EliminandoEliminando la la CljiddComplejidad 2013 · 2018-12-26 · Agenda 1 Introducción 2...

EliminandoEliminando la la C l jid dC l jid dComplejidadComplejidad

20132013

SSSmart Smart ConnectionsConnections

Mejora de la Disponibilidad en Bombas Centrífugas mediante laBombas Centrífugas mediante la monitorización de vibracionesAntónio Afonso RoqueAntónio Afonso Roque

AgendaAgendaAgendaAgendaAgendaAgendaAgendaAgenda 1 Introducción

2 Analisis de vibraciones en Bombas

3 Ejemplos Prácticos (case studies)

4 Ejemplo de mediciones “alive” con recurso al modelo didáctico

[File Name or Event]Emerson Confidential27-Jun-01, Slide 3

3Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes

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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción Fallos en las bombas



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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción Tipo de Bombas



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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción Bombas centrífugas – principio de operación1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción



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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción Curva características de una bomba Curva características de una bomba

centrífugacentrífuga

1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción

centrífugacentrífuga



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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción Curva característica (BEP)Curva característica (BEP)

Pérdidas hidráulicas debido a choques y turbulencias;Pérdidas hidráulicas debido a choques y turbulencias;

Pérdidas hidráulicas en el interior del impulsor por roce (fricción);

Pérdidas hidráulicas por variaciones de área;Pérdidas hidráulicas por variaciones de área;

Pérdidas hidráulicas por variaciones de dirección del flujo del fluido;

Pérdidas hidráulicas por roce entre la superfície exterior del impulsor y el fluido;Pérdidas hidráulicas por roce entre la superfície exterior del impulsor y el fluido;

Pérdidas hidráulicas por recirculación interna entre el impulsor y el cuerpo;



Confidencial

11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción Curva características de una bomba Curva características de una bomba

centrífugacentrífugagg



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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción Cavitación



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Nota:

C d h it ió l b bCuando hay cavitación la bombatiene un caudal menor.



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Pala del impulsorCara frontal

dE la pala delimpulsor

IMPULSORb

a

impulsor

Aumento de presión

Liquido adyacente

IMPULSOR

Cara de atrás dE la pala del

impulsor

Fase 1

Fase 2Fase 3

Fase 4

bCara de atrás dE la pala del impulsor

Cara frontal dE la pala del impulsor

b

a

Pala del impulsor



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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción Controlo de la cavitación

Instalación

dNPSH NPSHd rNPSH NPSH

Bomba



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Bomba

2 2 –– AnalisísAnalisís de Vibraciones en de Vibraciones en bombasbombas2 2 –– AnalisísAnalisís de Vibraciones en de Vibraciones en bombasbombasbombasbombasbombasbombas Cavitación Cavitación de bombas: genera vibraciones Cavitación de bombas: genera vibraciones

aleatorias, debido al colapso (implosión) de burbujas sobre los álabes.

Puede destruir el rodete / rotor.Puede destruir el rodete / rotor.Presenta un sonido característico



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2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombas2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombasbombasbombasbombasbombas Cavitación – espectro típico



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2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombas2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombasbombasbombasbombasbombas Paso de álabes

El impulsor de la bomba produce un impulso de presión en el fluido cuando cada alabe pasa porpresión en el fluido cuando cada alabe pasa por la salida de la bomba. Este impulso excita la frecuencia de paso de los álabes



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2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombas2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombasbombasbombasbombasbombas Paso de álabes – espectro típico

Feq. ©



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2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombas2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombasbombasbombasbombasbombas Flujo turbulento

Cuando el flujo no es constante y se producirán perturbaciones aleatorias (flujo turbulento)perturbaciones aleatorias (flujo turbulento) causadas por variaciones de presión y de velocidad.



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2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombas2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombasbombasbombasbombasbombas Flujo turbulento – espectro típico

X RP

M

plitu

de

1 X

FPA

Amp

Feq. ©



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33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación Bomba centrífuga – sistema de refrigeración



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33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación Bomba centrífuga – sistema de refrigeración Bomba

3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación

Bomba



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33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación Bomba centrífuga – sistema de refrigeración Características del MotorCaracterísticas del Motor

Manufacturer ABBSerial Number 2008230/1Frame AMA500L8Output 1300 kWFrequency 50 HzFrequency 50 HzNumber of Poles 8 PolesRated Speed 745 rpmSplit 0,67 %Rated Voltage 6600 VRated Current 149 ARated Current 149 AIi/In ‐Rated Torque ‐ NmDesign ‐Insulation Class FService Factor ‐Duty Cycle S1Enclosure IP55MountingAprox. Weight 6100 kg



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33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación Bomba centrífuga – sistema de refrigeración Características de la bomba

Manufacturer WiloModel 30/30 Alet DSerial Number 81209084/149

Operation Mode ContinuousFluid Pumped WaterOperating Temperature (minimum) ‐ ºCOperating Temperature (normal) ‐ ºCOperating Temperature (maximum) ‐ ºCVapour Pressure ‐ barA@ºCSpecific Gravity ‐Specific Heat ‐ kJ/kgºCViscosity (operating) ‐ cPViscosity (at start‐up cold) ‐ cPSolids Content / Size ‐ mCCapacity (minimum) ‐ m3/hCapacity (design) 8000 m3/hCapacity (maximum) ‐ m3/hSuction Pressure (normal/design) ‐ barADicharge Pressure 4,71 barADifferential Pressure ‐ barDifferential Head ‐ mNPSHA ‐ m



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Pump Speed (normal) 745 rpm


10.2

5.8



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5 x Rpm=5 x 795=3725= Fpa

Harmónicas de Fpa



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33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación Evolución de NGV en el punto 4 Vertical

10.2

5.8

Esta variación tiene origen en las diferentes condiciones de funcionamiento en términos de presión. Después de varias experiencias se llegó a la conclusión de que elvarias experiencias se llegó a la conclusión de que el grupo vibraba menos cuando la presión en el colector en la salida de la bomba era de +/- 4,6 bar. Sin embargo la bomba continuaba cavitando.



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bomba continuaba cavitando.

33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación Bomba centrífuga – sistema de refrigeración

3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación

Video 1

Video 2

Video 1



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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube Bomba pitot



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3

4



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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube Evolución de NGV en el punto 8 dirección horizontal. La intervención originó una evolución de NGV en el punto

3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube

La intervención originó una evolución de NGV en el punto 8H. La lectura de fase en las direcciones radiales del punto, indicaban una diferencia cerca de 180°. En la inspección efectuada se detectó que el cierre En la inspección efectuada se detectó que el cierre mecánico que está solidário con el rotor comezaba a rozar en la estructura de salida de la bomba.

La intervención consistió en la sustitución del eje, (el que estaba montado había sido recuperado), de los rodamientos, de contacto angular y al final se llevó el , g yconjunto rotativo a equilibrar en banco.



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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube Espectros antes de la reparación

4701 CPM12 / R12 mm/s Rms



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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube

En la inspección realizada se detectó que el cierre

3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube

En la inspección realizada se detectó que el cierre mecánico que se quedaba solidario con el rotor empezó a rozar la estructura de la bomba.

La Intervención consistía en sustituir el eje (el que estaba La Intervención consistía en sustituir el eje (el que estaba montando había sido recuperado), todos los cojinetes y el equilibrado del conjunto rotativo en banco.



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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube Espectros después de la reparación

4705 CPM3,1 mm/s , /

Rms



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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube Comparación de espectros antes y después



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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube NGV - Confirmación de la reparación efectuada



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33 -- Ejemplo 3Ejemplo 3 –– Modelo didácticoModelo didáctico33 -- Ejemplo 3Ejemplo 3 –– Modelo didácticoModelo didáctico3 3 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Modelo didácticoModelo didáctico3 3 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Modelo didácticoModelo didáctico Bomba centrífuga - modelo didáctico



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33 -- Ejemplo 3Ejemplo 3 –– Modelo didácticoModelo didáctico33 -- Ejemplo 3Ejemplo 3 –– Modelo didácticoModelo didáctico3 3 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Modelo didácticoModelo didáctico3 3 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Modelo didácticoModelo didáctico En operación normal



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33 -- Ejemplo 3Ejemplo 3 –– Modelo didácticoModelo didáctico33 -- Ejemplo 3Ejemplo 3 –– Modelo didácticoModelo didáctico3 3 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Modelo didácticoModelo didáctico3 3 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Modelo didácticoModelo didáctico En cavitación

6 R F1 x Rpm

6 x Rpm= Fpa

2x Fpa 3x Fpa



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44 -- Ejemplo “Ejemplo “alivealive””44 -- Ejemplo “Ejemplo “alivealive””4 4 Ejemplo Ejemplo alivealive4 4 Ejemplo Ejemplo alivealive Wireless



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