Las turbinas de gas aeroderivadas son sistemas de alta eficiencia que generan de manera simultánea energía eléctrica y térmica y están destinadas a un funcionamiento ininterrumpido en los procesos industriales donde operan. Por ello, requieren de un óptimo mantenimiento y monitorización para evitar su desgaste prematuro y, en los peores escenarios, paradas no planificadas o arranques fallidos, puesto que estas situaciones generan un alto impacto en términos económicos, debido a las altas penalizaciones por incumplimiento de suministro.
Los problemas principales que pueden generar desgaste y, en última instancia, fallos e interrupciones en el funcionamiento de estos motores térmicos son los siguientes:
Estado incorrecto del sistema lubricante
El estado del lubricante impacta de manera directa en todos los elementos del sistema, tanto la propia turbina como la caja de cambios, el generador eléctrico y el arrancador. Si cualquiera de estos mecanismos falla, como consecuencia se detendrá todo el sistema, por ello es esencial mantener los lubricantes implicados y sus sistemas en condiciones óptimas.
El aceite debe contar con una viscosidad adecuada, resistencia a la oxidación y capacidad para expulsar el aire y el agua, manteniéndose siempre limpio, seco y frío. De lo contrario, producirá desgastes en el sistema que pueden desembocar en fallos y paradas.
Un calentamiento del lubricante
Cuando el aceite aumenta su temperatura, se modifica su viscosidad y las condiciones de lubricación cambian. Se requiere más energía para lubricar el sistema, generando calor y, en consecuencia, aumentando la temperatura de los cojinetes. Esta situación implica una modificación en el comportamiento de los materiales, y si no se detecta de manera temprana, puede generar fallos en la turbina.
Las causas que pueden provocar un calentamiento del aceite son diversas. Puede deberse a una degradación del lubricante, una contaminación externa o una filtración inadecuada. La presencia de partículas en el lubricante puede ser también un indicador de que alguno de los sistemas de la turbina está fallando, provocando como consecuencia una contaminación del aceite.
Generación de foaming o espuma
La presencia de burbujas en los sistemas de lubricación ocurre cuando se acumula aire en el lubricante. Esta situación puede ser debida a un fallo en los aditivos o en el propio aceite, una contaminación externa o problemas mecánicos en el sistema. La presencia de aire puede generar espumas que modifican el comportamiento esperado del lubricante, llegando a modificar las condiciones de lubricación e incluso afectar a los sistemas de control hidráulicos de la turbina, provocando problemas de control, inestabilidad de la máquina y finalmente, una parada del equipo.
Falsos positivos provocados por el chip detector
Las turbinas de gas llevan incorporado habitualmente un detector de elementos metálicos en el aceite lubricante. Este sistema, conocido como “chip detector” está diseñado para detectar elementos metálicos de grandes dimensiones, pero en ocasiones puede dar falsos positivos. En estos casos, la turbina se detiene de forma automática y es necesario iniciar un proceso de revisión física de todo el equipo realizada por personal especializado. Esta parada no planificada provoca altos costes económicos, puesto que implica detener el proceso productivo, y genera un estrés añadido a la maquinaria ya que todas las paradas impactan de forma severa en el dispositivo. Es importante, por lo tanto, establecer soluciones de monitorización más precisas que permitan descartar los falsos positivos, y asegurar el estado de la máquina en todo momento.
Arranques fallidos de la turbina
El arrancador es un sistema que funciona durante un periodo de tiempo muy corto relativo a su vida útil, puesto que en condiciones óptimas deberá utilizarse únicamente en las paradas planificadas de la turbina. Aún así, es un sistema que debe estar siempre operativo y responder de manera adecuada cuando sea necesario. Pero la fiabilidad de estos componentes es muy variable respecto al número de arranques que pueden realizar previamente a su fallo.
Un fallo en el arranque del sistema es una situación crítica, ya que genera un estrés extra en la turbina que puede provocar consecuencias en su buen funcionamiento y acortar su vida útil. Para obtener una mayor fiabilidad de estos componentes y ser capaz de prever en qué momento puede fallar, existen diferentes estrategias de control y evaluación de parámetros que incluyen el análisis del lubricante, los consumos eléctricos y las vibraciones.
Incertidumbre en el impacto de las paradas
Las turbinas de gas aeroderivadas cuentan con un número de paradas establecidas por el fabricante, tras las cuales se requiere una revisión en profundidad de todo el sistema. Esta intervención implica la interrupción de su funcionamiento y de los procesos productivos asociados, generando un impacto importante a nivel económico para la empresa. Pero esta especificación de fábrica contabiliza todas las paradas por igual, cuando los impactos que provocan en las turbinas pueden ser variables. De esta forma, puede darse el caso que se realice una revisión en profundidad sin que realmente sea necesario. Las soluciones para solventar este problema consisten en implantar sistemas de monitorización que permitan evaluar el desgaste real, y no teórico, de la turbina y todos los elementos del sistema.
