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Desvaneciendo
el
Barniz
Removiendo exitosamente contaminantes submicrométricos de turbinas de
gas
Por
Gerald Munson
Una
central eléctrica que utiliza siete turbinas de combustión GE F7FA como
combustión primaria y capacidad de generación utiliza el calor del
desecho en un ciclo combinado para accionar turbinas de vapor viejas,
pero utilizables. Los primeros tres F7FA fueron traídos a la línea
durante la primavera del 2003, en una capacidad de carga. La
administración de la planta tenía la preocupación acerca del aumento de
barniz en espacios cerrados causando atasco en los servos y activadores.
Fue esperado que la frecuencia y la severidad de éstos asuntos
relacionados al barnizan aumentaría con el tiempo. Otros usuarios del
F7FA habían informado la aparición de barniz prematuro alrededor de las
8.000 horas, y por lo tanto se creyó que el nivel de la materia de pre-barniz
cercano a la saturación en el sistema de lubricación causaría finalmente
los problemas. Como resultado, la administración decidió adelantarse con
la implementación de la tecnología de la purificación de aceite y
reducción/eliminación de barniz.
Después
de considerables estudios y revisiones, la planta eligió instalar la
tecnología de balanceo de carga por aglomeración ISOPur (BCA™ por sus
siglas en ingles) en las 7 Turbinas de Combustión F7FA (TC). Una ISOPur
SR Serie (10 gpm) fue instalada en cada una de las turbinas de gas. Las
instalaciones de las TC empezaron simultáneamente en enero del 2005 ya
que las TC Serie 1 se acercaban a las 10.000 horas. Los sistemas han
trabajado continuamente desde ese punto. La condición del aceite
lubricante fue monitoreada, primero diario, después cada semana, y
después cada 2 semanas.
Este
caso de estudio demuestra el proceso de la tecnología de balanceo de
carga por aglomeración Equilibrada de la Aglomeración de la Carga. El
análisis del aceite y los resultados son detallados después de 10
semanas de la operación de ISOPur.
El
aceite lubricante para turbina GST-32 de Chevron, hecho del grupo II de
la base del stock (ISO VG 32), utilizado en el Marco 7 FA de las
Turbinas GE de Gas de Combustión fue analizado antes del uso de ISOPur y
en intervalos secuenciales después del inicio de ISOPur.
Se
realizaron pruebas del análisis del aceite por parte de laboratorios
independientes. Las muestras fueron tomadas en 0 horas, 48 horas, 1
semana, 3 semanas, 5 semanas, 8 semanas, y 10 semanas. Los resultados
pueden ser encontrados en las Figuras 1 y 2.
Como el
aceite fue limpiado agresivamente, el desempeño de los filtros, con
respecto a la eliminación de la partícula, proporcionó una reducción
significativa en la partícula de sub-micra en cuestión de de horas. Como
se aprecia en las Figuras 1 y 2, siguiendo el período inicial de
limpieza general, había un aumento en el conteo de la partícula como la
aglomeración de partículas empezó.
Las
siete turbinas de gas son listadas de la Unidad 1A a la unidad 2D y
acompañadas del número promedio de partículas en todas las siete
combinadas. La reducción promedio en la partícula de sub-micra es
impresionante porque esta partícula de otro modo habría pasado por
filtración estándar. También, nótese que la misma tendencia de la
partícula sucedió en cada una de las siete turbinas. Sin el uso de la
tecnología de BCA, este nivel de limpieza de aceite no se habría
logrado.
Nótese
la caída drástica de partícula de conteo muy alto a conteo bajo, seguido
después por niveles esporádicos durante el proceso de limpieza del
sistema. Como se muestra en las gráficas, el aceite lubricante
experimenta condición después de sólo 10 semanas de la operación de BCA.
La reducción promedio es de 2 a 5mμ
partícula es más del 80%
Figura
1 – Análisis de particular del aceite lubricante de Turbina de 0.2 a 2mμ/100
ml2
La
escala del Barniz Potencial (escala de 0-100) es basada en el barniz
perjudicial, que produce los depósitos encontrados en el aceite.
Mientras más alta es la calificación, más depósitos fueron encontrados.
Los sistemas de ISOPur redujeron el barniz que produce los depósitos de
una calificación media de 38 a 26 en las 7 turbinas de gas (Figura 3).
La tasa del potencial de barniz ha seguido el mismo proceso como los
conteos de partícula; una caída inicial dramática, se dispersa la
limpieza, y continúa bajando.
Figura
2 - Análisis de particular del aceite lubricante de Turbina de 2 a 5mμ/100ml2
Placas de Barniz
Potencial
Las
placas del barniz potencial son una representación visual resultado del
análisis espectrofotométrico de muestras de aceite tomadas de uno de los
7 Marcos FA de las Turbinas de Gas GE con el sistema de ISOPur en
operación. El barniz potencial 38 tiene una concentración mucho más alta
de contaminación que el barniz potencial de 7 en la última placa,
ilustrando cuán eficiente es la tecnología de BCA en reducir el barniz
que produce los depósitos.
Las
fotografías en las Figuras 4 y 5 fueron tomadas a tres meses de operar
la tecnología de BCA. Los depósitos fueron drenados para su inspección
durante la revisión.
Figura
3 - Calificación de Barniz Potencial de aceite Lubricante de turbina
En la
Figura 4, no hay presencia de barniz en el depósito tratado de BCA. En
la Figura 5, el salpicadura de aceite de la línea de regreso ha creado
barniz que se queda como está encima del aceite tratado con la
tecnología de BCA.
Aglomeración balanceada de la Carga
La
Aglomeración balanceada de la Carga fue diseñada y patentada para
permitir a los filtros finos remover partículas submicras de fluidos
lubricantes e hidráulicos. La postulación es que removiendo una porción
grande de la contaminación que no fue previamente removida por
filtración, la función y la vida de la maquinaria y del aceite
lubricante será llevada al máximo. Es conocido que los líquidos que
circulan en espacios libres crean electricidad estática, causando que
los contaminantes en el aceite lleguen a ser eléctricamente cargados y
electrostáticamente suspendidos dentro de la solución. Este carga
eléctrica causará que estas partículas se "electro-depositen" en tierra,
superficies metálicas dentro de la máquina y depósitos. Estos depósitos
pueden reducir los espacios libres críticos.
La
Aglomeración balanceada de la Carga contrarresta automáticamente esta
carga eléctrica incontrolable. Las cargas eléctricas son transferidas de
electrodos a partículas de contaminación en número suficiente para
llegar a los filtros dentro del sistema. La carga balanceada entonces es
neutralizada, permitiendo que los medios del filtro hacerse efectivos de
acuerdo con el diseño original de la máquina y el filtro.
Figura
4 Reserva del marco 7FA GE después de la operación de BCA
Figure
5 Remanentes de barniz encontrados por encima del nivel de aceite
tratado con ISOPur.
Como
trabaja el BCA
1. BCA
es creado forzando el aceite por dos senderos iguales donde se localizan
electrodos cargados opuestamente. El Fluido contiene partículas con un
carga eléctrica promedio desbalanceada.
2. Las
partículas en cada sendero son cargadas de manera preferencial y a un
grado alto de acuerdo con la polaridad de los electrodos en cada
sendero. El carga es diseñada para crear un resultado igual a un
potencial de 0,0 voltios DC al salir del ensamble de carga.
3.
Estas dos corrientes líquidas ahora son mezcladas para forzar juntas las
partículas cargadas a gran proximidad.
4. Las
fuerzas electrostáticas entre cuerpos opuestamente cargados ahora jalan
las partículas formando aglomerados. Una vez que son descargadas
eléctricamente, estas partículas se mantienen unidas por las fuerzas de
VanderWaals.
Figura
6 – Muestra de aceite antes del proceso de BCA
Figura
7 – Muestra de aceite después de pasar una vez a través de la tecnología
BCA
Aglomeración
de
partículas
Una
muestra de aceite lubricante contaminada con partículas finas de metal
con un diámetro centrado cerca de 0,08 micrómetro (como se determino con
la espectroscopia de la correlación del protón) es pasado por la
tecnología de BCA una vez y el efecto es registrado en uno modo
semejante. La figura 6 muestra una concentración de partícula de menos
de 1 micra.
En la
Figura 7, tan solo después de un paso subsecuente por la tecnología BCA™
hay un cambio notable en partículas a un diámetro mucho más grande,
proporcionando un ejemplo claro de la aglomeración de la partícula.
El
significado del conteo de esta nueva distribución es apenas abajo de 3
micras de tamaño. Esto permitirá a un filtro de 3 micras capturar casi
50% de esta fina contaminación. Cada paso sucesivo producirá otra serie
de ampliaciones hasta que el filtro u otro esquema de eliminación de
partícula hayan sustraído la materia del líquido.
BCA no
sólo elimina la carga electrostática neta en los contaminantes dentro
del lubricante, también remueve efectivamente las partículas finas
causadas por el uso, por micro diesel, y por las partículas suaves.
Estos elementos pueden representar hasta 90% de la contaminación dentro
del aceite.
Los
Beneficios de
BCA
Además
de eliminar el impacto de la carga constante neta encontrada en sistemas
estándares de filtración y monitoreo de aceite, BCA ofrece los
siguientes beneficios:
• Los
Microorganismos son rápidamente eliminados por el proceso de BCA. La
eliminación del crecimiento microbiano en los sistemas de lubricación,
hidráulicos o industriales reduce que las válvulas servo estén
pegajosas, eliminan la formación de fango, y bloquean la formación de
olor.
•
Mantiene las propiedades físicas del aceite cientos de veces por más
tiempo que la filtración estandard. Porque los filtros estandares no
eliminan pequeñas partículas, tienden a acumular a enormes niveles,
cediendo las propiedades físicas del aceite. BCA reúne este material
submicron y condiciona al aceite a un estándar más limpio. La
lubricidad, la fuerza de la película de la acción solvente, y la
viscosidad son mantenidas en los sistemas equipados con BCA.
• El
aceite súper limpio tiende a soltar agua y el proceso de BCA elimina la
mayoría de las emulsiones quitando las pequeñas partículas que atrapan
el agua.
•
Reduce la taza de desgaste ya que las partículas de CUALQUIER tamaño son
removidas.
• La
formación de Barniz y fango es bloqueada y el barniz pre-existente es
purgado de las superficies internas. BCA quita los productos de la
oxidación. Los filtros estándares tienden a causar la carga estática en
partículas, que acumula y daña tanto al aceite como a los filtros.
Además, las partículas que son atrapadas en filtros tienden a repeler
las partículas entrantes de carga semejante, que pueden dirigir a las
partículas más grandes por el filtro. Estos filtros pierden su
eficiencia cuando acumulan residuos. Los cartuchos de recolección de BCA
profundizan en el filtro alientan el crecimiento de artículos basados en
la atracción de la carga, removiendo partículas submicron y los
productos de la oxidación del aceite.
Conclusion
Después
de tan solo 10 semanas de condicionar el aceite de ISOPur con la
Aglomeración Balanceada de la Carga, la administración de la planta se
impresiono con la caída en el conteo de partícula, la calificación del
barniz potencial y la aparición de los depósitos. Después de tratar con
otras tecnologías, el ingeniero de la planta encontró que la tecnología
de BCA reducía la contaminación de la partícula a niveles previamente
inalcanzables. Esto incluye los tamaños de la partícula en cero o debajo
de 0,1 micras, que contribuye significativamente a asuntos de
confiabilidad y que pueden llevar a fallas catastróficos. La tecnología
de BCA demostró también la habilidad de remover los precursores de
barniz a un nivel extremadamente bajo de contaminación consistente en
una amenaza mínima a la maquinaria. Además, esta tecnología ha mostrado
ser un instrumento efectivo para la eliminación de los depósitos duros y
suaves de barniz, que existieron en el aceite antes de la aplicación de
esta tecnología.
BCA™ es
una solución costo/efectiva y pronta para una amenaza muy verdadera a la
operación segura de la turbina de gas. La combinación apropiada de la
documentación y la eliminación de los factores de la causa de raíz
mantendrá permanentemente este problema de confiabilidad bajo control.
Gerald
Munson es cofundador de ISOPur (1995), desarrollador y dueño de la
patente de la Tecnología "Aglomeración Balanceada de la Carga". El Sr.
Munson fue vicepresidente de ITP Corp de 1990 a 1995 y persona clave en
desarrollar otras tecnologías de separación. De 1973 a 1988 el Sr.
Munson estuvo a cargo de diversas posiciones de ingeniería con la McGraw
Edison Co, Alfa Laval Company, Bird Machine Company, y Wilson Walton
International Inc. Durante su servicio en la armada de los EE.UU como
piloto, recibió 24 medallas Aéreas, numerosos premios y fue condecorado
por la armada por el diseño/construcción de una computadora al servir
como estudiante en la Estación Aérea Naval de Pensacola en 1965. Puede
ser localizado en el telefono203 589 3396 o en gmunson@fluid-assets.com |
