Comprender el impacto de la humedad en los filtros de las turbinas de gas

El agua está presente en nuestro entorno en volumen y en forma de gotas, como la lluvia, el rocío del mar, la nieve, la neblina y la niebla. También está presente en forma de vapor, cuya cantidad se mide como humedad relativa. El agua en volumen y las grandes gotas de agua tienen un impacto directo sobre la erosión de las lamas del compresor. Las gotas pequeñas o el vapor en el aire también pueden ser perjudiciales, ya que promueven o aceleran otros factores que dan lugar a posibles daños en la turbina de gas y a un rendimiento inferior al óptimo.

La humedad también puede tener un efecto perjudicial en los filtros diseñados para proteger una turbina de gas, lo que también puede dar lugar a niveles de rendimiento más bajos. Exploraremos las diferentes formas en que el agua afecta a estos filtros y qué se puede hacer para aliviar o incluso eliminar estos efectos. Veremos algunos datos básicos y cómo podemos aliviar en cierta medida los problemas que se plantean.

Entrada de agua

El agua pasa a través de muchos filtros de turbinas de gas, por lo que la selección del filtro es muy importante en este ámbito. Existen filtros en el mercado que evitan la entrada de agua, pero deben considerarse productos especializados. Si alguna vez ha sufrido una fuga en una tubería de su casa, sabrá que, si no se revisa, los daños causados por el agua, incluso una pequeña cantidad durante un período prolongado, pueden tener efectos devastadores. El agua en volumen que pasa por los filtros arrastra consigo contaminantes solubles, que a su vez dañan los componentes de la turbina. Normalmente, la sal disuelta es el principal ‘transgresor’ que causa corrosión en componentes vitales y costosos.

También puede producirse una derivación del agua con filtros mal diseñados o construidos y/o carcasas de filtros que toman el camino de menor resistencia alrededor de sellos mal diseñados, por ejemplo.

El efecto del agua

Históricamente se han utilizado fibras de celulosa en la fabricación de medios filtrantes. Estas eran especialmente propensas a hincharse en presencia de alta humedad, niebla o neblina debido a la alta absorción de humedad. Cuando las fibras se hinchan, los huecos entre ellas se cierran y, por tanto, se produce el consiguiente e inoportuno aumento de la presión diferencial (dP).

En este tipo de filtro de turbina de gas, el aumento de la dP es mucho más frecuente y da lugar a una reducción de la potencia. También hay que tener en cuenta que los picos de dP pueden provocar paradas no programadas si se alcanza el límite de alarma. Esto supone un tiempo de parada no planificado muy costoso y puede hacer que los filtros alcancen el final de su vida útil de forma prematura, lo que genera otro gasto a tener en cuenta.

Los distintos tipos de filtros se comportan de manera muy diferente en presencia de agua, y esto debe discutirse con cualquier proveedor potencial.

Solución a la hinchazón de las fibras

En el caso de los filtros finos y, especialmente, de los filtros de pulso, se ha incorporado ampliamente el uso de fibras sintéticas para aliviar el efecto del agua sobre los filtros, ya que estas fibras tienen características hidrofóbicas.

Otra respuesta ha sido añadir un recubrimiento hidrofóbico a un medio de celulosa base o a un conglomerado de medios sintéticos y celulosa. Dependiendo de cómo se aplique este recubrimiento, de su grosor y de su composición, el efecto hidrofóbico puede proteger las fibras en distintos grados.

Aunque la característica hidrofóbica puede ayudar a evitar el efecto negativo de la dP causado por el hinchamiento de las fibras, no significa que un medio hidrofóbico sea una buena barrera contra el agua. Estamos ante una cuestión compleja, ya que algunos filtros de medios sintéticos ofrecen excelentes propiedades de barrera contra el agua, mientras que otros simplemente permiten el paso del agua.

El efecto del agua en las partículas

Las gotas de agua se unen en los medios filtrantes en presencia de la humedad generada por niveles elevados de humedad, nieblas y brumas. Esto puede saturar las partículas capturadas en la superficie del medio filtrante, que absorben el agua, lo que provoca el hinchamiento de las partículas. El resultado es el aumento el tamaño de las partículas, lo que bloquea la trayectoria del caudal de aire y, en consecuencia, aumenta la presión diferencial.

Esto puede suceder con cualquier tipo de medio filtrante, ya que es la composición de las partículas la que se ve afectada, no el medio filtrante en sí. Estas partículas pueden secarse y formar ‘pastas’ sólidas, ya sea en la superficie del medio para los filtros de carga superficial o dentro del propio medio filtrante.

Si son solubles, los contaminantes pueden ser arrastrados por el medio, lo cual es igualmente indeseable, como hemos visto anteriormente.

Aliviar los efectos del agua en las partículas capturadas

Una posible solución es simplemente reducir la cantidad de agua que entra en contacto con el filtro instalando un prefiltro con propiedades coalescentes. Un prefiltro adecuado también reducirá la cantidad de partículas en un solo filtro. De este modo, se prolonga la vida útil del sistema.

Hemos visto que el agua en volumen y el vapor de agua afectan al rendimiento de los filtros y, por consiguiente, al rendimiento de las turbinas de gas, a la eficiencia y a la vida útil de los componentes. La interacción es compleja, pero existen soluciones para paliar algunos de los efectos perjudiciales. Comprender el entorno en el que funciona la turbina es un primer paso crucial para ofrecer soluciones de filtrado adecuadas. Aquí solo hemos mencionado algunos de los factores que entran en juego, por lo que siempre es aconsejable discutir con su proveedor de filtros las condiciones ambientales específicas, los requisitos de eficiencia, las expectativas de vida útil del filtro y los objetivos de eficiencia del combustible.

Conclusión

La clave es que los efectos de la humedad en los filtros de las turbinas de gas es un tema complejo que varía considerablemente en función del entorno y del sistema de filtración. La simple especificación de un tipo de medio filtrante puede no ofrecer los resultados deseados para proteger la turbina de los efectos del agua. Por lo tanto, es importante hablar con un proveedor experto en filtración que pueda demostrar su competencia para paliar el efecto del agua en los filtros y las turbinas de gas.

AAF cuenta con una dilatada experiencia en este ámbito y estaremos encantados de demostrárselo. Póngase en contacto con nosotros si desea recibir asistencia específica relacionada con su instalación de turbinas de gas.