En el pasado, los sistemas de protección contra el exceso de velocidad de las turbinas solían ser diseñados por los propios fabricantes de equipos originales (OEM) de las turbinas como parte del sistema mecánico. Estos sistemas de protección mecánicos siguen utilizándose, especialmente 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 protección mecánica.
El principio de la protección mecánica contra el exceso de velocidad
Para comprender la diferencia entre los dos tipos de protección, es importante entender cómo funciona la protección mecánica contra el exceso de velocidad. Los sistemas mecánicos de protección contra el exceso de velocidad utilizan un peso suspendido de un resorte cuya fuerza elástica es conocida. Debido a la fuerza centrífuga resultante de la velocidad de rotación del eje, el resorte 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 en exceso y el peso no sobresaldrá. Sin embargo, si se superan dichas especificaciones, el peso se desplazará hacia fuera y golpeará el perno de disparo. Esto liberará el pasador y se activará el dispositivo de disparo.
El funcionamiento de un sistema mecánico de control de sobrevelocidad.
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 detectan la superficie de medición y emiten una señal sinusoidal o cuadrada, que el sistema de medición interpreta como pulsos. A continuación, el sistema de medición cuenta el tiempo entre pulsos para determinar la velocidad de rotación. Las salidas de relé están controladas por la lógica de disparo. Con el fin de aumentar la seguridad y la disponibilidad, estos sistemas de protección suelen construirse con estructuras de votación redundantes.
¿Por qué pasarse a la protección electrónica contra el exceso de velocidad?
El cambio de la protección mecánica contra el exceso de velocidad a la protección electrónica contra el exceso de velocidad presenta ventajas significativas. La seguridad verificable es el argumento principal. A modo de ejemplo: mientras que los sistemas mecánicos de protección contra el exceso de velocidad deben someterse a pruebas acelerando realmente la máquina por encima de la velocidad máxima (¡con todos los riesgos que ello conlleva!), un sistema electrónico de protección contra el exceso de velocidad puede someterse a pruebas simulando dicho exceso. Además, una prueba simulada es más rápida y fácil de realizar.
En esta visión general comparamos ambas formas de protección contra el exceso de velocidad de las máquinas:
| Disparada mecánica por exceso de velocidad | Disparada electrónica por exceso de velocidad |
|---|---|
| Determinación inexacta del valor de recorrido debido a una fuerza del muelle inexacta (+ / -50 rpm) | Determinación muy precisa del valor del recorrido |
| El recorrido se modifica lentamente debido a la fatiga del material del muelle | El valor del viaje no variará |
| No hay posibilidad de interfaz de usuario | Ofrece posibilidades para la interfaz del DCS |
| Debe fijarse a un eje o a una palanca mecánica | No se requiere contacto físico con el eje ni con ninguna palanca mecánica |
| La acumulación de lubricante puede bloquear el funcionamiento del disparador mecánico | La acumulación de lubricante no afecta al funcionamiento del dispositivo de disparo |
| No se puede someter a prueba, salvo cuando se desconecta del equipo accionado, lo que requiere su parada. | Posibilidad segura de probar la función de disparo mediante una simulación de exceso de velocidad utilizando un generador de frecuencia |
| Exceso de velocidad necesario para activar el disparo | Se puede probar a cualquier velocidad y en cualquier canal durante el funcionamiento (en línea). |
| Requiere varias puestas en marcha de la turbina para establecer el valor de disparo con la mayor precisión posible | No requiere puestas en marcha adicionales de turbinas |
El cambio a la protección electrónica contra el exceso de velocidad no es complejo. En primer lugar, se retiran la palanca de disparo mecánica y todos los componentes asociados del sistema. En segundo lugar, se monta una superficie de medición (engranaje) en el eje, si aún no está disponible, tras lo cual se colocan uno o más sensores alrededor de dicha superficie de medición. A continuación, el sistema de monitorización puede colocarse cerca de la máquina o en un armario.
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