CAPÍTULO DECIMO
LA GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA
¤ Introducción
¤ Descripción de la turbina
¤ Circuito de aceite
¤ Regulador de velocidad
¤ Arranque y control de operación de la turbina
INTRODUCCIÓN
Con el fin de evitar una acidificación excesiva del aceite de palma durante el transporte y almacenamiento de los racimos de fruta fresca, las plantas de extracción deben estar ubicadas cerca de los cultivos. Por esta razón, en ocasiones se presentan dificultades para abastecer la energía eléctrica necesaria para la operación de los equipos, desde las redes de las empresas públicas productoras de este servicio. Además, en general el costo de esa energía es muy alto. Por lo tanto, es necesario disponer de un sistema autónomo de generación de energía eléctrica, llamado comúnmente "autogeneración". En la planta de Indupalma, el vapor que se produce en las calderas para el proceso de esterilización y para el calentamiento de equipos, es aprovechado también para la autogeneración de electricidad mediante turbinas de vapor de alta presión.
La energía liberada durante la expansión del vapor es convertida por la turbina en potencia mecánica para accionar un generador eléctrico.
Una planta diseñada correctamente debe suministrar suficiente vapor y energía eléctrica para sus requerimientos de operación y además proveer algún porcentaje de energía adicional para otros procesos o para el consumo en áreas administrativas.
DESCRIPCION DE LA TURBINA
La turbina de vapor es una máquina compuesta básicamente por un rodete con aspas o álabes que gira movido por el vapor que se introduce a través de toberas. La máquina en sí está compuesta por el rodete mismo dentro de su caja o carcaza, la caja de engranajes, un recipiente o tanque que contiene aceite para los diferentes controles y para la lubricación y un generador para la producción de la corriente eléctrica. Todos los elementos están montados sobre un soporte único.
La velocidad de la turbina se debe controlar de manera muy precisa para obtener una frecuencia estable en el generador. La velocidad de la turbina depende del caudal y de la presión de vapor que se alimente al equipo y su control se hace mediante una válvula operada hidráulicamente (válvula de regulación) que abre o cierra la alimentación de vapor, para mantener constante la velocidad. Además, la turbina está equipada con un dispositivo de cierre rápido, para prevenir velocidades excesivas. Cuando se llega a la velocidad máxima admisible una pieza dentro del eje (que es movido por el mismo eje de la turbina) se mueve hacia afuera por fuerza centrífuga y libera el trinquete del regulador de cierre rápido con lo cual se desbloquea una válvula hidráulica permitiendo que el aceite regrese hacia el recipiente directamente, quitándole presión al circuito y procediendo a detener la turbina. El trinquete en el regulador de cierre rápido puede ser enganchado nuevamente de manera manual operando sobre la perilla.
Un sistema de retenedores (prensaestopas) con anillos de carbón permite el sello alrededor del eje del rodete cuando este pasa a través de la caja o carcaza de la turbina misma.
Con un sistema de engranajes los álabes le transmiten el movimiento al eje de la turbina, reduciendo su velocidad hasta 1800 r.p.m., requerida por el generador para mantener la frecuencia de trabajo (60 Hz).
El eje de la turbina transmite el movimiento al eje del generador a través de un acople de engranajes.
La base soporte del grupo de turbina y generador está construida de tal manera que sirve también como tanque de aceite y así mismo con el propósito de colocar allí montados todos los accesorios adicionales y el enfriador de aceite.
El tanque de aceite es común y alimenta tanto los cojinetes de lubricación como el circuito de control hidráulico, ambos con el mismo tipo de aceite.
CIRCUITO DE ACEITE
El aceite necesario para la lubricación interna de la turbina y para el accionamiento de las válvulas de control de operación, es suministrado al sistema a través de una bomba de engranajes que es accionada por el mismo eje de la turbina. Antes de entrar al sistema, el aceite pasa a través de un enfriador de tubos, refrigerado por agua, que mantiene el aceite a la temperatura adecuada de trabajo y a través de un filtro del tipo de doble cámara, que permite la limpieza de una de las cámaras durante la operación. La posición de una palanca indica cuál de las cámaras del filtro está en uso. Hay un indicador de suciedad del aceite.
Durante el arranque de la turbina, la velocidad es muy baja y la bomba de aceite no suministra la presión suficiente para la lubricación. Entonces, para asegurar la lubricación durante el arranque, se tiene otra bomba similar, pero accionada por una pequeña turbina independiente
La presión del circuito de aceite se mantiene constante por medio de una válvula de seguridad.
REGULADOR DE VELOCIDAD
La velocidad de la turbina es mantenida constante por medio de un gobernador de velocidad del tipo de resorte en cantilever. La velocidad puede ser variada hasta un 10% por debajo y hasta un 5% por encima de la velocidad normal. El ajuste inicial de la velocidad puede ser hecho dándole vueltas al manubrio del dispositivo de ajuste de velocidad: girando hacia la izquierda la velocidad se aumentará y girando hacia la derecha la velocidad disminuirá. También puede ajustarse inicialmente la velocidad por medio de un servomotor operado desde el tablero.
ARRANQUE Y CONTROL DE OPERACIÓN DE LA TURBINA
Pasos para el arranque de la turbina
- Revisar que el nivel de aceite esté visible en el visor.
- Chequear que el manubrio de la válvula de regulación y cierre rápido esté girada a la derecha completamente hasta el tope.
- Verificar que las válvulas de purga de vapor de entrada y de salida estén abiertas.
- Abrir la válvula de paso de vapor en la línea de descarga.
- Abrir la válvula de paso de vapor en la línea de entrada.
- Enganchar el gobernador de velocidad de vástago elástico, presionando la perilla.
- Abrir la válvula para el arranque de la turbobomba de aceite y mantener esta bomba funcionando por el tiempo inicial con el fin de suministrar el suficiente aceite a todos los puntos de lubricación.
- Verificar la posición del dispositivo de cambio de filtro de aceite. Hacer el venteo del filtro que está en servicio, chequeando esta operación a través del visor.
- Asegurarse que el dispositivo de cierre rápido se encuentre en posición de operación o de lo contrario engancharlo halando la perilla.
- Girar el manubrio de la válvula de regulación y cierre rápido hacia la izquierda hasta que la turbina arranque.
- Continuar girando a la izquierda el manubrio de la válvula de regulación y cierre rápido e ir acelerando la turbina hasta la velocidad de operación.
- Parar la turbobomba de aceite.
- Girar el manubrio del regulador de velocidad a la derecha hasta que el gobernador de velocidad arranque su funcionamiento.
- Girar el manubrio de la válvula de regulación y cierre rápido hacia la izquierda hasta el tope y enseguida girar el manubrio a la derecha de nuevo 1/4 de vuelta.
- Ajustar a la velocidad deseada por medio del regulador de velocidad.
- Cerrar las válvulas de purga.
- Abrir el agua de enfriamiento del intercambiador hasta que el termómetro en la salida de aceite indique de 40 a 45 °C.
Supervisión de la turbina durante la operación
Cada media hora:
- Verificar los indicadores de presión y de temperatura.
- Revisar la velocidad.
- Chequear la temperatura de aceite en los cojinetes (máximo admisible de 95 °C).
- Temperatura de aceite a la salida del enfriador. Normal entre 40 y 45 °C. No inferior a 40 °C. Alarma cuando se suba de 48 °C. La turbina se apaga instantáneamente y de manera manual cuando se alcancen los 55°C.
- Verificar las presiones de aceite de control y de lubricación. Presión normal en el circuito de control 10 bar. Presión normal en el circuito de lubricación de 1.5 a 2 bar (alarma a través del presostato a menos de 1 bar) y parada automática de la turbina a través del switch de presión y la válvula de solenoide a menos de 0.5 bar).
- En cuanto haya indicación de contaminación del filtro en servicio cambiar a la otra cámara del filtro y limpiar la parte desconectada.
Parada de la turbina
- Girar el manubrio de la válvula de regulación y cierre rápido hacia la derecha hasta la posición de tope y luego girar a la izquierda en 1/4 de vuelta.
- En cuanto la presión de aceite disminuya arrancar la turbobomba y dejarla operando a baja velocidad.
- Parar la turbobomba solamente después de que los elementos de conducción del vapor hayan sido enfriados suficientemente de manera que la temperatura en los cojinetes no vaya a exceder de 100 °C. Para ese propósito cerrar la válvula de paso de vapor en la línea hacia la turbobomba.
- Cerrar el vapor vivo en la tubería de entrada.
- Cerrar la válvula en la tubería de salida.
- Abrir las válvulas de purga.
- Cerrar la admisión de agua de refrigeración
Parada de emergencia de la turbina
- Parar la turbina presionando la perilla en el dispositivo de cierre rápido.
- Continuar exactamente con lo descrito en el procedimiento para parada normal de la turbina.