FILLCORE INDUSTRIAL
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Los sistemas de vapor industrial concentran múltiples puntos de lubricación con exigencias radicalmente distintas: desde aceites de turbina con separabilidad de agua <20 minutos hasta grasas de alta consistencia NLGI 3 para calderas de biomasa con contaminación por cenizas. Esta guía técnica cubre cada componente con especificaciones reales, normas aplicables e intervalos de cambio.
Una caldera industrial de vapor no es un sistema único: es un conjunto de subsistemas mecánicos con temperaturas, presiones y entornos de contaminación completamente diferentes. La turbina de vapor opera con aceite circulante a 60-80°C en contacto constante con vapor de agua. La bomba de alimentación trabaja con agua tratada química y térmicamente. Los sopladores del HRSG giran a alta velocidad con rodamientos expuestos a temperaturas > 150°C por radiación.
Utilizar el lubricante incorrecto en cualquiera de estos puntos genera consecuencias en cadena: la emulsificación del aceite de turbina provoca cavitación en cojinetes; la grasa inadecuada en rodamientos del HRSG falla térmicamente y contamina el aceite de turbina a través del sello de eje. El mantenimiento de sistemas de vapor exige conocer estas interacciones.
Las turbinas de vapor de contrapresión (back-pressure) trabajan con vapor de escape a presiones superiores a la atmosférica, mientras que las turbinas de condensación expanden el vapor hasta presiones subatmosféricas en el condensador. Ambas comparten el mismo requerimiento de lubricante base, con diferencias en la cantidad de vapor condensado que puede infiltrarse en el sistema de aceite.
El aceite de turbina estándar es un aceite mineral altamente refinado o hidrotratado, clasificado según DIN 51515 Parte 1 (L-TD) para servicio general o DIN 51515 Parte 2 (L-TG) para turbinas de gas. La viscosidad cinemática se especifica en ISO VG 32 para turbinas de alta velocidad (> 3.000 rpm) e ISO VG 46 para turbinas de baja y media velocidad.
En una turbina de vapor, el vapor de agua se infiltra continuamente a través de los sellos de laberinto del eje. La cantidad infiltrada varía entre 0,01% y 0,1% en volumen por hora según el estado de los sellos. Si el aceite no separa el agua rápidamente (test ASTM D1401 < 20 min), se forma una emulsión estable que:
Los aceites con base Group II o Group III (hidrotratados) ofrecen separabilidad de agua inherentemente mejor que los Group I (solvent-refined), siendo el parámetro más afectado negativamente por los aditivos antioxidantes tipo amina aromática, que tienden a actuar como emulsificantes a concentraciones elevadas.
Un TAN (Total Acid Number) superior a 0,5 mgKOH/g (ASTM D664) indica degradación oxidativa severa. En turbinas de cogeneración que operan 8.760 h/año, este umbral puede alcanzarse en 18.000-25.000 horas con aceite mineral convencional. Con aceite Group III o sintético PAO, el TAN se mantiene por debajo de 0,3 mgKOH/g durante 40.000+ horas bajo condiciones controladas.
La oxidación del aceite de turbina sigue una cinética autocatalítica: los primeros productos de oxidación (peróxidos) actúan como iniciadores que aceleran la formación de nuevos radicales. Los síntomas progresivos son:
La prueba de ferricianuro potásico (ASTM D4768 simplificado) detecta aminas aromáticas — antioxidantes — en el aceite. Una decoloración rápida del reactivo indica agotamiento del paquete antioxidante. Complementariamente, la presencia de cromo hexavalente Cr(VI) en el aceite indica corrosión activa de superficies de acero inoxidable o aleaciones cromo-níquel en el sistema — un indicador de compatibilidad incorrecta entre el aceite y los metales del sistema.
Las bombas de alimentación de agua de caldera operan con agua desaireada a temperaturas de 100-160°C y presiones de descarga de 20-160 bar según la presión de trabajo de la caldera. Los rodetes son multietapa con cojinetes de deslizamiento hidrostáticos o cojinetes de rodadura, dependiendo de la potencia y velocidad.
La lubricación de los cojinetes de deslizamiento requiere aceites ISO VG 46-68 con sistema de refrigeración de funda (jacket cooling) cuando la temperatura del fluido bombeado supera los 120°C. Sin refrigeración, la temperatura del cojinete puede superar los 80°C en la zona de contacto, degradando el aceite a una tasa 2-4 veces superior a la temperatura nominal.
Los tratamientos de agua de caldera contienen aminas volátiles de neutralización (morfolina a 10-50 ppm, ciclohexilamina a 5-15 ppm) que alcalizan el condensado hasta pH 8,5-9,5. El aceite de turbina entra en contacto con este condensado principalmente en turbinas de condensación donde el condensado drena hacia el condensador. La clave es que el aceite no forme una emulsión estable tipo O/W (oil-in-water): los aceites con aditivos sulfonato cálcico como inhibidores de corrosión tienden a emulsificarse con agua alcalina, mientras que los aceites con aditivos de dimetilamina o éster de ácido fosfórico muestran mejor comportamiento en agua tratada con aminas.
Las trampas de vapor (termostáticas, termodinámicas, flotador-termostático) NO requieren lubricación externa. Sus piezas móviles son capsulares, discos o flotadores que operan en contacto directo con condensado y vapor. La aplicación de lubricante en trampas de vapor obtura los orificios de calibre y destruye la función de drenaje. Nunca lubricar trampas de vapor.
Sin embargo, los componentes adyacentes sí requieren lubricación específica:
El vástago de las válvulas de control de vapor opera en un entorno de vapor saturado a presiones de 5-40 bar y temperaturas de 150-250°C. La temperatura superficial del vástago en la zona del empaquetado (packing) puede alcanzar 80-120°C. Los requisitos de lubricación del vástago son:
Los reguladores de presión directa (self-operated pressure regulators) contienen un diafragma elástico, resorte de referencia y vástago de obturador. La membrana no requiere lubricación. El vástago del obturador sí: grasa de PTFE o base grafito NLGI 1-2, aplicada en empaquetado de PTFE cada 12.000-15.000 ciclos o con inspección anual. Los reguladores de presión pilotados tienen actuadores neumáticos con guías de pistón que requieren aceite de vaselina USP o aceite mineral de bajo viscosidad ISO VG 15 sin aditivos reactivos con NBR/EPDM (los sellos del actuador son habitualmente de estos elastómeros).
Las bombas de circulación de calderas (water circulation pumps) en calderas acuotubulares de alta presión son el componente rotativo más próximo al sistema de combustión. Operan con agua a 200-350°C y presiones de 40-160 bar. Los rodamientos de estas bombas están expuestos a temperatura superficial de 80-120°C por conducción térmica desde la carcasa.
En calderas pirotubulares de menor tamaño (1-10 t/h de vapor), las bombas de circulación suelen ser centrífugas monobloc con rodamientos sellados de por vida. En estos casos no existe punto de reengrase: la vida de los rodamientos depende exclusivamente de la calidad de la grasa aplicada en fábrica. Sustituir el rodamiento completo cuando el nivel de vibración supera 7 mm/s RMS (ISO 10816-1 zona C/D).
Los generadores de vapor a recuperación de calor (Heat Recovery Steam Generator, HRSG) instalados en ciclos combinados gas-vapor contienen varios componentes rotativos expuestos a temperaturas elevadas: ventiladores de tiro inducido (ID fans), sopladores de purga de condensado y bombas de recirculación de agua de caldera.
Los rodamientos de los ventiladores de gases (ID fans en HRSG de ciclo combinado) están expuestos a temperaturas de> 150°C por radiación y convección de gases de escape a 300-600°C en el conducto. Los rodamientos de rodillo esférico o rodillo cónico en estos ventiladores requieren:
La grasa de poliurea tiene una ventaja adicional en HRSG: compatibilidad con superficies de aluminio (carcasas de ventiladores en ciclos combinados modernos) y ausencia de efectos corrosivos sobre rodamientos de acero inoxidable. Sin embargo, la grasa de poliurea es incompatible con grasa de jabón simple de litio: la mezcla genera ablandamiento o endurecimiento impredecible. Purgar completamente el punto de lubricación antes del cambio de tipo de grasa.
Las calderas de biomasa (pellets, astillas, residuos agroindustriales) presentan un desafío lubricativo específico: las cenizas volantes generadas en la combustión contienen partículas abrasivas (SiO₂, Al₂O₃, CaO) de granulometría 1-100 μm que se infiltran en rodamientos y sellos de los sistemas de alimentación de combustible y de convección.
Los eyectores de vapor (steam ejectors) utilizados para crear vacío en condensadores de turbinas de condensación o en sistemas de desaireación operan sin piezas móviles en la zona de contacto con vapor. El chorro de vapor de alta presión arrastraría cualquier lubricante aplicado, contaminando el condensado con hidrocarburos. Nunca aplicar lubricante en nozzles, difusores o cuerpos de eyectores de vapor.
Referencia técnica completa por componente — viscosidad, norma, temperatura y ciclo de cambio
| Componente | Viscosidad ISO / NLGI | Norma aplicable | Temperatura trabajo | Intervalo cambio | Observación crítica |
|---|---|---|---|---|---|
| Turbina vapor {'<'} 3.000 rpm | ISO VG 46 (L-TD/L-TG) | DIN 51515-1/2 | 60-80°C aceite | 20.000-30.000 h / TAN {'<'} 0,5 | RPVOT {'>'} 500 h. Separabilidad {'<'} 20 min |
| Turbina vapor {'>'} 3.000 rpm | ISO VG 32 (L-TD) | DIN 51515-1 | 55-75°C aceite | 15.000-25.000 h / TAN {'<'} 0,5 | Mayor riesgo emulsión por velocidad |
| Bomba alimentación agua VG 46 | ISO VG 46-68 | ISO 6743-9 HM | 70-90°C cojinete | 4.000-6.000 h | Compatibilidad aminas pH 9-10 |
| Válvula control vapor (vástago) | Grasa PTFE NLGI 1-2 | — | 80-120°C vástago | 12.000-15.000 ciclos / anual | Sin metales. Estable 260°C |
| Válvula compuerta {'>'} DN100 | Grasa MoS₂ NLGI 2 | — | hasta 200°C | Anual | MoS₂ se oxida {'>'} 350°C en aire |
| Bomba circulación caldera | Grasa Li-Ca NLGI 2 | DIN 51825 KP2N | 80-120°C carcasa | 2.000-3.000 h | Punto goteo {'>'} 200°C. Resist. agua |
| Ventilador ID — HRSG | Grasa poliurea NLGI 2 | ISO 6743-9 | {'>'} 150°C radiación | 500-1.000 h | Incompatible con Li simple |
| Rodamientos biomasa (zona cenizas) | Grasa Li complejo NLGI 3 | DIN 51825 KP3K | 40-80°C | 250-500 h (entorno abrasivo) | Sello laberíntico obligatorio |
| Transportadores combustible biomasa | Grasa EP NLGI 3 | NLGI GC-LB equiv. | ambiente / 60°C | 500 h en zonas polvorientas | Barrera física contra cenizas |
| Trampa de vapor | SIN LUBRICACIÓN | — | — | — | Lubricante obtura orificio de calibre |
| Eyector de vapor | SIN LUBRICACIÓN | — | — | — | Sin piezas móviles en zona vapor |
El análisis periódico del aceite de turbina en servicio es la única herramienta predictiva que permite extender la vida útil del aceite con seguridad. Un programa de análisis de aceite bien diseñado para turbinas de vapor cubre los siguientes parámetros:
| Parámetro | Nuevo | Precaución | Acción inmediata |
|---|---|---|---|
| TAN (mgKOH/g) | < 0,10 | 0,2 – 0,5 | > 0,5 |
| Viscosidad ±% vs. nueva | < ±2% | ±5% – ±10% | > ±10% |
| Agua (ppm) | < 100 ppm | 100 – 500 ppm | > 500 ppm |
| Fe (ppm ICP) | < 5 ppm | 10 – 30 ppm | > 50 ppm |
| Cu (ppm ICP) | < 5 ppm | 10 – 25 ppm | > 50 ppm |
| RPVOT residual (%) | > 90% | 50% – 80% | < 25% |
| ISO 4406 código limpieza | ≤ 16/14/11 | 17/15/12 | > 18/16/13 |
FILLCORE INDUSTRIAL envasa aceites de turbina ISO VG 32-46, grasas de alta temperatura NLGI 2-3 y lubricantes sintéticos de base PTFE/MoS₂ en formatos desde 1 L hasta 1.000 L IBC bajo su marca. Suministro a fabricantes OEM, plantas de cogeneración y distribuidores técnicos.