Por qué utilizamos sondas de desplazamiento en equipos rotativos y por qué nos preocupamos por los voltajes AC y DC.
- Fernando E. Romero, P.E.
- 27 sept
- 4 Min. de lectura
He estado pensando en esto durante meses y finalmente tuve tiempo de sentarme en mi escritorio esta mañana y escribirlo.
¿Por qué medimos desplazamientos en equipos rotatorios?
Todo es parte de la idea de “monitoreo de condición” y “protección de maquinaria”.
Como cuando alguien se somete a una prueba de estrés durante un examen físico. O cuando se monitoriza a un paciente durante una cirugía.
Un paciente puede tener varias sondas conectadas por diferentes motivos: temperatura, ritmo cardíaco, presión arterial, oxigenación sanguínea, etc.
De igual manera, monitoreamos los diferentes signos vitales de la maquinaria durante su funcionamiento. Cuanto más crítico sea el proceso, mayor será la vigilancia requerida.
La intención es poder diagnosticar y predecir la condición del equipo antes de que ocurra una falla.
Medimos temperaturas y presiones de proceso; monitoreamos la velocidad del eje, las temperaturas de los cojinetes y las vibraciones; y también podemos medir el desplazamiento del eje.
El desplazamiento del eje es fundamental, ya que en una turbina de vapor, un compresor, una turbina de gas o una bomba, el rotor o eje gira a muy alta velocidad, en condiciones extremas de temperatura y presión, contra componentes estacionarios.
Dentro de los equipos rotativos, el espacio siempre es reducido.
Los componentes sueltos, en cierto sentido, significan menor eficiencia.
¿Alguna vez han conducido por la autopista y los carriles se juntan, o se han quedado atrapado entre dos camiones a 120 km/h? Lo he visto en películas y da miedo.
Bueno, basta de imágenes. La cuestión es que dentro de las máquinas rotativas, el espacio es reducido, las holguras son muy cerradas.
Las distancias se miden con una precisión de varias milésimas de pulgada o micras.
Y es por eso que medimos el desplazamiento, el desplazamiento del eje para ser precisos.
Para ver si las cosas están funcionando como es debido dentro de una turbina o compresor, monitoreamos la posición y el comportamiento del eje dentro de los cojinetes.
De esto podemos inferir si se mantiene la alineación interna del rotor.
Podemos tener una idea de cómo se “comporta” el eje dentro de los cojinetes.
A esto lo llamamos comportamiento «rotordinámico». El diccionario de MS Word no parece reconocer esta palabra porque siempre muestra líneas rojas onduladas debajo.
Pero sé por otras referencias literarias que esta palabra es real. Representa el campo de estudio del comportamiento dinámico de las estructuras rotativas.
Para medir el desplazamiento del eje, utilizamos sondas de proximidad. Las he descrito anteriormente en publicaciones anteriores:
Los sistemas de sonda de proximidad nos permiten medir una dimensión que es directamente proporcional a la distancia entre el eje y la sonda.
Comencemos imaginando que solo tenemos una sonda instalada en una carcasa de cojinete.
Cuando no hay rotación, el eje se asienta en la parte inferior del rodamiento. Si medimos el voltaje del transductor de proximidad, observaremos un voltaje de DC constante.
A esto lo llamamos voltaje de brecha (gap voltage), y al instalar una sonda en una máquina, la configuramos para que muestre un voltaje de 10 o 12 VCD. Esto representa el punto medio del rango de la sonda.
Cuando el eje comienza a girar, es como un avión despegando.
El eje se eleva desde la parte inferior del muñón y cuando el rotor alcanza la velocidad de funcionamiento, la línea central del eje debe estar a la “altitud de crucero”.
A esto lo llamamos medir la "línea central del eje" y lo representamos en un "gráfico de línea central". En este gráfico, representamos cómo la línea central asciende desde 0 RPM hasta la velocidad de funcionamiento, y suele verse así:
La línea azul es la “altitud” del eje a medida que sube o lo levanta la cun̄a de aceite y alcanza la altitud de crucero.
Los números azules representan la velocidad del eje en RPM.
Una vez que alcanzamos la altitud y velocidad de crucero, nuestra máquina, nuestra turbina de vapor o compresor está “en operación” o funcionando.
Todos deberíamos esperar un viaje tranquilo, pero, inevitablemente, a medida que las cosas se desgastan o simplemente cambian las condiciones meteorológicas, las “condiciones del proceso” o la “condición mecánica” de la máquina pueden cambiar y causar turbulencias.
Profundizaremos más en el monitoreo de vibraciones y cómo se ven estas señales en la próxima publicación.
Por ahora quiero que recuerden esto:
La posición y el comportamiento de un eje dentro de un cojinete se pueden medir con una sonda de desplazamiento.
Una de estas sondas se llama sonda de proximidad y emite un voltaje directamente proporcional a la distancia entre la sonda y el objetivo (eje).
Cuando monitoreamos un equipo y medimos el desplazamiento del eje, podemos medir dos cosas:
La posición del eje dentro del cojinete. Esto es como medir la “altitud de crucero” de un avión con un altímetro. Esto está representado por el voltaje de la brecha (gap voltage), que es el componente de DC de la señal del sensor de proximidad.
Podemos medir las vibraciones del eje. Esto es como sentir turbulencia cuando volamos en un avión. Esto está representado por el componente de AC del voltaje medido por la probeta.
