Inspección boroscópica en turbinas de gas 

Usada en conjunción con otras técnicas de diagnóstico, las inspecciones boroscópicas son el paso final en el proceso de identificación de un posible problema interno en una turbina de gas. No es posible pensar que con las inspecciones boroscópicas se pueden eliminar otros posibles métodos de diagnóstico, como los análisis de vibración, los análisis de aceite lubricante o los test de prestaciones de la turbina, aunque la facilidad para llevarla a cabo hace que esta técnica sea imprescindible para abordar el mantenimiento de una turbina de gas.

Las inspecciones boroscópicas

 

Las inspecciones boroscópicas son inspecciones visuales en lugares inaccesibles para el ojo humano con la ayuda de un equipo óptico, el boroscopio. Se desarrolló en el área industrial a raíz del éxito de las endoscopias en humanos y animales.

 

foto boroscopio

Fig 1 Las dos versiones del instrumento: boroscopio con visualización de imágenes en pantalla y boroscopio óptico

 

El boroscopio, también llamado videoscopio o videoboroscopio, es un dispositivo largo y delgado en forma de varilla flexible. En el interior de este tubo hay un sistema telescópico con numerosas lentes, que aportan una gran definición a la imagen. Además, está equipado con una poderosa fuente de luz. Un ejemplo puede verse en la figura 2

Boroscopio XLG3

Figura 2 Boroscopio XLG3 de la firma Videprobe

 

La imagen resultante puede verse en la lente principal del aparato, en un monitor, o ser registrada en un videograbador para su análisis posterior.

El boroscopio es sin duda una de las herramientas imprescindibles para acometer trabajos de inspección en las partes internas de la turbina sin realizar grandes desmontajes. Además, se utiliza para la inspección de otros equipos como motores alternativos de combustión interna, calderas, ciclo agua-vapor y turbinas de vapor. 

Se usa no sólo en tareas de mantenimiento predictivo rutinario, sino también en auditorias técnicas, para determinar el estado interno del equipo ante una operación de compra, de evaluación del trabajo que está llevando a cabo una empresa contratista o del estado de una instalación para acometer una ampliación o renovar equipos.    

Entre las ventajas de este tipo de inspecciones están la facilidad para llevarla a cabo sin apenas tener que desmontar nada y la posibilidad de guardar las imágenes, para su consulta posterior. Entre sus limitaciones, están las relacionadas con el diseño de la turbina y la dificultad para introducir la lente, las propias características y limitaciones técnicas del aparato y destreza y conocimientos del inspector encargado de llevarla a cabo.

 

El boroscopio

Consiste en un instrumento óptico equipado con una lente, un prolongador, una mirilla y en algunos casos, una pantalla y/o registrador de imágenes. Está dotado además de una luz en su extremo. Dispone de multiples accesorios, que le permiten examinar diferentes partes remotas. El inspector tiene que determinar el diámetro y longitud del prolongador que utilizará teniendo en cuenta por dónde debe introducirlo y hasta donde debe llegar. Existen boroscopios rígidos, o flexibles de fibra óptica. Estos últimos son sin duda los que más aplicación tienen en las inspecciones a realizar en una turbina de gas. Están disponibles en diámetros que van desde los 0,3 mm hasta los 13 mm, y en longitudes desde 250 mm hasta más de 6 metros. En éstos el extremo es articulado, pudiéndose la dirección de la lente moverse en cuatro direcciones (arriba, abajo, derecha e izquierda) con gran facilidad, lo que permite observar lo que sucede en 360º alrededor del extremo del boroscopio.

Sobre la fuente de luz del extremo, es conveniente elegir cuidadosamente el tipo e intensidad de la iluminación. Así, para una simple inspección visual una luz de 150 watios puede ser suficiente, mientras que para aplicaciones de video es recomendable que tenga al menos 300 watios.

Sobre el diámetro, el hueco de entrada del boroscopio determina el diámetro máximo que se puede utilizar. Lo ideal es utilizar el máximo diámetro que permita el hueco de introducción, para obtener la imagen más clara y brillante posible.  La longitud del boroscopio también es un dato a tener en cuenta a la hora de la selección, ya que el tamaño de la turbina y la distancia al objeto que se desea observar son los parámetros a tener en cuenta. Para aplicaciones relacionadas con turbinas de gas, el empleo de boroscopios flexibles en vez de los rígidos se hace imprescindible, por la posibilidad de observar los objetos desde cualquier ángulo.

 

Sobre la lente, es importante tener en cuenta dos parámetros:

  • El campo de visión, (FOV, Field of view), que puede ser estrecho (10-40º), normal (45º), o gran angular  (50-80º de visión)
  • La profundidad de campo, (DOF, Deep of field) o distancia mínima y máxima en la que la lente está enfocada, que es función de la propia lente y del campo de visión. Existen además lentes con enfoque ajustable.

 

Defectos que se pueden observar mediante inspección boroscópica

Mediante inspección boroscópica es posible observar los siguientes defectos sin necesidad de realizar importantes desmontajes de la turbina (se indica en algunos casos el nombre del defecto en inglés utilizado en los informes de inspección):

  • Erosión (erosion)
  • Corrosión (corrosion)
  • Pérdida de material cerámico en álabes o en placas aislantes (TBC spallation)
  • Roces entre álabes fijos y móviles (rubbing)
  • Decoloraciones en álabes del compresor, por alta temperatura
  • Pérdidas de material de los álabes del compresor que se depositan en los álabes de turbina o en la cámara
  • Deformaciones
  • Piezas sueltas o mal fijadas, sobre todo de material aislante
  • Fracturas y agrietamientos en álabes, sobre todo en la parte inferior que los fija al rotor (cracks)
  • Marcas de sobretemperatura en álabes (overfiring)
  • Obstrucción de orificios de refrigeración  
  • Daños por impactos provocados por objetos extraños (FOD, Foreign object damages)
  • Daños por impactos provocados por desprendimiento de partes internas de la turbina (DOF, Domestic object damages)
  • Daños diversos en quemadores y boquillas, sobre todo provocadas por sobretemperatura 

 

El inspector debe ser capaz de distinguir entre defectos observados que pueden ocasionar un grave problema en el equipo y los defectos que son simples anormalidades insignificantes. En muchas ocasiones los defectos encontrados (llamados habitualmente ‘hallazgos’) puede ser usada para confirmar o descartar problemas potenciales observados utilizando otras técnicas, como el análisis de vibraciones, las pruebas de prestaciones o las auditorias energéticas.

Así, una vibración detectada en un sensor de desplazamiento de un cojinete o en un acelerómetro situado en la carcasa en la zona del compresor puede ser indicativo de un posible daño en un álabe o un desequilibrio provocado por la entrada de suciedad. Como el daño puede ser tan pequeño que puede no afectar a las prestaciones del compresor, la observación del compresor por medio de un boroscopio puede ayudar a identificar si se trata de una porción de un álabe desprendida, una grieta en un álabe o suciedad en la superficie de éste. A partir de la información facilitada por la observación y de la interpretación que hace el inspector, puede decidirse entre cambiar la frecuencia de lavado, abrir la unidad para hacer una revisión mayor o continuar operando la turbina para observar la evolución del problema. Así, el análisis de vibraciones, que detectó el problema, o la realización de pruebas de prestaciones, que ni siquiera lo detectó, resultan menos eficaces en este caso para diagnosticar la causa y su solución que la inspección boroscópica. 

Identificado un daño, es importante detallar exactamente donde se ha localizado, indicando nº de álabe y posición, si se trata de un defecto en el compresor o en la turbina, o bien nº de quemador o posición de la placa de aislamiento afectada. En el caso de álabes es muy importante distinguir si se trata de álabes del rótor o del estator (blades o vanes, según su nombre en inglés), si el daño está en el vértice de ataque o el vértice de salida (leading Edge o trailing Edge, según la nomenclatura habitual), o en la cara frontal o trasera del eje   

 

Precauciones al realizar la inspección

   

Imágenes obtenidas por boroscopia

 

Las partes que se investigan por inspección boroscópica son el compresor, la cámara de combustión y la turbina de expansión. Las inspecciones boroscópicas se realizan tanto de forma periódica como tras detectar un problema por alguna otra técnica que requiere ser observado.

 

Imágenes obtenidas por boroscopia 2

 

Antes de realizar la inspección es necesario que la turbina esté fría y haya estado girando en modo virador durante al menos unas horas. Es conveniente tener en cuenta que durante la inspección la turbina debe continuar en modo virador, aunque el inspector debe tener control sobre este movimiento. Hay que tener en cuenta que en ocasiones tendrá que atravesar el boroscopio entre varias filas de álabes del compresor o de la turbina, y que el movimiento puede dañar tanto el boroscopio como los álabes. 

 

Imágenes obtenidas por boroscopia 3

Imágenes obtenidas por boroscopia del interior de una turbina de gas

 

Escribir un comentario

Código de seguridad
Refescar

Buscar

CENTRALES TERMOSOLARES CCP:

Fundamentos técnicos, principales equipos y sistemas

 

 

 

El libro Centrales Termosolares CCP es un libro de carácter técnico que estudia los principios de funcionamiento y los principales equipos que forman parte de una central termosolar de concentrador cilindroparabólico. 

Más información

Volver