Rehabilitación de Polos Salientes en Hidrogeneradores

Polos salientes (salient-pole rotor en inglés) es el tipo de rotor usado en hidrogeneradores acoplados a turbinas Kaplan, Francis o Pelton a baja velocidad (60-1000 RPM). Cada polo es una pieza individual desmontable con bobina envolvente y zapatas magnéticas en su cara polar. Pueden tener 4 a 80+ polos según la velocidad del río + caída hidráulica + frecuencia de red. Capacidad típica 5-300 MVA en hidroeléctricas CFE (Manuel Moreno Torres, Chicoasén, El Cajón, La Yesca, Aguamilpa) y pequeñas hidroeléctricas privadas.

Procedimiento TEMISA Power Gen bajo EASA AR100: (1) Recepción y desmontaje + inspección visual; (2) NDT magnetic particle + ultrasonido en eje + dovetail; (3) Extracción de cada polo individual de su dovetail; (4) Inspección estructural de zapatas magnéticas + reparación si requiere; (5) Rebobinado polo-por-polo con aislamiento Clase F o H (clase H recomendado en modernización); (6) Bandado de bobinas para resistir fuerzas centrífugas; (7) Reinstalación de polos en dovetails; (8) Caída de tensión por polo (pole-to-pole voltage drop), prueba específica para polos salientes con criterio acordado en el protocolo; (9) Balance polo a polo dinámico G2.5 ISO 21940; (10) Pruebas RSO + dieléctricas IEEE 43 / IEC 60270; (11) Comisionamiento + entrega documentada ISO 9001:2015. Plazo total: 6-12 semanas dependiendo de número de polos.

La prueba de caída de tensión por polo (pole-to-pole voltage drop) mide la caída de tensión en cada polo individual del rotor de polos salientes. Después del rebobinado se aplica tensión (AC o DC según el caso) al devanado de campo, con todos los polos en serie, y se mide la caída en cada polo; cada lectura se compara contra el promedio y contra el historial del activo. No tiene una norma IEEE propia: el criterio de aceptación se acuerda por escrito en el protocolo. Una desviación fuera de ese criterio puede indicar: (a) número incorrecto de vueltas en alguna bobina, (b) cortocircuito espira-a-espira en alguna bobina, (c) conexión defectuosa entre polos. Si falla, hay que rebobinar el polo problemático. Es una prueba clave para la liberación post-rehabilitación de hidrogeneradores con polos salientes. NO aplica a polos lisos (rotor cilíndrico) — esa familia usa RSO.

Variación amplia según velocidad operativa: hidrogeneradores grandes 200-300 MVA tipo Kaplan (CFE Manuel Moreno Torres, Chicoasén) usan típicamente 36-44 polos a velocidades 80-150 RPM. Hidrogeneradores medianos 50-200 MVA tipo Francis (CFE El Cajón, La Yesca, Aguamilpa) usan 14-28 polos a 180-300 RPM. Hidrogeneradores pequeños 5-50 MVA tipo Pelton para alta caída usan 4-12 polos a 600-1000 RPM. Pequeñas hidroeléctricas privadas 1-15 MVA (CFE PE / IPP run-of-river) usan 4-8 polos. La rehabilitación TEMISA Power Gen se ejecuta polo-por-polo independientemente del número total — costo y plazo escalan proporcionalmente.

La rehabilitación completa de un hidrogenerador 100 MVA con 24 polos salientes es una inversión considerable que se determina por cotización caso por caso. Factores principales de variación: (a) Número de polos a rebobinar (24 polos vs 36 polos cambia significativamente); (b) Estado de zapatas magnéticas (el mecanizado por polo dañado incrementa el alcance); (c) Aislamiento Class F vs Class H (Class H implica un costo moderadamente mayor); (d) Estado del eje + dovetail (un mecanizado mayor amplía el scope); (e) Acceso a hidroeléctrica (sitios remotos requieren logística terrestre + acceso restringido). El costo por polo individual depende de tamaño + estado. Cotización formal con scope detallado post-diagnóstico.