turbinas vapor sellos carbon 26680

5/24/2018 Turbinas Vapor Sellos Carbon 26680

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Turbinas a vapor. Sellos decarbn

Autor: jose garcia

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Presentacin del curso

Turbinas a vapor. Sellos de carbn, breve resea de los aspectos ms importantepara tener en cuenta en el mantenimientode sellos de vaporen turbinas a vapor.

Una de las actividades ms crticas en el mantenimientode turbinasde vaporde

una sola etapa es la relacionada con la seleccin, inspeccin, instalacin y engeneral el mantenimientode los sellos de carbn.

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1. Mantenimiento de sellos de carbn[http://www.mailxmail.com/...curso-turbinas-vapor-sellos-carbon/mantenimiento-sellos-carbon]

Una de las actividades mas criticas en el mantenimiento de turbinas de vapor de unasola etapa es la relacionada con la seleccin, inspeccin, instalacin y en general elmantenimiento de los sellos de carbn (Ver Figura1) . Cuando no se tienen todos

los cuidados con estos componentes se pueden presentar escapes de vapor queluego se condensan en la caja de cojinetes contaminando el aceite de lubricacin. Elsiguiente artculo da una guia prctica de los principales aspectos a tener en cuentaen el mantenimiento de estos componentes y aplica a turbina de fabricantes comoCoppus (Dresser Rand), Elliott, Terry y Turbodyne

Figura 1. Sellos de carbon en turbinas de vapor


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2. Carbones. Tolerancia[http://www.mailxmail.com/curso-turbinas-vapor-sellos-carbon/tolerancia-carbones]

Este es el tema con mas controversia e incertidumbre por parte de las personasejecutan mantenimiento. En los manuales aparecen claramente establecidas losvalores mximos y mnimos en la tolerancia que se debe asegurar en las medida del

dimetro externo del eje y el dimetro interno de los carbones. La figura 1 muestralos valores de diseo para una turbina Turbidyne UE-20046

Figura 2. Tolerancias de de sellos de carbon.

El correcto funcionamiento de la caja de sello con anillos de carbon depende de lastolerancias que se especifican y las condiciones de operacin para los cuales sondiseados, esto es Presin de Exhosto (para turbinas de contrapresin) y latemperatura del vapor de entrada. El xito en la contencin del vapor se asegura sise da la dilatacin del eje por el efecto trmico para cerrar la tolerancia que se dejaen frio y asegurar que en operacin se tenga aproximadamente de 0.002" a 0.003"de tolerancia.


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3. Ajuste o asentamiento de los carbones

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El rea del rotor donde trabaja los carbones esta recubierta de fabrica por una capade metalizado duro y resistente a la corrosin, lo que hace que se puedan obtenertolerancias en operacin muy finas entre los sellos de carbn y el eje. Cuando los

sellos de carbn se instalan nuevos, a estos se les debe realizar una corrida dearranque o asentamiento ("RUN IN") lentamente para asegurar la pulida y la brilladadel carbn y de esta forma asegurar la mxima vida de operacin. El procedimientoes el descrito en la figura 3

Figura 3. Diagrama de corrida de arranque (Run in) de nuevos anillos de carbon

El procedimiento de asentamiento o "run In" de nuevos carbones es propio de cadaequipo, el descrito en la figura 3 es para una turbina Elliott BYRHT que gira 4472RPM para mover una bomba Goulds 3420 (800HP) de una torre enfriante. Esextremadamente importante realizar en forma correcta este procedimiento, ya que sise omite, los carbones no operaran correctamente y el tiempo de vida de estos sereducir consideramblemente


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4. Rotor. Estado del eje[http://www.mailxmail.com/curso-turbinas-vapor-sellos-carbon/rotor-estado-eje ]

Cuando se tienen turbinas que han operado varios aos, se presentan desgastemnimos en rea del eje donde trabajan los sellos de carbn. Por lo general losfabricantes de turbinas despachan los rotores con un recubrimiento duro en esta

rea, lo que asegura varios periodos de mantenimiento hasta que se presentanestos desgastes. Es importante asegurar las tolerancias de diseo en estas reas,cualquier variacin en el dimetro externo repercute en un aumento de la toleranciade operacin entre el eje y los carbones.

Figura 3. desgastes en rotor (area de sello)

Una practica que me ha dado amplio resultado es la reconstruccin de los rotorescon las tolerancia de diseos encontradas en el manual de operacin ymantenimiento con el recubrimiento del fabricante Praxair TAFA MXC95 el cualofrece una capa de material duro resistente al desgaste y a la corrosin.


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5. Caja de sello. Inspeccin[http://www.mailxmail.com/curso-turbinas-vapor-sellos-carbon/caja-sello-inspeccion]

Uno de los aspectos importante para entender el funcionamiento de los sellos esque el rea lateral del anillo de carbn contraria a la presin de vapor es el rea detrabajo de este y la tolerancia de 0.002" a 0.003" radial es la mediada que asegura la

cada de presin a lo largo de la caja de sellos.Es por eso que la superficie de contacto del carbn en la caja de cojinete debe estarcompletamente limpia, sin desgaste y adecuada para que se de un correctofuncionamiento del sellado. Las reparaciones de estos equipo debe asegurar lainspeccin ,cambio y reparacin de las cajas de sellos


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Figura 4. Area de trabajo de caja de sello


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6. Eductores y eyectores[http://www.mailxmail.com/curso-turbinas-vapor-sellos-carbon/eductores-eyectores]

Algunos fabricantes incluyen en sus modelos sistemas de eductores (agua) yeyectores (vapor) conectados a la caja de carbn, por lo general en una cmaracontigua al ultimo anillo de carbn. Este sistema realiza un pequeo vaco y

direcciona las fugas de vapor de la zona de mas alta presin (caja de carbones) a lapresin de vaco producida por el eyector. Por lo general estos sistemas incluyenVacumetros para medir el vaco en la lnea de fuga (Leak-off pipe) ver diagramaesquemtico en figura 5.

Figura 5. Diagrama esquematico de un sistema eductor en turbina de vaporcontrapresin

Es muy comn encontrar en turbinas que trabajan con eductores perdida del vacodebido a ensuciamiento y formaciones duras o costras que se forman en lasboquillas. Esta situacin produce escapes de vapor que se condensan en la caja decojinetes.


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Figura 6. Eductor con depositos de suciedad en succin




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7. Anillo de carbn. Ensamble[http://www.mailxmail.com/curso-turbinas-vapor-sellos-carbon/anillo-carbon-ensamble]

Se debe asegurar que en el montaje los anillos de carbon conserven las marcas defabricas, para asegurar que se forme un circulo perfecto al momento de instalarlo.Se debe asegurar que los resoretes encargados de cerrar el anillo sea el especificado

por el fabricante y asegurar que el freno antitotacin funcione y se alojecorrectamente en la caja de sello .


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8. Sello seco en turbina a vapor[http://www.mailxmail.com/curso-turbinas-vapor-sellos-carbon/sello-seco-turbina-vapor]

Las turbinas de vapor de una etapa simple son muy comunes en las empresaspetroqumicas y principalmente se usan como equipos motores de bombas ycompresores de proceso. Los fabricantes que poseen el mercado de estos equipos

son: Dresser Randand (Coppus) y Elliott. La figura 1 muestra un diagrama seccionalde este tipo de turbinas.

Figura 1. Turbina de vapor Elliott YR

Uno de los factores que afectan el MTBF en estos equipos es el desgaste en eltiempo y la falla prematura en los sellos de carbn, ver figura 2. Cuando se produceuna falla en estos dispositivos se presentan escapes de vapor que se condensan yentran a la caja de cojinete. Con el tiempo el aceite en presencia de agua pierde suspropiedades y se presentan fallas en los cojinetes por una lubricacin inadecuada.

Ver figura 3


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Figura 2 Sellos de carbon en turbina de vapor

Figura 3. Falla en cojinete

Otro de los factores importante a tener en cuenta cuando se presentan las fallas en




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los sellos de carbn en estas turbinas es el costo de la fuga. Las empresas tienenmontada una infraestructura para generar vapor que incluye calderas, bombas dealimentacin, adicin de qumicos etc. Cada vez que se presenta un escape de granmagnitud se incurren en costos para generar este vapor que se desperdicia.

Unas de las soluciones que se pueden implementar para corregir esta falla es laactualizacin de los sellos de la turbina por un sellos mecnico del tipo seco, Figura4 . Esta tecnologa ha sido ampliamente comprobada a nivel mundial y puede darrespuesta a las constantes paradas no programadas por fallas de cojinetes en

turbinas de vapor.

Figura 4. Sello mecnico John Crane 28ST

Una de las ventajas en esta actualizacin, es que los fabricantes de sellos hanpodido disear sus sellos de tal forma que se adapten a la turbina sin la necesidadde realizar ningn cambio en la carcasa o componentes internos. Esto ultimo reduceel tiempo para la implementacin que no debe ser mayor a dos da de trabajo en




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turnos normales de mantenimiento.

Otras de las ventajas de esta tecnologia son:- Periodo de vida mayor. (5 a 7 aos)- Reduce la fuga de vapor en un 95% y mejora la eficiencia de la turbina.- Reduce el riesgo de contaminacin de aceite de chumaceras y tiempos muertos.- Elimina la necesidad de condensadores, extraccin de vapor y tubera asociada(esto reduce los costos de mantenimiento).- Elimina el desgaste del eje ocasionado por el contacto con los anillos de carbn.

- No se requiere precalentamiento para el arranque de la turbina .- Sistema de sellado mas seguro.- No requiere realizar ninguna modificacin extra al equipo.




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9. Fabricantes de sellos mecnicos

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Entre los fabricantes de Sellos Mecnicos con ms experiencia en este tipo de aplicacionesse encuentran los siguientes.

John Crane (modelo 28ST: http://www.johncrane.co.uk/PDFs/S-28ST.pdf)

A continuacin se muestra una serie de fotografas de una actualizacin realizada en unaTurbina Coppus RLHA24 con vapor de exhosto de 5.5 kg/cm2. Este trabajo fue realizado enEnero de 2009 en Monomeros Colombo-Venezolanos en Barranquilla, Ver figura 5.

Las caracteristicas y condiciones de operacin se muestran en la tabla 1.:

Tabla1. Condiciones oprativas de la turbina Coppus RLHA24


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Figura 5. Turbina Coppus RLH24 en taller para cambio de sellos

Despus de instalada la turbina en su sitio de trabajo se han realizado un seguimientoestricto para verificar el estado del aceite, escapes de vapor y la temperatura de las cajas decojinetes. Los resultados obtenidos son los siguientes:- Eliminacin de los escapes de vapor por los sellos.- Disminucin de 10 grados en la temperatura de la caja de cojinete lado gobernador- Los analisis de aceite en las cajas de cojinetes no muestran presencia de agua.- Disminucin del nivel sonoro en la maquina.Los costos de actualizacin sin incluir la mano de obra y las perdidas de produccin paraeste trabajo pueden estar por el orden de USD$10.000 Usd por sellos mecnico para unaturbina tipo Coppus RLHA24 si se realizan con la asistencia del fabricante del sello. Los

Valores de esta actualizacin pueden aumentar considerablemente se ejecutan por mediodel OEM.Jos Garca

[email protected]. ConfiabilidadArticulo relacionados: Sellos de Carbon en Turbinas de Vapor . Guia practica demantenimientohttp:// tec-eimecun.blogspot.com/2009/09/sellos-de-carbon-en-turbinas-vapor-guia.html

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