La Turbina A Gas Y Sus Sistemas

LA TURBINA A GAS Y SUS SISTEMAS TURBINA A GAS Es un conjunto de equipos dispuestos de forma tal, que su funcionamiento convierte el poder calorífico del combustible utilizado en energía mecánica, la cual se utiliza para mover un generador sincrónico, conviniendo ésta en energía eléctrica. Generalmente, cuando se hable de unidad se estará indicando el paquete turbina generador o turbogenerador.

Fig. No. 3.1 Vista General de una Turbina a Gas CICLO OPERATIVO DE UNA TURBINA Para entender su funcionamiento se deben conocer los pasos básicos del ciclo operativo de la turbina a gas, el cual está basado en el Ciclo Brayton (Ver Fig. No. 3.2) que consta de cuatro fases: compresión, adición de calor, expansión y eliminación de calor.

Descripción del ciclo brayton: Puntos 1 -

2, es cuando el aire entra al compresor y se comprime con el

correspondiente aumento de presión y temperatura. Puntos 2 - 3, en ta cámara de combustión, el aire comprimido se mezcla con el combustible, la ignición proveniente de las bujías de encendido produce la combustión de la mezcla, aumentando su volumen y temperatura. En este punto se obtiene la energía térmica, cuyo proceso se realiza a presión constante. Puntos 3 - 4, cuando los gases pasan a través de los alabes de la sección de turbina, su presión y temperatura bajan (expansión de calor), ya que la energía térmica se convierte en energía mecánica que impulsa al compresor y al generador. Puntos 4 - 1, los gases se enfrían a temperatura ambiente por expulsión de los mismos a la atmósfera. COMPONENTES DE UNA TURBINA A GAS

1.

Sección de Aire de Entrada.

2.

Compartimiento de Control.

3.

Compartimiento de Accesorios.

4.

Compartimiento de Turbina.

5.

Compartimiento de Caja Reductor*.

6.

Sección de Gases de Escape.

7.

Compartimiento del Generador.

8.

Compartimiento Auxiliar del Generador.

9.

Skid (Patín) de Combustible.

1.

Sección de Aire de Entrada: Está constituida por una casa de filtros y un duelo por donde circula el aire que es

succionado por el compresor axial de la unidad. Con frecuencia se le denomina "Ducto de Admisión de Aire". Debido a la succión del compresor, el aire atmosférico es dirigido a la casa de filtros, el cual pasa a través de unos separadores inerciales que tienen la función de eliminar las partículas pesadas presentes en el mismo. Luego éste volumen de aire, es conducido hacia una sección de filtros de alta eficiencia con la finalidad de mejorar el grado de limpieza, adicionalmente, existe una sección de silenciadores que tiene como función reducir el ruido producido por el aire en movimiento, para finalmente entrar al compresor. (Ver Fig. No. 3.3 y 3.4)

Fig. No. 3.3 Sección de Entrada de Aire de una Turbina MS - 70Ü1E

Fig. No. 3.4 Sección de Aire de Entrada de una Turbina MS - 5001 2.

Compartimiento de Control: 2.1 Es donde se encuentran ubicados los paneles o tableros de control, tales como: 2.2 Panel de Control del Generador 2.3 Panel de Control de Turbina 2.4 Panel de Control de Motores 2.5 Panel Auxiliar

2.1

Panel de Control del Generador:

En éste se encuentran ubicados los mandos, instrumentos de medición, lámparas de señalización y relés de protección asociados a la operación del generador. 2.2

Panel de Control de Turbina:

En él se encuentran ubicados los mandos de señalización, instrumentos de medición y anunciador de alarmas asociados a la turbina, así como el sistema de control y protección de la misma (Speed Tronic). 2.3

Panel de Control de Motores:

Este panel contiene los módulos de arranque de los motores, así como los breakers o interruptores de distribución de corriente alterna y continua. En las unidades MS-7001E, este panel de control está en un compartimiento anexo y recibe el nombre de "Centro de Control de Motores", además de los componentes indicados, se encuentran los controles de alimentación del sistema de extinción de incendio, las resistencias calefactoras del generador y el precipitador electrostático. 2.4

Panel Auxiliar: Este panel existe en algunos tipos de turbinas MS-5001 y contiene dispositivos

relacionados con el transformador de potencia y el interruptor de 115 Kv. En las unidades MS-7001 el panel auxiliar contiene los módulos de control de alimentación de la bomba del skid de combustible, calentador de combustible, calentador de aceite, los breakers de alimentación para el cargador de baterías y para el sistema de control de turbina, así como el tablero de alimentación de los servicios en 220 volt. 2.5

Cargador de Baterías: Se encuentra ubicado en el compartimiento de control, con la finalidad de que el

operador pueda vigilar sus parámetros operativos. Debido a sus componentes electrónicos se recomienda mantener este equipo a temperatura acondicionada.

3.

Compartimiento de Accesorios: Está localizado entre los compartimientos de control y de turbina, en él se

encuentran ubicados una serie de dispositivos tales como: medio de arranque (motor diesel o motor eléctrico), panel de manómetros, caja de accesorios, bombas auxiliares y de emergencias, válvulas de control, dispositivos de los sistemas de combustible y aire de atomización. Generalmente, en la parte superior de este compartimiento, (sobre su techo), se encuentran los paneles de radiadores para enfriamiento de agua con sus motores y ventiladores asociados, para forzar aire a través de las colmenas que integran los mismos. (Ver Fig. No. 3.5) 4. Compartimiento de Turbina: Este compartimiento lo conforman principalmente el.compresor axial, el sistema de combustión (cámaras de combustión), las válvulas de alivio del compresor y la sección de turbina propiamente dicha. En este sitio se generan las mayores temperaturas de la máquina, por tal motivo, tiene instalado un motor extractor que se encarga de expulsar el aire caliente hacia la atmósfera.

Fig. No. 3.6 Compartimiento de Turbina 5.

Compartimiento de Caja Reductora: En este compartimiento se encuentra ubicada la caja reductora, cuya función

principal es reducir la velocidad de la turbina de 5.100 r.p.m, a 3.600 r.p.m. que es la velocidad de operación del generador. Adicionalmente se produce un cambio en el sentido de giro del generador, con respecto a la turbina. En las unidades MS - 7001E, no existe este compartimiento, ya que el generador está acoplado directamente a la turbina, la cual gira a una velocidad de 3.600 r.p.m. 6.

Sección de Gases de Escape: Es la parte de la unidad donde los gases después de haber pasado a través de las

ruedas de la turbina, son dirigidos a lo largo de un difusor hacia la chimenea de descarga, pasando por silenciadores que atenúan el ruido antes de salir a la atmósfera. En este sistema están ubicadas las termocuplas de escape, las cuales se utilizan para medir la

temperatura de los gases y verificar la uniformidad de la combustión en las cámaras. 7.

Compartimiento del Generador: En este compartimiento se encuentra el generador sincrónico con las barras de

conexión de salida hacia la Subestación Eléctrica. La forma de enfriamiento es del tipo abierto, en otras palabras toma aire del medio ambiente y lo forza a través de sus bobinas para luego expulsarlo de nuevo al ambiente. Para ello, dispone de unas aspas acopladas en cada extremo del rotor que succionan el aire y lo dirigen hacia un sistema de filtros puriñcadores. Cuando la unidad está fuera de operación es indispensable que tanto el rotor como el estator del generador se mantengan libres de humedad, para ello dispone de un sistema de calefacción. En el extremo final del compartimiento del generador se encuentra ubicada la excitatriz y el cojinete del generador. 8.

Compartimiento Auxiliar del Generador: En este se encuentran ubicados los componentes del sistema de excitación,

interruptor del generador, transformador de servicios auxiliares, transformador de potencial (TP) y transformador de corriente (TC) e interruptor de servicios auxiliares externos. En las unidades MS - 700IE, adicional al compartimiento auxiliar del generador, existe el de excitación, donde se encuentran ubicados los componentes de éste sistema. 9.

Skid de Combustible: Es un módulo ubicado adyacente a la unidad turbogeneradora, cuya función es

acondicionar el combustible bajo determinados parámetros de flujo, presión, y temperatura antes de entrar a ella para la operación confiable de la misma. Puede existir skid para combustibles gasoil y gas.

El skid de combustible líquido (gasoil), generalmente está compuesto por; una bomba elevadora de presión, acoplada a dos motores sobre un mismo eje, uno principal de corriente alterna y otro de emergencia que opera con corriente continua, filtros de gasoil primarios, válvula de cierre manual, calentador y contador de combustible. El skid de combustible gas, generalmente está compuesto por: válvula reguladora de presión, válvula de cierre manual, contador de gas y filtro separador de partículas sólidas y liquidas.+ FUNCIONAMIENTO DE UNA TURBINA Cuando se da la señal de arranque, se acciona el embrague y el sistema de rotación lenta rompe la inercia del rotor compresor-turbina, simultáneamente el sistema de arranque comienza a impulsar la turbina. En este momento el aire exterior es succionado a través del conjunto de admisión de aire y comprimido en el compresor de flujo axial. Al alcanzar el 20 % de la velocidad nominal, se acciona la válvula de combustible y por medio de los inyectores se introduce éste a cada una de las cámaras de combustión (10 cámaras), donde se mezcla con el aire y es encendido por un par de bujías. En el momento en que las cámaras de combustión equipadas con bujías son encendidas, la llama se propaga a través de los tubos cruza llama, encendiendo las restantes cámaras. Los gases calientes provenientes de la cámara de combustión se expanden hacia las piezas de transición, fluyendo luego hacía la sección de las etapas de turbina de la máquina. Cada etapa de la turbina consta de una fila de toberas fijas, seguidas por una fila de alabes rotatorios. En cada fila de toberas, la energía cinética es aumentada a la vez que se presenta una caída de presión y en cada una de las filas siguientes de los alabes móviles, una parte de la energía cinética es absorbida como trabajo útil sobre el rotor de la turbina. Después de pasar a través de las etapas de los alabes, los gases se dirigen hacia el difusor de escape y de allí a la atmósfera.

Una vez que la velocidad de la turbina sobrepasa la velocidad del dispositivo de arranque, se produce el desembrague, éste inicia el proceso de enfriamiento y la turbina

continua aumentando su velocidad. Cuando alcanza el 95% se cierran las válvulas de purga (en las unidades MS-7001), éstas válvulas se cierran en el proceso de sincronización) y se abren los alabes guías llegando a su velocidad nominal. En estas condiciones la turbina dispone de la energía mecánica para cualquier aplicación (accionar un generador, una bomba, un compresor, entre otros.

EL GENERADOR Es un equipo electromecánico rotativo, que transforma la energía mecánica en eléctrica, en forma de corriente alterna. Para la generación de electricidad, se utilizan generadores trifásicos, los cuales pueden ser accionados por un motor diesel o gasolina, una turbina a gas, a vapor o hidráulica. Las partes que conforman el Generador son: 1. Estator 2. Rotor 3. Excitatriz 4. Barras de Conexión 5. Cojinete 1. Estator: (fig No. 3.7) Es la parte estática del generador y se le denomina inducido, está constituido por un núcleo, un embobinado tipo trifásico y seis terminales de conexión (dos por cada fase). En el estator están ubicados los sensores tipo resistencia variable por temperatura, (RDT), que se utilizan para medir la temperatura del mismo. El núcleo del estator está constituido por láminas o chapas de hierro que integran el circuito magnético del generador; tanto el núcleo como las bobinas están ubicados en una carcasa de acero.

El embobinado trifásico está constituido por una serie de bobinas con seis terminales de conexión, tres corresponden a la salida del generador y las tres restantes se unen para formar el neutro del mismo.

Fig. No 3.7 Estator 2. Rotor: (fig. No. 3.8) Es la parte rotativa del generador y se le denomina inductor o campo del generador. Está constituido por un eje, sobre el cual se encuentra un núcleo magnético. Además, contiene un arrollado en forma de bobinas colocadas en el núcleo y un par de anillos colectores utilizados para conectar el campo al sistema de excitación. En ambos extremos del rotor están ubicados los ventiladores para el sistema de enfriamiento por aire, del generador

Fig. No. 3.8 Rotor de Generador

3.

2.

Excitatriz: (Fig. No. 3.9)

Excitatriz Fig. No. 3.9 Es el conjunto de escobillas que se utilizan para alimentar el campo del

generador, está ubicada en el pedestal del cojinete del generador. En algunos generadores la excitatriz es un segundo generador de corriente continua que se utiliza como excitación principal. 4.

Barras de Conexión: Es el conjunto de barras que se utilizan para conectar la salida y el neutro del

generador al disyuntor de la máquina. 5.

Cojinetes: El rotor del generador se encuentra apoyado en uno o dos cojinetes radiales, en

el último cojinete se vigilan la presión de aceite y las vibraciones del rotor.

FUNCIONAMIENTO DEL GENERADOR El rotor del generador gira a una velocidad de 3.600 r.p.m., y a través del sistema de excitación se provee de tensión de corriente continua, la cual es aplicada a la excitatriz conformada por carbones o escobillas que están en contacto permanente con los anillos colectores. Al circular corriente por las espiras del rotor se origina un campo magnético, el cual incide en los arrollados del estator, donde se induce una tensión trifásica de 13.8 Kv. Cuando el generador es sincronizado a un sistema de potencia, fluye energía de modo que la corriente circulando por las fases del estator produce otro campo magnético que reacciona con el del rotor. Mediante la regulación del voltaje de salida del sistema de excitación, se puede variar la tensión inducida en el estator y por consiguiente el factor de potencia. Una de las ventajas que ofrecen los generadores sincrónicos es de operar como condensadores, ya que en esta condición se utilizan para compensar la caída de tensión en aquellos sistemas de potencia donde las líneas de transmisión presentan grandes longitudes en el diseño de tendidos de las mismas.

REGULACIÓN DE TENSIÓN EN GENERADORES SINCRÓNICOS Los generadores sincrónicos de mayor importancia operan conectados a los sistemas de transmisión. El diseño y la operación de estos sistemas, requieren que los niveles de tensión sean constantes para mantener las demandas solicitadas por las redes de transmisión asociadas. Por tal motivo, es necesario variar la corriente de excitación en los generadores sincrónicos, de manera que los niveles de tensión de la salida permanezcan dentro de los márgenes establecidos. Los sistemas de excitación de estados sólidos, son los más comunes, ya que el circuito de alimentación del rotor del generador se toma directamente de la salida de un puente de rectificadores de alta potencia, denominado tiristores. Este puente a su vez, se alimenta de los terminales del generador a través de un transformador que reduce la

tensión a un nivel apropiado. Estas excitatrices han tenido gran aceptación por ser más económicas, confiables y de rápidas respuestas que otros modelos existentes.

Fig. No. 3.10 Sistema de Regulación del Generador SISTEMAS DE EXCITACIÓN Este sistema suministra potencia magnética al campo rotatorio del generador; para realizar esta función, está diseñado de tal manera que el control del voltaje aplicado sea preciso y sensible. Esto le permite al operador controlar el voltaje de salida del generador, el factor de potencia y el control de reactivos. El objetivo básico del sistema, es suministrar corriente directa al bobinado del campo a un bajo voltaje (50-500 volts.), comparado con el voltaje del estator del generador. El tiempo de respuesta del sistema debe ser corto, de tal manera que un regulador de voltaje automático pueda controlar el generador durante cualquier perturbación del sistema en los cuales se requiere de rápidos cambios de excitación. El suministro de potencia para el sistema de excitación es un transformador de potencia {PPT, 13.8 Kv/440 volts) conectados a la salida del generador (terminales de salida). El voltaje secundario es rectificado y controlado por tiristores.

FACTOR DE POTENCIA Un generador sincrónico que opere en paralelo con otros generadores o conectado a un sistema de potencia suministrará la energía correspondiente a las exigencias determinadas por la demanda de los usuarios del servicio eléctrico. La demanda de energía del sector industrial es de carácter reactivo a causa de la presencia de equipos como: refrigeradores, luminarias fluorescentes, motores y generadores de corriente alterna, ésta situación obliga a que junto a la potencia activa (Kw) exista una potencia denominada reactiva denominada (KVAR), el conjunto, de ambas deciden el comportamiento operacional de dichos equipos. Esta potencia reactiva ha sido tradicionalmente suministrada por las empresas de electricidad, aunque puede ser suministrada por las mismas empresas del sector industrial. Una de las medidas a nuestro alcance para conocer el grado de eficiencia con el cual se está utilizando la energía es el factor potencia y está definido por el coseno del ángulo de fase (a) causado por una diferencia de tiempo entre el pico del voltaje aplicado a la carga y el pico de corriente exigido por la misma, es decir:

Factor de Potencia: FP = cosa Los generadores sincrónicos tienen la propiedad de producir diferentes valores para el factor de potencia, mediante la variación de la corriente de excitación del rotor; esta característica permite operar al generador en los modos sobreexcitado o subexcitado; lo que traduce en un factor de potencia en atraso o en adelanto respectivamente. Debido a los requerimientos operativos de los sistemas de potencia, es necesario que los generadores produzcan valores de factor de potencia diferentes a los valores nominales establecidos por los fabricantes. De allí, la importancia que los operadores conozcan las limitaciones de diseño para el funcionamiento de los generadores sincrónicos las cuales se indican a continuación:

 Calentamiento del devanado de campo.  Calentamiento de los devanados del estator.  Calentamiento del núcleo del estator. Las cuales se representan gráficamente, según se puede observar en la fig No. 3.11. Allí se obtienen la relación entre el factor de potencia y las potencias activa y reactiva que puede producir un generador en cualquier momento sin que se someta al mismo a condiciones extremas de funcionamiento. (Ver Fig. No. 3.11). Curvas de reactivos de generadores La curva AB es límite por recalentamiento del campo La curva BC es el límite por recalentamiento de armadura La curva CD es limite por recalentamiento del núcleo La curva DE pérdida de sincronismo.

A continuación se muestra una tabla que resume las precauciones a ser consideradas durante los modos de operación de un generador:

MODO DE OPERACIÓN SOBREEXCITADO

FACTOR DE POTENCIA

En retraso con valores entre "0" Aumento de la temperatura en y el nominal

SOBREEXCITADO

los devanados del estator

En adelanto con valores entre Aumento de la temperatura en "1" y 0.95

SUBEXCÍTADO

el devanado del rotor

En retraso con valores entre el Aumento de la temperatura en nominal y "1"

SUBEXCITADO

LIMITACIONES

los devanados del estator

En adelanto con valores entre Calentamiento del núcleo del 0.95 y "0"

estator

NOTAS: Para generadores marca: General Electric el factor de potencia nominal es 0.90 Para generadores marca: Hitachi el factor de potencia nominal es: 0.85 Se debe inspeccionar periódicamente la temperatura de los devanados del estator para verificar que la misma no exceda a 100°C. Por lo anteriormente expuesto se concluye que los generadores no deben ser operados más allá de las. Especificaciones del diseño. PROTECCIONES DEL GENERADOR Es un conjunto de elementos cuya finalidad primordial es proteger al generador actuando en el instante en que se produzca una perturbación 'O condición que ponga en peligro la integridad del equipo.

Las protecciones más utilizadas son:  Relé de Potencia Inversa: Actúa cuando la máquina trata de tomar potencia del sistema,-evitando que la misma se motorice.  Relé de Sobrecorriente: Actúa cuando los niveles de corriente de la carga conectada están por encima de los valores establecidos, evitando así, calentamiento y por ende pérdida del aislamiento de los devanados del estator.  Relé de Pérdida de Excitación: Actúa cuando hay pérdida de excitación en el generador.  Relé Diferencial: Actúa cuando se produce una condición de falla en los devanados del generador, evitando daños al mismo.  Relé de Sobrevoltaje: Actúa cuando los niveles de voltaje de la carga conectada están fuera de los valores establecidos Es importante

señalar,

que

las protecciones

envían

las

señales

correspondientes al interruptor principal, para que desconecte la unidad de la red a la cual está sincronizada. SISTEMAS ASOCIADOS A UNA TURBINA A GAS En las unidades generadoras, se denomina sistema a un grupo de dispositivos mecánicos, eléctricos y electrónicos que operan en conjunto para cumplir una función

específica. En las turbinas MS - 5001 y MS - 7001, los sistemas son estructuralmente similares y cumplen las mismas funciones, sin embargo, pueden encontrarse ciertas diferencias en el número, capacidad y modelos de los dispositivos. Los sistemas principales para la operación de una turbina son los siguientes: 1. Sistema de Aceite de Lubricación. 2. Sistema de Aceite Hidráulico. 3. Sistema de Aceite de Control. 4. Sistema de Agua de Enfriamiento 5. Sistema de Arranque 6. Sistema de Aire de Enfriamiento y Sello 7. Sistema de Calefacción 8. Sistema de Combustible Líquido Gasoil 9. Sistema de Combustible Gas 10. Sistema Contra Incendio 11. Sistema de Aire de Atomización

1.

Sistema de Aceite de Lubricación. Es utilizado para lubricar los cojinetes de la unidad generadora, el generador, los

engranajes de las cajas de accesorios y reductora y los acoples auxiliares. Además, se utiliza para suministrar aceite al sistema hidráulico, sistema de control y medios de arranque. 1.1. Elementos importantes del Sistema: a) Tanque de Almacenamiento de Aceite b) Bomba Principal c) Bomba Auxiliar y de Emergencia d) Intercambiador de Calor e) Filtros

f) Elementos de Medición y Control g) Precipitador Electrostático (MS-7001) a)

Tanque de Almacenamiento de Aceite:

Se encuentra ubicado en la parte inferior (base) del compartimiento de accesorios y tiene dispositivos para indicar el nivel y la temperatura del aceite. Dentro del tanque se encuentra la succión de las bombas principal y auxiliar. Dispone de una boca de visita para su llenado. b)

Bomba Principal:

Se encuentra ubicada en el compartimiento de accesorios, acoplada a la caja de accesorios, suministra aceite cuando la turbina está operando al 100 % de su velocidad a una presión y caudal suficiente, para mantener lubricados los elementos descritos anteriormente. c)

Bomba Auxiliar y de Emergencia:

Se encuentra ubicada en el compartimiento de accesorios. Está accionada por dos motores conectados sobre un mismo eje, la bomba auxiliar es accionada por un motor eléctrico de corriente alterna (88QA) y suministra aceite al sistema cuando la unidad está en proceso de arranque o parada, también cuando por cualquier razón la presión del sistema baja hasta el límite mínimo de presión preestablecida. La bomba de emergencia es accionada por un motor eléctrico de comente continua (88QE), se emplea para suministrar aceite al sistema cuando en el proceso de parada la bomba auxiliar falla, d)

Intercambiador de Calor:

Está ubicado dentro del tanque de aceite, se utiliza para enfriar el aceite Lubricante a través de agua. En las unidades MS - 7001, existen dos intercambiadores, cuando uno está en servicio, el otro se encuentra en reserva, estos se cambian a través de una válvula de transferencia sin necesidad de parar la turbina. e)

Filtros: El sistema dispone de una etapa de filtrado para eliminar la presencia de

partículas sólidas en el aceite. Normalmente existen dos unidades filtrantes, las cuales

permiten mediante una válvula selectora, hacer un cambio de filtros con la máquina en funcionamiento. Un manómetro diferencial entre la entrada y la salida indicará cuando se requiere cambio de los filtros. f)

Elementos de Medición y Control: El sistema posee dispositivos de instrumentación tales como: manómetros,

termómetros, interruptores de presión, interruptores de temperatura, preso-switch, termo switch e indicadores de nivel que permiten controlar y vigilar los diferentes parámetros en el sistema de la turbina. g)

Precipitador Electrostático: (MS - 7001) Está ubicado en la parte superior del compartimiento de accesorios y se utiliza

para recoger los vapores de aceite ionizados, los cuales son condensados y devueltos al tanque de almacenamiento de aceite, opera con alta tensión DC (13,8 Kv.) para ionizar los vapores de aceite. 1.2 Funcionamiento del Sistema de Aceite de Lubricación: El Sistema de aceite lubricante es un circuito cerrado con alimentación forzada, el aceite es succionado desde el tanque de almacenamiento por cualquiera de las bombas (principal o auxiliar). La presión de descarga de la bomba se regula a 25 Psi- en el colector o cabezal, a través de las válvulas de regulación de presión VPR1 y/o VPR2, El aceite pasa a través del intercambiador de calor para su enfriamiento y por el sistema de filtrado para limpiarlo de cualquier impureza sólida. Una vez que el aceite cumple su objetivo es drenado nuevamente al tanque principal. En el colector o cabezal se vigila la presión y temperatura del aceite, mediante los interruptores sensores de presión y temperatura 63QA, 63QT, 26QA y 26QT, los cuales indican condiciones de alarma ó disparo. El nivel del tanque de aceite se vigila por intermedio de los dispositivos 71QH y 71QL, para indicar condiciones de alarma por bajo o alto nivel.

Del cabezal o colector salen las tuberías que alimentan los diferentes puntos de lubricación y el flujo es controlado a través de placas de orificio. El aceite retoma al tanque mediante las tuberías de drenaje. (Ver Fig. N°, 3.12)

Fig. No. 3.12 Sistema de Aceite de Lubricación. 2.

Sistema de Aceite Hidráulico: Provee aceite a alta presión (1200 - 1500 Psi) y es requerido para operar los

dispositivos del sistema de control de combustible, sistema de aceite de disparo hidráulico y para la operación de los alabes guías. 2.1 Elementos Importantes del Sistema: a) Bomba Principal b) Bomba Auxiliar (MS - 7001).

c) Múltiple Hidráulico d) Filtros e) Acumulador Hidráulico (MS - 7001). f) Elementos de Medición y Control a)

Bomba Principal: Está ubicada en el compartimiento de accesorios, acoplada a la caja de

accesorios, es de tipo pistón y suministra aceite hidráulico a una presión de 1.500 Psi, para accionar los dispositivos del sistema. b)

Bomba Auxiliar (MS - 7001): Está ubicada en el compartimiento de accesorios, es de tipo engranaje, está

accionada por un motor de corriente alterna (88HQ) y suministra aceite hidráulico durante la secuencia de arranque de la turbina^ se detiene cuando esta alcanza el 100% de su velocidad y la bomba principal entra en funcionamiento. c)

Múltiple Hidráulico: Se encuentra ubicado en el compartimiento de accesorios, es el responsable de

regular la presión de descarga de las bombas a un valor preestablecido, por intermedio de las válvulas VR2 en las unidades MS - 5001 y por las VR21 ó VR22 en las MS - 7001. Para las unidades MS - 7001 existen dos múltiples hidráulicos, uno para cada bomba. d)

Filtros: El sistema dispone de una etapa de filtrado para eliminar la presencia de

partículas sólidas en el aceite. Posee dos módulos de filtros de los cuales uno debe estar en operación y el otro de reserva, cuando se requiere un cambio de filtro los módulos se intercambian a través de una válvula de transferencia colocada entre ellos, sin necesidad de parar la unidad. e)

Acumulador Hidráulico (MS - 7001): Está ubicado en el compartimiento de accesorios y consta de un par de cilindros

que en su interior contienen nitrógeno en la parte superior y un pistón en la parte inferior que está en contacto con el aceite del sistema, por lo que cualquier incremento de

presión en el sistema es amortiguado por el nitrógeno acumulado evitando así averías en los dispositivos que alimenta. f)

Elementos de Medición y Control: El sistema cuenta con dispositivos de instrumentación tales como: Manómetros y

Preso-Switch que permiten medir y vigilar la presión de aceite hidráulico en diferentes partes del sistema de la unidad generadora.

2.2 Funcionamiento del Sistema de Aceite Hidráulico: La bomba se alimenta directamente desde el sistema de aceite de lubricación y suministra aceite a alta presión hacia el múltiple hidráulico, éste regula el flujo y la presión a 1.200 Psi en las turbinas MS - 5001 y a 1.500 Psi en las MS - 7001, para el accionamiento de las válvulas de control de combustible gaseoso y líquido y el actuador de los alabes guías. El aceite pasa a través de un sistema de filtrado para eliminarle cualquier impureza sólida (Ver Fig. N°. 3.13).

3.

Sistema de Aceite de Control o de Disparo Hidráulico Este sistema es utilizado para el control del accionamiento de las válvulas que

cierran el paso del combustible en caso de una falla de la unidad generadora. 3.1 Elementos Importantes del Sistema: a) Válvulas solenoides 20fg y 20fl. b) Válvula de disparo manual c) Válvula de disparo por sobre velocidad. d) Orificios de admisión. e) Elementos de medición y control. a)

Válvulas Solenoides 20FG y 20FL: Están ubicadas en el compartimiento de accesorios, son accionadas

eléctricamente y se utilizan para drenar la presión de aceite de control que activa la válvula de combustible líquido (válvula de parada) y la válvula de regulación de gas (Speed Ratio Valve). b)

Válvula de Disparo Manual: Está ubicada en el compartimiento de accesorios cerca del panel de manómetros

en las unidades MS-5001 y en la caja de accesorios cerca del acople de arranque en las unidades MS-7001. En algunas unidades, cuando el dispositivo manual del disparador por sobre velocidad no está accesible con facilidad, se provee de una válvula manual que al cerrarse cumple la misma función de corte de aceite de control y por ende de combustible. c)

Válvuüa de Disparo por SobreVelocidad: Está ubicada en el compartimiento de accesorios, es accionada automáticamente

por el perno de sobre velocidad, el accionamiento de ella trae como consecuencia un rápido descenso de la presión de aceite de control y por consiguiente el corte inmediato del combustible. Posterior a un disparo debe ser rearmada manualmente. d)

Orificios de Admisión: En el sistema existen varios orificios de admisión, los cuales se utilizan para "

mantener la presión^ a la entrada de los mismos y así asegurar el suministro de aceite de lubricación o aceite de control para otros dispositivos. e)

Elementos de Medición y Control: El sistema cuenta con dispositivos de instrumentación tales como: manómetros y

preso-switch que permiten medir y vigilar la presión de aceite de control en diferentes partes del sistema de la unidad. 3.2 Funcionamiento del Sistema de Aceite de Control: Este sistema se alimenta del sistema de aceite lubricante y a través de las electroválvulas 20FG y 20FL controla la presión para accionar las válvulas de combustible líquido y gaseoso. Adicionalmente, dispone de una válvula manual y otra accionada por el perno de sobre velocidad, las cuales se utilizan para cortar el paso de combustible en caso de emergencia. En las unidades MS - 7001, se suministra aceite hidráulico al sistema de disparo hidráulico, a través de la válvula VH11, la cual es accionada por la solenoide 20HD-1 y éste controla la presión para el accionamiento de las válvulas de corte de combustible (Ver Fig. N° 3.14).

Fig. No. 3.14 Sistema de Aceite de Control

4. Sistema de Agua de Enfriamiento Es un sistema cerrado y presurizado, (a 70 psig) diseñado para satisfacer los requisitos de disipación de calor del aceite del sistema de aceite lubricación, sistema de aire de atomización y los soportes traseros de la carcaza de la turbina en las unidades MS-7001.

4.1 Elementos Importantes del Sistema: a) Tanques de Almacenamiento de Agua. b) Radiadores de Enfriamiento c) Ventiladores de Enfriamiento d) Bomba de Agua e) Válvulas de Regulación f) Elementos de Medición y Control a)

Tanques de Almacenamiento de Agua:

Se encuentran ubicados en la parte superior del compartimiento de accesorios. Contienen un indicador de nivel y un interruptor de alarma de bajo nivel (71WL). b)

Radiadores de Enfriamiento:

Se encuentran ubicados en los laterales superiores del compartimiento de accesorios y su función es enfriar el agua mediante aire forzado antes de retomar al tanque de almacenamiento. Existen dos radiadores para las unidades MS - 5001 y cuatro para las unidades MS-7001. c)

Ventiladores de Enfriamiento:

Están ubicados en la parte superior del compartimiento de accesorios entre ambos radiadores. Su función es extraer el calor del agua de los radiadores para expulsarlo al ambiente. Permitiendo el intercambio de calor a través de los aleles disparadoras de calor en las unidades General Electriq, los ventiladores son accionados por motores eléctricos, en el caso de las unidades MS - 5001 tienen tres motores que accionan seis ventiladores y en las MS - 7001 seis motores que accionan doce ventiladores.

En las unidades Hitachi y AEG KANIS, existe un sólo' ventilador accionado por una caja reductora, la cual está acoplada a la caja de accesorios. d) Bomba de Agua: Está ubicada en el compartimiento de accesorios y es impulsada por la caja de accesorios, su función es aumentar la presión para recircular el agua del sistema.

e) Válvulas de Regulación de Agua: El sistema dispone de una válvula reguladora de caudal por temperatura (VTR-1) controlada por la temperatura del aceite de cabezal, la cual controla la cantidad de agua en el intercambiador de calor agua - aceite, dependiendo de la temperatura del mismo. En las turbinas que usan aire de atomización existe otra válvula de regulación ,, (VTR-2) que controla el flujo de agua que va al intercambiador de calor del sistema de aire de atomización, el cual depende de la temperatura del aire. i) Elementos de Medición y Control: El

sistema posee

elementos

de

instrumentación

tales

como: manómetros,

termómetros e indicadores de nivel que permiten medir y vigilar la presión, la temperatura y el nivel del agua en diferentes partes del sistema de ¡a unidad. 4.2 Funcionamiento del sistema de Agua de Enfriamiento: El agua cae por gravedad desde tos tanques de almacenamiento hacia la bomba centrífuga que es accionada a través de la caja de accesorios y utiliza parte del agua refrigerante para sellar su eje, la cual pasa por un separador de tipo centrifugo para su limpieza. El circuito de agua del intercambiador de calor de aceite lubricante, contiene en su entrada una válvula reguladora de caudal por temperatura (VTR-1), la cual se abre o se cierra dependiendo de la temperatura de aceite del cabezal, regulando el caudal de agua a través del intercambiador de calor del aceite para mantener constante su

temperatura. En las unidades MS - 7001 ésta válvula está cerrada durante el arranque, para que toda la descarga de la bomba de agua se desvie hacia el enfriamiento de los soportes de la unidad. Después de enfriar el aceite, el agua es recirculada a través de los radiadores donde se enfría antes de regresar nuevamente al tanque. En las unidades MS - 5001, el sistema dispone de una tubería que alimenta por gravedad al sistema de enfriamiento del motor diesel y en algunas turbinas como las MS - 5001N, existen unas válvulas (VPR7 ó VPR8) que regulan la función del agua hacia el motor. (Ver Fig. N° 3.15).

Fig. No. 3.15 Sistema de Agua de Enfriamiento

5.

Sistema fie Arranque Se utiliza para iniciar el giro de la unidad durante la secuencia de arranque,

llevarla a la velocidad de encendido y continuar impulsándola hasta que la velocidad de la turbina supere la velocidad del dispositivo de arranque.

5.1 Elementos Importantes del Sistema: a) Dispositivo de Arranque b) Convertidor de Torque c) Embrague d) Transformador de Potencia (MS - 7001) e) Contactor de Arranque o Limitamp (MS - 7001) f) Elementos de Medición y Control a)

Dispositivo de Arranque: Se encuentra ubicado en el compartimiento de accesorios y es el elemento o

dispositivo que provee el torque necesario para hacer girar la turbina desde el reposo hasta un valor de velocidad donde es superado por la turbina en aceleración. Existen varios dispositivos de arranque para turbinas a gas, los más conocidos son: el motor diesel y el motor eléctrico, éste último es usado en las unidades MS - 7001 y algunas MS - 5001. b)

Convertidor de Torque: Se encuentra ubicado en el compartimiento de accesorios entre el dispositivo de

arranque y la caja de accesorios. Es un dispositivo hidráulico que va acoplado al motor diesel o eléctrico, con la finalidad de aumentar el torque necesario para el movimiento de la turbina. c)

Embrague: Se encuentra ubicado en el compartimiento de accesorios entre el convertidor de

torque y la caja de accesorios. Es un dispositivo mecánico que se utiliza para acoplar el motor de arranque con la turbina. Está constituido por un sistema de -mordazas, dos gatos hidráulicos, una electroválvula (20 CS) y un interruptor de fin de carrera (33 CS). d)

Transformador de Potencia (MS - 7001): Se encuentra ubicado en la parte lateral derecha, cerca del fuel skid. Las

unidades MS - 7001 equiparlas con motor eléctrico, disponen de un transformador de potencia de 1000 KVA y una relación 13.800/4.160 Volts.

e)

Contactor de Arranque o Litnitamp (MS - 7001): Se encuentra ubicado en el compartimiento del centro de control de motores,

adicionalmente, está provisto de dispositivos de protección y control. Se utiliza para conectar eléctricamente el motor de arranque al transformador de potencia. f)

Elementos de Medición y Control: El sistema dispone de instrumentos de medición y control tales como:

manómetros, tacómetros, preso-switch, limit switch y válvulas solenoides que permiten medir y vigilar los parámetros operativos del sistema. 5.2 Funcionamiento del Sistema de Arranque: Al activar este sistema, el dispositivo de arranque y la válvula solenoide de embrague (20 CS), son energizadas simultáneamente, ésta última permite el paso de aceite hidráulico a los cilindros de acople del embrague, conectando el medio de arranque con el eje de la turbina; al mismo tiempo, se energiza la válvula solenoide (20 TU), permitiendo el paso de aceite para la presurización del convertidor de torque para el accionamiento del embrague, el cual lo transmite al eje de la turbina, a través de la caja de accesorios. Cuando la turbina se enciende y excede la velocidad del dispositivo de arranque el embrague se desacoplará automáticamente y el interruptor de fin de carrera (33 CS) ordena desenergizar la válvula solenoide (20 TU) para drenar al tanque el aceite hidráulico, quedando el dispositivo de arranque en periodo de enfriamiento (Ver Fig. N° 3.16).

6. Sistema de Aire de Enfriamiento y Sello: Este sistema es utilizado durante el arranque y operación de la unidad, donde se extrae aire de varías etapas del compreso axial para:  Enfriar las piezas de turbina.  Suministrar aire de sello a los cojinetes de turbina.  Suministrar aire de control para las válvulas de operación con aire.  Suministrar aire al sistema de aire de atomización.  En las unidades MS-7001 existen dos motores-ventiladores de enfriamiento de carcaza de turbina. (TK-1 y TK-2). 6.1 Elementos Importantes del Sistema: a) Filtro Poroso de Aire. b) Electro Válvula 20CB. c) Motor-Ventilador 88 TK1-2 (Unidades MS-7001). d) Válvulas de Alivio. e) Elementos de Medición y Control. a)

Filtro de Aire:

Consiste en un elemento filtrante central de piedra porosa, utilizado para filtrar el aire de sello de los cojinetes. Está ubicado en el compartimiento de turbina. b)

Electro Válvula 20CB:

Se utiliza para comandar las válvulas de alivio del compresor. Está ubicada en la parte externa del compartimiento de turbina. c)

Motor - Ventilador 88TK1-2 (MS-7001):

Se utiliza para el enfriamiento de la carcaza de turbina y se encuentra ubicada en la parte exterior del compartimiento de turbina. d)

Válvulas de Alivio:

Existen dos válvulas ubicadas en el área extema del compartimiento de turbina y son utilizadas como alivio del compresor en el momento del arranque para evitar

pulsaciones en él. e)

Elementos de Medición y Control:

El sistema dispone de elementos tales como: manómetros y preso-swicht, los cuales son utilizados para medir y vigilar los parámetros del sistema. 6.2 Funcionamiento del Sistema de Aire de Sello y Enfriamiento: El aire de este sistema es obtenido de diferentes etapas del compresor axial, parte de este aire va hacia las compuertas de las unidades utilizándose como aire de sello. Otra parte de este aire va a los cojinetes pero antes de llegar a ellos es pasado a través de un filtro para limpiarlo de las impurezas. Otra etapa del compresor envía aire de enfriamiento hacia el área de la turbina, para enfriar las partes de ésta, existen derivaciones de aire que van hacia el sistema de aire de atomización y la válvula de falso arranque (Ver Fig. N° 3.17).

Fig. No. 3.17 Sistema de Aire de Sello y Enfriamiento

7. Sistema de Calefacción: Este sistema es utilizado para mantener una temperatura adecuada en el compartimiento del generador, en el disyuntor y compartiminientos de barras de las unidades MS - 7001, evitando así la presencia de humedad en el mismo durante los periodos de parada de la turbina.

7.1 Los elementos más importantes de éste sistema son: a) Resistencias de calefacción b) Interruptor de alimentación c) Elementos de control y señalización a)

Resistencias de Calefacción: Son utilizadas para el calentamiento del estator del generador y están localizados

en la parte inferior del mismo. b)

Interruptor de Alimentación: Sirve para desconectar o conectar la alimentación de voltaje al sistema de

calefacción, está localizada en el compartimiento auxiliar del generador, en algunas unidades en otras, se encuentra en el centro del control de motores. c)

Elementos de Control y Señalización: Se utiliza para mantener el sistema de calefacción en manual y/o automático con

una señalización para este fin. Se encuentran ubicados en el compartimiento de control del generador. 7.2

Funcionamiento del Sistema de Calefacción: La calefacción del generador entra en servicio cuando es abierto el interruptor

principal del generador (52G), a fin de mantenerlos a una temperatura tal que no permita presencia de humedad en el mismo. La calefacción deja de funcionar cuando la turbina entra en servicio (cierre del 52G), este sistema también puede ser conectado manualmente (Ver Fíg. N° 3,18)

RTD and temperature meter circuit

Fig. N° 3.18 Resistencias de Calefacción

8. Sistema de Combustible Líquido: Se utiliza para suministrar combustible líquido (gasoil) a la unidad generadora, a una presión y flujo de acuerdo a las secuencias de funcionamiento de las mismas. El sistema filtra el gasoil y divide el flujo en diez (10) partes iguales para distribuirlo hacia las cámaras de combustión a una presión y rata requerida por el control de la unidad.

8.1 Elementos Importantes del Sistema: a) Contador de Combustible b) Filtro de Baja presión FF1P c) Válvula de Parada VS1 d) Bomba Principal de Gasoil e) By-Pass de la bomba VC3 f) Filtro de Alta Presión SF2 g) Divisor de Flujo FD1 h) Válvula Check. i) Quemador de Combustible. j) Válvula Selectora. k) Válvulas de Falso Arranque. l) Embrague Eléctrico de la Bomba. m) Servoválvula Electrohidráulica. n) Elementos de Medición y Control. a) Contador de Combustible: Se encuentra ubicado en el compartimiento de accesorios. O en el skid de combustible (liquido). Se utiliza para medir el flujo en galones por minuto o litros por minuto del gasoil que consume la unidad en un determinado intervalo de tiempo. b)

Filtro de Baja Presión: Se encuentra ubicado en el compartimiento de accesorios, se usa para eliminar

las impurezas sólidas del gasoil antes de entrar a la bomba principal. Las unidades

Hitachi nb usan este tipo de filtro. c)

Válvula de Parada: Está ubicada en el compartimiento de accesorios. Se utiliza para cerrar el

suministro de combustible líquido durante las paradas normales o de emergencia. Esta válvula es operada por la presión de aceite de control. d)

Bomba Principal de Gasoil: Está ubicada en el compartimiento de accesorios. Es una bomba de engranaje de

desplazamiento positivo, acoplada a la caja de accesorios a través de un embrague eléctrico. Se utiliza para aumentar la presión del combustible líquido que alimenta las cámaras de combustión. e)

By Pass de la Bomba VC3: Está ubicada en el compartimiento de accesorios. Es una válvula accionada por

un cilindro hidráulico con una característica de flujo lineal, conectada entre la entrada y la descarga de la bomba principal de combustible y se utiliza para regular el flujo y la presión del combustible requerido para el funcionamiento de la turbina. La válvula es operada hidráulicamente a través de una servoválvula. f)

Filtro de Alta Presión SF2: Se encuentra ubicado en el compartimiento de accesorios. Se utiliza para

eliminar cualquier impureza sólida al gasoil antes de que éste entre al divisor de flujo. g) Divisor de Flujo FDI: Consiste en una serie de engranajes de desplazamiento positivo impulsadas en Tándem, que reparten el combustible a igual presión en cada una de las toberas de combustible, en ambos extremos del divisor de flujo se encuentran ubicados los pick up magnético los cuales retroalimentan como aire fas servo válvulas. h) Válvula Check: Es un tipo de válvula que permite el paso de un fluido como aire en una sola dirección. i) Quemador de Combustible: Forma parte del sistema de combustión y es el encargado de pulverizar el

combustible líquido ó dejar pasar la cantidad de gas necesaria para que se produzca la combustión. j) Válvula Selectora: Esta válvula permite seleccionar la presión de entrada a cada uno de los inyectores k) Válvulas de Falso Arranque: Es la encargada de drenar el combustible acumulado en los cestos combustores después de un arranque fallido, con esto se previene que durante la combustión se produzcan explosiones en la cámara de combustión, es accionada al 95% de velocidad. 1) Embrague Eléctrico de la Bomba: Se utiliza para acoplar y desacoplar mecánicamente la bomba principal de combustible a la caja de accesorios. Se acciona eléctricamente y está ubicado en el compartimiento de accesorios. m) Servoválvula Electro hidráulica: Se utiliza para posicionar la válvula By-Pass de la bomba principal a través de la señal de control del Speed-Tronic. Se encuentra instalada en la válvula By-Pass. n) Elementos de Medición y Control; El

sistema cuenta con

dispositivos de

instrumentación

y

control

como manómetros, presoswitch que permiten medir y vigilar la presión de trabajo del combustible líquido. 8.2 Funcionamiento del Sistema: El sistema de combustible líquido es el encargado de bombear y distribuir el gasoil hacia las diez (10) toberas de combustible del sistema de combustión. Previamente el combustible es filtrado y a través del divisor de flujo, se distribuye en diez partes iguales para el suministro a las cámaras de combustión con presión y proporciones adecuadas de caudal. La cantidad de entrada de combustible al sistema de combustión se obtiene variando la cantidad de combustible derivado por la válvula by - pass, esta a su vez es controlada por la servoválvula 65FP (Ver Fig. N° 3.19).

Fig. No. 3.19

Sistema de Combustible Líquido

9. Sistema de Combustible Gas Es el encargado de suministrar combustible a una presión y flujo de acuerdo a las secuencias de funcionamiento de la unidad. El gas proveniente de la sub-estación perteneciente a la empresa de suministro, es transportado por tuberías hasta la unidad, donde es distribuido hacia las cámaras de combustión a través de un arreglo de tuberías circulares que conforman el manifold; luego las válvulas mantienen la presión y el flujo requerido por el control de la unidad, a través de las servovalvulas 65-GC y 90SR. 9.1 Elementos Importantes el Sistema: a) Colador de Gas (Strainer) b) Conjunto de Válvulas de Control y Parada c) Servovalvulas d) Válvulas Check e) Válvula Selenoide de Cierre (20 FG) f) Elementos de Medición y Control a) Colador de Gas (Strainer) Está conformado por una cesta cilindrica con perforaciones de 0.125 pulg. de diámetro, su función es impedir el paso de partículas y objetos extraños provenientes de la sub-estación de suministro evitando así, un mal funcionamiento del conjunto de válvulas de control y parada. Está diseñado de forma que permite la posibilidad de efectuar inspección periódica para desalojar las partículas u objetos mayores que el diámetro de los orificios de la cesta cilindrica, pero con la unidad fuera de servicio, b) Conjunto de Válvulas de Control y Parada Este conjunto contiene dos (02) válvulas accionadas por resortes que son controladas por válvulas electrohidraulicas (servovalvulas), las cuales a su vez reciben señales eléctricas provenientes del control SpeedTronic. La válvula de parada tiene la función de proveer el flujo de gas necesario en los procesos de arranque y patada normal, también actúa de inmediato cerrando completamente la entrada de gas en

aquellos casos en que la unidad dispara como consecuencia de la activación de los sistemas de protección como son: sobretemperatura, sobrevelocidad, vibración o cualquier otra falla. La válvula de control de gas provee el flujo y presión necesarias para el encendido inicial y la operación continua de la turbina

c)

Servoválvulas: Son válvulas electrohidráulicas de control de flujo, utilizadas como dispositivos

de control en un circuito cerrado para controlar la dirección y proporción del movimiento de un actuador de pistón, mediante el paso de aceite. Existen dos servoválvulas, una es utilizada para modular la actuación de la válvula relación/parada (90SR) y otra para la válvula de control de gas (65 GC). d)

Válvulas Check: Estas válvulas están instaladas en los quemadores de modo tal que impidan el

paso de gasoil hacia el sistema de gas e)

Válvula Solenoide de Cierre (20FG): Esta válvula es la que permite el paso de aceite de control, al circuito de aceite

para control de la válvula de gas cuando su bobina es energizada. f)

Elementos de Medición y Control: Entre los elementos de medición y control tenemos: •I* Interruptor de presión

(63FG): Se utiliza para detectar baja presión de gas, está instalado en la entrada del conjunto de la válvula de relación/parada y control de gas. Transductor de presión (96FG); Es un dispositivo eléctrico que transforma la presión de gas en una salida de tensión continua, la cual es empleada1 como señal de retroalimentación al sistema de control Speed Tronic. Está ubicada a ra salida de la válvula de relación/parada. Manómetros:

En números de tres, están ubicados uno a la entrada de la válvula relación/parada, otro en la parte intermedia de la citada válvula y el último a la salida de la válvula de control de gas, antes de arrancar la unidad el manómetro a la salida de la válvula de gas debe estar en cero. 9.2 Funcionamiento El gas proveniente del skid debe ser un gas seco que luego pasa por el filtro colador para retener cualquier partícula sólida que pueda afectar la operación del sistema, de aquí se dirige a la válvula de relación/parada, pasa por el espacio intervalvular de la válvula de control de gas, luego se dirige a los inyectores de la unidad para quemarse en la cámara de combustión. La cantidad de combustible que requiere la turbina para su operación lo determinada la carga a través de la válvula de control de gas, la apertura de ésta es dirigida por el sistema de control de la turbina (SpeedTronic) mediante el envío de una señal eléctrica a la servoválvula 65GC, la cual drena aceite de un cilindro hidráulico para cerrar o abrir la válvula permitiendo el paso del gas (Ver Fig. N° 3.20).

Fig. No. 3.20 Sistema de Combustible a Gas

10.

Sistema Contra Incendio: El sistema de Protección contra incendio de dióxido de carbono (CO2), está

diseñado de forma tal que pueda extinguir cualquier conato de incendio por reducción del oxigeno contenido en el aire, basado en el principio a una concentración menor al 15 % de oxigeno es insuficiente para que se produzca una combustión. Dicho sistema esta provisto de una descarga inicial y otra extendida para mantener una concentración extintora del CO: dentro del compartimiento. 10.1. Elementos más importantes: a) Cilindros o Bombonas de CO: b) Válvulas Solenoides Pilotos c) Cilindros Pilotos d) Toberas de Descarga e) Detectores de Incendio f) Sistema de Enfriamiento (MS - 7001 y MS - 5001) g) Tuberías a) Cilindros o Bombonas de COj: Son unos envases donde se mantiene el CO: (dióxido de carbono), localizados dentro del panel de control en las unidades General Electric, Hitachi MS - 5001 y en las unidades A.E.G Kanis, en las unidades General Electric MS - 7001 y algunas MS - 5001, existe un pulmón o cilindro con una capacidad de siete toneladas a una presión de 300 psig. y se encuentra cercana a la unidad en forma de patín de CO2. b) Válvulas Solenoides Pilotos (45 CR): Son electroválvulas que se encuentran colocadas en la parte superior de los cilindros pilotos y son activadas por una señal eléctrica que proviene de los detectores de fuego, los cuales se encuentran estratégicamente ubicados en los compartimientos. c)

Cilindros Pilotos; Son los encargados de iniciar el proceso de descarga de los cilindros una vez

activadas las válvulas solenoides pilotos (45CR).

d)

Toberas de Descarga: Son rociadores de CO; que se encuentran ubicadas estratégicamente en los

diferentes compartimentos de la unidad. e)

Detectores de Fuego: Son los elementos encargados de vigilar y/o detectar la presencia de fuego,

localizados en los diferentes compartimentos de la unidad y están calibrados por rangos de temperatura dependiendo de su ubicación (accesorios, turbina y generador). f) Sistema de Enfriamiento Se utiliza en las unidades MS - 7001 y algunas MS - 5001 ya que el CQi esta ubicado dentro o afuera, posee un pulmón o cilindro y su función consiste en mantener la temperatura del COj, constante (utiliza Freon 12 como refrigerante) y lo mantiene automáticamente líquido dentro del recipiente donde está contenido, a una temperatura constante de (17,8 grados centígrados y una presión de 300 psig.), el sistema arranca su trabajo cuando la presión alcanza a 305 psig. y se para cuando llega a 295 psig. g) Tuberías Es el conjunto de tuberías que van desde los cilindros o pulmones donde se encuentra el CO2 hasta las boquillas o toberas de descarga. Existen dos diámetros de tubería, una de una pulgada que se encarga de llevar el COj en la descarga inicial y otra de dos pulgadas es la descarga extendida. 10.2. Funcionamiento: Antes de describir la operación del sistema contra incendio, se debe informar a todo el personal que opera y mantiene las turbinas a gas que utilizan dióxido de carbono como elemento para extinguir niego, lo siguiente: PELIGRO El dióxido de carbono (CÜ2) en concentración suficiente para extinguir fuego, crea una atmósfera donde no es posible mantener la vida. Es extremadamente peligroso entrar o permanecer dentro de los compartimientos mientras que el sistema contra

incendio está activado. En caso de que una persona quede inconsciente por efectos del COj, debe ser auxiliada lo antes posible y revivirlo inmediatamente con respiración artificial y trasladarlo a un hospital. Para entender mejor el sistema contra incendio de CO2, se dará una breve descripción y nos guiaremos por el diagrama del sistema. Al producirse un incendio dentro de uno de los compartimentos protegidos, las válvulas solenoides pilotos 45CR-1 y 45CR-2, localizadas en cada uno de los cilindros pilotos ubicados en el compartimento de control, son energizados los detectores de fuego 45 FA, 45FT o 45 FG. Cuando la solenoide de la válvula piloto es energizada, la presión del cilindro pilólo es aplicada a los pistones de los cabezales de descarga de los cilindros, haciendo que los pistones actúen, abriendo las válvulas de los cilindros pilotos, (esta válvula es diseñada para mantenerse abierta hasta que los cilindros estén vacíos). Cuando las válvulas dej cilindro piloto son abiertas, la descarga de su contenido pasa a través de los conectores flexibles hacia el manifold y hacia el sistema de tuberías. La presión desarrollada en el manifold por la descarga del cilindro piloto, causa el balance de la descarga primaria y las válvulas del cilindro se abren, descargando en este momento su contenido dentro del múltiple y la tubería de la descarga primaria. La presión del múltiple es aplicada a través de la válvula check hacia los cilindros restantes, iniciando de esta manera la descarga extendida. La presión diferencial aplicada a la válvula check previene que la descarga extendida entre a la tubería de la descarga primaría, el swicth 45CP conectado al manifold sirve para cortar la alarma y cortar todas las funciones {dispara la unidad). El nivel del flujo de CÜ2 es controlado por el tamaño de los orificios de las toberas de descarga en cada compartimento, tanto para el sistema de descarga inicial como para el extendido. Los orificios para la descarga inicial permiten una descarga de CO?, para crear rápidamente una concentración suficiente que combata el fuego. Los orificios para el sistema de descarga extendidos son más pequeños y permiten un nivel

relativamente lento de descarga, con la finalidad de mantener una concentración de COz prolongada por un periodo de tiempo. Al mantener esta concentración de CÜ2 la probabilidad de que el fuego se reinicie es menor (Ver Fig. N° 3.21).

Fig. N° 3.21 Sistema Contra Incendio

11. Sistema de Aire de Atomización La operación básica del sistema consiste en tomar aire de la descarga del compresor principal de la máquina, elevarlo a una determinada presión y enviarlo a los inyectores a través de un manifold de distribución. Cada cuerpo de inyector tiene tres caminos independientes uno para el combustible, otro para el gasoil y otro para el aire de atomización. El aire de atomización enviado a través de los inyectores se utiliza para pulverizar el combustible gasoil convirtiéndolo en una neblina fina, lo que permite que su combustión sea más eficiente y completa. 11.1. Elementos más importantes: a) Separador Centrifugo b) Preenfriador de Aire c) Compresor de Aire de Atomización de Arranque d) Compresor de Aire de Atomización Principal e) Manifold de Distribución f) Pressure switch Diferencial g) Termómetro del Aire a)

Separador PDSI: Es una unidad de tipo ciclónico o centrífugo, seco y de alto rendimiento,

diseñado con el fin de separar los elementos contaminantes descargados por el compresor principal de la turbina a gas, su función principal es ser filtro de partículas que esta ubicado en el compartimiento de turbina. b)

Preenfriador de Aire: Se encuentra localizado debajo del ducto de entrada de aire al compresor

principal entre el compartimiento de accesorios y turbina, en las unidades MS - 7001 y debajo de la carcaza de las unidades MS - 5001. Es una unidad de tipo carcaza y tubos en "U" de aire - agua, donde el agua fluye por dentro de los tubos. El control de su

temperatura se realiza por intermedio de la válvula reguladora de agua VTR2 del sistema de agua de enfriamiento. c)

Compresor de Aire de Atomización de Arranque: Es un compresor axial que emplea dos

lóbulos tipo tomillo sin

fin, sincronizados por medio de engranajes localizados en un compartimiento con aceite en uno de los extremos del compresor, accionado por un motor eléctrico o mediante correas por el motor diesel que el operador debe verificar periódicamente la existencia del nivel adecuado de aceite para evitar daños en el mismo. d) Compresor de Aire de Atomización Principal: Es un compresor centrífugo (MS - 7001 y tipo tomillo MS - 5001) que trabaja aproximadamente a 6.600 r.p.m. comprime a una relación aproximada de 1 a 1,4 con una rata de flujo de 6 libras de aire por segundo, el cual está acoplado a la caja de engranaje de accesorios. Dicho compresor es lubricado por el aceite que viene desde la caja de accesorios. e)

Manifold: Conjunto de tuberías que dirigen el flujo de aire hacia los inyectores. Estos tienen

forma de "U" para aliviar los esfuerzos producidos por la expansión térmica de la misma. f)

Pressure Switch Diferencial: Es un elemento que mide la relación entre la presión de admisión y la presión de

descarga. g)

Termómetro del Aire: En la tubería de entrada del aire del compresor, se encuentra instalado un

termómetro para verificar que la temperatura del aire no sobrepase los límites que pueden poner en peligro su operatividad- (temperatura normal a 240 °f.)

11.2 Funcionamiento El aire tomado de la descarga del compresor axial pasa a través del separador centrífugo (PDSI), el cual remueve las partículas pesadas que pueda traer el aire. Estas partículas son expulsadas al ducto de escape de la máquina por medio de una tubería de drenaje. El aire pasa a continuación a través de un intercambiador aire -agua (preenfriador) HX1, con el fin de reducir la temperatura del aire a la entrada del compresor principal de atomización. El intercambiador utiliza agua del mismo sistema de enfriamiento de la turbina como medio de refrigeración para disipar el calor del aire. El interruptor de temperatura 26AA-1 dará una señal de alarma en et anunciador del sistema de control cuando la temperatura del aire proveniente del preenfriador es excesiva. Bajo estas condiciones no se debe permitir la operación continua de la unidad, debido a que se produce una combustión inadecuada y se puede originar daños en el compresor principal de aire de atomización. El aire puro y enfriado llega al compresor principal de aire de atomización CAÍ, el cual es un compresor centrífugo acoplado y accionado por el sistema de engranaje de la caja de accesorios y suministra aire para la atomización cuando la turbina está aproximadamente a un 60% de su velocidad nominal. El interruptor de presión diferencial 63AD-1 vigila la presión de aire y anuncia una alarma si el diferencial cae a un nivel inadecuado para la atomización del combustible. Por otra parle, si la presión de descarga es demasiado elevada indica, la alarma y energiza la electroválvula 20AA para activar la válvula neumática VA 18, la cual libera presión de descarga a la entrada del mismo compresor. Desde el compresor, el aire es dirigido por tuberías al manifold y de aquí a los diez inyectores de la unidad. Cuando la unidad está en proceso de arranque, los engranajes de la caja de accesorios no se encuentran rotando a plena velocidad, por lo que el compresor principal de atomización no descarga suficiente aire para la atomización del gasoil. Durante este período el compresor de aire de atomización de arranque impulsado por el motor 88AB; En las unidades MS - 7001 y por el motor diesel de arranque en las

unidades MS -t5001, se encuentra en operación suministrando el aire necesario para la atomización. Cuando la velocidad de la turbina se acerca al 60% el compresor principal suministra suficiente aire para una' buena combustión. El compresor de arranque sigue funcionando hasta que es detenido por el sistema de control a un 95% de la velocidad nominal de la turbina, y el aire es descargado a través de la válvula de seguridad. También en algunas unidades equipadas con aire de atomización se toma aire del sistema, del enfriador, para alimentar a un eyector montado sobre la caja de accesorios, el cual despresuriza la caja y evita que los vapores de aceites internos salgan por los sellos de los ejes conectados a la misma. (Ver Fig. No. 3.22)

Fig. No. 3.22 Sistema de Aire de Atomización

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA JOSÉ ANTONIO ANZOÁTEGUI EXTENSIÓN ANACO

MAQUINAS ELÉCTRICAS III

PROF. ORLANDO SEMECO

TSU RONDON RAMON

C.I: 15.221.727

GUAIQUIRIAN JOHAN

C.I: 16.962.341

ROSALES ANDREW

C.I: 15.211.589

RIVAS JOHRELIS

C.I: 17.422.419

ER

TRAYECTO

CACERES EDICKSON

C.I: 17.474262

MO

TRIMESTRE

RODRIGUEZ LUIS

C.I: 8.494410

COLMENARES PEDRO

C.I: 12.812.050

3 7

SECCIÓN 01

ANACO, JULIO 2011