. Al final, el eje será conectado
mediante bridas o un acoplamiento flexible al equipo o elemento a dirigir con su
movimiento giratorio.
- La carcasa: La carcasa o estator se divide en dos partes: la parte inferior, unida a
la bancada y la parte superior, desmontable para el acceso al rotor. Ambas
contienen las coronas fijas de toberas o alabes fijos. Las carcasas se realizan de
hierro, acero o de aleaciones de este, dependiendo de la temperatura de trabajo,
obviamente las partes de la carcasa de la parte de alta presión son de materiales
más resistentes que en la parte del escape. La humedad máxima debe ser de un
10% para las últimas etapas. Normalmente se encuentra recubierta por una manta
aislante que disminuye la radiación de calor al exterior, evitando que el vapor se
enfríe y pierda energía disminuyendo el rendimiento de la turbina. Esta manta
aislante suele estar recubierta de una tela impermeable que evita su degradación y
permite desmontarla con mayor facilidad.
- Los Álabes:se realizan de aceros inoxidables, aleaciones de cromohierro, con las
curvaturas de diseño según los ángulos de salida de vapor y las velocidades

8. 5
necesarias. Las últimas etapas son críticas por la posibilidad de existencia de
partículas de agua que erosionarían los alabes. Por ello se fija una cinta de metal
satélite soldando con soldadura de plata en el borde de ataque de cada alabe para
retardar la erosión. Los alabes fijos y móviles se colocan en ranuras alrededor del
rotor y carcasa. Los alabes se pueden asegurar solos o en grupos, fijándolos en su
posición por medio de ranuras en el rotor. La raíz del álabe puede tener forma de
abeto, ranura en forma de T, abeto en forma semicircular. También se pueden
asegurar mediante pasadores, en forma perno, o mediante remaches. Los extremos
de los alabes se fijan en un anillo donde se remachan, y los más largos a menudo
se amarran entre sí con alambres o barras en uno o dos lugares intermedios, para
darles mayor rigidez.
Las diferentes etapas de una turbina están comprendidas por hileras de álabes fijos y
móviles. La función de los álabes fijos es: dirigir el flujo de vapor con el ángulo y
velocidad adecuados hasta los álabes móviles para aprovechar de una forma más
eficiente la energía del vapor. En cambio, los álabes móviles se encargan de convertir
la masa de vapor dirigida por los álabes fijos en velocidad rotacional y momento
torsor. Los álabes tienen diferentes formas, todo ello depende si hablamos de álabes
de impulso o acción (el nombre de estos álabes viene a partir de las turbinas de acción
que operan sólo con este tipo de álabes, normalmente usadas para el accionamiento
de turbobombas u otras máquinas). Este tipo de álabes se caracterizan por la gran
velocidad de entrada del vapor y que giran en la misma dirección que el vapor.
Al pasar de una corona a otra tienen una pequeña pérdida de presión y el vapor va
perdiendo velocidad. Tienen forma de U y no siempre son simétricos. Por otra parte
tenemos los álabes de reacción (cogen el nombre de las turbinas de reacción, pero
para aprovechar mejor el rendimiento del vapor, se combinan las turbinas de acción y
las turbinas de reacción en una misma turbina pero en diferentes etapas, es por eso
que pasan a llamarse álabes de acción y álabes de reacción).
Los álabes de reacción se caracterizan por la gran velocidad que entra el vapor, no
obstante, no es tan alta como los de acción. En este caso el perfil del álabe permite
que el fluido se expanda a través del álabe, con lo que, al salir habrá disminuido la
presión y la velocidad. Acto seguido pasará por la siguiente corona de álabes fijos
para aumentar de nuevo su velocidad y entrar en otra corona de álabes móviles y así
sucesivamente hasta la última etapa de la turbina. Tienen forma de gota en el borde
de ataque con grosor gradual hasta el borde de salida.

9. 6
- Válvula de regulación: Regula el caudal de entrada a la turbina, siendo de los
elementos más importantes de la turbina de vapor. Es accionada hidráulicamente
con la ayuda de un grupo de presión de aceite (aceite de control) o
neumáticamente. Forma parte de dos lazos de control: el lazo que controla la
velocidad de la turbina y el lazo que controla la carga o potencia de la turbina.
Estas válvulas nos proporcionarán la habilidad de poder arrancar y parar en
condiciones normales y de emergencia. Tienen que ser capaces de parar el
suministro de vapor de una forma rápida y fiable. Y tienen que funcionar de
forma correcta para evitar fugas o para evitar sobrecargas que podrían dañar la
turbina.
- Cojinetes de apoyo, de bancada o radiales: Sobre ellos gira el rotor. Suelen ser
de un material blando, y recubiertos de una capa lubricante que disminuya la
fricción. Son elementos de desgaste, que deben ser sustituidos periódicamente,
bien con una frecuencia establecida si su coste es bajo respecto de su producción,
o bien por observación de su superficie y cambio cuando se encuentren en un
estado deficiente.
- Cojinete de empuje o axial: El cojinete axial, o de empuje impide el
desplazamiento del rotor en la dirección del eje, Evitando el empuje axial que
sufre el eje por el efecto del vapor repercuta en el reductor, dañándolo seriamente.
No se encuentra en contacto con el eje si no que hace tope con un disco que forma
parte solidaria con el eje. El cojinete está construido en un material blando y
recubierto por una capa de material que disminuya la fricción entre el disco y el
cojinete. Además, debe encontrarse convenientemente lubricado. Para comprobar
el estado de ese cojinete, además de la medida de la temperatura y de las
vibraciones del eje, se mide de forma constante el desplazamiento axial. Si se
excede el límite permitido, el sistema de control provoca la parada de la turbina o
impide que esta complete su puesta en marcha.
- Sistema de lubricación: Proporciona el fluido lubricante, generalmente aceite.
Para asegurar la circulación del aceite en todo momento el sistema suele estar
equipado con tres bombas:
- Bomba mecánica principal: Esta acoplada al eje de la turbina, de forma que
siempre que este girando la turbina está girando la bomba, asegurándose así la
presión de bombeo mejor que con una bomba eléctrica. No obstante, en los
arranques esta bomba no da presión suficiente, por lo que es necesario que el
equipo tenga al menos una bomba adicional.

10. 7
- Bomba auxiliar: Se utiliza exclusivamente en los arranques, y sirve para
asegurar la correcta presión de aceite hasta que la bomba mecánica puede
realizar este servicio. Se conecta antes del arranque de la turbina y se
desconecta a unas revoluciones determinadas durante el arranque,
cambiándose automáticamente de la bomba auxiliar a la bomba principal.
También se conecta durante las paradas de la turbina.
- Bomba de emergencia: Si se produce un problema de suministro eléctrico en
la planta, esta queda sin tensión, durante la parada habría un momento en que
la turbina se quedaría sin lubricación, ya que la bomba auxiliar no tendría
tensión. Para evitar este problema, las turbinas suelen ir equipadas con una
bomba de emergencia que funciona con corriente continua proveniente de un
sistema de baterías.
- Sistema de extracción de vahos: El depósito de aceite suele estar a presión
inferior a la atmosférica para facilitar la extracción de vapores de aceite y
dificultar una posible fuga de aceite al exterior. Para conseguir este vacío, el
sistema de lubricación suele ir equipado con un extractor.
- Sistema de refrigeración de aceite: El aceite en su recorrido de lubricación se
calienta modificando su viscosidad, y por tanto, sus características lubricantes,
llegando a degradarse si el calor es excesivo. Para evitarlo, el sistema de
lubricación dispone de unos intercambiadores que enfrían el aceite, estos
intercambiadores pueden ser aire-aceite, de forma que el calor del aceite se
evacua a la atmósfera, o agua-aceite, de forma que el calor se transfiere al circuito
cerrado de refrigeración con agua de la planta.
- Sistema de aceite de control: Cuando la válvula de regulación se acciona óleo
hidráulicamente el conjunto de turbina va equipado con un grupo de presión para
el circuito de aceite de control. Este, debe mantener la presión normalmente entre
los 50 y los 200 bars de presión hidráulica. El sistema de control gobierna la
válvula de salida del grupo, que hace llegar al aceite hasta la válvula de
regulación de entrada de vapor con la presión adecuada.
- Sistema de sellado de vapor: Las turbinas de vapor están equipadas con sellos de
carbón, que se ajustan al eje, y/o con laberintos de vapor. Con esto se consigue
evitar que el vapor salga a la atmósfera y disminuyan la eficiencia térmica de la
turbina.
-

11. 8
- Virador: El sistema virador consiste en un motor eléctrico o hidráulico que hace
girar lentamente la turbina cuando no está en funcionamiento. Esto evita que el
rotor se curve, debido a su propio peso o por expansión térmica, en parada. La
velocidad de este sistema es muy baja (varios minutos para completar un giro
completo de turbina), pero se vuelve esencial para asegurar la correcta rectitud del
rotor. Si por alguna razón este sistema se detiene (avería del rotor, avería de la
turbina, inspección interna con desmontaje) es necesario asegurar que, antes de
arrancar, estará girando varias horas con el sistema virador.
- Compensador: Es el elemento de unión entre la salida de la turbina y el resto de
la instalación (generalmente las tuberías que conducen al condensador o el propio
condensador). Ya que la carcasa de la turbina sufre grandes cambios de
temperatura, este elemento de unión es imprescindible para controlar y amortiguar
el efecto de dilataciones y contracciones.
- Sistema de drenaje del vapor condensado: Se utiliza para el drenaje del vapor
condensado cuando se está arrancando la turbina antes de funcionar a plena carga,
en este caso, el vapor condensado que haya podido quedarse después de la parada
en válvulas, puntos bajos o venteos, podría dañar la turbina. Por esta razón nos
interesa que este sistema trabaje en buenas condiciones ya que nos podría llegar a
dar problemas tan graves como la curvatura del rotor.

12. 9
NORMATIVA APLICABLE
La normativa utilizada es: “Rules and Regulations for the Classification of
Ships, July 2005” (normas y regulaciones para la clasificación de barcos de Julio del
2005). Concretamente en la parte 5, “Main and Auxiliary machinery” (maquinária
principal y auxiliar), “Steam turbines” (turbinas de vapor).
Los requisitos se aplican para turbinas de vapor para propulsión principal y
también para servicios auxiliares donde la potencia sea superior a 110 kW o 150 shp
(potencia en el eje).
A continuación se resumen las partes de la normativa que a mi entender
inciden de un modo más decisivo en el tipo de turbina sobre el que versa el informe
técnico.
Planos y particularidades
Planos.
- Los siguientes planos están sometidos a consideraciones, junto con las
particularidades de los materiales, máximas potencias en el eje y revoluciones
por minuto. Las presiones y temperaturas se aplican a la potencia máxima en
el eje y bajo condiciones de emergencia que están indicadas en los siguientes
planos.
o Plano General
o Montaje de Secciones
o Rotores y Acoplamientos
o Carcasas
- Para las condiciones de emergencia, todas las particularidades para la
propulsión en caso de emergencia están en el punto.
- Donde los rotores y las carcasas son de construcción soldada, los detalles de
las juntas soldadas tienen que tenerse en consideración.
- En general, los planos para turbinas auxiliares no es necesario tenerlos
presentes.
Materiales
- General
o En la selección de los materiales, se tienen que tomar en consideración
la resistencia al deslizamiento, resistencia a la corrosión y a las

13. 10
o incrustaciones en temperaturas de trabajo para asegurar un
funcionamiento satisfactorio durante un largo periodo de tiempo de
vida en condiciones de servicio.
o La fundición gris no tiene que ser usada para temperaturas superiores a
260ºC.
- Materiales para forja
o Los rotores y los discos tienen que ser forjados en acero. Para forjas al
carbón-manganeso, el mínimo específico para la resistencia a la
tensión tiene que estar seleccionado entre 400 y 600 N/mm2 (41 y 61
kgf/mm2 ). Para aleaciones en aceros forjados, el mínimo específico
para la resistencia a la tensión tiene que estar seleccionado entre 500 y
800 N/mm2 (51 y 82 N/mm2 ). Para discos y otras aleaciones en
aceros forjados, el mínimo específico para la resistencia a la tensión
tiene que estar seleccionado entre 500 y 1000 N/mm2 (51 y 102
N/mm2 ).
o Para aleaciones de acero, los detalles de la composición química, el
tratamiento térmico y las propiedades mecánicas tienen que estar
presentados para aprobarlos.
o Cuando se proponga utilizar un material con mayor resistencia a la
tensión, todos los detalles tienen que estar presentados para
aprobarlos.
Diseño y Construcción
- General
o En el diseño y en los planos de la maquinaria de la turbina, tiene que
hacerse una adecuada disposición para la expansión relativa de las
diferentes partes de la turbina, y se hay que tener una atención especial
para minimizar las deformaciones en condiciones de operación.
o Los cojinetes de la turbina están dispuestos y apoyados para que la
lubricación no se vea afectada por el flujo de calor de las partes
calientes adyacentes de la turbina. Se tiene que proveer de una forma
efectiva para interceptar fugas de aceite y prevenir que éstas no hagan
alcanzar altas temperaturas en casquillos, carcasas y tuberías de vapor.
Las aberturas de los drenajes y tuberías provenientes de las cavidades
de los deflectores serán suficientemente grandes para prevenir una
acumulación en caso de fuga de aceite.

14. 11
- Componentes Soldados
o Los rotores de las turbinas, cilindros y componentes asociados
fabricados mediante soldadura se considerarán aceptados si son
construidos por empresas que trabajen con los equipos adecuados y
bajo la equivalente normativa, para rotores y cilindros
respectivamente, lo requerido en “Rules for Class 1 and Class 2/1
welded pressure vessels” .
o Antes de que el trabajo sea empezado, los fabricantes tendrán que
someterse a las consideraciones de los procedimientos de soldadura y
a los rutinarios exámenes de juntas con ensayos no destructivos.
o Los materiales usados para la construcción de rotores de turbinas,
cilindros, diafragmas, condensadores, etc., serán de calidad soldada.
o Donde se proponga construir rotores a partir de dos o más
componentes unidos por soldadura, todos los detalles de la
composición química, propiedades mecánicas y tratamiento térmico de
los materiales, todo junto con las particularidades de los consumibles
de soldadura, un resumen del procedimiento de soldadura, método de
fabricación y tratamiento térmico, se tendrán en consideración.
o Las juntas en rotores y juntas mayores en cilindros serán diseñadas
con plena dureza y para la fusión completa de la junta.
o El adecuado precalentamiento será empleado para cilindros de aceros
dulces y componentes y cuando el grosor del metal exceda de 44 mm,
y para todos los cilindros de bajas aleaciones de acero y componentes
y para cualquier parte donde se necesite una junta de fijación.
o El tratamiento térmico para aliviar esfuerzos será aplicado a todos los
cilindros y componentes asociados al final de la soldadura de todas las
juntas y estructuras adjuntas. Para ver los detalles del tratamiento
térmico para aliviar esfuerzos, temperatura y duración,
o El tratamiento térmico de los rotores soldados será llevado a cabo
como está aprobado.
o Los inspectores estarán satisfechos con la calidad deseada de la
soldadura lograda con el procedimiento y equipos necesarios y, por
esta razón, las muestras representativas de las juntas soldadas serán
proporcionadas para el examen radiográfico y pruebas mecánicas.
o Para lo cilindros, las pruebas mecánicas de las juntas a tope están
incluidas tensión, doblado y macro pruebas.
o Para los diafragmas, toberas planas, etc., las muestras representativas
serán seccionadas y macrograbadas.

15. 12
o Para los rotores, las pruebas mecánicas incluirán tensión (todo el metal
soldado), tensión (en juntas), doblado (transversal), doblado
(longitudinal) y macropruebas
o En producción posterior, la comprobación de las pruebas de la
soldadura serán llevadas a cabo con la discreción de los inspectores.
- Incrementadores de esfuerzos
o Las soldaduras en filetes lisos serán sometidas a cambios bruscos de
sección en rotores, husillos, discos, raíces de los álabes y espigas. Los
agujeros para remaches para las envolventes de los álabes serán
rodeadas y comprobados sus radios en la parte superior e inferior de
las caras, y en las espigas serán comprobados sus radios en sus juntas
con las puntas de los álabes. Los agujeros de balance en discos serán
soldados alrededor y pulidos.
o Los inspectores verificarán el trabajo y la soldadura de los álabes a las
bandas envolventes, y que las espigas de los álabes están libres de
grietas, particularmente con los álabes de materiales de alta tensión.
Las muestras serán seccionadas y examinadas, y se llevarán a cabo
pruebas que deberán ser consideradas por los inspectores.
- Discos montados en el rotor
o Los discos del rotor montados en la turbina principal serán asegurados
con chavetas, clavijas u otros métodos aprobados.
- Vibraciones
o Se tiene que tener cuidado en el diseño y fabricación de los rotores de
las turbinas, discos del rotor y álabes para asegurarse que quedan
libres de vibraciones excesivas dentro del rango de velocidades de
operación. Ha de tenerse en cuenta las vibraciones en los álabes como
efecto de la fuerza centrífuga, la fijación de las raíces de los álabes,
temperaturas de los metales y flexibilidad de los discos donde sea
apropiado.
o Para las vibraciones y alineamiento de los sistemas de propulsión
principal formados por turbinas engranadas a la línea de ejes.
- Influencias Externas
o Las tuberías y conductos conectados a la carcasa de la turbina serán
diseñados para que las cargas de empuje y los momentos aplicados no
sean excesivos para la turbina. Las rejas y cualquier accesorio para los
soportes deslizantes o soportes de placas flexibles serán colocados

16. 13
para que la expansión de la carcasa no esté restringida. Cuando los
soportes de la turbina principal estén incorporados a un tanque
estructural, se tendrá en cuenta que las variaciones de temperaturas en
el tanque en servicio no afectan de manera de una manera severa la
alineación de la turbina.
- Alimentación de vapor y sistema de agua
o En los planos del sistema de sellado de las cajas estancas, las tuberías
tendrán que ser auto-drenables y tienen que tomarse todas las
precauciones necesarias para que el vapor condensado no entre en las
cajas estancas y en la turbina. La alimentación de vapor a través del
sistema de caja estanca tendrá que estar montado con un purgador. En
el eyector de aire para la recirculación del sistema de agua, la conexión
al condensador estará localizada para que no pueda afectar al rotor o
carcasa de la turbina de baja.
- Virador
o El virador de las turbinas de propulsión estarán operativos
permanentemente.
Planos de Seguridad
- Elementos de protección en caso de sobrecarga
o La turbina principal y auxiliares deberán disponer de elementos de
protección en caso de sobrecarga para el paro automático del
suministro de vapor y prevenir que la velocidad máxima de diseño sea
sobrepasada más de un 15 %.
o Cuando dos o más turbinas formen parte de la instalación principal y
estén acopladas de forma separada a la misma rueda de engranaje y
esté provista de un elemento de protección por sobrecarga, éste estará
instalado en la parte delantera de la turbina de baja, además, en la
plataforma de maniobra existirá un engranaje manual para el paro del
vapor en caso de emergencia.
- Reguladores de velocidad
o Cuando la instalación de la turbina incorpora un inversor, transmisión
eléctrica o hélice reversible, además de un regulador de velocidad
independientes o en combinación, se montará un elemento de
protección en caso de sobrecarga, y debe ser capaz de controlar la
velocidad de la turbina sin carga, sin tener que utilizar el elemento de
protección en caso de sobrecarga.

17. 14
o Las turbinas auxiliares para mover generadores eléctricos se montarán
con reguladores de velocidad los cuáles, estarán ajustados para
controlar la velocidad dentro de un 10 % para una variación
momentánea y un 5 % para una variación permanente cuando en plena
carga aumente ésta repentinamente. Las variaciones de velocidad
permanentes en máquinas de corriente alterna para operaciones de
conexión en paralelo serán sincronizadas con una tolerancia de ±
0,5%.
- Elementos de protección por poco vacío y sobrepresión
o Las válvulas de desahogo de seguridad estarán al final del escape o en
otras posiciones aprobadas en todas las turbinas principales, y la
válvula que descargue fuera será visible y cautelosamente situada si es
necesario. Cuando se esté provisto un elemento de corte por bajo
vacío, la válvula de desahogo de seguridad en turbinas de baja presión
serán omitidas.
o Las válvulas de desahogo de seguridad estarán al final del escape de
las turbinas auxiliares y la válvula que descargue fuera será visible y
cautelosamente situada si es necesario. Los elementos de corte por
bajo vacío y sobrepresión, estarán provistos en las turbinas auxiliares y
no instalados en sus propios condensadores.
- Purgadores en las conexiones de vapor
o Antirretornos u otros medios, los cuáles prevengan el retorno de vapor
y agua a las turbinas, estarán instalados en los purgadores en las
conexiones de vapor.
- Coladores de vapor
o Los coladores de vapor estarán provistos cerca de las entradas de
vapor para marcha avante y marcha atrás para las turbinas de alta
presión, o de forma alternativa en las entradas de las válvulas de
maniobra.
Planes de Emergencia
- Fallo de Lubricación
o Los planes estarán preparados para que el vapor para la propulsión en
turbinas marcha avante sea cortado automáticamente en caso de fallo
de presión en la lubricación; sin embargo, se tiene que poder llevar el
vapor a la turbina para marcha atrás para usarlo como freno en caso de
emergencia,

18. 15
o Los planes para la turbina auxiliar serán para que se corte
automáticamente la alimentación de vapor en caso de fallo en la
presión de lubricación.
- Barcos con un solo eje
o En los barcos con un solo eje compuestos con instalaciones en la
turbina principal con una o más turbinas acopladas por separado a la
misma rueda de engranajes, los planes serán para que el vapor pueda
ser mandado directamente desde la turbina de baja y desde la turbina
de alta y baja para que al mismo tiempo puedan evacuar el vapor hacia
el condensador. Los planes y los controles serán los adecuados para
que ni la presión ni la temperatura puedan afectar a la turbina ni al
condensador en este caso de emergencias.
- Única Caldera Principal
o Los barcos con intención de no tener un servicio restringido,
equipados con turbinas de vapor y con una sola caldera principal,
estarán provistos con los medios necesarios para asegurar la
propulsión de emergencia en caso de fallo de la caldera principal.
Pruebas y Equipamiento
- Pruebas de Estabilidad en Rotores de Turbinas
o Todos los rotores sólidos forjados para turbinas de alta para propulsión
principal donde la temperatura del vapor supere los 400 ºC estarán
sujetos a una prueba de estabilidad térmica. Este requisito será también
aplicable a los rotores construidos con dos o más componentes
forjados y unidos con soldadura. La prueba se llevará a cabo en la
forja o en los trabajos de construcción en alguna de estas situaciones:
a) Después del tratamiento térmico y el maquinado basto de la forja.
b) Después del maquinado final.
c) Después del maquinado y colocación de álabes en el rotor. La
prueba de estabilización de temperatura no debe ser menor que 28ºC
por encima de la temperatura máxima del vapor al que va a estar
expuesto el rotor, ni superior a la temperatura de templado del rotor.
Para más detalles sobre los procedimientos para las recomendaciones
en pruebas y límites de aceptación, ver “Rules for Materials (Part 2)”.
Podrán ser adoptados otros procedimientos en pruebas si son
aceptados.
o Cuando los rotores de las turbinas principales están sujetos a pruebas
de estabilidad térmica en forja y trabajos de construcción, los

19. 16
requerimientos precedentes son aplicables en ambas pruebas. No se
requiere que los rotores de las turbinas auxiliares sean probados para
estabilidad térmica, pero, si esta prueba se lleva a cabo, generalmente
se aplicarán los requerimientos para los rotores de las turbinas
principales.
- Equilibrado
o Todos los rotores cuando estén con todos los álabes montados y con
medio acoplamiento será dinámicamente equilibrado con la
acreditación de un inspector, con una máquina con la precisión
adecuada para el tamaño del rotor.
- Pruebas Hidráulicas
o Las válvulas de maniobra tienen que ser probadas a una presión del
doble de su presión de trabajo. Las cajas estranguladoras de las
turbinas de acción serán probadas a una presión de 1,5 veces superior a
su presión de trabajo.
o Los cilindros de todas las turbinas serán probados a una presión de 1,5
veces superior a su presión de trabajo en la carcasa.
o Por cuestión de pruebas, los cilindros serán subdivididos en diaframas
temporales para la distribución de las pruebas de presión.
o Los condensadores serán probados en un rango de vapor de 1,0 bar. El
rango de agua será probado a la máxima presión que la bomba pueda
desarrollar con el calado máximo del barco y con la válvula de
descarga cerrada más 0,7 bar, con una prueba de 2,0 bar mínimo.
Cuando no se conozcan las condiciones de operación, la prueba de
presión no será menor que 3,4 bar.
- Indicadores de Movimiento
o Los indicadores que determinan el movimiento axial del rotor relativo
a las carcasas, y que muestran la expansión longitudinal en los
soportes deslizantes, si están instalados y operativos en las turbinas
principales. Los últimos indicadores deberían estar instalados en
ambos lados y ser realmente visibles.
- Valores de desgaste
o Las turbinas principales y auxiliares estarán provistas del sistema para
verificar la alineación de los rotores.

20. 17
AVERIAS HABITUALES EN TURBINAS DE VAPOR
La turbina de vapor es un equipo sencillo, bien conocido y equipado con un sistema
de control que tiene como objetivo evitar las averías graves. Igual que sucede en otras
máquinas térmicas, tras un periodo inicial de funcionamiento, detrás de cada avería
grave suele haber una negligencia de operación o de mantenimiento.
En un equipo con tecnología madura como es una turbina de vapor, suele tener un
sistema de control que protege la turbina frente a los fallos graves más comunes, así
que las averías graves siempre están relacionadas con negligencias que en la mayoría
de los casos no están cubiertas por un seguro. Entre las negligencias habituales en
operación están las siguientes:
- Repetir el arranque de una turbina una y otra vez a pesar de que el sistema esté
indicando un problema;
- Desconectar seguridades o elevar los límites de disparo de éstas;
- Entrada de agua por la entrada de vapor, debido a fallo en el control de
temperatura de vapor vivo y del enclavamiento oportuno;
- No llevar un control adecuado de la calidad del vapor.
Entre las negligencias de mantenimiento que conducen a averías más o menos
importantes están las siguientes:
- No realizar las revisiones programadas en los plazos indicados por el fabricante
- No analizar el aceite o no hacer caso a las recomendaciones del analista
- No analizar las vibraciones o no hacer caso de las recomendaciones del informe
realizado tras el análisis
- No reparar averías menores y esperar a que se conviertan en graves
- Y no realizar adecuadamente determinadas tareas, como el alineamiento o el
mantenimiento de válvulas.

21. 18
Veamos ahora cada uno de los fallos habituales en turbinas de vapor
Alto nivel de vibraciones
La vibración en una turbina de vapor no es una avería en sí misma, sino un síntoma
de un problema que existe en la turbina y que pude derivar en graves consecuencias.
Por esta razón, las turbinas de vapor están especialmente protegidas para detectar un
alto nivel de vibraciones y provocar la parada de ésta antes de que lleguen a
producirse graves daños.
Espectro de vibración de una turbina de vapor ligeramente desequilibrada.
Fuente: Renovetec
Las causas más habituales que provocan un alto nivel de vibración son las siguientes:
- Mal estado de los sensores de vibración o de las tarjetas acondicionadoras de
señal. Es posible que lo que se esté considerando como una vibración sea en
realidad una falsa señal, que tenga como origen el mal funcionamiento del sensor
encargado de detectarlo.
- Desalineación entre turbina y caja de engranajes desmultiplicadora
(reductor).Es la causa de al menos el 20% de los casos de altos niveles de
vibración en turbina. A pesar de que el acoplamiento es elástico y en teoría
soporta cierta desalineación, casi todos los fabricantes de acoplamientos elásticos
recomiendan alinear éste como si fuera un acoplamiento rígido. Hay que tener en
cuenta que la alineación en caliente y en frío puede variar.

22. 19
Alineación de una turbina de vapor. Fuente: Curso Renovetec de turbinas de vapor
- Mal estado del acoplamiento elástico entre turbina y reductor. Es
conveniente realizar una inspección visual periódica del acoplamiento (al menos
una vez al año) y vigilar sobre todo la evolución de las vibraciones
- Vibración del alternador o del reductor, que se transmite a la turbina. Es
otro caso de vibración detectada en la turbina pero proveniente de un equipo
externo a ésta.
- Problema en la lubricación de los cojinetes, que hace que el aceite de
lubricación no llegue correctamente (en caudal o en presión) a dichos cojinetes.
Hay que diferenciar los problemas relacionados con caudal y presión con los
problemas relacionados con la calidad del aceite. En casos más graves, el eje y el
cojinete se tocan sin película lubricante, lo que provoca una degradación del eje
de forma bastante rápida.
Equipo de lubricación de una turbina de vapor de 50 MW en una central termosolar.
Fuente: Archivo Renovetec

23. 20
- Mala calidad del aceite. El aceite lubricante, con el tiempo, pierde algunas de
sus propiedades por degradación de sus aditivos y se contamina con partículas
metálicas y con agua. La presencia de agua, de espumas, la variabilidad de la
viscosidad con la temperatura, el cambio de viscosidad en un aceite degradado
suelen ser las causas que están detrás de una vibración provocada por la mala
calidad del aceite.
- Mal estado de cojinetes. Los tres cojinetes de los que suele disponer una turbina
de vapor de las usadas en plantas de cogeneración (delantero, trasero o de empuje
o axial) sufren un desgaste con el tiempo, aún con una lubricación perfecta.
Cojinete radial con marcas y arañazos. Fuente: Archivo Renovetec
- Mal estado del eje en la zona del cojinete. Si una turbina ha estado funcionando
con el aceite en mal estado, o con una lubricación deficiente, es posible que sus
cojinetes estén en mal estado, pero también es posible que hayan terminado por
afectar al eje.
- Desequilibrio del rotor por suciedad o incrustaciones en álabes. El
desequilibro es la causa más habitual de vibraciones en máquinas rotativas,
representando aproximadamente un 40% de los casos de vibración. Un
tratamiento químico inadecuado del agua de caldera y del vapor que impulsa la
turbina termina dañando no solo ésta, sino también el ciclo agua-vapor y la
propia caldera.
- Desequilibrio en el rotor por rotura de un álabe. Si una partícula extraña entra
la turbina y golpea un álabe puede provocar una pérdida de material o un daño
que afectará al equilibrado del rotor. La rotura de álabe también puede estar
provocada por problemas de corrosión, que tendrán su origen generalmente en un
tratamiento químico inadecuado. En otras ocasiones el daño en álabes puede estar
provocado por roce entre éstos y partes fijas de la turbina.

24. 21
Rotura de un álabe provocado por una fuerte corrosión.
Fuente: Curso Renovetec Ciclo Agua-Vapor
- Desequilibrio en rotor por mal equilibrado dinámico, o por pérdida o daño en
algún elemento que gira (tornillos, arandelas, tuercas). El desequilibrio puede ser
un fallo de origen (el equilibrado inicial de la turbina fue deficiente) o puede ser
un fallo sobrevenido. En ese segundo caso, es importante que al efectuar
reparaciones en el rotor de la turbina no quede ningún elemento sin montar o
montado de forma inadecuada.
- Curvatura del rotor debido a una parada en caliente con el sistema virador
parado. Las turbinas de vapor están equipadas con un sistema virador que
facilita que el eje no se curve cuando está caliente. La misión de este sistema es
redistribuir los pesos uniformemente sobre el eje de rotación, y evitar curvaturas
que desequilibrarían el rotor. Si la turbina se para en caliente y el sistema virador
no entra en marcha es posible que el eje se curve hacia arriba. El problema se
detecta siempre al intentar arrancar, y comprobar que el nivel de vibración es más
alto del permitido.
- Eje curvado de forma permanente. El eje puede estar curvado de forma
permanente, es decir, con una deformación no recuperable siguiendo el
procedimiento indicado en el apartado anterior. No es fácil que esto suceda
después de la puesta en marcha inicial de la turbina, y habitualmente se debe a un
fallo preexistente, y que proviene del proceso de fabricación. Es habitual que el
equilibrado dinámico haya enmascarado el problema, aunque en el espectro
inicial de vibración, el que es recomendable realizar el inicio de la operación del
equipo, es seguro que estará presente.
- Fisura en el eje. En ocasiones, un defecto superficial del eje avanza y termina
convirtiéndose en una fisura o grieta, que provoca un desequilibrio en el eje.
Puede ocurrir por un defecto de fabricación del eje (lo más habitual) o puede
estar relacionado con corrosiones que el rotor puede estar sufriendo. Cuando esto

25. 22
ocurre, se detecta a través del análisis de vibraciones, y en la mayoría de los
casos son visibles a simple vista o con ayuda de algún elemento de aumento. Es
sin duda el fallo más importante que puede sufrir una turbina de vapor
- Presencia de agua o partículas en el vapor. Si el vapor a la entrada a turbina
tiene partículas de agua líquida, el choque de las gotas contra la turbina puede
provocar vibraciones y desequilibrios. El vapor puede contener agua líquida por
fallo en el sobrecalentamiento, por una atemperación excesiva, porque la válvula
de atemperación esté en mal estado, o porque en el camino entre la válvula de
atemperación y la entrada a turbina sufra un enfriamiento anormal.
- Defecto en la bancada. Una bancada mal diseñada o mal ejecutada pueden
provocar vibración. Cuando se detecta una vibración, es conveniente en primer
lugar verificar el estado de la bancada, intentando descubrir grietas, falta de
material, etc.
- Defecto en la sujeción a la bancada. A pesar de que la bancada pueda estar bien
ejecutada, la turbina puede no estar convenientemente sujeta a esta. Esto puede
ocurrir porque los tornillos de sujeción no tengan el par de apriete apropiado o
porque los tornillos no anclen correctamente a la bancada.
- Tensión de tuberías de vapor. Si el alineamiento de tuberías no es perfecto o no
se han considerado correctamente los efectos térmicos de la dilatación, pueden
provocarse tensiones en tuberías que hagan que se ejerza una fuerza extraña sobre
la carcasa de la turbina.
Desplazamiento excesivo del rotor por mal estado del cojinete de empuje o axial
Si el cojinete de empuje sufre un desgaste en exceso, el eje de la turbina puede
desplazarse en la dirección axial más de su límite permitido, aplicando una fuerza
adicional sobre el acoplamiento del reductor y sobre el propio reductor. Un tope que
forma parte del eje llamado collarín apoya sobre este cojinete. Para evitar que se
aplique sobre el acoplamiento esta fuerza adicional, un sensor inductivo mide la
posición del eje, y especialmente de ese tope en todo momento, y cuando éste supera
el valor previsto por el fabricante, se produce en primer lugar una alarma en el
sistema de control de la turbina. Si el desplazamiento aumenta todavía más, la alarma
se transforma en disparo, y el sistema de control para la turbina por seguridad.

26. 23
Cojinetes combinados Axial-Radial. Fuente: Curso Renovetec turbina de vapor
Fallos diversos de la instrumentación
Un fallo erróneo de la instrumentación suele estar detrás de uno de cada tres
problemas detectados por el sistema de control. Entre los fallos habituales detectados
erróneamente por la turbina por de vapor están los siguientes:
- Alto nivel de vibraciones
- Desplazamiento del eje superior al límite
- Temperaturas y/o presiones del vapor fuera de límites
- Temperaturas y/o presiones del aceite de lubricación fuera de límites
- Indicación incorrecta de la velocidad de la turbina
El fallo de la señal puede provenir del elemento sensor o del acondicionador de señal
(transmisor de señal). Tanto uno como otro tienen una probabilidad de fallo similar
Vibración en reductor
El reductor no es más que un conjunto de engranajes de diferentes diámetros y
número de dientes cuya función es reducir adaptar el número de revoluciones por
minuto de la turbina de vapor y el alternador. Por tanto, cualquiera de las causas que

27. 24
provocan vibración en una máquina rotativa pueden provocar la vibración del
reductor, que puede transmitirse a la turbina y provocar el paro de ésta.
Reductor unido a turbina de alta presión en una central termosolar.
Fuente: Archivo Renovetec
Entre las causas comunes del aumento del nivel de vibración en un reductor están:
- Mal estado de cojinetes o rodamientos de uno de los dos ejes (eje rápido o de
entrada y/o eje lento o de salida). Esta es la causa más frecuente de este fallo.
- Desequilibrios, debidos a defectos en los dientes de piñones, mal estado de eje,
etc.
- Problemas en la lubricación (falta de caudal o de presión, presencia de partículas
extrañas o presencia de agua).
- Mal alineamiento con cualquiera de los otros dos elementos del conjunto
generador (alternador o turbina).
- Mal estado de alguno de los dos ejes (el de entrada o el de salida).
- Problemas en la bancada o problemas de sujeción del reductor a ésta
Vibración en alternador
El alternador es una máquina muy sencilla, y por tanto, el número de problemas que
suele dar es también pequeño. Una vibración en el alternador puede estar provocada
por:
- El centro magnético del alternador no coincide con el centro mecánico
- Mal estado de cojinetes o rodamientos del eje (ésta es con diferencia la causa más
frecuente)
- Curvatura del eje
- Defecto en el eje

28. 25
- Problemas de lubricación, como exceso de grasa en rodamiento, no renovación
de la grasa del rodamiento, mal estado de ésta, grasa inadecuada o presencia de
partículas extrañas en la grasa
- Problemas en la bancada o de sujeción del alternador a ésta
Fuga de vapor
Una fuga de vapor por los sellos de la turbina, que pueden ser de carbón o
laberínticos, además de provocar una pérdida de rendimiento (se escapa energía útil)
puede provocar otras averías mayores: el vapor puede entrar en el circuito de
lubricación o la fuga de vapor puede calentar excesivamente algún elemento que no
esté preparado para soportar ese calor adicional (la instrumentación, por ejemplo).
La inspección periódica de los sellos y la reparación inmediata del problema en
cuanto se detecta la fuga son las mejores tareas de mantenimiento para prevenir este
fallo.
Funcionamiento incorrecto de la válvula de control
La válvula de control, que regula el caudal de entrada de vapor a la turbina, y su
sistema hidráulico suelen ser responsables de un gran número de incidencias, que
provocan intervenciones correctivas y pérdidas de disponibilidad. Se observa en el
equipo un funcionamiento errático de la turbina, abriendo la entrada de vapor o
cerrándolo cuando no corresponde, o vibrando de forma anormal.
Es conveniente mantener en buen estado el grupo hidráulico al que suele estar
conectado el aceite de control de esta válvula. Un mantenimiento programado
periódico se hace imprescindible para el buen funcionamiento de la turbina, así como
un análisis del aceite hidráulico de control. Un aceite inadecuado o una temperatura
muy alta o muy baja de este aceite también pueden causar problemas en esta válvula.
Por último, en muchas ocasiones el problema no está en la válvula, sino en el sistema
de control, que da orden de abrir o cerrar de acuerdo a otras señales que está
recibiendo. Se hace necesario, pues, un conocimiento muy exhaustivo del sistema de
control y sus señales. Así, el mal estado del detector inductivo que mide las
revoluciones de la turbina puede estar detrás a veces de un funcionamiento errático de
la válvula de control.

29. 26
Turbina de vapor de alta presión Siemens SST-700, muy habitual en centrales
termosolares. Fuente: Archivo Renovetec
Dificultad o imposibilidad de la sincronización
Para que se produzca el acoplamiento entre el alternador accionado por la turbina y la
red eléctrica es necesario que ambos estén sincronizados. Para ello, es necesario que
ambos giren a la misma velocidad. Cuando hay problemas en el proceso de
sincronización, puede deberse a un problema cuyo origen está en la válvula de
admisión de vapor.
Si revisada esta se comprueba que su funcionamiento es correcto, puede ser debido a
un problema de ajuste de PID de la válvula de admisión. Es posible igualmente que
el problema esté localizado en el equipo de sincronización. También es posible que el
problema tenga su origen en el alternador porque las tensiones de generación y red no
coincidan. Por último es posible que haya un problema en el control, que la turbina
gire a una velocidad distinta (ligeramente superior o inferior) a la velocidad de
sincronismo.
Funcionamiento incorrecto de la válvula de cierre
Esta válvula, que suele estar antes de la válvula de control es una válvula todo-nada.
En su posición ‘cerrado’ puede dejar pasar algo de vapor que puede afectar al equipo.
Es conveniente comprobar periódicamente, aprovechando una revisión de la
instalación, que esta válvula y sus elementos internos de cierre se encuentran en buen
estado
Bloqueo del rotor por curvatura del eje

30. 27
Rotor de una turbina de vapor de alta presión, durante una revisión. Foto: Carolina
Beguelin
Las holguras entre los álabes fijos (toberas) y móviles de la turbina son muy
pequeñas. Si el eje se curva por cualquier razón, especialmente por paradas de la
turbina sin mantener el sistema virador en marcha, la curvatura del eje puede ser
suficiente para que álabes fijos y móviles topen y se impida el movimiento del rotor.
Esta curvatura puede ser de dos tipos:
- Recuperable, cuando la deformación no ha superado el límite elástico del
material. Se soluciona simplemente dejándola enfriar, y manteniendo
posteriormente el virador en marcha (sistema de giro lento cuya finalidad es que
el eje de rotación y el eje de inercia coincidan) durante al menos 24 horas
- No recuperable, cuando la deformación ha superado el límite elástico. Cuando
ocurre es más habitual que presente un alto nivel de vibraciones, y rara vez
provoca el bloqueo del rotor.

31. 28
MANTENIMIENTO DE TURBINAS DE VAPOR
Mantenimiento Programado
Una turbina de vapor es un equipo especialmente agradecido con el mantenimiento
preventivo. Al ser un equipo en general bien conocido (es la máquina térmica más
antigua), los fabricantes suelen haber resuelto ya la mayor parte de sus problemas de
diseño. Por tanto, una operación cuidadosa y un adecuado plan de mantenimiento
programado se traducen necesariamente en una alta disponibilidad.
Mantenimiento Operativo Diario
- Comprobación de alarmas y avisos.
- Vigilancia de parámetros (niveles de vibración, revoluciones, temperaturas de
entrada y salida del vapor, presiones de entrada y salida, presión, temperatura y
caudal de aceite de lubricación, presión de vacío del depósito de aceite de
lubricación, comprobación de nivel de aceite, presión diferencial de filtros, entre
otros).
- Inspección visual de la turbina y sus auxiliares (fugas de aceite, fugas de vapor,
fugas de agua de refrigeración, ruidos y vibraciones anormales, registro de
indicadores visuales).
Mantenimiento Quincenal
- Inspección visual de la turbina.
- Inspección de fugas de aceite.
- Limpieza de aceite (si procede).
- Comprobación del nivel de aceite.
- Inspección de fugas de vapor.
- Inspección de fugas de agua de refrigeración.
- Lectura de vibraciones (amplitud).
- Inspección visual de la bancada.
- Purga de agua del aceite de lubricación.
- Inspección visual del grupo hidráulico de aceite de control.
- Inspección visual del sistema de eliminación de vahos.
Tareas de mantenimiento de carácter mensual
- Muestra de aceite para análisis.
- Purga de agua del aceite.
- Comprobación de lubricación de reductor y de alternador.

32. 29
Revisión anual
Si se realizan todas las actividades que se
detallan en esta lista, en realidad se están
eliminando todas las causas que
provocan las averías más frecuentes. Si
se compara esta lista de tareas con la lista
de averías más frecuentes se puede
comprobar que esta revisión está
orientada a evitar todos los problemas
habituales de las turbinas.
Analizador de vibraciones
La razón de la alta disponibilidad de estos equipos cuando se realiza el
mantenimiento de forma rigurosa es que realmente se está actuando sobre las causas
que provocan las principales averías.
- Análisis del espectro de vibración de turbina, reductor y alternador, a distintas
velocidades y en aceleración. Se verifica así la posible ausencia de problemas en
cojinetes, el estado de la alineación y el equilibrado de los tres equipos. Es
importante tener en cuenta que es mucho más adecuado realizar el análisis con
los detectores de posición del eje con los van equipados las turbinas, en vez de
hacerlo con sensores tipo ‘acelerómetro’ que se instalan en la carcasa.
- Inspección boroscópica de álabes. Con esta tarea se comprueba el estado de los
álabes, las posibles incrustaciones que puedan haber aparecido en la superficie de
éstos y defectos en algunos de ellos, por roces o impactos.
- Apertura de cojinetes y comprobación del estado. Cambio de cojinetes si
procede. La mayor parte de los cojinetes pueden cambiarse o revisarse sin
necesidad de abrir la turbina. Esto garantiza un funcionamiento ausente de
vibraciones causadas por el mal estado de los cojinetes de apoyo y/o empuje.
- Cambio de aceite, si procede (según análisis). Si es necesario se sustituye el
aceite, pero no es habitual cambiar el aceite de forma sistemática sin haber
detectado síntomas de que está en mal estado. Esta acción evita trabajar con un
aceite en mal estado y garantiza la ausencia de problemas de lubricación.
- Cambio de filtros de aceite. Esto garantiza el buen estado del aceite y la filtración
de partículas extrañas.
- Inspección de la válvula de regulación de turbina. Esto garantiza el buen estado

33. 30
de los elementos internos de la válvula, su correcto funcionamiento, y la
comprobación del filtro de vapor de la válvula, lo que hará que la regulación sea
la correcta, no haya problemas de sincronización ni de regulación y no pasen
elementos extraños a la turbina que puedan haber sido arrastrados por el vapor.
- Inspección del grupo hidráulico. Cambio de filtros y de aceite, si procede.
- Inspección del sistema de eliminación de vahos. El funcionamiento a vacío del
depósito de aceite garantiza que los vapores que se produzcan, especialmente los
relacionados con el agua que pueda llevar mezclado el aceite, se eliminan. Eso
ayudará a que la calidad del aceite de lubricación sea la adecuada.
- Comprobación de pares de apriete de tornillos. El apriete de los tornillos de
sujeción a la bancada y los tornillos de la carcasa, entre otros, deben ser revisado.
Esto evitará, entre otros, problemas de vibraciones debidos a un deficiente
anclaje.
- Comprobación de alineación de turbina-reductor y reductor-alternador. Se haya
detectado o no en el análisis de vibraciones, es conveniente comprobar la
alineación mediante láser al menos una vez al año. Esto evitará problemas de
vibraciones
- Comprobación del estado de acoplamiento turbina reductor y reductor-
alternador. La comprobación visual de estos acoplamientos elásticos evitará entre
otros efectos la aparición de problemas de vibración.
- Calibración de la instrumentación. Muchas de las señales incorrectas y medidas
falsas que provocarán un mal funcionamiento de la turbina pueden ser evitados
con una calibración sistemática de toda la instrumentación.
- Inspección visual de los sellos laberínticos, por si se hubieran dañado desde la
última inspección.
- Comprobación de la presión del vapor de sellos. La presión de sellos debe estar
regulada a una presión determinada, ni más ni menos. Una menor presión hará
que el vapor escape al exterior, se pierda energía y se puedan provocar algunos
daños (en algunos casos la contaminación del aceite, al entrar ese vapor en el
cojinete, que suele estar muy cerca; en otros, puede afectar a algún sensor de
medida no preparado para recibir el vapor caliente)
- Termografía de la turbina. Esta prueba, a realizar con la turbina en marcha,
permitirá saber si se están produciendo pérdidas de rendimiento por un deficiente
aislamiento o por fugas de vapor.
- Limpieza y mantenimiento del cuadro de control. Curiosamente, muchas averías
en sistemas eléctricos y electrónicos están causados por la suciedad. Mantener los
cuadros en su correcto estado de limpieza garantiza la ausencia de estos
problemas.

34. 31
- Inspección del virador. El virador es un elemento importantísimo durante las
paradas. Un mal funcionamiento supondrá una dificultad o imposibilidad de
arrancar la turbina. La inspección es sencilla y garantiza el correcto arranque tras
una parada.
- Prueba de potencia. Al finalizar la inspección será conveniente comprobar las
prestaciones de la turbina, especialmente la potencia máxima que es capaz de
alcanzar.
- Limpieza de alternador. La limpieza interior del alternador especialmente los que
se refrigeran por aire, suelen realizarlo empresas especializadas, con productos
especiales.
- Verificación eléctrica del alternador. Es necesario verificar tanto el alternador
como sus protecciones. En el caso de que el personal habitual no tenga los
conocimientos oportunos es conveniente realizarlo con empresas especializadas.
- Cambio de filtros del alternador. Los filtros de aire del alternador, especialmente
en los refrigerados con aire, tienen como misión garantizar que aire en contacto
con los bobinados está limpio. La comprobación del estado de estos filtros y su
sustitución aprovechando la parada anual suelen garantizar la ausencia de
problemas en la filtración del aire.
Rotor de turbina durante una revisión
Cojinete de apoyo o radial Alineación por láser de turbina de vapor

35. 32
PRINCIPALES REPUESTOS
Del análisis de las averías que puede sufrir una turbina se deduce el material que es
necesario tener en stock para afrontar el mantenimiento. Todas las piezas que la
componen pueden dividirse en cuatro categorías:
- Tipo A: Piezas que es necesario tener en stock en la planta, pues un fallo
supondrá una pérdida de producción inadmisible. Este, a su vez, es conveniente
dividirlo en tres categorías:
o Material que debe adquirirse necesariamente al fabricante del equipo.
Suelen ser piezas diseñadas por el propio fabricante
o Material estándar. Es la pieza incorporada por el fabricante del equipo y
que puede adquirirse en proveedores locales
o Consumibles. Son aquellos elementos de duración inferior a un año, con
una vida fácilmente predecible, de bajo coste, que generalmente se
sustituyen sin esperar a que den síntomas de mal estado. Su fallo y su
desatención pueden provocar graves averías.
- Tipo B: Piezas que no es necesario tener en stock, pero que es necesario
tener localizadas. En caso de fallo, es necesario no perder tiempo buscando
proveedor o solicitando ofertas. De esa lista de piezas que es conveniente tener
localizadas deberemos conocer, pues, proveedor, precio y plazo de entrega
- Tipo C: Consumibles de uso habitual. Se trata de materiales que se consumen
tan a menudo que es conveniente tenerlos cerca, pues ahorra trámites
burocráticos de compra y facilita la operatividad del mantenimiento
- Tipo D: Piezas que no es necesario prever, pues un fallo en ellas no supone
ningún riesgo para la producción de la planta (como mucho, supondrá un
pequeño inconveniente)
En cuanto a los criterios de selección del stok, hay que tener en cuenta cuatro
aspectos:
- Criticidad del fallo. Los fallos críticos son aquellos que, cuando suceden, afectan
a la seguridad, al medioambiente o a la producción. Por tanto, las piezas
necesarias para subsanar un fallo que afecte de manera inadmisible a cualquiera
de esos tres aspectos deben ser tenidas en cuenta como piezas que deben integrar
el stock de repuesto

36. 33
- Consumo. Tras el análisis del histórico de averías, o de la lista de elementos
adquiridos en periodos anteriores (uno o dos años), puede determinarse que
elementos se consumen habitualmente. Todos aquellos elementos que se
consuman de forma habitual y que sean de bajo coste deben considerarse como
firmes candidatos a pertenecer a la lista de repuesto mínimo. Así, los elementos
de bombas que no son críticas pero que frecuentemente se averían, deberían estar
en stock (retenes, rodetes, cierres, etc.). Determinados elementos sensores, como
termopares, sensores de posición, presostatos, etc., que trabajan en condiciones
difíciles que por tanto sufren averías frecuentes, suelen formar parte de este
stock por su alto consumo. Por último, aquellos consumibles de cambio frecuente
(aceites, filtros) deberían considerarse.
- Plazo de aprovisionamiento. Algunas piezas se encuentran en stock permanente
en proveedores cercanos a la planta. Otras, en cambio, se fabrican bajo pedido,
por lo que su disponibilidad no es inmediata, e incluso, su entrega puede
demorarse meses. Eso puede suponer una alta indisponibilidad del motor, en caso
de llegar a necesitarse. Por tanto, aquellas piezas necesarias para la reparación de
un fallo no crítico cuya entrega no sea inmediata y pueda demorarse durante
meses, podría ser interesante que en algunos casos formaran parte del almacén de
repuesto.
- Coste de la pieza. Puesto que se trata de tener un almacén con el menor capital
inmovilizado posible, el precio de las piezas formará parte de la decisión sobre el
stock de las mismas. Aquellas piezas de gran precio (grandes ejes, coronas de
gran tamaño, equipos muy especiales) no deberían mantenerse en stock en la
planta, y en cambio, deberían estar sujetas a un sistema de mantenimiento
predictivo eficaz. Para estas piezas también debe preverse la posibilidad de
compartirse entre varias plantas. Algunos fabricantes motores ofrecen este
interesante servicio.
Teniendo en cuenta todo esto, las piezas que suelen mantenerse en stock para
afrontar el mantenimiento de una turbina de vapor son los siguientes:
Descripción del repuesto habitual para turbinas de vapor
Juego de cojinetes radiales y axiales
Tarjetas de entradas/salidas del sistema de control
Sellos de carbón (si los tiene)
Válvula de admisión: elementos internos de la válvula, set completo + filtro de vapor

37. 34
Instrumentación:
 Sensores de velocidad y posición (pick-up)
 Sensores de temperatura y termopares
 Sensores de presión
 Transmisores
Manómetros y termómetros visuales
Filtros de aceite y aire
Filtros de aire del alternador
Válvulas manuales y trampas de vapor

38. 35
REFERENTES
García, S. (Sin Año). Averías habituales en turbinas de vapor. [Documento en
línea] Disponible en http://www.santiagogarciagarrido.com/index.php/80-
averias-habituales-en-turbinas-de-vapor
Propuesta de plan de mantenimiento para Una turbina de vapor para la
propulsión deUn buque gasero. [Documento en línea] Disponible en
http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/13772/1/PfC%20Mantenimient
o%20turbina%20Bartolom%C3%A9.pdf
Turbinas de Vapor Energiza. [Documento en línea] Disponible en
http://www.energiza.org/anteriores/energizadiciembre2011.pdf

39. 36
Anexos

40. 37

41. 38

42. 39

43. 40

44. 41

45. 42

46. 43

47. 44

48. 45
COSTOS DE OPERACIÓN Y DE PRODUCCION DE ENERGIA DE UNA
TURBINA A VAPOR
1. Introducción
Los sistemas de vapor en Refinerías y otros grandes complejos industriales
tales como plantas hidroeléctricas o Químicas son grandes consumidores de
energía que tienen muchos grados de libertad operativa. Manipulando esos grados
de libertad con un programa de optimización basado en los costos, se obtienen
ahorros significativos en los costos globales de operación, a la vez que se
mantienen las restricciones impuestas al sistema (disponibilidad de combustibles,
colchón de seguridad operativa, máximas cargas admisibles, límite de emisiones,
etc.).
Dado que comúnmente en el caso de las turbinas a vapor y los grupos diesel
el contador
Utilizado son las horas de operación (HO), utilizaremos un mismo ejemplo
para ambas
.
Para el ejemplo:
Se utilizará una unidad de una potencia efectiva de 22 MW con un Costo
Fijo de Mantenimiento por año de US$ 15,200. La tasa de actualización será
de 12%. En forma similar al caso anterior, los valores y resultados mostrados son
únicamente para fines de exponer la metodología.
2. Costo Variable de Mantenimiento
a) Definición de la Política de Mantenimiento
En el Cuadro N° 15 se indica la política de mantenimiento adoptada para la
operación de la unidad. En él se observan las distintas categorías de
mantenimiento, los períodos de mantenimiento y el contador utilizado, en este caso
horas de operación (HO).

49. 46
b) Determinación de los costos de mantenimiento
En el Cuadro N° 16, se muestran los costos asociado s a las categorías de
mantenimiento.

50. 47
c) Determinación de los escenarios de operación
La información histórica utilizada para la formación de escenarios de
operación corresponde al período histórico de los últimos cuatro (04) anos.
Conforme se propone,
los escenarios de horas de operación considerados para el presente ejemplo
de cálculo son los siguientes:
 Escenario 1: 0 horas de operación anual.
 Escenario 2: 400 horas de operación anual, que corresponde al mínimo de
horas de operación anual de la información histórica.
 Escenario 3: 1800 horas de operación anual, que corresponde a la media
aritmética (promedio) de la información histórica.
 Escenario 4: 3750 horas de operación anual, que corresponde a una
operación extrema.
d) Flujo de Categorías de Mantenimiento y Costos Asociados
Con la información de la política de mantenimiento, horas de operación y
escenarios de operación, se han elaborado los distintos flujos de mantenimiento y
de costos asociados, mostrados desde el Cuadro N° 17 al Cuadro N° 20.

51. 48

52. 49
e) Determinación del Valor Actual y la Anualidad de los Costos Variables
de
Mantenimiento
De la información de los flujos de mantenimiento y sus costos asociados, se
calcularon los costos totales actualizados del mantenimiento, a lo largo del período
evaluado, para cada uno de los escenarios de operación. Asimismo, se calcularon
las anualidades representativas de dichos costos también a lo largo del mismo
período. El Cuadro N° 21 muestra los resultados.

53. 50
Los valores de anualidad obtenidos se pueden ajustar según los valores de
horas de operación. Los resultados se muestran en el Cuadro N° 22 y Figura N° 3.

54. 51
f) Determinación del Costo Variable de Mantenimiento
En el Cuadro N° 23 se aprecia los Costos Totales de Mantenimiento como la
suma de los costos fijos de mantenimiento por año más los valores ajustados de la
anualidad de los costos variables de mantenimiento, así como la Producción de
Energía.

55. 52
En la Figura N° 4 se ha graficado la función del Costo. Total de
Mantenimiento vs.
Producción de Energía por año. Como se sabe la pendiente de la regresión
lineal de dicha función nos da el Costo Variable de Mantenimiento de la unidad. El
Cuadro N° 24 nos muestra el valor resultante.
g) Costo Fijo Anual de Mantenimiento (CFAM).
De igual manera, el Costo Fijo Anual de Mantenimiento resulta del intercepto
de la regresión lineal con el eje de las ordenadas (Costo Total de Mantenimiento).
Así, el
CFAM de la unidad evaluada se muestra en el Cuadro N° 25.
HEO = Horas Equivalentes de Operación

56. 53
Inventario de centrales hidroeléctricas del Perú - fuente: Ministerio de
Energía y Minas - mapa 2004
S
IMBO
LO
n
ombre
Potencia Instalad
a Hidráulica (MW)
Producción d
e Energía (GW.h)
E
mpresa
L
ongitud
L
atitud
C
añon del
Pato
264.4 1 446.20
D
uke
Energy
-
77.82739
574
-
8.87704
3057
C
arhuaquer
o
95 592.4
E
GENOR
-
79.42429
741
-
6.47024
4877
G
alito
Ciego
38.1 64.3
E
GENOR
-
78.88195
309
-
7.19437
4118
Y
anango
42.8 205.6
E
DEGEL
-
75.21425
057
-
11.1276
1878
H
uinco
258.4 861.6
E
DEGEL
-
77.02872
51
-
11.5715
1597
H
uanchor
20 130.5
S.
M. CORO
NA
-
76.51471
579
-
11.7423
0231
C
ahua
43.1 205.6
C
AHUA
-
76.78095
245
-
11.7831
3445
H
uampani
31.5 213.7
E
DEGEL
-
76.77147
955
-
11.9724
7941
C
allahuanc
a
75.1 547.8
E
DEGEL
-
76.62284
044
-
11.8326
7141
M
atucana
128.6 748.4
E
DEGEL
-
76.45656
286
-
11.8837
9531
M
oyopamp
a
69 518.3
E
DEGEL
-
76.68819
214
-
11.9300
6146
Y
aupi
108 824.1
El
ectro
Andes
-
75.43199
067
-
10.8722
07533
M
alpaso
54.4 134.1
El
ectro And
es
-
76.03704
563
-
11.4079
8960

57. 54
C
himay
153 938
E
DEGEL
-
74.78870
822
-
11.3706
3288
S.
A. de Ma
yolo
798 4 965.80
El
ectroperu
-
74.66765
397
-
12.3753
8699
R
estitución
210 1 605.80
El
ectroperu
-
74.63131
752
-
12.3561
7799
M
achupicch
u
90 718.5
E
GEMSA
-
72.33791
221
-
12.5065
3118
S
ab Gaban
II
113.1 789.3
S
AN
GABAN
-
69.64352
028
-
14.5136
3589
C
harcani V
145.4 629.3
E
GASA
-
71.45133
413
-
16.2636
5030
Ar
icota 1
24.3 56.8
E
GESUR
-
69.84958
524
-
17.5320
7059
s
imbol
o
n
ombre
Potencia
Instalada Hidráulica
(MW)
Producción
de Energía (GW.h)
E
mpresa
L
ongitud
L
atitud