INGENIERIA EN MECANICA · 2025
Desarrollo de un procedimiento técnico para la rehabilitación de un rodete Francis en una pequeña central hidroeléctrica de 15 MW
El presente proyecto desarrolla un procedimiento técnico para la rehabilitación de un rodete Francis perteneciente a una pequeña central hidroeléctrica con capacidad de 15 MW, orientado a garantizar la integridad estructural, la eficiencia hidráulica y la prolongación de la vida útil del componente. En este contexto energético colombiano, donde más del 70 % de la generación eléctrica proviene de fuentes hídricas, las pequeñas centrales hidroeléctricas (PCH) representan una alternativa esencial para el aprovechamiento sostenible del recurso hídrico. Sin embargo, la operación continua en condiciones de alta carga y la exposición a partículas abrasivas, cavitación y fenómenos de fatiga mecánica generan un deterioro acelerado del rodete, componente clave en la conversión de energía hidráulica en energía mecánica. El proyecto plantea la formulación de un procedimiento estandarizado de rehabilitación que integre prácticas de inspección acorde a la especificación CCH 70-4, soldadura utilizando WPS (welding procedure specification), PQR (procedure qualification record) y WPQ (welder performance qualification) y mecanizado, aplicable a componentes de turbinas Francis. El enfoque metodológico comprende cuatro fases principales: inspección inicial mediante ensayos no destructivos y metrología; determinación de zonas críticas de desgaste; reconstrucción geométrica mediante procesos de soldadura controlada y mecanizado de precisión; y validación final del componente rehabilitado mediante inspecciones y mediciones comparativas. El procedimiento propuesto busca servir como guía técnica replicable para la industria nacional, reduciendo la dependencia de la importación de impulsores nuevos y optimizando los tiempos de mantenimiento. Asimismo, se espera contribuir a la consolidación de prácticas documentadas en rehabilitación de rodetes, fortaleciendo la capacidad operativa de empresas del sector energético e impulsando la sostenibilidad ambiental mediante la reducción de desechos metálicos.
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Contenido
- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓNp. 9
- ÁRBOL DEL PROBLEMAp. 12
- MARCO TEÓRICOp. 14
- 3.1 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOSp. 14
- 3.1.1 TINTAS PENETRANTESp. 14
- 3.1.2 PARTÍCULAS MAGNÉTICASp. 14
- 3.1.3 ULTRASONIDOp. 15
- 3.2 ALIVIO TÉRMICOp. 15
- 3.3 BALANCEO DINÁMICOp. 16
- 3.4 ESPECIFICACIÓN CCH 70-4p. 16
- 3.5 RODETE FRANCISp. 19
- OBJETIVOSp. 20
- 4.1 OBJETIVO GENERALp. 20
- 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOSp. 20
- METODOLOGIAp. 20
- REQUERIMIENTOSp. 20
- INSPECCIÓN VISUALp. 21
- END DE RECEPCIÓNp. 22
- MUESTREO DE DUREZASp. 23
- METROLOGÍA CONVENCIONAL DE RECEPCIÓNp. 24
- PROCEDIMIENTOp. 25
- MEDIO DE LAS INSPECCIONES REALIZADAS ANTERIORMENTEp. 26
- CUANTIFICACIÓN DEL DESGASTE EN EL RODETEp. 27
- COMPLEJASp. 28
- APLICACIÓNp. 29
- ELIMINACIÓN DE DISCONTINUIDADESp. 30
- APLICACIÓN DE SOLDADURAp. 31
- FABRICACIÓN DE PLANTILLASp. 33
- MECANIZADO FINALp. 34
- PULIDO DE GEOMETRÍAS COMPLEJASp. 35
- BALANCEO DINÁMICOp. 16
- COMPROBACIÓNp. 37
- INSPECCIÓN VISUAL FINALp. 37
- END FINALESp. 38
- MUESTREO DE DUREZAS FINALp. 39
- METROLOGÍA FINALp. 40
- ENTREGABLESp. 41
- DIAGNÓSTICO INICIAL E INSPECCIONES DE RECEPCIÓNp. 42
- ESPECIFICACIÓN DEL PROCESO DE REPARACIÓNp. 42
- IMPLEMENTACIÓN DEL PROCESO DE REHABILITACIÓNp. 43
- IMPACTOS ESPERADOSp. 45
- TÉCNICOp. 45
- AMBIENTALp. 48
- CASO PARTICULARp. 52
- 6.1. REQUERIMIENTOSp. 20
- 6.1.1. INSPECCIÓN VISUAL INICIALp. 52
- 6.1.2. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS DE RECEPCIÓNp. 54
- MUESTREO DE DUREZAS DE RECEPCIÓNp. 57
- METROLOGÍA DE RECEPCIÓNp. 57
- ENTREGABLES REQUERIMIENTOSp. 58
- PROCEDIMIENTOp. 25
- INSPECCIONES REALIZADAS ANTERIORMENTEp. 62
- CUANTIFICACIÓN DEL DESGASTE EN EL RODETEp. 27
- DEFINIR MÉTODO PARA RECONSTRUIR GEOMETRÍAS COMPLEJASp. 63
- ENTREGABLES FASE DE PROCEDIMIENTOp. 64
- APLICACIÓNp. 29
- ELIMINACIÓN DE DISCONTINUIDADESp. 30
- APLICACIÓN DE SOLDADURAp. 31
- FABRICACIÓN DE PLANTILLASp. 33
- MECANIZADO FINALp. 34
- PULIDO DE GEOMETRÍAS COMPLEJASp. 35
- BALANCEO DINÁMICOp. 16
- ENTREGABLES APLICACIÓNp. 73
- COMPROBACIÓNp. 37
- INSPECCIÓN VISUAL FINALp. 37
- END FINALESp. 38
- MUESTREO DE DUREZAS DE LIBERACIÓNp. 77
- METROLOGÍA DE LIBERACIÓNp. 78
- ENTREGABLES COMPROBACIÓNp. 78
- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESp. 81
- BIBLIOGRAFÍA Y FUENTES DE INFORMACIÓNp. 85
- ANEXOSp. 59
- Figura 1. Árbol del problemap. 13
- Figura 3.7.2. Criterio de aceptación clase 3 END-PT. [18]p. 18
- Figura 6.3.1.1. Zonas rodetep. 53
- Figura 6.1.1.4. Desgaste por abrasión en zona extradós rodetep. 53
- Figura 6.1.1.5. Desgaste por abrasión en zona intradós rodetep. 54
- Figura 6.1.5.6. Sección de informe END-UTp. 60
- Figura 6.1.5.7. Sección de informe END-Durezasp. 61
- Figura 6.1.5.8. Sección de informe metrologíasp. 61
- Figura 6.2.4.1. Sección de informe mapeo de defectosp. 64
- Figura 6.2.4.2. Sección de informe diagnóstico inicialp. 65
- Figura 6.3.1.1. Preparación superficialp. 66
- Figura 6.3.2.1. Intervención soldada por medio de SMAW con soldador calificadop. 68
- Figura 6.3.2.2. Momento previo al alivio de tensionesp. 69
- Figura 6.3.3.1. Malla generada por el escaneo 3D del rodetep. 69
- Figura 6.3.3.2. Plantilla alabe zona extradósp. 70
- Figura 6.3.4.1. Mecanizado final del rodetep. 71
- Figura 6.3.5.1. Verificación geométrica por plantillasp. 72
- Figura 6.3.5.2. Rodete con acabado finalp. 72
- Figura 6.3.6.1. Balanceo dinámicop. 73
- Figura 6.3.7.1. Informe partículas magnéticasp. 73
- Figura 6.3.7.2. WPS para soldadurap. 74
- Figura 6.3.7.3. Informe balanceo dinámicop. 74
- Figura 6.4.2.1.1. Ensayo de tintas penetrantes en el rodetep. 75
- Figura 6.4.2.2.1. Ejecución de partículas magnéticasp. 76
- Figura 6.4.2.3.1. Grafica por ultrasonido de espesoresp. 76
- Figura 6.4.3.1. Muestreo de durezas en zona extradós del rodetep. 77
- Figura 6.4.5.1. Sección de informe inspección visualp. 78
- Figura 6.4.5.2. Sección de informe END-PTp. 79
- Figura 6.4.5.3. Sección de informe END-MTp. 79
- Figura 6.4.5.4. Sección de informe END-UTp. 80
- Figura 6.4.5.5. Sección de informe durezasp. 80
- Figura 6.4.5.6. Sección de informe metrologíap. 81