Uno de los problemas mas comunes que se presentan en los equipos rotativos en las Refinerías de petróleo es la contaminación del aceite de lubricación con agua proveniente del condensado de vapor que pasa a través de los sellos de laberinto de la turbina de vapor cuando estos después de cierto tiempo de trabajo se desgastan ó también del agua que se condensa en la parte superior del depósito de aceite.

No obstante el riesgo que implica la contaminación del aceite con agua, muchos usuarios de estos equipos permiten que el aceite trabaje con altos porcentajes por volumen de agua hasta que tarde ó temprano y de manera intempestiva ocurren graves daños que afectan no solo la máquina sino que tienen un gran impacto sobre la producción de la planta.

CONDICIONES DE LUBRICACION DE LOS ACOPLES DE PIÑONES EN TURBOMAQUINAS

Los acoples de piñones en turbo-máquinas están constituidos por dos piñones uno de los cuales va montado en el extremo del eje de la turbina de vapor y el otro en el del compresor ó máquina conducida; una carreta con dientes internos los une y permite que cada uno pueda deslizarse axialmente independiente del otro cuando se presentan cargas de empuje en el equipo en el cual van montados. Estos acoples giran por lo regular a velocidades por encima de las 9.000 rpm, pero las condiciones de lubricación que se presentan son Elasto-hidrodinámicas debido a las altas cargas transmitidas y al movimiento axial casi imperceptible entre los dientes de los piñones y los de la carreta.

GENERACIÓN DE CALOR

La eficiencia en la transmisiones de acoples de piñones es del 99,9%, lo cual permite definirla como altamente eficiente, pero el problema de generación de calor se presenta como resultado de las altas potencias transmitidas que en el caso del turbo-compresor de la Refinería de petróleo era de 5.000 CV, lo cual da lugar a que se pierdan 5 CV de potencia en el acople que se transforman en calor dando lugar a que el acople se caliente y reduzca su capacidad de carga. Por esta razón estos acoples se lubrican mediante un sistema circulatorio que permite suministrar un chorro de aceite limpio y refrigerado entre los dientes proveniente del sistema de lubricación del compresor, la cantidad de aceite puede llegar a ser hasta de 10 gpm a una temperatura entre 40°-45°C (104°-110°F).

ROTURA DEL ACOPLE

El sistema de lubricación del turbo-compresor de la Refinería de petróleo en el cual se presentó la rotura del acople cuenta con un sistema de filtración de flujo completo, constituido por elementos filtrantes de papel para 15 micrones. Debido a problemas de desgaste en los sellos de laberinto de la turbina de vapor, el aceite se fue contaminando con agua, la cual inicialmente por sus características de demulsiblidad, se separaba del aceite en el depósito (1100 galones de capacidad), pero debido a que los operadores del equipo no drenaron el agua, ésta se fue emulsionando con el aceite, formando gomas, lacas y lodos que fueron circulados por la bomba de aceite y al llegar a los filtros, inicialmente quedaron adheridos a los elementos filtrantes, taponándolos y rompiéndolos finalmente, permitiendo que el lodo retenido en ellos, fuera lavado por el aceite y conducido hasta los cojinetes lisos y de empuje de la turbina de vapor y del compresor y al acople de piñones.

El acople de piñones del turbo-compresor gira a una velocidad de 9.000 rpm comportándose como una centrífuga para purificar aceites contaminados con sólidos y agua; al llegar el chorro de aceite al acople contaminado con lodos y agua, el acople separó del aceite los lodos y el agua y los fue incrustando entre los dientes del piñón y la carreta, obstruyendo lentamente el paso del aceite, con lo que la lubricación y la refrigeración empezaron a ser deficientes y la temperatura del acople empezó a aumentar. Al obstruirse completamente el paso del aceite, los piñones se agarrotaron en la carreta, la temperatura del acople se incrementó hasta alcanzar un valor de 120°C, la máquina elevó su comportamiento vibracional por encima de su valor normal, dando lugar a cargas adicionales sobre el acople que combinadas con su baja capacidad de carga como resultado de las altas temperaturas dieron lugar a que la carreta del acople se rompiera y la turbo-máquina se detuviera intempestivamente. Afortunadamente en este caso el único componente afectado fue el acople, pero esta falla ocasionó una parada de planta de 3 días, afectando significativamente la producción de la planta.

CONCLUSIONES

La falla del acople se hubiera podido evitar teniendo en cuenta los siguientes aspectos:

· Evaluar el desempeño de los filtros de aceite mediante Conteo de Partículas y no por caída de presión, ya que en el caso analizado el diferencial de presión no aumento porque el papel de los elementos filtrantes estaba roto.
· Drenar diariamente el agua del depósito de aceite para evitar que el aceite se emulsione y forme lodos.
· Efectuarle al aceite que está trabajando en el turbo-compresor un análisis de laboratorio semanal, cuya frecuencia se puede ir ampliando de acuerdo con los resultados que se vayan obteniendo.
· Con base en la cantidad de agua que presente el aceite (no debe ser mayor de 0,2% vol) programarle un mantenimiento preventivo al aceite mediante procesos de centrifugación ó de dialización