Publication: Mantenimiento predictivo de turbinas de gas
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Publication date
2011-07
Defense date
2011-07-21
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Abstract
Los motores de turbina de gas experimentan degradaciones con el tiempo que causan a sus usuarios gran preocupación sobre su fiabilidad y sus gastos de explotación. El diagnóstico del estado de una turbina de gas y la realización de pronósticos sobre su funcionamiento son tecnologías claves para poder pasar del uso de un tipo de mantenimiento previsto de forma fija a lo largo del tiempo (mantenimiento preventivo) a la utilización de un tipo de mantenimiento basado en las condiciones del funcionamiento de la turbina de gas (mantenimiento predictivo), con el objetivo de mejorar la fiabilidad, la disponibilidad y la eficiencia del motor; y además conseguir reducir los costes a lo largo de su ciclo de vida. Es muy útil emplear un mantenimiento predictivo debido a que a medio y largo plazo se obtiene una minimización de los costes de mantenimiento, se consigue aumentar los tiempos productivos de la instalación (reduciéndose los tiempos improductivos, y de parada por reparaciones y averías), y por lo tanto se logra maximizar los beneficios. Con el mantenimiento predictivo se obtiene esto, aunque se debe señalar que a corto plazo es necesaria una inversión económica elevada en la compra de sistemas que realicen las técnicas predictivas (análisis de vibraciones, inspecciones boroscópicas, análisis de aceites lubricantes, medidas de caudal, temperatura, etc.), y en la adecuada formación de los operarios, técnicos y analistas que desarrollan y controlan las operaciones de mantenimiento. En este Proyecto Fin de Carrera se describe un método de mantenimiento predictivo que utiliza técnicas estadísticas de regresión que incluyen la aplicación combinada de modelos de regresión lineales y cuadráticos para pronosticar la vida útil remanente de los motores de turbina de gas. El método estadístico de predicción utiliza la información histórica del estado de funcionamiento de la turbina de gas. Además, emplea una serie de contrastes estadísticos para comprobar la compatibilidad de la regresión lineal con los nuevos datos experimentales de funcionamiento que van apareciendo a lo largo de la operación. Si se verifica que la regresión lineal ya no es válida, se utilizará el modelo de regresión cuadrática para efectuar los pronósticos de la degradación de la turbina de gas, y para realizar una estimación de la potencial vida útil restante del motor de turbina de gas. La predicción de la vida útil remanente es muy importante, ya que se debería proceder a realizar una revisión general (overhaul) justo antes de este momento, con el fin de maximizar la vida útil real y efectiva de la turbina de gas (reduciendo los tiempos improductivos), y a la vez sin poner en riesgo su funcionamiento, evitando que se produzcan fallos catastróficos. Para la puesta en práctica del método predictivo se desarrollan varios programas informáticos con el software MATLAB. Estos se aplican a los datos históricos del funcionamiento de un motor de turbina de gas similar a una industrial Rolls-Royce, modelo AVON Mk 1535. El análisis del funcionamiento de la turbina de gas se pone en práctica con una simulación de su funcionamiento en la que se produce una degradación del estado del compresor a lo largo del tiempo de operación, generándose un leve descenso de su eficiencia isentrópica y una pequeña obturación progresiva del paso de gases a través del compresor (debido a ensuciamiento, etc.), disminuyendo la capacidad de flujo del compresor de la turbina de gas.
Description
Keywords
Turbinas de gas, Turbomaquinaria, Mantenimiento predictivo