{"id":33452,"date":"2024-02-23T11:55:31","date_gmt":"2024-02-23T10:55:31","guid":{"rendered":"https:\/\/aw-chesterton.eu\/reduccion-del-mantenimiento-de-los-ejes-de-turbina-sellados-con-empaquetaduras-de-compresion\/"},"modified":"2026-08-10T15:53:22","modified_gmt":"2026-08-10T13:53:22","slug":"reduccion-del-mantenimiento-de-los-ejes-de-turbina-sellados-con-empaquetaduras-de-compresion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aw-chesterton.eu\/es\/industry\/hydropower\/reduccion-del-mantenimiento-de-los-ejes-de-turbina-sellados-con-empaquetaduras-de-compresion\/","title":{"rendered":"Reducci\u00f3n del mantenimiento de los ejes de turbina sellados con empaquetaduras de compresi\u00f3n"},"content":{"rendered":"\r\n
\u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

Los ejes de las turbinas hidr\u00e1ulicas se sellan mediante diversos m\u00e9todos. Uno de los m\u00e9todos tradicionales de sellado de los ejes principales de las turbinas es la empaquetadura de compresi\u00f3n. La empaquetadura de compresi\u00f3n presenta varias ventajas frente a otros m\u00e9todos de sellado alternativos:<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

– Tecnolog\u00eda relativamente sencilla – Fallo no catastr\u00f3fico – Bajo coste inicial<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Muchas turbinas hidr\u00e1ulicas en funcionamiento hoy en d\u00eda siguen sell\u00e1ndose con empaquetaduras de compresi\u00f3n, adem\u00e1s de las otras tecnolog\u00edas disponibles y utilizadas. Desgraciadamente, la empaquetadura de compresi\u00f3n tambi\u00e9n tiene algunas desventajas:<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

– Mantenimiento intensivo: reapriete y sustituci\u00f3n frecuente – Fugas: las empaquetaduras de compresi\u00f3n no suelen estar herm\u00e9ticamente selladas y, en un eje giratorio, necesitan algunas fugas para lubricarse y refrigerarse.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Las empaquetaduras pueden sustituirse por otros m\u00e9todos, pero esto puede resultar costoso y a veces t\u00e9cnicamente inviable. A.W. Chesterton Co. ha desarrollado una tecnolog\u00eda para superar las desventajas del empaquetado<\/strong>. Esta tecnolog\u00eda reduce el mantenimiento, ampl\u00eda el MTBR y reduce el tiempo de inactividad y los costes.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

1. Tecnolog\u00eda de empaque por compresi\u00f3n<\/strong><\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Veamos la tecnolog\u00eda de las empaquetaduras de compresi\u00f3n. Las empaquetaduras de compresi\u00f3n se trenzan con fibras sint\u00e9ticas o naturales y se rellenan con lubricantes y agentes de bloqueo. Estos lubricantes suelen ser aceites o grasas minerales o sint\u00e9ticos. La suspensi\u00f3n de PTFE tambi\u00e9n es un lubricante muy utilizado. Los lubricantes tienen una doble funci\u00f3n. Reducen la fricci\u00f3n entre el eje y la empaquetadura, pero tambi\u00e9n act\u00faan como agentes de bloqueo para evitar que el agua se filtre a trav\u00e9s de la estructura trenzada de la empaquetadura. Los anillos de la empaquetadura se instalan en una c\u00e1mara de forma cil\u00edndrica denominada prensaestopas (figura 1).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\"\"\r\n
Fig. 1. Principio de funcionamiento de la compresi\u00f3n<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n
\u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

Normalmente se instalan de 4 a 6 anillos de empaquetadura en el prensaestopas. El seguidor del prensaestopas de este prensaestopas se utiliza para comprimir los anillos de la empaquetadura. Este seguidor crea una fuerza axial en los anillos de la empaquetadura que se convierte en una fuerza radial en los anillos de la empaquetadura. Esta fuerza radial es la que crea la estanqueidad. Debido a que los lubricantes desaparecen lentamente de la empaquetadura (porque son expulsados) y a que los anillos de la empaquetadura est\u00e1n sujetos a desgaste, el seguidor del prensaestopas debe reapretarse de vez en cuando. La frecuencia de este reapriete depender\u00e1 de la aplicaci\u00f3n. Puede variar de diaria a mensual.\u00a0 Por lo tanto, la empaquetadura de compresi\u00f3n es, por naturaleza, un m\u00e9todo de estanquidad que requiere mucho mantenimiento. Con el tiempo, el lubricante se agotar\u00e1 y la empaquetadura se desgastar\u00e1 hasta el punto de tener que ser sustituida.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Si trazamos este proceso de reapriete en un gr\u00e1fico y observamos la tensi\u00f3n de la empaquetadura en funci\u00f3n del tiempo, obtenemos el siguiente gr\u00e1fico (figura 2).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n
\"\"\r\n
Fig. 2. Ciclo de mantenimiento de un prensaestopas est\u00e1ndar<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n
\u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

Este ciclo de mantenimiento ilustra una serie de problemas asociados al uso de empaquetaduras de compresi\u00f3n:<\/strong><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

    \r\n
  1. En los puntos donde la tensi\u00f3n de la empaquetadura es baja, los s\u00f3lidos del l\u00edquido sellado pueden penetrar entre la empaquetadura y el eje giratorio, desgastando tanto el eje como la junta, lo que reduce a\u00fan m\u00e1s la vida \u00fatil de la empaquetadura y puede causar da\u00f1os en el equipo.<\/li>\r\n\r\n\r\n\r\n
  2. Los ajustes frecuentes hacen que el uso de empaquetaduras de compresi\u00f3n requiera mucha mano de obra.<\/li>\r\n\r\n\r\n\r\n
  3. El esfuerzo de estanquidad es elevado en el momento \u00e1lgido del ciclo de mantenimiento. El personal de mantenimiento tiende a apretar demasiado la empaquetadura en un intento de prolongar el tiempo entre ajustes. Desgraciadamente, esto tiene el efecto contrario porque la empaquetadura sufre un desgaste adicional y se extrae m\u00e1s lubricante. Esto acorta a\u00fan m\u00e1s la vida \u00fatil de la empaquetadura.<\/li>\r\n<\/ol>\r\n\r\n\r\n\r\n

    Ser\u00eda m\u00e1s beneficioso mantener una carga moderada constante sobre la empaquetadura. Esto eliminar\u00eda o reducir\u00eda todos los problemas anteriores (figura 3).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

    \u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n
    \"\"\r\n
    Fig. 3. Gesti\u00f3n ideal de la carga en la empaquetadura de compresi\u00f3n<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n
    \u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

    2. Chesterton ofrece la soluci\u00f3n \u00f3ptima<\/strong><\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n
    \r\n
    \"\"<\/figure>\r\n
    A.W. Chesterton Co. ha desarrollado una tecnolog\u00eda patentada que elimina los problemas normalmente asociados con el empaque por compresi\u00f3n. Esta tecnolog\u00eda es el sistema Hydroshield™ que cuenta con la tecnolog\u00eda AMPS™ (Sistema de Empaquetadura Mec\u00e1nica Automatizada) de Chesterton. <\/div>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n
    \u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

    Hydroshield™ consta de actuadores neum\u00e1ticos situados en el prensaestopas que mantienen una fuerza constante sobre la empaquetadura para mantener constante el nivel de fugas. A medida que la empaquetadura pierde lubricante y volumen por desgaste, el sistema se ajusta autom\u00e1ticamente. El sistema consta de varios componentes:<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

    \r\n
    – La empaquetadura de compresi\u00f3n \r\n\r\n– Los actuadores neum\u00e1ticos \r\n\r\n– Las tuber\u00edas de interconexi\u00f3n \r\n\r\n– Una unidad de control <\/div>\r\n
    \"\"<\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

    Fig. 4. Sistema Hydroshield™ de Chesterton<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

    \u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

    La presi\u00f3n del gas se suministra mediante aire de la planta o una bombona de gas. La unidad de control consta al menos de un regulador de presi\u00f3n, pero puede incluir opcionalmente un dep\u00f3sito de inercia para proteger contra la p\u00e9rdida de presi\u00f3n del aire de la planta, y otros equipos auxiliares para controlar y vigilar la presi\u00f3n del aire. Los actuadores est\u00e1n dise\u00f1ados espec\u00edficamente para proporcionar la fuerza necesaria para sellar la empaquetadura en la configuraci\u00f3n espec\u00edfica del prensaestopas. El regulador de presi\u00f3n se utiliza para ajustar la presi\u00f3n y mantener el \u00edndice de fugas en un nivel aceptable. El consumo de aire del sistema es muy bajo. Normalmente se utilizan 15 litros de aire durante la instalaci\u00f3n y el ajuste inicial de la empaquetadura y el sistema. Durante el funcionamiento normal, el consumo de aire es casi nulo. La presi\u00f3n del gas s\u00f3lo se utiliza para mantener la fuerza sobre la empaquetadura.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

    \"\"\r\n
    Fig. 5. Diagrama neum\u00e1tico<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

    \u00a0 El sistema est\u00e1 fabricado en 316SS con juntas t\u00f3ricas de Viton y un guardapolvo de polipropileno. Los materiales pueden modificarse para adaptarse a los requisitos de la aplicaci\u00f3n.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

    \u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

    2.1 Comparaci\u00f3n de tecnolog\u00edas<\/strong><\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

    Se pueden utilizar tecnolog\u00edas alternativas para sellar eficazmente los ejes de las turbinas. Los cierres radiales segmentados y los cierres mec\u00e1nicos son tecnolog\u00edas alternativas que se aplican con \u00e9xito. La tabla siguiente muestra una comparaci\u00f3n entre tecnolog\u00edas.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

    \u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n
    \r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n
    \u00a0<\/td>\r\nHydroshield™<\/strong><\/td>\r\nRetenes radiales segmentados<\/td>\r\nCierres mec\u00e1nicos<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
    Tama\u00f1o<\/td>\r\nSin l\u00edmite<\/td>\r\nHasta 2000 mm (80″)<\/td>\r\nNormalmente 760 mm (30″), sello partido hasta 915 mm (36″)<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
    Precio<\/td>\r\nEl m\u00e1s econ\u00f3mico (cuando se hace una mejora de la empaquetadura de compresi\u00f3n)<\/td>\r\nAlto<\/td>\r\nMuy alto<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
    Presi\u00f3n nominal<\/td>\r\nHasta 35 bar (500 psig)<\/td>\r\nAlrededor de 10 bar<\/td>\r\nHasta 7 bar<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
    Adaptabilidad<\/td>\r\nSe ajusta a los cambios de presi\u00f3n del sistema<\/td>\r\nNinguno<\/td>\r\nNinguno<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
    Condici\u00f3n de descarga<\/td>\r\nNo requiere ning\u00fan sistema de filtraci\u00f3n especial<\/td>\r\nFiltraci\u00f3n especial del agua<\/td>\r\nTama\u00f1o m\u00e1ximo de las part\u00edculas 30-50 micras<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
    Consumo de agua<\/td>\r\n0,02 L\/Min Alcanzable<\/td>\r\n20 – 90 l\/min<\/td>\r\nDepende del equipamiento<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
    Control inteligente<\/td>\r\nComplementos de control y supervisi\u00f3n remotos (Connect) disponibles<\/td>\r\nNinguno<\/td>\r\nNinguno<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
    Instalaci\u00f3n<\/td>\r\nM\u00e1s f\u00e1cil de instalar<\/td>\r\nDif\u00edcil<\/td>\r\nDif\u00edcil<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n
    Tabla 1. Comparaci\u00f3n de tecnolog\u00edas de sellado<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n
    \u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

    2.2 Historia de \u00e9xito de Hydroshield™ de Chesterton<\/strong><\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n
    \r\n
    Un ejemplo de aplicaci\u00f3n es la renovaci\u00f3n de una turbina de Dominion Engineering de 100 a\u00f1os de antig\u00fcedad en Canad\u00e1. El eje de la turbina estaba sellado con una empaquetadura de compresi\u00f3n y no era posible actualizar el sistema a un m\u00e9todo de sellado alternativo. La estaci\u00f3n generadora de Bryson es una instalaci\u00f3n de pasada situada en el r\u00edo Ottawa. La central de Bryson es propiedad de Hydro-Qu\u00e9bec. Puesta en servicio en 1924, tiene una capacidad de 61 MW con 3 unidades. <\/div>\r\n
    \"\"<\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

    El principal problema de la empaquetadura de compresi\u00f3n era que la zona donde se encontraba el prensaestopas se inundaba y no era seguro volver a apretar el prensaestopas mientras la turbina estaba en funcionamiento. El sistema de sellado de la empaquetadura existente era d\u00e9bil y presentaba grandes fugas, lo que provocaba paradas innecesarias para el mantenimiento. Como consecuencia, hab\u00eda que parar la turbina para volver a apretar la empaquetadura. Esto provocaba costosas paradas. La alternativa eran fugas importantes durante un largo periodo de tiempo. El eje de la turbina ten\u00eda un di\u00e1metro de 29″ (737 mm).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

    \u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

    Se instal\u00f3 un sistema Hydroshield™ en el prensaestopas en combinaci\u00f3n con 5 anillos de empaquetadura de compresi\u00f3n DualPac 2212<\/a>. Hydro-Quebec certifica que el sistema cumple los requisitos t\u00e9cnicos. El sistema est\u00e1 en funcionamiento desde principios de 2021 y la empaquetadura se sustituye de forma preventiva durante las paradas peri\u00f3dicas. El cliente tambi\u00e9n ha modernizado las otras dos turbinas con el mismo sistema.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

    \u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n
    \"\"\r\n
    Instalaci\u00f3n de Hydroshield™ en la central el\u00e9ctrica de Bryson<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n
    \u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

    3. Conclusi\u00f3n<\/strong><\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

    La empaquetadura de compresi\u00f3n es un m\u00e9todo de sellado que se sigue utilizando ampliamente en aplicaciones de ejes de turbinas hidr\u00e1ulicas. Aunque la empaquetadura de compresi\u00f3n tiene algunas ventajas, tambi\u00e9n presenta algunos inconvenientes. La principal es que la empaquetadura de compresi\u00f3n en ejes giratorios requiere mucho mantenimiento. Chesterton ha desarrollado un sistema que elimina en gran medida el mantenimiento de los prensaestopas empaquetados y prolonga la vida \u00fatil de la empaquetadura. El sistema reduce el coste de funcionamiento de la turbina, aumenta la fiabilidad e incrementa la seguridad de los trabajadores. El sistema se ha instalado con \u00e9xito en varias aplicaciones de turbinas de todo el mundo.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

    \u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

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    \u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n
    \r\n\r\n\r\n
    \u00a0<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

     <\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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    Los ejes de las turbinas hidr\u00e1ulicas se sellan mediante diversos m\u00e9todos. Uno de los m\u00e9todos tradicionales de sellado de los ejes principales de las turbinas es la empaquetadura de compresi\u00f3n. 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