Cómo fallan los rodamientos, los acoplamientos y los sellos, y cómo repararlos.
La vibración excesiva, los chirridos ruidosos, la emisión de calor superior al normal, las lecturas de presión fuera de la curva y las fugas de fluidos del proceso son signos de que la falla de la bomba es inminente. Para evitar más daños a la bomba API610 y al equipo aguas abajo, así como el costoso tiempo de inactividad por reparación, es imperativo llegar a la causa raíz del problema de la bomba y restaurarla para que alcance su máximo rendimiento rápidamente.
Los cojinetes, los acoplamientos y los sellos son los componentes de la bomba que fallan con más frecuencia. La experiencia ha demostrado que pasar por alto estos elementos no solo costará dinero en mantenimiento, sino también recursos y tiempo de inactividad que aumentarán los costos operativos. Aquí se explica cómo identificar las fallas de esas piezas, descubrir las causas fundamentales y evitar que vuelvan a ocurrir.
1. Rodamientos: cómo fallan
Muchas señales de alerta pueden ser indicadores de que se están gestando problemas en los cojinetes: lecturas de vibraciones más altas, un funcionamiento más ruidoso de lo normal y una temperatura elevada alrededor de la carcasa de los cojinetes son advertencias comunes. Presta atención a estos pequeños signos. No ignore ni siquiera el traqueteo menor; en el momento en que se escucha un fuerte chirrido, los cojinetes generalmente están dañados y la bomba está a punto de bloquearse.
Si bien los cojinetes generalmente se lubrican en la fábrica, requerirán un programa de lubricación individualizado según la aplicación de la bomba y el programa de funcionamiento. (Una excepción a esto son los rodamientos sellados). Si no se mantienen los rodamientos correctamente lubricados, se puede producir un sobrecalentamiento y fallas prematuras.
Una amenaza adicional para el correcto funcionamiento de los rodamientos es la contaminación del lubricante. La arena y otros contaminantes pueden dañar la superficie del rodamiento, causando un funcionamiento inconsistente y acortando la vida útil del rodamiento. Una amenaza menos común para los cojinetes es la desalineación y la vibración, que con el tiempo pueden causar desconchados y daños en la superficie del cojinete.
Cómo prevenir el fracaso
Establezca un programa de lubricación regular y documente la lubricación en un registro de mantenimiento. Evite los errores comunes de lubricación que se describen a continuación.
El error de lubricación número uno que se comete en el campo es agregar grasa mientras la bomba está funcionando. Si la bomba se engrasa durante el funcionamiento, la grasa no llegará a los elementos rodantes y los cojinetes se secarán. Siempre apague la bomba antes de agregar grasa a los rodamientos.
Nunca mezcle tipos de grasa. Diferentes espesantes de grasa pueden ser incompatibles y causar inanición o endurecimiento.
No engrase demasiado los cojinetes. La lubricación excesiva puede ser tan dañina como la lubricación insuficiente. El exceso de grasa puede causar una acumulación severa de calor y una falla prematura de los rodamientos. (Tenga en cuenta que los cojinetes sellados no requieren engrase adicional; si se agrega grasa a los cojinetes de tipo sellado, esto podría hacer que el sello se salga de su posición).
Inspeccione periódicamente el lubricante. Si parece estar contaminado, haga que lo analicen para determinar qué tipo de contaminantes se están infiltrando en la carcasa del rodamiento. Una vez que se haya determinado el tipo de contaminación, tome medidas correctivas para evitar que vuelva a ocurrir.
Un buen diseño del sistema y una instalación sólida deben evitar la vibración excesiva que puede provocar el descascarillado o la picadura de los rodamientos. Las bombas deben montarse de forma segura sobre una base nivelada, con sumo cuidado para apoyar la tubería de entrada para evitar cualquier tensión en la bomba. Un colgador de tubería instalado en la tubería de descarga debe soportar todo el peso, no la bomba o la carcasa. Consulte la Imagen 1 para ver la instalación y el soporte adecuados. Supervise periódicamente los equipos en busca de cambios en la vibración y la temperatura para identificar las condiciones cambiantes.
2. Acoplamientos: cómo fallan
Los acoplamientos fallan cuando el eje de la bomba y el eje del motor están desalineados. Pueden estar desalineados desde el principio debido a una instalación incorrecta o volverse así con el tiempo debido a la vibración del sistema. Una forma de identificar visualmente un acoplamiento defectuoso es buscar residuos negros debajo del área de acoplamiento de la bomba centrífuga. Esto es del inserto de acoplamiento que se coloca entre las bridas de acoplamiento. En un acoplamiento desalineado, las caras de las bridas que se frotan entre sí triturarán el inserto con el tiempo, produciendo una pila de virutas.
El otro indicador clave de acoplamientos desalineados es la vibración. Debe investigarse cualquier vibración por encima de lo que normalmente se observa durante el funcionamiento normal de la bomba.
Cómo prevenir el fracaso
La alineación del acoplamiento debe verificarse siempre que se sospeche un problema, debido a las virutas o vibraciones antes mencionadas, así como también como parte de un programa de mantenimiento de rutina. Siempre que se realicen reparaciones en la bomba, se debe verificar la alineación adecuada tanto antes de la puesta en marcha como después de que la bomba alcance la temperatura de funcionamiento (llamada "alineación en caliente").
La alineación paralela del acoplamiento debe verificarse primero colocando una regla a lo largo de las dos bridas del acoplamiento y midiendo el desplazamiento máximo en varios puntos alrededor de la periferia del acoplamiento. Si el desplazamiento máximo excede lo especificado por el fabricante del acoplamiento, se debe realinear el acoplamiento.
Una vez satisfecho con la alineación paralela, se debe verificar la alineación angular del acoplamiento con un micrómetro o calibre. Mida desde el exterior de una brida hasta el exterior de la otra a intervalos alrededor de la periferia del acoplamiento. Si la diferencia entre el máximo y el mínimo excede la tolerancia especificada por el fabricante del acoplamiento, se debe realinear el acoplamiento. Si es necesaria una corrección, se debe volver a verificar la alineación paralela. Consulte la Imagen 2 para conocer las técnicas adecuadas de alineación del acoplamiento.
3. Sellos mecánicos: cómo fallan
Las fallas de los sellos mecánicos suelen ser bastante fáciles de detectar: un goteo lento o, a veces, un flujo constante de fluido de proceso que se origina en la glándula del sello es un claro indicio. Los sellos son responsables de la mayoría de las fallas de los equipos rotativos durante la vida útil del equipo, pero rara vez son la causa raíz de la falla.
La selección incorrecta del material de sellado para el proceso es un error común. Una mala selección puede ocasionar que las juntas tóricas del sello se hinchen, agrieten o corroan la cara del sello. Si bien la mayoría de las personas sabe elegir un sello en función del fluido del proceso (por ejemplo, se necesita un sello más resistente para fluidos corrosivos), muchos no toman en cuenta las condiciones de operación. Un fluido como el agua normalmente se consideraría inerte. Sin embargo, agregue temperatura extrema y podría haber destellos y daños en la cara del sello.
Otra consideración de temperatura que puede afectar el sello, incluso si el material del sello se ha seleccionado correctamente, también tiene que ver con las condiciones de operación. Llevar una bomba detenida desde la temperatura ambiente hasta el funcionamiento inmediato de una temperatura extremadamente alta o un fluido sobreenfriado puede provocar un choque térmico en el sello y provocar grietas.
Las bombas que mueven fluidos más viscosos, como la pintura, pueden ver acumulaciones a lo largo de las caras y los bordes del sello. Con el tiempo, esto puede obstruir el sello y causar fallas. Consulte la Imagen 3 para ver un ejemplo de un sello que falló debido a la acumulación de pintura.
Más allá de estos problemas específicos de selección y aplicación del sello, la causa principal de la falla del sello es el funcionamiento en seco del sello, lo que puede causar un choque térmico o quemar los elastómeros del sello. Cualquier número de problemas sistémicos puede resultar en un funcionamiento en seco. Un nivel bajo de fluido de la fuente, bloqueos en el lado de succión de la bomba o el funcionamiento con descarga cerrada (cabeza muerta) pueden causar que la temperatura aumente y provoque la falla del sello.
Cómo prevenir el fracaso
El primer paso para evitar la falla del sello mecánico es seleccionar el sello adecuado tanto para el fluido del proceso como para las condiciones de operación. Revise la aplicación en detalle con el ingeniero de ventas de aplicaciones en lugar de seleccionar por defecto el tipo de fluido.
Si hay temperaturas extremas involucradas, considere cambios en los procedimientos de puesta en marcha para evitar un choque térmico en el sello. Introduzca gradualmente el fluido del proceso en la bomba para que todos los componentes alcancen la temperatura máxima más lentamente. La adición de elementos externos de calefacción o refrigeración es otra posible solución.
Para aplicaciones propensas a la acumulación de procesos en el sello, se puede agregar un sistema de lavado de sello externo para evitar que esas partículas se adhieran al sello. Si hay un sistema de lavado externo presente en una bomba, debe mantenerse en buen estado de funcionamiento y revisarse si se acumulan sellos y fallan.
Una vez que se selecciona el material de sellado adecuado para la aplicación, el enfoque debe cambiar al lado de succión del equipo para evitar el funcionamiento en seco. Si el fluido en la fuente se agota regularmente, se debe instalar un interruptor de control de nivel para evitar niveles bajos de suministro. Si se observa un flujo de descarga o una caída de presión, eso es una indicación de que se debe revisar la entrada para ver si hay obstrucciones. Excepto por períodos breves para las pruebas de rendimiento de la bomba, nunca se debe hacer funcionar una bomba con una descarga cerrada; los procedimientos de señalización y vigilancia pueden evitar que esto suceda.
Una solución para solucionar los problemas del sello es adaptar el proceso con una bomba sin sello. Estos diseños de columna cerrada verticalmente reducen las fugas a través del casquillo del acelerador, recogen cualquier fuga incidental dentro de la columna de la bomba y la descargan de vuelta al tanque de suministro o succión. Las bombas verticales sin sello son adecuadas para una amplia variedad de aplicaciones desafiantes, incluso aquellas con alto contenido de sólidos o fluidos a alta temperatura. La reconversión de una instalación de bomba horizontal con una bomba vertical de columna cerrada generalmente se puede lograr con cambios mínimos de tubería y la adición de soportes para configuraciones de montaje externo.
Documentación
La sabiduría convencional afirma que aquellos que no aprenden de la historia están condenados a repetirla; esto es cierto cuando se trata de mantenimiento y reparación de bombas. La documentación de las reparaciones puede ayudar a identificar futuras bombas con problemas y ayudar a diagnosticar futuras fallas en las bombas. Este importante paso final a menudo se pasa por alto una vez que la bomba vuelve a estar en funcionamiento.
Hay varios elementos clave a tener en cuenta. Cuantos más detalles se documenten, más fácil será identificar esos factores atípicos. Para empezar, las notas de mantenimiento deben incluir cualquier condición de funcionamiento inusual en torno al momento del problema de reparación (p. ej., un período de parada por vacaciones, temperaturas excepcionalmente altas, etc.). Anote la ubicación de la bomba en el proceso y el motivo por el que se identificó la bomba para su reparación (paro, rendimiento, fuga, ruido, amperaje, etc.).
Las notas de reparación también deben incluir el diagnóstico y los pasos tomados para reparar la bomba. Cuando se identifica como una bomba con problemas, se puede marcar para una inspección más detallada de los procedimientos de instalación, tubería, operación y reparación. Esta inspección más cercana debería resultar en la identificación de la causa raíz de las fallas.
El uso de datos históricos para eliminar problemas recurrentes extenderá la vida útil de la bomba y evitará el tiempo de inactividad del proceso.
por Jim Clayton
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