Red sensora de alta resolución para controlar el rendimiento de los álabes de turbina
Las turbinas, máquinas grandes que generan potencia mediante la rotación a gran velocidad de álabes movidos por agua, gas, vapor u otros fluidos, se utilizan en motores de aeronaves, motores de vapor y gas para generación eléctrica, así como en otras turbomáquinas industriales. En la etapa final de desarrollo, la medición del movimiento rotatorio de las puntas de los álabes mediante la técnica BTT (blade tip timing) ofrece información muy valiosa para predecir la vida útil en función de la fatiga, analizar la vibración y evaluar la fiabilidad y la seguridad. La resolución de la vibración está en la escala de los milímetros. La implantación de esta técnica para realizar controles siempre ha sido difícil durante la operación, por lo que la industria únicamente ha dispuesto de opciones de control in-situ cuyos resultados han sido mucho menos precisos y sensibles que la medición de las puntas de los álabes durante su rotación. El proyecto «Blade tip timing measurement technique for turbine monitoring in working conditions» (BTTMON) logró avances tecnológicos significativos para llegar a una resolución de estos aspectos. Los científicos de este proyecto desarrollaron y probaron el prototipo de un sensor magnetorresistente para realizar BTT mediante cuatro cabezales sensores digitales y sus respectivos dispositivos electrónicos de procesamiento de señales. El software de simulación y procesamiento, además de ser útil para optimizar la colocación del sensor y probar diversas configuraciones de rotación y vibración, genera secuencias de pulsos producidas por un rotor virtual que gira con una irregularidad definida y consta de un número de álabes que vibran de acuerdo con funciones sencillas. Finalmente, el equipo científico creó un pequeño banco de pruebas portátil muy útil para probar y calibrar el sistema sensor cuando se instale en turbina reales. El proyecto BTTMON ha presentado un sensor prototipo, software para facilitar la optimización del sistema sensor y su colocación en función de las características específicas de la turbina, así como un banco de pruebas portátil para calibrar el sistema en la propia turbina. Por tanto, el equipo de trabajo ha sentado las bases para, por primera vez, realizar la BTT con gran resolución en turbinas en operación. La comercialización de estos avances será bien recibida tanto por los fabricantes de turbinas como por los usuarios finales debido a sus ventajas en términos de coste, tiempo y prácticas de mantenimiento.
Palabras clave
Turbina, BTT, blade tip timing, punta de álabe, magnetorresistente, sistema sensor, control
