19.- Vibración Mecánica en Bombas Centrífugas

La vibración mecánica es el movimiento de oscilación de un cuerpo en base a un punto de referencia causado por fuerzas dinámicas e hidráulicas. Las vibraciones en las bombas se deben considerar cuando superan los límites establecidos por las instituciones, sociedades de normalización y fabricantes de equipos.

Existen diferentes métodos para evaluar la información presente en las vibraciones mecánicas. Las lecturas pueden ser realizadas en el dominio del tiempo es decir amplitud contra tiempo. La figura 19-1 muestra un registro de vibración en función del tiempo.

Figura N° 19-1.- Registro de vibración en fun-ción del tiempo.
Figura N° 19-1.- Registro de vibración en fun-ción del tiempo.
Fuente: www.onosokki.co.jp

Esta metodología era aplica en la fase inicial del desarrollo de los análisis de las vibraciones mecánicas para el diagnóstico de la condición de las maquinarias, sin embargo el análisis resultaba laborioso y poco práctico para aplicaciones industriales debido a que de forma prácticamente manual se trataba de aislar los diferentes eventos presentes en la información de vibración que por lo general era una forma de onda compleja, ya que en la onda en función del tiempo existen varias frecuencias presentes.

En la actualidad se continúan realizando análisis en el dominio del tiempo para algunos diagnósticos específicos como es el caso de determinar la frecuencia natural del sistema mediante impacto con una fuerza calibrada. También se continúa utilizando para realizar análisis de orbitas debido a que permiten visualizar el movimiento del eje, la excentricidad, inestabilidad, efectos de la precarga, etc.

Estas orbitas son generadas al combinar las señales provenientes de dos canales diferentes de medición que se encuentran separados 90 grados uno del otro. La figura resultante es una órbita que de acuerdo com su forma indica el fenómeno que se está presentando en el equipo, por ejemplo, desalineación, soltura mecánica, etc. La figura 19-2 muestra la órbita generada al combinar dos señales de vibración tomada con instrumentos separados 90 grados.

Figura N° 19-2.- Órbita generada al combinar las lecturas de vibración.
Figura N° 19-2.- Órbita generada al combinar las lecturas de vibración.
Fuente: http://zone.ni.com/images/reference/en-XX/help/372416A-01/orbit_plot.gif

Las vibraciones también pueden ser presentadas en función de las frecuencias de vibración que también es denominado espectro de vibración. La vibración es un movimiento oscilatorio inducido por fuerzas dinámicas o hidráulicas en la bomba, entonces la frecuencia de vibración es el número de ciclos de vibración por minuto.

Los espectros de vibraciones se tornaron la metodología más utilizada en aplicaciones industriales para el análisis de las vibraciones mecánicas básicamente porque permite diferenciar en la forma de onda como es la contribución en la magnitud de la vibración de cada frecuencia existente en el espectro lo que lo hace una herramienta invalorable en el diagnóstico.

En los diseños iniciales de sistemas para la colecta de datos de vibración que utilizaban las frecuencias de vibración como herramienta de diagnóstico se utilizaban filtros en los equipos que permitían separar las frecuencias de interés para el análisis individual de cada una de ellas. Sin embargo, los equipos tenían limitaciones en la resolución, la operación de filtración de las frecuencias se realizaba manualmente mediante sintonizadores, para luego graficar manualmente los resultados. La operación de colecta de datos y análisis era un trabajo tedioso, consumía mucho tiempo en el proceso de filtración y de interpretación de los datos.

La evolución de los equipos para colectar y procesar datos de vibraciones mecánicas introdujo el procesamiento de la información con la ayuda de la FFT (Fast Fourier Transform) con lo que el procesamiento se realiza en tiempo real, separando las amplitudes observadas en cada frecuencia de vibración. La figura 19-3 muestra el diagrama de un espectro de vibración en función de la frecuencia.

Figura N° 19-3.- Espectro de vibración en función de la frecuencia.
Figura N° 19-3.- Espectro de vibración en función de la frecuencia.
Fuente: http://www.zone.ni.com/images/……….

Acerca del autor de este libro:

José Miguel Acosta Pérez

José Miguel Acosta Pérez, es Ingeniero Mecánico egresado de la Universidad Simón Bolívar (USB) (Venezuela-1982); Especialista en Equipos Rotativos, Universidad Simón Bolívar (USB) (Venezuela-1990), Especialista en Gerencia de Proyectos, Universidad Católica Andrés Bello (UCAB) (Venezuela-2001), Especialista en Equipos para Producción de Petróleo On and Offshore, Universidade de Iguazu (UNIG) (Brasil-2010). 

E-mail de contacto: jose.acosta_pumpbook.com.br

CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN

1.1.- ¿Qué es una Bomba?
1.2.- ¿Qué son las Bombas Centrífugas?

CAPÍTULO 2
PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA

2.1.- Impulsores
2.2.- Eje
2.3.- Carcasa
2.4.- Anillos de Desgaste
2.5.- Cojinetes
2.6.- Sellos Mecánicos

CAPÍTULO 3
¿CÓMO LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS TRANSMITEN LA ENERGÍA A LOS FLUIDOS?

3.1.- Cabezal Total de una Bomba Centrífuga
3.2.- Sistemas Asociados a las Bombas y sus Características
3.3.- Potencia y Eficiencia en las Bombas Centrífugas

CAPÍTULO 4
CURVAS DE RENDIMIENTO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

4.1.- Forma de la Curva de Rendimiento
4.2.- Diseño Hidráulico de las Bombas Centrífugas

CAPÍTULO 5
CEBADO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

5.1.- Cebado Manual con Válvula de Pie
5.2.- Cebado con Tanque de Cámara Simple
5.3.- Cebado por Succión Positiva
5.4.- Cebado con Eyectores
5.5.- Cebado con Bombas de Vacío

CAPÍTULO 6
CARACTERÍSTICAS DE SUCCIÓN DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA

6.1.- Como se Determina el NPSHA
6.2.- Como se Determina el NPSHR
6.3.- Como Mejorar el NPSHA de un Sistema de Bombeo
6.4.- Fenómeno de Cavitación

CAPÍTULO 7
OPERACIÓN CON LÍQUIDOS VISCOSOS

CAPÍTULO 8
FLUJO MÍNIMO

8.1.- Flujo Mínimo Térmico
8.2.- Flujo Mínimo Continuo

CAPÍTULO 9
LEYES DE AFINIDAD

9.1.- Aplicación de las Leyes de Afinidad
9.2.- Ajustes en los Impulsores Luego del Corte

CAPÍTULO 10
OPERACIÓN CON MÁS DE UNA BOMBA

10.1.- Bombas Operando en Paralelo
10.2.- Bombas Operando en Serie

CAPÍTULO 11
PARTES Y SISTEMAS ACCESORIOS PARA LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

CAPÍTULO 12
COJINETES

12.1.- Cojinetes Radiales
12.2.- Cojinetes de Empuje

CAPÍTULO 13
LUBRICACIÓN

13.1.- Tipos de Lubricación
13.2.- Lubricación con Grasa
13.3.- Lubricación con Aceite

CAPÍTULO 14
ACOPLAMIENTO

14.1.- Acoplamientos de Engranajes
14.2.- Acoplamientos de Rejilla de Agarre Continuo
14.3.- Acoplamientos Elastoméricos
14.4.- Acoplamiento Flexible de Láminas Metálicas

CAPÍTULO 15
SELLADO DEL EJE

15.1.- Caja de Sellos
15.2.- Empaquetaduras
15.3.- Sellos Mecánicos

CAPÍTULO 16
MATERIALES DE FABRICACIÓN

16.1.- Materiales de Acuerdo con el ASME B73.1
16.2.- Materiales de Acuerdo con el API 610
16.3.- Otras Consideraciones

CAPÍTULO 17
INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

17.1.- Control por Regulación de Flujo
17.2.- Control por Recirculación
17.3.- Control por Variación de Velocidad
17.4.- Otras Consideraciones para el Control de Flujo

CAPÍTULO 18
MOTORES ELÉCTRICOS

CAPÍTULO 19
VIBRACIÓN MECÁNICA EN BOMBAS CENTRÍFUGAS

19.1.- Como se Miden las Vibraciones y Como son Interpretadas
19.2.- Que Dicen el Asme B73.1 Y el API 610 Sobre Vibración
19.3.- Causas de las Vibraciones en las Bombas Centrífugas

CAPÍTULO 20
PRINCIPALES TIPOS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

20.1.- Bomba de Succión Frontal
20.2.- Bomba Vertical en Línea
20.3.- Bombas Horizontales Multietapas
20.4.- Bomba Doble Succión Axialmente Partida, Entre Cojinetes
20.5.- Bomba Vertical Tipo Turbina

CAPÍTULO 21
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

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