Aceites de turbina: propiedades, uso y términos de reemplazo

Los aceites para turbinas son aceites lubricantes con una amplia gama de aplicaciones, además de usarse como lubricante para rodamientos y cajas de engranajes en turbinas de vapor y turbinas hidráulicas, como aceite de trabajo de un sistema de frenos. También se utilizan en compresores, ventiladores y otros mecanismos. Como regla general, los aceites de turbinas consisten en aceites parafínicos altamente purificados, a los que se agregan varias combinaciones de aditivos, que proporcionan a los aceites las características de rendimiento necesarias.

Propiedades requeridas que deben tener los aceites de turbina

Los aceites de turbina tienen un propósito suficientemente amplio. Deben servir como lubricantes para rodamientos, engranajes, compresores y otros mecanismos en diversas condiciones, y tienen que cumplir los siguientes requisitos:

  1. tener un grado de viscosidad adecuado a las condiciones de temperatura (adecuadas) de la operación;
  2. tener propiedades antioxidantes y resistencia a la oxidación térmica;
  3. tener altas propiedades anticorrosivas;
  4. tener una alta capacidad de demulsificación y proporcionar una buena capacidad de drenaje;
  5. tener altas propiedades de anti-desgaste;
  6. tener altas propiedades antiespumantes.

Grado de viscosidad

Dado que el proceso de lubricación en turbinas generalmente ocurre a altas velocidades, es necesario un grado de viscosidad del aceite (mayor o menor), correspondiente a la temperatura de operación. Como regla general, para turbinas de accionamiento directo, turbo ventiladores, bombas de turbina, sistemas hidráulicos: está diseñado aceite de turbina con clase de viscosidad ISO VG 32 . ISO VG 46–68 está diseñado para cajas de cambio, turbinas hidráulicas, engranajes cerrados, compresores alternativos y para unidades grandes : ISO VG 83.

Propiedades antioxidantes y resistencia a la oxidación térmica

La temperatura superficial de los rodamientos en turbinas hidráulicas en comparación con las turbinas de vapor es baja, mientras que en las turbinas de vapor, debido al uso de vapor caliente a alta presión, la temperatura del rodamiento puede superar los 100 ° C. Sin embargo, debido al hecho de que el aceite de turbina se usa en un modo continuo prolongado, sufre oxidación térmica y, además, debido a la exposición al agua, al mezclarse con el aire, al contacto con las superficies metálicas, el proceso de oxidación también tiene lugar al mismo tiempo, por lo tanto, los aceites de turbina en las características deben tener propiedades antioxidantes.

Propiedades anticorrosivas

Debido a la entrada de agua en las turbinas, a menudo se forma óxido. Los aceites base de alta pureza se distinguen por una baja resistencia a la formación de óxido, por lo que los aditivos para la prevención del óxido imparten propiedades anticorrosivas a los aceites de turbinas.

 Capacidad de demulsificación

Si el aceite de la turbina tiene malas propiedades de separación de agua, hay un desgaste de los cojinetes, un aumento de la temperatura (calentamiento), oxidación acelerada, etc. Normalmente, los aceites base altamente purificados tienen buenas propiedades desemulsionantes, sin embargo, al agregar un aditivo anticorrosión, la capacidad de desemulsificación disminuye, por lo que es muy importante mantener el balance adecuado.

Propiedades anti-desgaste

El eje de la turbina principal gira a alta velocidad durante mucho tiempo, por lo que es necesario que el aceite tenga altas propiedades antidesgaste. Además, la caja de engranajes de la turbina, que reduce la alta velocidad de rotación del eje principal, funciona con una potencia de salida alta, por lo tanto, junto con el eje principal, también debe protegerse del desgaste. Los aceites con características antidesgaste aseguran la precisión de los mecanismos.

Propiedades antiespumantes

Los aceites modernos de turbinas funcionan a altas velocidades en el modo de lubricación por circulación forzada. Por lo tanto, la combinación de aceite con aire se produce fácilmente, y existen condiciones para la formación de espuma aérea.

La espuma aérea, que causa la oxidación del aceite, también daña el proceso de lubricación y provoca una pérdida excesiva de aceite del tanque de aceite, por lo que es importante y necesario que el aceite tiene propiedades antiespumantes. Y, por lo general, se agrega como aditivo un absorbente de origen de silicona, que apaga rápidamente la espuma resultante.

Lubricación de turbina

 Lubricación de rodamientos

Los rodamientos utilizados en las turbinas llevan una pequeña carga, pero giran a una velocidad muy alta, más de 3.500 revoluciones por minuto. Por lo tanto, necesitan lubricación para reducir de fricción. En las turbinas grandes, el método de lubricación por circulación forzada se utiliza principalmente, mientras que en las turbinas medianas y pequeñas, el método de lubricación en anillo se utiliza principalmente. En turbinas grandes, la temperatura del agua se mantiene por debajo de 70 ° C debido a la refrigeración por agua, y la refrigeración por aire se utiliza en turbinas medianas y pequeñas, por lo que la temperatura del aceite en ellas alcanza 110-120 ° C.

Dado que las turbinas funcionan durante mucho tiempo, este factor aumenta la oxidación del aceite.

Lubricación del mecanismo de engranaje

El proceso de reducir la velocidad de rotación de la turbina mediante un mecanismo de engranaje ocurre con una potencia alta de salida . Hay dos tipos de engranajes: engranajes y accionados eléctricamente.

Las turbinas, equipadas con engranajes , se utilizan principalmente en los barcos, el mismo aceite de turbina con aditivos se usa para lubricar los cojinetes principales (líderes) de la turbina, caja de cambios, cojinetes, anillos exteriores de cojinetes y engranajes.

Debido al hecho de que a medida que aumentaba la potencia de las turbinas de los barcos y que su tamaño disminuía, la carga en la caja de engranajes aumentaba y se hacía bastante alta, se hacía necesario agregar aditivos adicionales de «cargas extremas» a los aceites de turbinas y los aceites con dichos aditivos se denominan «aceite de turbina para extremos cargas».  

Regulador de frecuencia de rotación de la turbina

El regulador de frecuencia de la turbina funciona a partir de la presión en el mecanismo para controlar la velocidad y la potencia de salida de la turbina, el aceite de la turbina se utiliza como operacional.

Por lo tanto, dado que existe una necesidad de una transferencia rápida y real de la presión del aceite, el aceite de la turbina debe tener buenas características de viscosidad (coeficiente de viscosidad, fluidez a bajas temperaturas).

Deterioro de parámetros del aceite de turbina (descomposición del aceite) y las normas de su reemplazo

Anteriormente ya se había mencionado sobre la influencia negativa en las propiedades de los aceites de turbinas de factores como la alta temperatura de operación del aceite, aire, agua, contacto con metales, impurezas, etc.  La última generación de unidades de turbina, que utiliza un sistema de refrigeración para mantener la temperatura de aproximadamente 70 ° C, también aumentó el tiempo de uso de las turbinas en modo continuo.

En consecuencia, el proceso de descomposición del aceite ocurre gradualmente, paso a paso. Este proceso se expresa en un cambio de color de rojo a marrón rojizo y luego a negro, y la apariencia de un olor molesto. En esta etapa, aumenta el índice de acidez, se forman lodos y disminuyen las propiedades antiespumantes, anticorrosivas y demulsificantes.

Dado que, hasta cierto punto, es posible controlar el proceso de descomposición del aceite, prestando atención al estado técnico del sistema de lubricación en el modo de funcionamiento normal de la turbina, a continuación se muestran algunos puntos a los que se debe prestar atención durante las verificaciones periódicas del estado del sistema de lubricación.

Enfriador de aceite

La eficiencia de enfriamiento del aceite se reduce debido a la acumulación de lodo en la superficie interna de los tubos de enfriamiento, o la contaminación y los sedimentos formados en la superficie de los tubos desde el lado de enfriamiento de agua. Como resultado, la temperatura del aceite aumenta, lo que provoca la aceleración de la oxidación, por lo que es muy importante mantener el aceite en un lugar más fresco.

Presencia de sustancias extrañas en el sistema de lubricación

La entrada de sustancias extrañas en el sistema de lubricación evita la circulación normal de aceite, dependiendo de las propiedades y la estructura de estas sustancias, acelere el proceso de desgaste y la formación de lodos, también empeora el proceso de separación de agua. Las partículas pequeñas en forma de arena, así como las partículas de óxido causan un desgaste prematuro de los rodamientos, los compuestos químicos con metales (especialmente con óxido) afectan la aceleración de la oxidación del aceite. Las partículas sólidas interfieren con el funcionamiento normal del regulador de velocidad de la turbina.

Antes de verter aceite, enjuagar o purgar, es necesario eliminar los materiales extraños, también es importante tomar medidas para proteger contra el ingreso de materiales extraños desde el exterior a través del sistema de ventilación.

Por supuesto, es imposible evitar por completo el ingreso de sustancias extrañas al sistema de lubricación, por lo tanto, es importante retirar regularmente las muestras de prueba del sistema de lubricación o realizar una inspección periódica de los filtros y el equipo de purificación, y es importante llevar a cabo la limpieza del sistema.

Ventilación

Cuando el aceite mineral se oxida, generalmente se forman ácidos orgánicos, y la evaporación de ciertos tipos de estos ácidos acelera el proceso de corrosión.

Las superficies metálicas ubicadas por encima del nivel de aceite son particularmente susceptibles a esto, por lo que es necesario descargar los vapores resultantes al exterior del sistema de lubricación a través de los orificios de ventilación.

Factores tecnicos

La durabilidad y el rendimiento de los aceites de turbinas pueden variar según los factores técnicos, las características de diseño de las turbinas en las que se utilizan.

Por ejemplo, si el aire entra en la parte interna de bombeo del sistema, el aceite comienza a formar espuma. En caso de una hermetización insuficiente de los sellos, hay una conexión con agua y vapor, si el oleoducto entra en contacto con áreas con una temperatura alta, la temperatura del aceite aumentará. Si los extremos de los tubos por los que se devuelve el aceite están por encima del nivel de aceite, el aire se mezcla y cualquiera de estos factores acelera el deterioro de los parámetros operativos de los aceites de turbina, por lo tanto, se debe prestar suficiente atención a la ubicación de la tubería y al diseño de la turbina.

Términos de reemplazo de aceite de turbina

No hay términos claros y definidos para el reemplazo de los aceites de turbinas, pero generalmente los siguientes parámetros se toman como indicadores que indican la necesidad de un cambio de aceite:

Parámetros de evaluación

Indicadores promedios (estándares) para reemplazo de aceite

Aumentación de la viscosidad

Con un aumento de viscosidad del 20%

Índice de ácidez, mg KOH / g

Cuando el indicador llega a 0.5

Fuerza de tensión superficial

A ½ de la velocidad del aceite nuevo o a la velocidad de 15 dyn / cm