Grupo de investigación patenta dispositivo que repara turbinas

La invención pertenece al grupo de Tribología y Superficies de la Facultad de Minas de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Medellín.

Se trata de un dispositivo para el tratamiento térmico localizado de rodetes de turbinas hidráulicas, que contiene un software y un hardware que repara los cangilones (cucharas o palas que transportan agua) sin necesidad de mover las turbinas del lugar de funcionamiento.

Los antecedentes de este proyecto viene de varios trabajos que el grupo de investigación viene realizando, desde hace 12 años, junto a Empresas Públicas de Medellín (EPM). Según Alejandro Toro Betancur, profesor adscrito al Departamento de Materiales y Minerales se han desarrollado proyectos en diversas áreas, una de ellas es la generación hidroeléctrica y, específicamente hace 8 años, se hicieron varios estudios orientados en la durabilidad y eficiencia de estos sistemas para minimizar las pérdidas, pues están sometidas a diversos daños.

Precisamente el objetivo del proyecto del grupo de Tribología y Superficies era  hallar una manera de recuperar rápidamente las partes dañadas y dejarlas en unas condiciones óptimas. Para lograrlo se diseñó un dispositivo que repara los cangilones de las turbinas sin necesidad de desmontar las turbinas debido a que estas pueden pesar entre 5 y 6 toneladas y medir  3, 4 metros de diámetro y 80 centímetros. Además, mover estos aparatos hasta los talleres implica tiempo, costos y transporte de carga larga.

Toro Betancur aseguró que es normal que las turbinas sufran ciertos daños que son los que aumentan el trabajo y el mantenimiento; y si no se presta atención, la capacidad y la eficiencia podría disminuir. En ese contexto sería necesario usar más agua o condiciones extremas para generar la misma cantidad de energía. Por ejemplos uno de los daños más comunes es la pérdida de la forma y tamaño de las turbinas, pues estas se van desgastando y van cambiando el perfil de sus alas, paletas, entre otras.

Las razones para que se presenten esas fallas son diversos y dependen de factores como la limpieza del agua limpia, o el contenido de distintas partículas. Toro Betancur, aseguró que el sistema creado es llevado hasta la central hidroeléctrica donde está la turbina. Luego, se identifica el punto exacto del daño y genera calor hasta las condiciones deseadas durante el tiempo necesario. “Al retirar el sistema, la turbina queda, inmediatamente, en condiciones óptimas y lista para trabajar”, añade. 

“El tratamiento térmico al que son sometidas las turbinas consiste en proveer calor a estas piezas de manera controlada y localizada. El dispositivo logra determinar en tiempo real, a través del software, qué partes de la pieza están menos o más calientes, cuáles deben calentarse más porque están muy frías o al contrario”, explicó Toro.

Agregó que cuando una pieza se calienta de manera inadecuada, puede traer diversas consecuencias como tensiones residuales que derivan en fracturas de la turbina, lo cual puede tener complicaciones no solo en la generación de energía, sino en la integridad física de los operarios.

Con el sistema para el tratamiento térmico localizado de rodetes de turbinas se buscan reparar los daños que haya sufrido una turbina ya sea por desgaste progresivo, o alguna fisura.Actualmente cuando uno de estos sistemas falla, lo que se hace es que se transportan en camiones hasta Medellín para su posterior reparación en un horno, lo que implica más costos, tiempo e inseguridad; ahora con este sistema, solo es necesario llevar el dispositivo hasta las turbinas, colocarlo sobre ella, este le genera calor, se calienta hasta las condiciones que deseadas, durante el tiempo necesario, se retira y la turbina queda en condiciones óptimas y lista para trabajar.

“Con este invento se evitan todo los procesos de transporte,  costos, además del control de toda la turbina, que es complejo, porque puede ser que el daño sea localizado, solo en una región, y así no sea urgente calentar toda la turbina, sino  preocuparse en un sector específico de la pieza”, manifestó Toro Betancur.

Dentro de este proyecto participaron varios estudiantes con tesis de maestría, otras de pregrado, y una de doctorado, por ejemplo algunos estudiantes se dedicaron a estudiar la transferencia de calor en turbinas, otros la metalurgia de los aceros de las turbinas, y otros a analizar el motivo por el cual se dañan las turbinas.

Otros inventores del dispositivo fueron Sebastián Romo, Hernando Pacheco, Jorge Iván Jiménez y David Bernardo Hoyos Arango.