En el pasado, los propios fabricantes de turbinas diseñaban los sistemas de protección contra el exceso de velocidad como parte del sistema mecánico. Estos sistemas mecánicos de protección siguen utilizándose, sobre todo en máquinas de tamaño medio. Sin embargo, los sistemas electrónicos ofrecen ventajas significativas y son cada vez más accesibles, tanto en su impacto económico como técnico. Este artículo explica las ventajas de la protección electrónica frente a la mecánica.
El principio de la protección mecánica contra el exceso de velocidad
Para entender la diferencia entre los dos tipos de protección, es importante comprender cómo funciona la protección mecánica contra el exceso de velocidad. Los sistemas de protección mecánica contra el exceso de velocidad utilizan un peso sobre un muelle cuya fuerza es conocida. Debido a la fuerza centrífuga resultante de la velocidad de rotación del eje, el muelle se estira cada vez más y el peso se desplaza hacia fuera. Mientras la velocidad de rotación se mantenga dentro de las especificaciones de diseño, el muelle no se estirará demasiado y el peso no sobresaldrá. Sin embargo, si sobrepasa sus especificaciones de diseño, el peso saldrá y golpeará el perno de disparo. Esto liberará el pasador y se activará el disparo.
El funcionamiento de un sistema mecánico de control del exceso de velocidad.
El principio de la protección electrónica contra el exceso de velocidad
La protección electrónica contra el exceso de velocidad consta de un engranaje u otra superficie de medición, sensores de velocidad y un sistema de medición con lógica de disparo y salidas de relé. Los sensores de velocidad observan la superficie de medición y emiten una señal sinusoidal o cuadrada que el sistema de medición percibe como impulsos. El sistema de medición cuenta entonces el tiempo entre impulsos para determinar la velocidad de rotación. Las salidas de relé se controlan mediante la lógica de disparo. Para aumentar la seguridad y la disponibilidad, estos sistemas de protección se construyen a menudo con estructuras de votación redundantes.
¿Por qué cambiar a la protección electrónica contra el exceso de velocidad?
Pasar de la protección mecánica contra el exceso de velocidad a la protección electrónica contra el exceso de velocidad tiene ventajas significativas. La seguridad verificable es el principal argumento. A modo de ejemplo: mientras que los sistemas mecánicos de protección contra el exceso de velocidad deben probarse sobrepasando realmente la velocidad de la máquina (¡con todos los riesgos que ello conlleva!), un sistema electrónico de protección contra el exceso de velocidad puede probarse simulando el exceso de velocidad. Además, una prueba simulada es más rápida y fácil de realizar.
En este resumen comparamos ambas formas de protección contra el exceso de velocidad de la máquina:
| Desconexión mecánica por exceso de velocidad | Desconexión electrónica por exceso de velocidad |
|---|---|
| Determinación imprecisa del valor de disparo debido a una fuerza de resorte imprecisa (+ / a-50 rpm) | Determinación muy precisa del valor de disparo |
| El valor de disparo se desplaza lentamente debido a la fatiga del material del muelle | El valor del disparo no cambiará |
| Sin posibilidad de interfaz de usuario | Ofrece posibilidades para la interfaz DCS |
| Debe fijarse al eje o a la palanca mecánica | No requiere contacto físico con el eje ni palanca mecánica |
| La acumulación de lubricante puede bloquear el funcionamiento del disparo mecánico | La acumulación de lubricante no afecta a la función de disparo |
| No se puede probar, excepto cuando se desconecta del equipo accionado, lo que requiere el apagado. | Posibilidad segura de probar la función de desconexión mediante simulación de sobrevelocidad utilizando un generador de frecuencia. |
| Sobrevelocidad necesaria para activar el disparo | Puede probarse a cualquier velocidad y cualquier canal puede probarse durante el funcionamiento (en línea) |
| Requiere múltiples arranques de la turbina para fijar el valor de disparo con la mayor precisión posible. | No requiere arranques adicionales de la turbina |
El cambio a la protección electrónica contra el exceso de velocidad no es complejo. En primer lugar, se retira la palanca de disparo mecánica y todos los componentes del sistema asociados. En segundo lugar, se monta una superficie de medición (engranaje) en el eje, si no se dispone ya de ella, tras lo cual se colocan uno o varios sensores alrededor de esta superficie de medición. El sistema de control puede colocarse cerca de la máquina o en un armario.
Más información sobre el exceso de velocidad:
¿Qué dice la norma API 670 sobre los sistemas de detección de exceso de velocidad? »
SpeedSys 300 - Sistema de protección contra el exceso de velocidad
El SpeedSys 300 es un sistema electrónico de protección contra el exceso de velocidad con clasificación SIL 3 para maquinaria rotativa. Proporciona la capa básica de protección con una arquitectura compacta. Su reducido tamaño técnico permite un reequipamiento de bajo impacto y amplía la gama de máquinas que pueden protegerse.
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