Ingenieros salmantinos analizan las vibraciones mecánicas en las turbinas de minicentrales hidroeléctricas
José Pichel Andrés/DICYT Ingenieros del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Salamanca trabajan desde hace meses en el análisis de las vibraciones mecánicas de algunas turbinas de minicentrales hidroeléctricas propiedad de Iberdrola en la cuenca del río Tajo. El equipo liderado por el profesor Pablo Moreno analiza las causas de unos niveles de vibración excesivos para lograr subsanar el problema, mientras que realiza también tareas de mantenimiento predictivo, con el objetivo de adelantarse a futuros fallos del sistema.
Todo sistema mecánico que está sometido a algún tipo de movimiento presenta vibraciones, debido a que posee masa y elasticidad. En el caso de una central hidroeléctrica, la fuerza de las aguas es lo que está detrás de este fenómeno. "El hecho de que vibren las turbinas es normal, lo que no es normal es que se sobrepasen ciertos niveles que vienen tabulados", ha explicado a DICYT Pablo Moreno. Este problema, en principio menor, puede llegar a producir desajustes en los mecanismos que, en el peor de los casos, pueden llevar a la fractura de alguno de los elementos, ocasionando incluso una parada en el funcionamiento de la central.
Por eso, Iberdrola se puso en contacto con la Universidad de Salamanca. "El problema era más complejo de lo que parecía y no habían sido capaces de solucionarlo, desde hace dos o tres años, aunque ya habían contratado a otras empresas. Nosotros les asesoramos y tratamos de interpretar los datos que se obtienen acerca de la vibración de estas turbinas, así como hacerles indicaciones de las medidas que habría que tomar", señala el profesor.
El proceso en general se inicia con la visita al lugar en el que se han detectado problemas gracias a los acelerómetros, instrumentos destinados a medir aceleraciones, o con los equipos de análisis de vibraciones. Estos aparatos permiten analizar la onda temporal, es decir, la forma de la vibración a lo largo del tiempo, y permiten determinar el espectro de la vibración, su representación gráfica. Esto es importante porque la mayoría de los problemas mecánicos tiene una "firma espectral característica": unos problemas se caracterizan por presentar en el gráfico unos picos y con una determinada amplitud, mientras que otros se presentan a otras frecuencias y con diferentes amplitudes. "Las máquinas son muy complejas, tienen muchos engranajes, rodamientos y ejes y no sólo se trata de saber, por ejemplo, que la máquina está desequilibrada, sino de saber en qué medida y dónde hay que corregir el desequilibrio", añade el profesor.
En este caso concreto, las medidas las realiza una empresa contratada por Iberdrola, mientras que los expertos de la Universidad de Salamanca interpretan los espectros que reciben. "Aunque estamos en los inicios de este proyecto, ya hemos sido capaces de avanzar cuáles pueden ser los problemas y se han tomado ciertas medidas correctivas. La situación está controlada, aunque pueden volver a surgir complicaciones", señala el ingeniero.
Mantenimiento predictivo
En ese sentido, el Departamento de Ingeniería Mecánica trabaja desde hace tiempo en la aplicación del análisis de vibraciones al mantenimiento predictivo, que "a diferencia del convencional, que llamaríamos correctivo, intenta adelantarse a que se produzcan los problemas. Trata de prever qué probabilidad hay de que fallen determinados elementos mecánicos con el fin de que se sustituyan antes de que el problema se agrave y pueda producir el deterioro de elementos más importantes del sistema", apunta Moreno.
Este trabajo es muy importante en una central, pero en cualquier tipo de fábrica también, ya que una parada de producción supone "un coste económico brutal para las empresas". Se trata de un campo que se está desarrollando con gran rapidez y las técnicas son diversas, además de este análisis de vibraciones mecánicas, existen otras, como la termografía infrarroja, el análisis de lubricantes o el análisis del consumo de energía, que permiten anticiparse a los fallos de la maquinaria, en este caso, de las turbinas. Aunque el actual proyecto en la cuenca del Tajo es una colaboración puntual, Iberdrola tiene la intención de implantar un plan de mantenimiento predictivo, algo que ya están haciendo en las grandes centrales. Refinerías, papeleras y centrales de producción eléctrica están poniendo en marcha este tipo de actuaciones.