El eje giratorio (o rotor) genera vibraciones que se transmiten alcaso divididobomba y luego a los equipos, tuberías e instalaciones circundantes. La amplitud de la vibración generalmente varía con la velocidad de rotación del rotor/eje. A la velocidad crítica, la amplitud de la vibración aumenta y el eje vibra en resonancia. El desequilibrio y la desalineación son causas importantes de la vibración de la bomba. Sin embargo, existen otras fuentes y formas de vibración asociadas con las bombas.

 

La vibración, especialmente debido al desequilibrio y la desalineación, ha sido un foco constante de preocupación para el funcionamiento, el rendimiento, la confiabilidad y la seguridad de muchas bombas. La clave es un enfoque sistemático de la vibración, el equilibrio, la alineación y el seguimiento (monitoreo de vibraciones). La mayoría de las investigaciones sobrecaso divididoLa vibración de la bomba, el equilibrio, la alineación y el monitoreo de la condición de vibración son teóricos.

 

Se debe prestar especial atención a los aspectos prácticos de la solicitud de empleo, así como a los métodos y reglas simplificados (para operadores, ingenieros de planta y especialistas). Este artículo analiza la vibración en las bombas y las complejidades y sutilezas de los problemas que puede encontrar.

 

Vvibraciones en el PUMP

Caso dividido párbitrosSe utilizan ampliamente en fábricas e instalaciones modernas. A lo largo de los años, ha habido una tendencia hacia bombas más rápidas y potentes con mejor rendimiento y menores niveles de vibración. Sin embargo, para lograr estos desafiantes objetivos, es necesario especificar, operar y mantener mejor las bombas. Esto se traduce en un mejor diseño, modelado, simulación, análisis, fabricación y mantenimiento.

 

La vibración excesiva podría ser un problema en desarrollo o una señal de falla inminente. La vibración y el impacto/ruido asociado se consideran una fuente de dificultades operativas, problemas de confiabilidad, averías, incomodidad y problemas de seguridad.

 

Vibrando Pletras

Las características básicas de la vibración del rotor suelen discutirse basándose en fórmulas tradicionales y simplificadas. De esta manera, la vibración del rotor se puede dividir en teoría en dos partes: vibración libre y vibración forzada.

 

La vibración tiene dos componentes principales, positivos y negativos. En un componente delantero, el rotor gira a lo largo de una trayectoria helicoidal alrededor del eje del rodamiento en la dirección de rotación del eje. Por el contrario, en vibración negativa, el centro del rotor gira en espiral alrededor del eje del rodamiento en la dirección opuesta a la rotación del eje. Si la bomba está bien construida y operada, las vibraciones libres generalmente disminuyen rápidamente, lo que convierte las vibraciones forzadas en un problema importante.

 

Existen diferentes desafíos y dificultades en el análisis de vibraciones, el monitoreo de vibraciones y su comprensión. En general, a medida que aumenta la frecuencia de vibración, se vuelve cada vez más difícil calcular/analizar la correlación entre la vibración y las lecturas experimentales/reales debido a las formas complejas de los modos.

   

Bomba real y resonancia

Para muchos tipos de bombas, como aquellas con capacidad de velocidad variable, no es práctico diseñar y fabricar una bomba con un margen razonable de resonancia entre todas las posibles perturbaciones periódicas (excitaciones) y todos los posibles modos naturales de vibración..

 

Las condiciones de resonancia son a menudo inevitables, como los motores de velocidad variable (VSD) o las turbinas de vapor, turbinas de gas y motores de velocidad variable. En la práctica, el grupo motobomba debería dimensionarse en consecuencia para tener en cuenta la resonancia. Algunas situaciones de resonancia no son realmente peligrosas debido, por ejemplo, a la alta amortiguación involucrada en los modos.

 

Para otros casos, se deben desarrollar métodos de mitigación apropiados. Un método de mitigación es reducir las cargas de excitación que actúan sobre los modos de vibración. Por ejemplo, las fuerzas de excitación debidas al desequilibrio y a las variaciones de peso de los componentes se pueden minimizar mediante un equilibrio adecuado. Estas fuerzas de excitación normalmente se pueden reducir entre un 70 % y un 80 % con respecto a los niveles originales/normales.

 

Para una excitación real en una bomba (resonancia real), la dirección de la excitación debe coincidir con la forma del modo natural para que el modo natural pueda ser excitado por esta carga (o acción) de excitación. En la mayoría de los casos, si la dirección de excitación no coincide con la forma del modo natural, existe la posibilidad de coexistencia con la resonancia. Por ejemplo, las excitaciones de flexión generalmente no pueden excitarse a la frecuencia natural de torsión. En casos raros, pueden existir resonancias transversales torsionales acopladas. La probabilidad de que se produzcan tales circunstancias excepcionales o raras debe evaluarse adecuadamente.

 

El peor caso de resonancia es la coincidencia de las formas del modo natural y excitado en la misma frecuencia. Bajo ciertas condiciones, cierta complacencia es suficiente para que la excitación excite la forma del modo.

 

Además, pueden existir situaciones de acoplamiento complejas en las que una excitación específica excitará modos improbables a través de mecanismos vibratorios acoplados. Al comparar los modos de excitación y las formas de los modos naturales, se puede formar una impresión de si la excitación de una frecuencia particular u orden armónico es riesgosa/peligrosa para la bomba. La experiencia práctica, las pruebas precisas y la realización de verificaciones de referencias son formas de evaluar el riesgo en casos de resonancia teórica.

Desalineación

La desalineación es una fuente importante decaso divididovibración de la bomba. La precisión limitada de la alineación de ejes y acoplamientos suele ser un desafío clave. A menudo se producen pequeños desplazamientos de la línea central del rotor (desplazamiento radial) y conexiones con desplazamientos angulares, por ejemplo debido a bridas no perpendiculares. Por lo que siempre habrá alguna vibración debido a la desalineación.

 

Cuando las mitades del acoplamiento se atornillan entre sí a la fuerza, la rotación del eje produce un par de fuerzas de rotación debido al desplazamiento radial y un par de momentos de flexión rotacional debido a la desalineación. Para la desalineación, esta fuerza de rotación se producirá dos veces por revolución del eje/rotor y la velocidad de excitación de la vibración característica es el doble de la velocidad del eje.

 

Para muchas bombas, el rango de velocidad de operación y/o sus armónicos interfieren con la velocidad crítica (frecuencia natural). Por tanto, el objetivo es evitar resonancias peligrosas, problemas y mal funcionamiento. La evaluación de riesgos asociada se basa en simulaciones adecuadas y en la experiencia operativa.