B1. Selección, operación y mantenimiento de Turbinas industriales a Vapor
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B1. Selección, operación y mantenimiento de Turbinas industriales a Vapor

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Descripción

A.- Duración: 16 horas

B.- Introducción: Las turbinas industriales a vapor son turbomáquinas que cubren un amplio espectro de capacidades y diseños que van desde 50 kW a más de 150 MW, siendo usadas para el accionamiento mecánico de equipos tales como bombas, ventiladores, compresores, equipos de molienda, etc., como de generadores eléctricos. Se emplean en diversas industrias como las de azúcar y alcohol, oil & gas, petroquímica, celulosa y papel, química, alimentos, siderurgia, cemento, centrales térmicas, etc.

Tienen diferentes configuraciones y diseños que les permite ser usadas en ciclos tanto de generación eléctrica como de cogeneración. Estas turbinas, operan en el caso general, en rangos de presión entre 20-150 bar y con temperaturas de vapor sobrecalentado entre 300-540°C, girando entre 1500-7500 rpm según el caso. Muchas turbinas en los rangos de potencias menores son construidas bajo las especificaciones de los estándares API 611/612, NEMA 23 /24 o IEC 60045-1 y se combinan con reductores de velocidad que pueden ser diseñados bajo las normas API 613 / 677 o AGMA

La inspección, el mantenimiento y reparación de estos equipos y de sus auxiliares requiere de personal y técnicas especializadas. Igualmente, cuando se está frente a procesos de retrofit de equipos que desean ser modernizados y repotenciados

El mantenimiento del equipo está basado en técnicas de monitoreo de condiciones y de inspecciones de carácter preventivo con diferentes niveles de profundidad las que, se hacen en función de las horas de marcha, pero también de las condiciones de operación particulares del equipo. Los requerimientos y especificaciones técnicas de las turbinas industriales están dadas por diversas normas que son satisfechas por un amplio mercado de proveedores de diferentes nacionalidades. En este curso abordaremos los criterios para la selección, la operación y el mantenimiento de turbinas de vapor, tomando como referencia las exigencias de la normativa internacional vigente como de las buenas prácticas surgidas en la propia industria y de la aportada por los fabricantes

C.-Programa

Módulo 1: El uso del vapor y la energía en las industrias de proceso. Análisis de las operaciones de demanda térmica. Niveles de presión y temperaturas requeridos en las distintas operaciones unitarias. Análisis del perfil de la demanda de vapor. La demanda intermitente y los picos de consumo. Consumo específico de vapor de las operaciones. La ratio (demanda de energía eléctrica / demanda térmica) recomendada para cogeneración con turbinas. Calidad de vapor para uso en turbinas. Rangos permitidos de variación de temperatura de admisión, extracción y/o escape en las turbinas.

Módulo 2: Términos, definiciones, parámetros típicos y clasificación de las turbinas de turbinas de vapor según norma IEC 60045. Turbinas de acción. Diseño térmico de las etapas Curtis y Rateau. Parámetros principales de operación y eficiencia. Escalonamientos de velocidad y presión. Turbinas multietapas. Rangos característicos de diseño y construcción de las etapas Curtis y Rateau. Turbinas de reacción. Principio de funcionamiento. Características y principios fundamentales de su diseño. Valores típicos y característicos de los diseños analizados.

Módulo 3: Los estándares API 611, API 612- ISO 10437, NEMA 23 / 24 y IEC 60045-1. Alcance, campo de acción y especificaciones generales. Requisitos generales, diseño básico, instalaciones auxiliares, inspecciones y pruebas. Análisis constructivos y comparación entre fabricantes de equipos similares. Similitudes y diferencias entre las normas. Requisitos para el montaje e instalación. Partes principales de las turbinas, función y materiales constructivos. Instrumentación y control. Sistemas de control y regulación de las turbinas. Procedimientos y controles previos para la puesta en marcha. El problema de las tensiones térmicas en el conexionado de las cañerías de vapor. Requerimientos de las normas API / IEC para las fuerzas y momentos admisibles en las bridas de conexión. Ejemplos de cálculos y selección de turbinas para accionamiento de bombas y ventiladores según API 611 y de turbogenerador bajo API 612. Resolución con software y Excel de ejemplos varios

Módulo 4: Los mecanismos de deterioro de las turbinas en los componentes fijos y móviles. La pérdida de performance. Solicitaciones térmicas, mecánicas y fluidodinámicas en las turbinas. El problema del ensuciamiento y corrosión en partes fijas y rotantes. Líneas de Wilson y la erosión de los álabes. Caracterización y localización de los tipos de fallas más frecuentes y esporádicas en los equipos. El problema de las vibraciones y el balanceo dinámico del rotor según API 684. Niveles de vibraciones admisibles según normas ISO. Cálculo de las velocidades críticas. Problemas en el sistema de lubricación y su impacto en los procesos de desgaste. Grados de limpieza ISO para el lubricante.

Módulo 5: Técnicas de inspección y mantenimiento. El monitoreo de variables en operación, valores admisibles y límites. Lista de control de inspección según API 611/612. Mantenimiento preventivo y predictivo de turbinas de vapor, generales y especiales. Monitoreo de tensiones térmicas. Condiciones de trip. Los tipos de controles y su frecuencia según el tiempo de operación del equipo. Inspecciones de partes fijas y móviles. Tecnologías NDT de inspección remota según EPRI, ventajas y limitaciones de cada una de ellas. Limpieza de la turbina online y offline. Las inspecciones con equipo parado y desarmado. Controles dimensionales y superficiales. Problemas típicos y hallazgos en los equipos desarmados. Técnicas de reparación de partes fijas (toberas, diafragmas, válvulas, sellos y cojinetes) y móviles (álabes, rotor, acoplamientos, etc.). Inspección del sistema de lubricación según lineamientos de API 614. Medición de estado y holguras en cojinetes