Caso Real: ¿Cómo afecta La Desalineación al funcionamiento de un motor eléctrico?

Autor: LIC. Martin Lémoli, Analista de Vibraciones Categoría 3, Capacitador en Análisis de Vibraciones.
Correo: mlemoli@hotmail.com

Hoy en día, cuando existe una desalineación  en el sistema mecánico bajo estudio, la mayoría de las  empresas   actúan  de  una  manera relativamente rápida  en  la solución  de  dicha problemática, debido a que se ha demostrado a lo largo de los años como influye de una manera directamente proporcional  a la vida útil de los rodamientos y por ende  a la confiabilidad del motor.

Por ello, presentamos el siguiente  caso real, en donde    a   través   de   la técnica    predictiva conocida  como    “Análisis  de  Vibraciones”,  se pudo constatar   la  presencia  de  una desalineación    donde    la   misma   afecto de manera importante a la vida útil de los rodamientos.

ANTECEDENTES DEL CASO DE ESTUDIO.

El  caso  estudio   se  basa  en  un  sistema   de bombeo horizontal (Hpump), en donde  existía una desalineación  entre  el motor  eléctrico y la cámara de empuje horizontal (HTC). Ver Figura 1.


Figura 1 – Sistema de Bombeo Horizontal (Hpump).

Datos del Motor Asincrónico:

  Marca:   WEG
  Potencia:   280 KW (380 Hp)
  Tensión:   380/660 V
  Velocidad:   2980 RPM

Durante la visita a campo para hacer el análisis de la problemática planteada de dicho sistema nos suministraron los resultados de un control de   la  alineación   entre   el motor y la cámara de empuje, previo al análisis de   vibraciones   solicitado   por   el cliente. Ver Figura 2.

Figura 2 – Resultados de la alineación en campo.

Por lo que se puede observar, en los resultados obtenidos en el control de alineación, la presencia de una desalineación angular significativa. El   acople   utilizado  es  tipo  Grilla, con  las siguientes especificaciones de funcionamiento, según se resalta en la Figura 3.

Figura 3 – Límites de funcionamiento del acoplamiento utilizado.
ENSAYO DE VIBRACIONES – SISTEMA DE BOMBEO POZO PPC INYECTOR.

ENSAYO IN SITU: Instrumento utilizado AZIMA DLI DCX.
Descripción: Analizador de vibraciones de cuatro canales apropiado para el análisis de la condición de funcionamiento de las máquinas rotativas.

VELOCIDAD (Tabla n°1)

  Motor Vertical (mm/s) RMS Horizontal (mm/s) RMS Axial (mm/s) RMS
Lado Opuesto Acople   1.85   3.7   2.36
Lado Acople   7.74   14.16   19.41

ACELERACIÓN (Tabla n°2)

  MotorVertical (g) RMS Horizontal (g)  RMS Axial (g) RMS
Lado Opuesto Acople   0.12   0.24   0.16
Lado Acople   0.453   0.887   1.22

VELOCIDAD (Tabla n°3)

Cámara de Empuje Bomba   Vertical (mm/s) RMS   Horizontal (mm/s) RMS   Axial (mm/s) RMS
Lado Acople   1.89   10.11   2.46
Lado Opuesto Acople   1.76   2.96   2.35
Figura 4 – Espectro de Velocidad del Motor Lado Opuesto Acople, se muestra un espectro característico de una desalineación.
Figura 5 – Espectro de Velocidad del Motor Lado Acople, se muestra un espectro característico de una desalineación.
Figura 6 – Espectro de Demodulación (Envolvente) del Motor Lado Acople, se observa la presencia de la frecuencia de defecto de la pista interna del rodamiento
Figura 7 – Espectro de Demodulación (Envolvente) del Motor Lado Acople, se observa la presencia de la frecuencia de defecto de los elementos rotantes del rodamiento
Figura 8 – Señal Temporal representativa de un rodamiento defectuoso del lado acople del motor
Figura 9 – Señal Temporal representativa de un rodamiento defectuoso del lado opuesto acople del motor
DIAGNOSTICO DEL ANÁLISIS DE VIBRACIONES SISTEMA DE BOMBEO POZO PPC INYECTOR.

El análisis de vibraciones se realizó posterior a la alineación del motor y de la cámara de empuje.

  • Analizando   los  valores   globales   de vibración en velocidad y aceleración del motor, se  observa   que  las  mayores  amplitudes de vibración se encuentran en la dirección axial en Valores No Admisibles, y de igual manera  en la dirección horizontal  del lado acople. Ver tabla Nº 1 – 3.
  • En  los  espectros   de   velocidad   del motor y de la cámara de empuje, se observa la presencia  de una  desalineación  en Valores No Admisibles de funcionamiento, ya que se nota la existencia predominante  del  1X y  2X de  la frecuencia de giro. Ver Figura 4 – 5.
  • En los espectros  de demodulación del lado acople del motor, se observa la presencia predominante de las frecuencias de defecto del rodamiento. Ver Figura 6 – 7.
  • En el lado opuesto acople del motor, se nota la presencia en los espectros  de demodulación frecuencias próximas a las frecuencias teóricas de defecto del rodamiento.
  • Se observa la presencia de impactos en las  señales  temporales,  lo cual  estaría relacionada  a los defectos observadores en los rodamientros del motor. Ver figura 8-9. 
  • Los valores  globales  de  vibración  en velocidad del motor, se encuentran en Valores No Admisibles de Funcionamiento. Ver Tabla Nº 1 – 3.

Estado de Funcionamiento del Motor: VALORES NO ADMISIBLES DE FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO. SE REQUIERE LA INTERVENCIÓN INMEDIATA DE MANTENIMIENTO.

Estado de Funcionamiento de la Bomba: VALORES NO ADMISIBLES DE FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO. SE REQUIERE LA INTERVENCIÓN INMEDIATA DE MANTENIMIENTO.

Recomendaciones:
  • Remplazar ambos rodamientos del motor.
  • Realizar la alineación del sistema, considerando los valores recomendado por el fabricante del acople.
  • Se recomienda hacer un control de vibraciones periódicamente, para determinar la evolución de los fenómenos encontrados.
REGISTRO FOTOGRÁFICO.

Se puede evidenciar de forma clara los daños en los rodamientos, una  vez que  de  desarmaron para su veri cación:

Figura 10 – Rodamiento lado acople del motor – Pista Interna
Figura 11 – Rodamiento lado acople del motor – Elementos Rotantes
Figura 12 – Rodamiento lado acople del motor – Pista Externa
Figura 13 – Rodamiento lado opuesto acople del motor – Pista Interna
Figura 14 – Rodamiento lado opuesto acople del motor – Pista Externa
Figura 15 – Rodamiento lado opuesto acople del motor – Elementos Rotantes
ANÁLISIS CAUSA – RAÍZ DE LOS RODAMIENTOS

• Analizando  el  comportamiento  de  la forma  del  camino  de  rodadura de  la  pista interna  y externa  de  ambos  rodamientos,  el mismo  se relacionaria  con  el fenomeno plasmado  en la imagen  inferior, lo cual estaria intimamente ligado a la presencia de una desalineación.


Figura 16 – Análisis del camino de rodadura.

• Se  observa   el  desprendimiento de material  en  la pinsta  interna,  pista  externa  y elementos rotantes, donde  dicho fenómeno es conocido  como “Descamación”, lo cual es causado por la presencia de una desalineacion, la cual genera  una excesiva carga sobre el rodamiento.

Figura 17 – Analisis de la descamacion en rodamientos.
CONCLUSIONES.

A lo  largo  del  desarrollo  de  dicho  caso  de estudio, hemos llegado a las siguientes conclusiones:

  • El uso de la técnica predictiva “análisis de vibraciones”, posee un gran alcance para diagnosticar  los fenómenos encontrados como una desalineación y rodamientos defectuosos.
  • La intervención  del motor  eléctrico se realizó en  el momento oportuno debido  a la aplicación de la técnica predictiva.
  • A través del análisis del estado  de los rodamientos del motor eléctrico, se pudo constatar  la presencia de la desalineación  y con ello concluir que la causa – raíz que ocasiono el daño   de   los  rodamientos  fue debido   a  la presencia de una desalineación  fuera del rango admisible de funcionamiento. Ver Figuras desde la 10 a la 15.
  • Finalmente  analizando  la causa  – raíz de forma integral del por qué se presentó dicha problemática en el comportamiento vibracional en el sistema estudiado, estaría asociada al desconocimiento para reconocer  la presencia de  una     desalineación   signi cativa   entre el motor eléctrico y la cámara de empuje.

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