En una Turbina a Gas, incluso cuando opera bajo condiciones esperadas de diseño, aunque cuente con un buen sistema de filtros en la admisión y a pesar de que utilice combustibles limpios, se puede esperar que los componentes de la máquina expuestos al flujo resulten con el tiempo: sucios, erosionados, corroídos, carbonizados, cubiertos con óxidos e incluso dañados. El resultado de todas estas condiciones se traducen en un deterioro del funcionamiento o desempeño de la turbina como unidad motriz, deterioro que empeora a medida que se incrementa el tiempo de operación.
Se pueden identificar tres tipos principales de deterioro en las turbinas a gas:
1. Deterioro de desempeño recuperable con lavados de limpieza.
2. Deterioro de desempeño no recuperable con lavados de limpieza.
3. Deterioro de desempeño permanente, el cual no es recuperable hasta mantenimiento mayores con reemplazo de partes y ajuste de holguras.
Deterioro Recuperable: En la operación normal de una turbina, aún cuando este equipada con un buen filtro, los elementos presentes en el aire como sucio, polvo, polen, etc., pueden resultar en la acumulación de partículas que bloquean el filtro de entrada; o depositarse en las alabes del estator y rotor del compresor causando el denominado ensuciamiento del compresor. También estas partículas al mezclarse con los productos de la combustión o sustancias aceitosas (sistemas de aceite de sellos) forman ensuciamiento en las turbinas. Ambos tipos de ensuciamiento resultan en la afectación del desempeño de los diferentes componentes de la turbina, lo cual implica en la disminución de la eficiencia del equipo. El ensuciamiento en el compresor de la turbina resulta en una reducción del flujo másico de entrada y eficiencia del compresor. El ensuciamiento cerca de las zonas calientes resulta en la reducción de la eficiencia de la turbina y en una reducción en la temperatura de combustión de la unidad. Los siguientes métodos de limpieza son los más comúnmente utilizados para este tipo de deterioro:
· Limpieza en línea con partículas sólidas (materiales abrasivos, cáscaras de arroz, etc.).
· Limpieza en línea con agua y detergentes (o cualquier otro producto no inflamable, no tóxico y preferiblemente biodegradable).
· Lavado en remojo (con el equipo fuera de servicio). Este método suele ser el más eficiente para la limpieza del compresor de la turbina, especialmente en los componentes expuestos a las altas temperaturas, donde se puede observar carbonización.
Las limpiezas en línea suelen realizarse con las unidades con la carga mínima de operación o con carga parcial. Es importante señalar, que el uso de filtros apropiados puede atenuar la tasa de ensuciamiento, pero no lo eliminará completamente. Es un hecho conocido, que las superficies de alabes altamente pulidas o con recubrimientos especiales, es decir aquellos mecanismos que reducen la rugosidad superficial del componente, lo hacen menos susceptible al ensuciamiento y darán mejor repuesta a las limpiezas antes sugeridas.
El congelamiento del filtro, del cilindro de entrada, de los alabes direccionadores de entrada o la parte frontal de succión del compresor puede tener un efecto significativo en el desempeño de la turbina a gas como unidad motriz. Y este efecto puede ocurrir de una manera más súbita y severa que un ensuciamiento tradicional; sin embargo es un fenómeno temporal, que si no conlleva daños al compresor, no acarrea efectos permanentes en la unidad.
Deterioro No Recuperable con Limpieza: Es el tipo de deterioro que aún cuando se efectúen limpiezas en la unidad, no mejora ninguna de sus condiciones de desempeño. Típicamente son problemas en los canales de flujo, erosión, corrosión, incremento de holguras y otras que incluso empeoran con el paso del tiempo.
Deterioro Permanente: Es el tipo de deterioro que incluso después de un mantenimiento mayor de la unidad no son recuperables. Típicamente durante un mantenimiento mayor los componentes expuestos al flujo de fluidos son limpiados, las partes dañadas reemplazadas, las tolerancias de sellos y bujes son reajustadas, cualquiera fuga eliminada y los alabes recubiertos con su protector, etc. Este conjunto de acciones debería asegurar que la máquina quede restaurada lo más cerca posible a las condiciones de “nueva y limpia”. Sin embargo, no es usual que el desempeño de la unidad vuelva a ser el esperado teóricamente. Por ejemplo, la distorsión del cilindro (excentricidades), el incremento en la rugosidad de los alabes y otros componentes por los que atraviesa el flujo, la distorsión de los alabes y otros, ocasionan en definitiva una disminución permanente de las condiciones de operación de la unidad. Afortunadamente, bajo condiciones normales este tipo de deterioros no recuperables son pequeños en proporción con respecto a los recuperables.
Traduccion parcial de : “Performance Deterioration in Industrial Gas Turbines”, de I.S. Diakunchak, publicada en Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Abril 1992.
