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Tecnologías para Maquinaria Rotacional

Dinámicas de Torsión de Maquinaria

 

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  Los ingenieros del SwRI instalaron un medidor / transmisor de tensión en el acoplamiento para identificar la velocidad crítica negativa en la transmisión del rotor.
 

Los ingenieros del SwRI instalaron un medidor / transmisor de tensión en el acoplamiento para identificar la velocidad crítica negativa en la transmisión del rotor.

Las frecuencias naturales generadas por la distribución de las flexibilidades de componentes de transmisión e inercias pueden causar daño cuando las velocidades críticas de torsión coinciden con altas frecuencias de excitación. Los trenes de proceso impulsados por motores sincrónicos o con algunos tipos de acoplamientos de velocidad variable pueden ser especialmente sensibles a daños por la resonancia debida a la excitación excesiva.

Los síntomas pueden no ser evidentes a partir de mediciones de vibración regulares, pero se pueden producir daños por desgaste en los dientes de engranajes y acoplamientos por alta fatiga de ciclo de los ejes.

Mediciones Torsionales

Southwest Research Institute (SwRI) utiliza mediciones de torsión para identificar problemas de vibración torsional y velocidades críticas dañinas en trenes de rotores. Si se sospechan problemas de movimiento de torsión, los ingenieros de SwRI pueden identificar:

 

El esfuerzo del acoplamiento muestra resonancia y desajuste mecánico al arrancar el tren del rotor.

 

El esfuerzo del acoplamiento muestra resonancia y desajuste mecánico al arrancar el tren del rotor.

  • Las velocidades con la máxima vibración

  • Frecuencia de vibraciones

  • Tensiones dinámicas y esfuerzos de torsión

  • Carga vibracional

  • Desajuste mecánico

  • Formas de modo de torsión

  • Efectos de las condiciones operativas 

Con un acondicionamiento de señales adecuado, el efecto de las vibraciones torsionales puede ser detectado por acelerómetros montados en la carcasa o por detección de movimiento del piñón en una caja de cambios. Sin embargo, el diagnóstico más confiable requiere una medida directa del eje. SwRI ofrece técnicas especiales de instrumentación para medir la velocidad instantánea o el par de transmisión en un eje en rotación.

Las simulaciones dinámicas torsionales proporcionan mayor fiabilidad al diagnóstico y un medio para evaluar cambios de diseño para la resolución de problemas.

Mapa de Velocidad Crítica

Los mapas de velocidad crítica, como el que se muestra a continuación, ayudan a los ingenieros de SwRI a evaluar un sistema de maquinaria de rotor. En combinación con las curvas de rigidez de rodamientos, el mapa muestra dónde probablemente ocurrirá la velocidad crítica. El mapa indica la efectividad de la amortiguación de los rodamientos al controlar las amplitudes de vibración. El mapa de velocidad crítica también muestra la posible efectividad de cambiar la rigidez de los rodamientos o sus soportes al cambiar la velocidad crítica.

Como parte del análisis torsional, SwRI predice las velocidades críticas de estado estable para trenes de rotor.

Como parte del análisis torsional, SwRI predice las velocidades críticas de estado estable para trenes de rotor.

Efectos de la Velocidad Crítica de Torsión

Las velocidades torsionales críticas se encuentran comúnmente por bajo de la velocidad a la que operan los trenes largos de rotores, particularmente aquellos con cajas de engranajes. Si la velocidad crítica está dentro del rango de velocidad de operación durante la puesta en operación, el daño puede acumularse rápidamente. Utilizando telemetría, los ingenieros de SwRI reúnen datos confiables sobre la gravedad de la velocidad crítica de torsión a partir de instrumentación para la medición del esfuerzo del eje instalados en los acoplamientos. Esta información se utiliza para evaluar la torsión tanto constante como oscilatoria. SwRI continúa evaluando la vibración torsional utilizando instrumentación y técnicas como:

  • Medidor de Torsión: Un transductor de velocidad de torsión acondicionado para su montaje en el extremo del eje

  • Acelerómetro Torsional: Un sensor piezoelastico o piezorresistivo para montaje al extremo del eje

  • Transductor de Vatios: Herramienta de medición de potencia reactiva instantánea para motores generadores

  • Aceleración de Carcasa: Herramienta para relacionar las reacciones de transmisión en componentes de impulsión o impulsados

  • Codificador de Eje: Técnica de desmodulación de señales de pulso para medir la velocidad instantánea en los extremos del eje o acoplamientos

  • Sensor de Pulso para Diente de Engranaje: Técnica que mide la velocidad instantánea del engranaje desmodulando las señales de pulso del diente del engranaje

  • Movimiento de Piñón: Técnica para relacionar las interacciones torsionales y laterales en la caja de engranes

 

Los datos de telemetría muestran un desajuste mecánico extremo del acoplamiento y sobrecarga durante el análisis de inestabilidad.

 

Los datos de telemetría muestran un desajuste mecánico extremo del acoplamiento y sobrecarga durante el análisis de inestabilidad.

Todos los instrumentos tienen algunas desventajas que limitan su precisión o practicidad para ciertas aplicaciones. SwRI ofrece una combinación de sensores para mejorar la confiabilidad del diagnóstico.

Inestabilidad de Embrague de Velocidad Variable

Los embragues de rueda de fricción pueden desarrollar inestabilidad de deslizamiento a una velocidad parcial que genera una respuesta torsional excesiva, produciendo daños a embrague y acoplamiento. SwRI utiliza instrumentación de telemetría de torsión para corregir estos problemas y proporcionar señales precisas para un diagnóstico de alta confiabilidad.

Para mayor información respecto a dinámicas torsionales en maquinaria o tecnologías para maquinaria rotativa de SwRI o cómo contactar a SwRI, favor de contactar a Jeff Moore, Ph.D., en la siguiente dirección jmoore@swri.org o al teléfono +1 210 522-5812.

 

maquinaria.swri.org

  

Información de Contacto

Jeff Moore, Ph.D.

Rotodinámica y Diseño Mecánico

+1 210 522-5812

jmoore@swri.org

maquinaria.swri.org

Terminología Relacionada

vibraciones de torsion

problemas de vibraciones

problemas del rotor de tren

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April 15, 2014