Vibration, dynamics and noise

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Condiciones transitorias en tuberías de diámetro pequeño

En este apartado resaltamos una pregunta que surge muy a menudo en relación con las vibraciones transitorias frente a las de estado estacionario.

¿Es importante evaluar las condiciones de operación transitorias en las tuberías de diámetro pequeño?
Las fallas en las tuberías de diámetro pequeño (TDP) continúan ocupando el primer lugar en cuanto a las fallas que se observan en muchos conjuntos de maquinaria – tanto en bombas de líquidos como en compresores de gas. Las TDP son las líneas de alivio, las tuberías de drenaje, los tubos de visualización y los accesorios pequeños conectados con las líneas de proceso principales (normalmente con un diámetro inferior o igual a 2 pulgadas). Un escape de gas o líquidos que se produzca en una instalación generará pérdidas incalculables tales como problemas de seguridad de los empleados, la necesidad de descontaminación del medio ambiente, la exposición pública, el incremento de los costos debido a la regulación, y por supuesto, el tiempo de inactividad. 

Auditoría de las vibraciones existentes en tuberías de diámetro pequeño

Según nuestra definición, una condición transitoria incluye:

  • El arranque y puesta en régimen de una estación de bombeo
  • Detenciones, incluida la parada de emergencia
  • Estrangulación de la válvula de control de presión en condiciones temporales o en otras condiciones de operación que no son las habituales

¿Por qué nos deben preocupar las condiciones transitorias?
Hay un par de razones:

  • La primera es que muchos operadores hacen con frecuencia una verificación de las vibraciones en las máquinas rotativas y en el sistema de tuberías y, por lo general, solo la realizan en condiciones estacionarias de operación y no se incluyen pruebas de eventos transitorios. Esto quiere decir que el operador no es consciente de los riesgos de vibraciones durante esos eventos.
  • La segunda es que el diseño de las tuberías de diámetro pequeño no se realiza en forma sistemática. En muchas situaciones, el diseño de las TDP se deja en manos de los instaladores en el taller o in situ. El resultado puede ser un enfoque inconsistente para las normas de diseño de las TDP. En otros casos, puede que el equipo de diseño evalúe el diseño de las TDP solo en condiciones estacionarias, y podría no evaluar el rango de condiciones transitorias.


Vibraciones transitorias altas
Aquí observamos un ejemplo que explica el riesgo. Durante una inspección in situ de una instalación de bombeo, Wood midió las vibraciones en condiciones estacionarias y transitorias. Se utilizó un analizador multicanal para evaluar las vibraciones de las tuberías de diámetro pequeño en puntos clave. Los datos se recopilaron durante un largo periodo de tiempo y después se utilizó un software especializado para procesar y analizar los resultados.

El siguiente gráfico solo muestra uno de los muchos resultados que se tomaron en las diferentes instalaciones del cliente. La escala vertical es la amplitud total de las vibraciones (pulgadas por segundo, pico) y la escala horizontal es tiempo (segundos). El valor recomendado para el análisis de vibraciones se muestra también como una línea horizontal negra. Cada color representa un punto diferente de la estación en el que se han realizado pruebas. Para una mayor simplicidad, solo se muestran 16 canales de datos de los 56 capturados. 

El cuadrado rojo muestra las vibraciones altas medidas durante la prueba de diferentes eventos transitorios. Los niveles de vibración exceden de forma significativa las directrices. En este caso, los eventos transitorios medidos ocurrirán varias veces al mes, así que cuanto más tiempo pase, mayor será el riesgo de fallas.

¿Esto es un riesgo de confiabilidad?
Las vibraciones transitorias se podrían tolerar si ocurrieran pocas veces. Sin embargo, si el evento transitorio se produce de forma regular, se debería considerar el riesgo de que se desencadene una falla por fatiga. Dependiendo de la frecuencia de las vibraciones y los niveles de esfuerzo durante un evento transitorio, unas pocas horas pueden ser suficientes para que las tuberías de diámetro pequeño acumulen los ciclos suficientes para causar una fisura.

Este ejemplo muestra la forma de la que las condiciones transitorias pueden ser las culpables de las fallas de las tuberías de diámetro pequeño. La inspección de vibraciones de Wood, o la evaluación de la línea base, es una buena forma de identificar los riesgos ocasionados por las vibraciones en las tuberías de diámetro pequeño y pueden incluir pruebas durante operaciones transitorias.

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