Caso de Bomba Vertical que precisó del Diagnostico por Termografia

Uno de los equipos más frecuentes en el sector energético son las bombas verticales. La razón, se trata de equipos con buenas características para bombeo de líquidos procedentes de pozos no demasiado profundos (en este caso la balsa de agua de circulación de la central). El diagnostico por termografia en estos equipos puede suplir las carencias de otras tecnologías fundamentalmente

a nivel de accesibilidad.

Ahora bien, seguro que os planteáis la pregunta de

¿Porqué esta Falta de Acceso?

Para ello se deben entender las

Características del Equipo,

que suele ser la causa de ello; en este caso, la variable crítica es la altura total del equipo desde la base de la linterna (zona de soporte del cuerpo inferior de bomba a firme de planta). El

Croquis

es el siguiente:

diagnostico por termografia

Apoyos

Bomba

Estos equipos presentan, por lo general, 2 rodamientos en la parte superior del eje de la bomba, estando este sumergido con una serie de apoyos intermedios que generan una carga hidrodiámica de sustentación ante los desplazamientos y cargas generados en la impulsión. Ahora bien, la totalidad de la carga axial del conjunto se soporta sobre tal rodamiento debiendo presentar, por tanto, buenas características para aguantar empujes en esa dirección del eje de la bomba.

Se trata de rodamientos accesibles si bien en algunos casos se requiere de cierto elemento de elevación (taburete u otros), no requeriendo dispositivo preventivo de seguridad salvo que

la elevación sobre el suelo supere los 1,5 metros.

diagnostico por termografia

Motor

En el motor existen 2 rodamientos, uno en el lado libre otro en el acoplamiento siendo problemática la accesibilidad al superior sí lo es el tamaño del motor. En muchos casos los motores presentan una doble altura, la de obra al nivel de la base de la bomba (linterna) u otra superior para el acceso a la parte inferior del motor. Pese a ello como digo en motores grandes el superior suele resultar inaccesible; en el caso que nos ocupa ni siquiera existía esa segunda plataforma.

diagnostico por termografia

¿Diagnostico por Termografia de qué?

El equipo a analizar presenta las siguientes características:

  • Motor INDAR 1100 KW 6600 V 125 A 496 rpm
    • Rodamientos
      • FA6034M-C3 + FAG7330BCBM SUPERIOR (R1)
      • FAG6040M-C3 INFERIOR (R2)
  • Acoplamiento Jaure
  • Bomba Flowserve – 21 m altura – caudal 13428 m3/h
    • Rodamientos
      • FAG6040M + FAG29340E (R3)

Ahora bien,

¿Qué es accesibilidad?

Claro, la pregunta parece lógica cuando estamos hablando de subirnos a un motor de 10 metros sobre la altura del suelo, tampoco parece tan especial. Por eso más que hablar de accesibilidad se debería hablar de acceso seguro. En algunas centrales, las menos se instalan andamios que quedan fijos o en algunos casos móviles para poder acceder a la parte superior del motor; las razones, obviamente, aspectos de control del equipo. La otra posibilidad sería usar un

Recurso Preventivo

para acceder a la toma de medidas. Este suele consistir en un andamio móvil o permanente con las requeridas medidas de seguridad (barandillas y otros) que eviten la caída ante las posibles circunstancias que puedan plantearse. En general podemos decir que este tipo de accesos se instalan cuando la planta ya tiene un tiempo de operación, para evitar males mayores en perdidas de tiempo o consecuencias para el trabajador caso de posibles accidentes, algo obviamente mejorable puesto que los equipos han de controlarse desde las primeras horas de operación.

diagnostico por termografia

Entonces ¿para esos casos? si en esas circunstancias no se dispone de acceso

¿Cómo se puede Realizar la Medida?

Habría que matizar que para el caso de un estudio como el de esta entrada cada técnica de inspección presenta sus características de transmisión con la distancia, siendo en muchos casos suficiente con la medida en el rodamiento inferior,; dicho esto si el acceso es necesario lo habitual es utilizar un escalera, arnés de seguridad y un recurso preventivo consistente en una persona con una determinada formación en seguridad y recursos laborales.

Ahora bien, en este

Caso concreto

de Diagnostico por Termografia debido a la urgencia y criticidad de la situación no se pudieron rellenar permisos y se hubo de realizar el trabajo con acceso a 2 de los 3 grupos de rodamientos en el equipo. 

diagnostico por termografia

¿Porqué?

Urgencia, pues en el equipo se han realizado unas serie de intervenciones, no habiéndose restituido la condición del mismo. Este contexto se debe comentar aunque de manera breve puesto que el equipo presenta una

Larga historia de Problemas y Trabajos:

  • Se trata de 2 grupos de operativa similar del 50%, por lo que los 2 funcionan de manera simultánea.

  • Uno de ellos, el 20, siempre ha presentado niveles superiores de vibración.

En este grupo en uno de los recientes arranques se aprecian ruidos e incrementos en los sistemas de control de vibraciones en el centro de datos de la central.

  • Sin entrar en más detalle se concluye la existencia de problemas en los rodamientos de bomba.
  • El ruido disminuye si bien los niveles de vibración se mantienen estables.

La alineación, realizada con láser y suficiente calidad, es correcta pese a la criticidad y complejidad que presenta en este tipo de equipos.

Todo ello hace pensar en que algo no se ha hecho bien debiéndose realizar alguna medida adicional sobre el equipo.

Ante esto se realizó el siguiente

Procedimiento para la Realización de los Trabajos

Se nos llamó la tarde anterior, teniendo que desplazarnos con lo puesto de Madrid a Tarragona para los trabajos.

Lo primero es

Revisar la Máquina,

seguro que si habéis trabajado en mantenimiento sabéis a lo que me refiero:

  • Echar un vistazo al enfermo

  • Darse una vuelta alrededor del Equipo

  • Palpar la vibración.

  • Analizar el Entorno.

diagnostico por termografia

De esa primera inspección llamó la atención el hecho de existir

vibración transmitida a través del mallado metálico existente en el cubo de hormigón que circunda la bomba.

Después se

Visita la Sala de Control,

área donde típicamente se ubican todos los monitores con parámetros de proceso y operación, entre ellos la vibración mecánica. Se anotaron las características de sondas, así como se nos entregaron los datos históricos más relevantes (de los últimos días) de los 2 grupos analizados. No es el objeto del post detallar todos los datos anotados si bien sí categorizarlos:

  • Frecuencias

más destacadas en espectro de vibración.

  • Amplitudes

más elevadas en los apoyos verificados.

diagnostico por termografia

En base a todo lo anterior

Se preparan las Lecturas

el portátil obviamente, debiéndose tomar las medidas únicamente en el rodamiento inferior del motor y superior de bomba por lo indicado con anterioridad.

Las variables configuradas son:

  1. Velocidad mm/s Pk
  2. Aceleración g´s Pk
  3. gSE Spike Energy PkPk

Las iniciales Pk se refieren a recolección pico,calculada a partir de la señal eficaz sin más que multiplicar por raíz de 2.

  • En ultrasonidos no se prepara ruta pero sí resulta necesario su uso (por contacto) dadas las limitaciones existentes para la medida en el rodamiento superior; ¿porqué? debido a que la señal ultrasónica por estructura presenta una no excesiva perdida de intensidad frente a la distancia como sí presenta, sin embargo, el ultrasonido aéreo.
  • Para la medida de temperatura se utilizará una cámara de termografia.
  • Lámpara estroboscópica para apoyo a la inspección sensorial en el acoplamiento.

Medidas obtenidas

Los puntos recolectados son 2 (rodamiento motor lado acople) y bomba (lado acople igualmente) siendo los

Niveles

existentes:

  • mm/s 2H 2,80 mm/s Pk, 4,64 gSE PkPk, 1,38 g´s PkPk
  • mm/s 2V 2,01 mm/s Pk, 4,32 gSE PkPk, 1,34 g´s Pk
  • mm/s 3V 0,86 mm/s Pk, 3,01 gE PkPk, 0,74 g´s Pk
  • mm/s 3A 1,22 mm/ Pk, 4,39 gSE PkPk, 0,33 g´s Pk

(H  y V son las iniciales de direcciones horizontal y vertical – 2 cualesquiera de direcciones contenidas en el plano transversal de la máquina; A es la inicial de la medida axial paralela al eje de la máquina)

(las medidas en sala de control en el rodamiento superior no superaban los 4 mm/s Pk)

Se utilizaron

Unas Alarmas 

obtenidos en base al trabajo con el histórico de varios de estas bombas verticales con configuraciones similares a la de este equipo (altura desde la linterna).

diagnostico por termografia

Diagnostico de las Medidas

Los datos más significativos observados son:

  • Aparición de la Frecuencia de pista exterior del rodamiento montado en la ubicación superior del motor, si bien con amplitudes no valorables por la ubicación usada (alejada).

  • Niveles elevados de aceleración en alta frecuencia en motor (apoyo inferior).

  • Las frecuencias aparecen en espectros de velocidad de vibración convencional (mm/s y g´s) si bien no aparecen en los espectros de demodulación. A partir de este dato se puede concluir que el rodamiento superior no presenta desgaste significativo en elementos de rodadura.

Gráfico 1

diagnostico por termografia

(Espectro de vibración Bomba10 Superior – Bomba20 Inferior; trazas de defecto en pista exterior)

  • Niveles no elevados en decibelios en el rodamiento inferior del motor si bien sin trazas en el ruido de fricción. Los niveles son prácticamente similares a los existentes en el mismo apoyo del otro motor; ello no indica que el apoyo superior esté bien pese a que la señal ultrasónica se transmite de óptima manera a nivel de estructuras y todo el grupo presente una estructura común.

    El hecho de que los niveles de dB no sean elevados, en base a la experiencia del consultor, justifica la ausencia de problemas en ese rodamiento inferior.

Gráfico 2

diagnostico por termografia

(recordar que el rodamiento de la bomba es nuevo)

Con todo lo anterior la única conclusión que puede sacarse es que existen trazas de

Defecto en el Rodamiento Superior del Motor,

pero sin una indicación clara de la severidad.

Finalmente,

  • El diagnostico por termografia muestran una temperatura superior en ese rodamiento superior (+12º en relación a similar posición de la otra bomba). Foto tomada desde una pasarela adyacente a la misma altura.

Gráfico 4

diagnostico por termografia

Es decir, el defecto es sobrecarga pese a las recientes intevenciones.

Razones del Problema

Obviamente, esa es la problemática existente:

Sobrecarga

en Rodamiento, ahora bien, las causas pueden ser variadas si bien a tenor de los bajos niveles de vibración existentes estas se limitarían bastante. Obviamente, esa no era la cuestión del estudio sino determinar la verdadera severidad de la problemática existente que no es elevada, pese a que

un rodamiento reduce su vida útil de manera cúbica en relación con la carga dinámica por lo que habrá que prestar particular atención a su evolución,

para lo que se habrá de controlar el apoyo con técnicas especiales y de mayor especificidad que las existentes en sala de control (básicamente medidas convencionales de vibración).

Causas del Problema

En este caso concreto, en base a mi experiencia y conocimiento en este tipo de máquinas creo que la causa obedece a un

Fenómeno de Resonancia Estructural.

diagnostico por termografia

Pensad que se trata de máquinas con una debilidad estructural importante siendo en este caso además la rpm baja en el equipo. Por tanto, pese a los niveles bajos de vibración en los puntos de medida chequeados, algo achacable a la propia morfología del modo de vibración existente (presencia de nodos o antinodos), existen

fenómenos de movilidad estructural que pueden hacer sobrecargarse a ese apoyo por sus características de diseño

(más capacidad de carga axial que el inferior en el motor por poner un ejemplo).

Ello justificaría también la percepción de vibración transmitida a través del cubo de hormigón.

Otra posibilidad tampoco descartable sería la existencia de algún problema adicional relacionado con el

montaje?,

algo difícilmente valorable desde donde se toman las medidas, si bien por el histórico de trabajos existente todo parece apuntar hacia una existencia de resonancia quizás generada por alguna modificación hecha en los recientes trabajos de alineación. No quiero decir con esto que dicha intervención no  se haya realizado correctamente sino que

cualquier trabajo y modificación estructural deberían pasar por una caracterización de las frecuencias propias de la estructura soporte.

Esa debería ser la medida futura, tratar de realizar un estudio que permita determinar las frecuencias naturales de vibración en alguna de las paradas programadas futuras sobre los equipos.

diagnostico por vibracion

¿Te ha parecido interesante este Caso de Diagnostico?

Seguro que sí, desde luego que resulta de interés si bien también pone de manifiesto las limitaciones que puede tener un

¿Estudio en la fase de Operación de los Equipos?,

si por su diseño se trata de sistemas de mantenimiento complejo o especial. En este caso, las medidas sirven únicamente para confirmar la severidad de un problema de origen mecánico si bien sin la posiblidad de plantear soluciones a la causa raíz. Y además fijaros que el 90% del éxito se debe al diagnostico por termografia.

Una

Alternativa

podría consistir, eso sí siempre buscando evitar un mal mayor realizar un seguimiento de su condición y en el momento que se manifieste el defecto en la rodadura bien por incrementos en aceleración o en ultrasonidos, realizar la sustitución y en ese momento realizar un análisis de causa raíz consistente este en la determinación de esas frecuencias naturales.

Pues nada, como verás el mantenimiento predictivo presenta una

Importante Casuística.

Este tipo de situaciones evidentemente hace que para estos equipos (bombas verticales) si se quieren obtener unos adecuados resultados para la inspección sea condición indispensable realizar una caracterización dinámica del sistema.

Finalmente, como en otras entradas sugerirte que utilices la sección de comentarios para contarnos tus experiencias que seguro tienes si has realizado este tipo de inspecciones en bombas verticales. Espero que uses el diagnostico por termografia como apoyo a otras herramientas de mantenimiento; y si lo haces de otra manera aquí te espero no sólo para asesorarte

sino también para aprender de tí. 

diagnostico por termografia

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Comentarios (2)

  1. alejandro nardoni

    muy buena la experiencia sobre la bomba y el uso del instrumento de termografia !!!

    Responder
    1. admin (Publicaciones Autor)

      Gracias Alejandro. Yo siempre he insistido en la necesidad de coordinar el uso de diferentes tecnologías para un más completo diagnóstico. En este caso, por cuestiones de no poder planificar el acceso y permisos al rodamiento superior; en otros porque los modos de fallo del equipo justifiquen su uso.

      Responder

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