Monitoreo de Aceite en Turbinas a Gas y Vapor (Parte 1)

Depende si la selección del aceite fue la correcta, depende de la manipulación, depende del cuidado, y de otros muchos aspectos. Las turbinas de vapor y gas modernas someten al lubricante de turbina a exigencias cada vez mayores. Se encuentran temperaturas más altas en los rodamientos, los depósitos son más pequeños y se reducen los tiempos de residencia. Esto produce que los problemas con la formación de barnices y lacas se hayan convertido en preocupaciones críticas de la operación y mantenimiento.

En turbinas, por lo general, hablamos de aceites de muy larga duración. En las turbinas modernas de vapor el aceite puede durar incluso 10 años, mientras que, en una turbina de gas, un aceite mineral dura en el orden de 1-2 años y un sintético de calidad puede durar hasta 5 años.
La diferencia fundamental son las condiciones de trabajo, la temperatura de los cojinetes en las turbinas de gas es mayor de 120º C mientras que en las de vapor no suelen superar los 70ºC.
Para poder alargar la vida del aceite debemos mantenerlo en las condiciones más estables posibles y para mantenerlo estable, debemos conocer su estado a través de los análisis rutinarios del mismo. Cuando se produce alguna desviación de los valores óptimos, se deberán tomar las acciones correctivas adecuadas.

Existen cuatro razones principales por las que los aceites de las turbinas se degradan durante su uso:

• Oxidación: Todos los aceites se oxidan al entrar en contacto con el oxígeno de la atmósfera. Esta oxidación no solo ocurre en el depósito, ya que el aire se disuelve en el aceite.
  Con las elevadas temperaturas de las turbinas, altos caudales y los tiempos de residencia más cortos, el oxígeno y el aceite tienen más oportunidades de interactuar, acelerando el proceso de oxidación.
• Degradación térmica: El aceite puede alcanzar temperaturas en la turbina que causan cambios químicos en el aceite base y en las moléculas de los aditivos. Esta reacción produce materiales que no son fácilmente solubles en el aceite, los cuales se depositan dentro del sistema, provocando acumulaciones y, en algunos casos, fallas en el equipo.
• Contaminación: Los aceites de turbinas pueden contaminarse con diversos agentes, como agua (especialmente en turbinas de vapor), polvo y otros materiales, productos químicos de lavado y contaminantes internos, como metales de desgaste. Aunque estos contaminantes no son un resultado directo de la degradación del aceite, contribuyen a otros problemas de degradación. Los metales de desgaste, como el cobre, el hierro y el plomo, aceleran la oxidación. El agua, especialmente la tratada químicamente, puede afectar negativamente la capacidad del aceite para disipar la espuma y separarse del agua. El exceso de espuma puede causar una respuesta lenta en los sistemas de control hidráulico, cavitación en bombas y cojinetes, y problemas de seguridad si la espuma llena el depósito y se derrama. También ciertos componentes polares pueden favorecer la emulsión del aceite en presencia de agua, especialmente en turbinas de vapor, taponando filtros y degradando el aceite.
• Agotamiento de aditivos: Es normal y esperado que los aditivos se consuman durante su función. Los aditivos antioxidantes se agotan al realizar su tarea. Los aditivos desemulsionantes ayudan a separar y eliminar el agua del aceite, pero pueden perderse si hay una alta contaminación de agua. Los aditivos antiespumantes también pueden eliminarse debido a una exposición excesiva.
  
  

Mantenimiento predictivo-proactivo a través del análisis del aceite
Debido al alto costo de inversión y operación de las Turbinas, es crucial detectar, identificar y diagnosticar problemas rápidamente. Los costos de mantenimiento representan entre el 20 y el 25% del total de producción. El objetivo del programa de mantenimiento es asegurar el adecuado funcionamiento de la planta, minimizando el riesgo y el impacto económico de paros o fallos prematuros. El análisis de aceite es una de las tecnologías más utilizadas para el mantenimiento predictivo de máquinas rotativas.

Cómo, dónde y cuándo tomar muestras
No hay una respuesta única sobre cómo y dónde tomar muestras de aceite de turbina, ya que depende de los datos necesarios del análisis. Para metales de desgaste, la mejor ubicación es antes de los filtros o en la línea de retorno del rodamiento. Para contaminación, las muestras antes y después del filtro son útiles. Generalmente, una muestra antes de los filtros es ideal para pruebas generales. Es crucial tomar muestras cuando la unidad esté en condiciones normales de operación o justo después del apagado. El punto de muestreo debe estar limpio y purgado, y las muestras deben enviarse al laboratorio rápidamente para evitar variabilidad en los resultados.

Conclusiones
El rendimiento confiable de una turbina generadora de energía y su equipo asociado depende del estado y calidad del lubricante empleado. Realizar análisis regulares del aceite y monitorear su condición es esencial para mantener la turbina en condiciones óptimas. El programa de análisis de aceite debe abarcar las pruebas básicas mencionadas en este documento para evaluar las propiedades físicas y químicas, los problemas de contaminación y las características de rendimiento del fluido. Los operadores deben consultar al fabricante del equipo para obtener más orientación sobre cómo interpretar los datos del análisis del aceite usado.

Importante
En este Boletín no se explican en detalle los análisis de aceite usado para el monitoreo basado en condiciones y que forman parte de los factores críticos que afectan la vida del lubricante y el equipo.
Sólo se dan como referencia los principales análisis, frecuencias de muestreo y límites generales definidos por la industria o el fabricante, los cuales deben ser revisados periódicamente con el OEM.

Un detalle de los análisis de monitoreo del lubricante y su interpretación son parte de otro boletín complementario.

Anexo:
Principales Análisis de Aceite Usado y Límites de referencia.
Frecuencias típicas de Muestreo.

NOTA:
Los metales de desgaste deben ser evaluados por tendencia y contemplar los valores límites definidos por el OEM.

Referencias

• ASTM D 4378 “Monitoreo en Servicio de Aceites Minerales para Turbinas de Vapor y de Gas” - Guía de Aceite En-Servicio – ISO 32 “Se ha obtenido hasta 20 años de vida de servicio en algunas turbinas.”
• Boletín Mensual sobre Lubricación y Mantenimiento. Wearcheck Iberica Nº2 Mar- 2004
• Castrol GME – Lubricación de Turbinas

Límites de aceite usado ASTM y OEM

NOTA:
Revise periódicamente los manuales y boletines técnicos del fabricante para ajustar estos parámetros a las actualizaciones definidas por el OEM.

La información presentada en este boletín es una guía y no constituyen una especificación definida, ya que varía con cada fabricante, marca y modelo, junto a las actualizaciones propias que realizan los fabricantes. Está disponible la guía de mantenimiento ASTM-D 4378- (verificar última revisión) - “In service monitoring of mineral turbine oil for steam and gas turbine” que da información muy valiosa sobre los análisis de rutina, valores críticos y frecuencia de muestreo acordes a cada operación.

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