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

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 mismo 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)
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
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
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.

Fotografía 1. AZIMA DLI DCX
Fotografía 1. AZIMA DLI DCX

 Valores Globales de Vibración en Carga:

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) RMSHorizontal (g)  RMSAxial (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 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 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 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 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 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
Figura 9. Señal Temporal representativa de un rodamiento defectuoso del lado opuesto acople del motor

Diagnostico del análisis de vibraciones sistema de bombeo pozo PPZ 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 verificación:


Figura 10 - Rodamiento lado acople del motor - Pista Interna
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 relacionaría con el fenómeno plasmado en la imagen inferior, lo cual estaría íntimamente ligado a la presencia de una desalineación.


Figura 16. Análisis del camino de rodadura
Figura 16. Análisis del camino de rodadura

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

Figura 17. Análisis de la descamación en rodamientos
Figura 17. Análisis de la descamación 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 signicativa entre el motor eléctrico y la cámara de empuje.

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

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