Durante muchos años, Chesterton ha ofrecido a las instalaciones hidroeléctricas soluciones rentables de sellado hidráulico y neumático que garantizan un sellado sin fugas y una mayor eficiencia de las turbinas. En todo el mundo, los fabricantes de equipos originales (OEM), los operadores y las empresas de reacondicionamiento confían en nuestros productos increíblemente fiables y de alta calidad.
En sus cilindros, el uso de una combinación de juntas de alto rendimiento y materiales exclusivos de Chesterton puede reducir significativamente los costes totales del equipo, aumentar el tiempo medio entre reparaciones (MTBR) y mejorar el rendimiento operativo. Nuestras flexibles capacidades de fabricación nos permiten producir casi cualquier diseño, cualquier material y cualquier tamaño de junta con plazos de entrega rápidos, tanto para productos moldeados como mecanizados.
Chesterton suministra diversas soluciones de sellado para cilindros, turbinas y válvulas de esta industria, entre las que se incluyen:
- Kaplan Blade Runners
- Cilindros de compuertas guía
- Servocilindros
- Cilindros de paso de pala
- Cilindros de freno y tipo Jack
- Válvulas de mariposa, esféricas y de bola
Turbina Kaplan: el tipo de turbina más común en energía hidroeléctrica
La turbina Kaplan es una turbina de sobrepresión. Los álabes guía instalados delante del rodete crean un remolino en el agua. Cuando el agua fluye por la turbina, la fuerza del agua actúa sobre los álabes guía. Esto provoca la rotación del rodete.
Además de los álabes guía, los álabes de la turbina Kaplan también son móviles y ajustables. Esto permite modificar el ángulo de ataque del flujo de agua. Los álabes guía dirigen el agua entrante de modo que golpee los álabes del impulsor en un ángulo óptimo. Esto permite reaccionar de forma óptima a las fluctuaciones del suministro de agua y alcanzar un alto nivel de eficiencia incluso con un volumen de agua bajo. Las turbinas Kaplan son ideales para su uso con caudales bajos y grandes fluctuaciones de caudal. Por ello, la turbina Kaplan está predestinada para grandes centrales eléctricas de pasada con alturas bajas y medias de hasta 80 m.
La turbina Kaplan tiene entre 4 y 8 álabes ajustables. La ajustabilidad de los álabes permite reducir al mínimo las pérdidas de rendimiento fuera de la carga nominal. Entre el 30% y el 100% del caudal nominal, el rendimiento es de entre el 85% y el 95%. Por tanto, no es de extrañar que la turbina Kaplan -que lleva el nombre de su inventor, Victor Kaplan- lleve más de 100 años dando forma a la generación de energía hidroeléctrica.
Retos del sellado
- Mejorar el tiempo medio entre reparaciones
- Simplificar la instalación
- Reducción de los costes de mantenimiento
- Minimizar el tiempo de inactividad
- Impacto positivo en el medio ambiente
Especialmente en las turbinas Kaplan, las juntas de los muñones de los álabes son esenciales para preservar la fiabilidad, la eficacia y la protección de la zona circundante frente a las filtraciones de aceite. Según una encuesta realizada entre propietarios de turbinas Kaplan, más del 60% de las fugas de estas turbinas se deben a juntas de muñón de álabe ineficaces o defectuosas.
Problemas comunes de sellado del muñón de la pala
La estanquidad de los muñones de álabes plantea varios retos que deben tenerse en cuenta para lograr una fiabilidad óptima de la estanquidad. Entre ellos se incluyen:
- No se mantiene el agua o los contaminantes fuera del hub: Un mal ajuste de la junta o un diseño y material de junta deficientes suelen ser los culpables, junto con el impacto de los factores que se indican a continuación.
- No se mantiene el aceite en el cubo: También debido a un mal ajuste de la junta o a un mal diseño y material de la junta.
- No se tiene en cuenta la caída de las palas: Debido a las tolerancias de fabricación y a las holguras de funcionamiento de los componentes mecanizados, existe una cierta caída (natural) de los álabes de la turbina.
Un material habitual para los cojinetes/bujes del muñón de la pala es el bronce fundido, que tiene una rigidez relativamente baja. Esto puede provocar la deformación del cojinete bajo una carga elevada, causada por el peso de la pala y por la fuerza de reacción creada en la pala durante el funcionamiento. Dicha deformación del cojinete aumentará el valor de caída de la pala.
El desgaste de los cojinetes del muñón de la pala es el tercer factor que puede afectar al valor de la caída de la pala. Cuando la pala oscila, se produce una fricción límite si no se mantiene una película de aceite estable entre el muñón y el anillo de rodamientos. Esto, combinado con una elevada carga radial, puede provocar un desgaste excesivo del conjunto muñón/cojinete.
La caída de las palas pone a prueba las juntas de los muñones, modificando la sección transversal original para la que se diseñaron las juntas. Esto también debe ser compensado por los dispositivos de estanquidad. La caída de las palas puede afectar gravemente al rendimiento, a la estanquidad positiva y a la esperanza de vida de las juntas.
Estos cambios geométricos pueden provocar:
- Sobrecarga radial de las juntas (en la dirección en la que se ha reducido la sección transversal de la cavidad de la junta)
- Apertura radial de las juntas (en la dirección en la que se ha aumentado la sección transversal de la cavidad de la junta)
- Deformación y fricción excesivas (desgaste de los dispositivos de estanqueidad)
¿Cómo se puede conseguir una estanqueidad óptima del muñón de la pala?
- Obtenga las medidas exactas de turbinas y álabes Uno de los aspectos más básicos, pero que a menudo se pasa por alto, de la selección de juntas de muñón de álabes para turbinas Kaplan es tener en cuenta la gran variación de turbinas y álabes a la hora de determinar el tamaño de junta necesario. No existen especificaciones técnicas ni normas internas para el diseño de los prensaestopas de las juntas de los álabes. Por este motivo, y porque las dimensiones del equipo cambian con respecto a la especificación original tras años de uso, asegúrese de obtener las dimensiones reales del equipo tanto por turbina como por álabes.
- Compruebe los valores de la sección transversal de la cavidad de la junta alrededor del muñón de la pla Es importante comprender que la caída de las palas influye en estas mediciones. El número típico de rodetes Kaplan es de 4-8 álabes. El desgaste natural de los rodamientos y los consiguientes valores de caída de álabes pueden variar de un álabe a otro, incluso con la misma turbina. Las juntas deben diseñarse y fabricarse individualmente.
- Comprobar y resolver las condiciones de los equipos Deben tenerse en cuenta las condiciones de la superficie y la rugosidad de las contra superficies dinámicas y estáticas. Estas superficies irregulares y abrasivas pueden tener un enorme impacto en el rendimiento y la vida útil del dispositivo de estanquidad.
- Considerar las condiciones de funcionamiento/medio ambiente Fluctuación de la presión de la turbina – los niveles de altura del agua bajan y suben, y pueden cambiar periódicamente la carga de presión sobre los dispositivos de estanquidad. Esto puede repercutir negativamente en el rendimiento y la fiabilidad de las juntas. Vibración y cavitación – un cierto nivel de vibración y cavitación es habitual en el funcionamiento de las turbinas Kaplan, lo que tiene un gran impacto en los componentes de la turbina, incluidas las juntas del muñón de las palas. Un diseño de junta flexible y un material de junta elástico pueden responder a este impacto y resistir durante más tiempo. Esquemas de baja altura de agua – Una baja altura de agua puede representar un alto riesgo de ambiente abrasivo causado por contaminantes del agua, sedimentos y lodo. El uso de una junta con un material de polímero termoestable resistente a la abrasión puede contrarrestar estos efectos abrasivos.
- Seleccione la mejor junta de muñón de pala de rodadura La tecnología avanzada de estanquidad hidráulica puede mejorar significativamente el tiempo medio entre averías y reducir el tiempo medio de reparación. El sellado óptimo también ayuda a reducir los costes operativos y de mantenimiento, disminuir el riesgo de paradas imprevistas y reducir la contaminación aguas abajo.
Chesterton ofrece la solución definitiva Junta partida del muñón del rodete de la turbina Kaplan Chesterton –
Junta de labio partido de alto rendimiento para aplicaciones rotativas y oscilantes de alta resistencia
La junta Runner Blade Trunnion Seal es sólo una de la gama completa de soluciones de productos para turbinas Kaplan disponibles en Chesterton..
- Instalación más rápida y mayor fiabilidad Gracias a su diseño dividido, la junta puede instalarse rápida y fácilmente, lo que reduce el tiempo de inactividad. No es necesario desmontar la pala para la instalación ni realizar complejas operaciones de soldadura, pegado o postprocesado de la junta dividida. Además, en lugar de necesitar un juego completo apilado, sólo hay que instalar dos juntas espalda con espalda. Esta configuración también mantiene los medios hidráulicos y el lubricante en el cubo de la turbina, y protege el cubo contra la entrada de agua, partículas sólidas y sedimentos.
- Mantiene la presión de la carga y el movimiento del eje giratorio El diseño de labio dinámico positivo y acampanado del Sello del Muñón Kaplan Runner Blade de Chesterton evita que la división sea separada por el movimiento giratorio y utiliza la presión de carga para unir los extremos cortados. Durante el posicionamiento de la pala, el sello de Chesterton mantiene la presión de carga y permite el movimiento rotatorio del eje con un mínimo de arrastre por fricción.
- Compensa la caída de la pala Un problema típico de fiabilidad de las turbinas Kaplan más antiguas es la caída del álabe causada por el desgaste de los casquillos del muñón. El diseño de la junta del muñón Chesterton compensa este problema proporcionando una estanquidad fiable a pesar de cualquier caída.
- El duradero material de las juntas prolonga su vida útil en entornos hidroeléctricos Este sello está compuesto por el material de polímero termoestable de alto rendimiento AWC800 de Chesterton, que tiene un historial comprobado de soportar condiciones de operación rigurosas y proporciona una excepcional resistencia a la abrasión y durabilidad. Para reducir el arrastre por fricción, el polímero contiene un lubricante de disulfuro de molibdeno incorporado. Gracias a su memoria superior, la junta puede ajustarse automáticamente y corregir las diferencias de sección transversal radial causadas por la caída de la pala.
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En nuestro blog, ofrecemos información sobre el sellado de turbinas Kaplan y la solución de problemas de fugas.
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