¿Qué es CAVITACIÓN y cómo prevenirla? - TRACTIAN
Summary
TLDREn este video, Omar Chávez, ingeniero de tracción, explica en detalle el fenómeno de la cavitación, un problema que afecta a los sistemas de transporte de fluidos. Se describen sus causas, como la disminución de presión y la presencia de burbujas que implosionan en las bombas, y se destacan las graves consecuencias como erosión, consumo excesivo de energía y fallos mecánicos. Además, se aborda la importancia del monitoreo de vibraciones para detectar cavitación en tiempo real y prevenir daños catastróficos en equipos críticos. Finalmente, se ofrecen recomendaciones para inspecciones y mantenimiento proactivo.
Takeaways
- ⚙️ La cavitación es un fenómeno muy dañino que puede afectar cualquier sistema que transporte fluidos, causando daños en poco tiempo.
- 🔧 La cavitación produce erosiones visibles, como pequeñas 'bolitas' en los equipos, y genera un ruido característico de pequeños estallidos.
- 🛠️ El sonido de cavitación es una señal de daño ya hecho; además, puede causar consumo anormal de energía, fluctuaciones, y fallos en retenes y fugas.
- 🌡️ La temperatura a la que hierve el agua depende de la presión, lo que influye en el comportamiento de los fluidos en sistemas industriales.
- 🚰 Cuando las burbujas de vapor se forman debido a una presión baja y luego pasan a zonas de alta presión, implosionan y dañan los rotores de las bombas.
- 💥 La cavitación puede generar presiones de entre 80,000 y 110,000 PSI en milisegundos, lo que es suficiente para arrancar pequeñas piezas de las bombas.
- 🔄 La disminución de presión en los fluidos puede ocurrir debido a la fricción con las tuberías o cambios en el diámetro de estas.
- 🧪 La cavitación ocurre cuando la presión cae por debajo de la presión de vapor del fluido, lo que crea burbujas de vapor.
- 👷 Aunque se hagan mantenimientos regulares en los equipos, la cavitación puede ocurrir si el diseño o el sistema de transporte de fluido tiene fallas.
- 📊 El análisis espectral y el monitoreo de vibraciones en línea son estrategias claves para identificar la cavitación antes de que ocurra un fallo grave.
Q & A
¿Qué es la cavitación?
-La cavitación es una condición extremadamente dañina que puede afectar cualquier sistema diseñado para transportar fluidos. Se produce cuando las burbujas de vapor en un fluido implosionan, liberando energía que puede erosionar las superficies de las máquinas, como los rotores de las bombas.
¿Cuáles son los principales problemas asociados a la cavitación?
-Los problemas principales incluyen la erosión del material, el ruido característico por las implosiones de burbujas, el consumo anormal de energía, fluctuaciones y fallos en los retenes, lo que puede provocar fugas en el sistema.
¿Cómo afecta la presión a la formación de burbujas en un sistema de transporte de fluidos?
-Cuando el fluido pasa de una zona de baja presión a una de alta presión, las burbujas formadas implosionan y liberan energía. Si la presión del fluido cae por debajo de la presión de vapor, se crean burbujas de vapor, lo que lleva al fenómeno de la cavitación.
¿Por qué es importante controlar tanto la presión como la temperatura en un sistema de fluidos?
-Es esencial porque el punto de ebullición de un fluido depende de ambos factores. Si la presión disminuye demasiado o la temperatura aumenta, el fluido puede vaporizarse, generando burbujas de vapor que causan cavitación.
¿Qué factores contribuyen a la disminución de presión en un sistema de transporte de fluidos?
-Dos factores principales son la fricción del fluido con las paredes de la tubería y los cambios en el diámetro de la misma. Cuando el diámetro disminuye, la velocidad del fluido aumenta, lo que reduce la presión.
¿Cómo se puede identificar la cavitación en una máquina?
-Se puede identificar por el ruido de alta frecuencia que generan las burbujas al implosionar. También puede detectarse mediante un análisis espectral de vibraciones que muestra aumentos significativos en la vibración del equipo.
¿Qué estrategias se pueden usar para detectar la cavitación en equipos críticos?
-Algunas estrategias incluyen inspecciones periódicas visuales del rotor, recolección de datos de vibración del equipo y el monitoreo en línea continuo con sensores que detectan cambios en el espectro de vibración.
¿Qué es la presión de vapor y por qué es importante en la cavitación?
-La presión de vapor es el límite de presión por debajo del cual un fluido comienza a vaporizarse. Si en un sistema de transporte de fluidos la presión cae por debajo de este límite, se generan burbujas de vapor que causan cavitación.
¿Qué consecuencias tiene la cavitación en los rotores de las bombas?
-La cavitación provoca la erosión del material del rotor debido a la implosión de las burbujas, lo que genera un desgaste irregular y puede causar fallos graves en el equipo.
¿Cómo ayuda el monitoreo de vibraciones en línea a prevenir fallos por cavitación?
-El monitoreo en línea utiliza sensores para recoger datos de vibración continuamente, lo que permite detectar cualquier cambio anómalo en tiempo real. Esto ayuda a actuar antes de que se produzcan fallos graves y a identificar las posibles causas del problema.
Outlines
💥 Introducción a la Cavitación y sus Consecuencias
En este párrafo, Omar Chávez presenta el tema de la cavitación, un fenómeno extremadamente dañino para los sistemas que transportan fluidos. Explica que la cavitación causa erosión en los equipos, desgaste no uniforme y ruidos característicos de pequeños estallidos. Los problemas más comunes incluyen el desgaste de componentes, consumo excesivo de energía y fugas. La cavitación ocurre cuando burbujas en el fluido implosionan bajo alta presión, liberando energía y causando daños en los rotores de las bombas. Este fenómeno se ve agravado por las condiciones de presión y temperatura, y afecta especialmente a sistemas mal diseñados o con problemas como obstrucciones y fugas.
📊 Estrategias para Identificar y Mitigar la Cavitación
Este párrafo describe las estrategias para identificar y mitigar la cavitación en sistemas críticos de transporte de fluidos. Aunque el mantenimiento adecuado es esencial, puede no ser suficiente, por lo que se destacan métodos como inspecciones visuales y la recopilación de datos de vibración. Sin embargo, estas tácticas tienen limitaciones, especialmente cuando los equipos están en funcionamiento. La solución más efectiva es el monitoreo en línea con sensores que detectan cambios en el espectro de vibración en tiempo real, permitiendo la identificación temprana de problemas como la cavitación. Se presenta un caso práctico de una fábrica donde se utilizó esta tecnología para prevenir daños graves, destacando la importancia del análisis espectral para una respuesta proactiva.
Mindmap
Keywords
💡Cavitación
💡Presión de vapor
💡Implosión
💡Rotura del rotor
💡Fluctuaciones de presión
💡Monitoreo de vibraciones
💡Erosión por cavitación
💡Punto de ebullición
💡Fallas funcionales
💡Análisis espectral
Highlights
La cavitación es una condición extremadamente dañina que puede afectar a cualquier sistema diseñado para transportar fluidos.
La cavitación provoca pequeñas erosiones en el equipo, visibles como bolitas por todo el equipo, y se distingue del desgaste por oxidación.
El daño por cavitación es muy característico y genera un ruido particular que se puede escuchar cuando el daño ya está hecho.
La cavitación también causa problemas asociados como el consumo anormal de energía y el fallo de retenes y puntas que pueden provocar fugas.
El fenómeno de cavitación ocurre cuando burbujas en un fluido implosionan al pasar de una zona de baja presión a una de alta presión en una bomba centrífuga.
La implosión de burbujas durante la cavitación libera mucha energía, alcanzando presiones de hasta 110,000 PSI en menos de un milisegundo.
Los rotores de las bombas no están diseñados para soportar la tensión de estas implosiones, lo que provoca la erosión y desgaste de los componentes.
La cavitación se produce cuando se alcanza la presión de vapor de un fluido, generando burbujas de vapor dentro del sistema.
El mal diseño de los sistemas de transporte de fluidos, obstrucciones, o fugas pueden contribuir a la aparición de la cavitación.
La cavitación es un fenómeno de alta velocidad que ocurre sin un patrón temporal definido y puede afectar incluso sistemas bien mantenidos.
La inspección visual del rotor no es la mejor estrategia para identificar la cavitación, ya que solo muestra daños cuando la máquina está parada.
El monitoreo de vibraciones en línea permite identificar problemas de cavitación en tiempo real, antes de que se produzcan fallos graves.
El análisis espectral es la mejor forma de identificar cavitación, ya que muestra rupturas en el espectro de vibración del equipo.
El ruido de alta frecuencia es un signo característico de la cavitación y puede ser detectado en los gráficos de análisis espectral.
La plataforma de monitoreo en línea también proporciona alertas y prescripciones de las posibles causas de la cavitación, facilitando la inspección técnica.
Transcripts
yo soy Omar Chávez ingeniero de traction
y el día de hoy vamos a hablar de qué
habitación Acompáñame
probablemente has oído hablar de la
cavitación e incluso conozcas sus
problemas y consecuencias pero realmente
Qué es y cómo se producen las máquinas
la cavitación es una condición
extremadamente dañina que puede afectar
a cualquier sistema diseñado para
transportar fluidos además causa daños
en poco tiempo dependiendo de la
intensidad del problema cualquiera que
haya perdido alguna vez una bomba debido
a la cavitación sabe de lo que estoy
hablando y si esa máquina es crítica ahí
es cuando vienen los dolores de cabeza
la cavitación provoca pequeñas erosiones
como estas es muy característico porque
tendrás estas bolitas por todo el equipo
puedes distinguir visualmente lo que es
desgaste por cavitación y lo que es
erosión por oxidación este daño
comenzará a remover material y como no
es uniforme genera un ruido muy
característico
Si pasas cerca de la máquina es posible
que incluso lo escuches porque es el
sonido de pequeños estallidos pero el
problema es que si puedes escucharlo
probablemente el daño Ya está hecho
otros problemas asociados a la
cavitación son el consumo anormal de
energía que puede provocar fluctuaciones
y el fallo de puntas y retenes que puede
causar fugas
si hay burbujas en el fluido y este pasa
por una bomba centrífuga por ejemplo las
burbujas llegan a la zona de aspiración
a baja presión y pasan rápidamente a una
zona de alta presión cuando llegan al
impulsor de la bomba Este cambio brusco
presiona las burbujas con gran fuerza
haciendo que implosionen y liberen mucha
energía creando un pequeño chorro de
presión que llega a la superficie del
rotor estamos hablando de decenas de
miles de PSI se estima que esta presión
alcanzan los 80 a 110.000 PSI en menos
de un milisegundo la gran mayoría de los
rotores de las bombas no están ni
siquiera cerca de soportar este tipo de
tensión superficial por lo que la
cavitación comenzará a arrancar pequeñas
piezas del rotor las palas y todo lo
demás que entra en contacto con el agua
causando toda esta degradación que vimos
antes creo que estaba claro el impacto
de la cavitación pero ahora no he dicho
que es ni cómo sucede Así que vamos
estamos acostumbrados a pensar que la
temperatura en la que hierve el agua es
de 100 grados centígrados cierto
Simplemente no es la respuesta completa
de hecho la temperatura a la que hierve
depende de la presión a la que está
sometido el líquido observando esta
tabla Aquí vemos que a 100ºc hierve a la
presión atmosférica dada en metros
columna de agua pero si el agua tuviera
una presión de 2 metros columna de agua
por ejemplo herviría a 60 grados
centígrados en lugar de 100 así que de
hecho tenemos dos parámetros que son
importantes para este proceso de
vaporización la temperatura y la presión
del mismo modo los fluidos tienen
límites de temperatura y presión a los
que deben funcionar sin que empiecen a
vaporizarse el límite de temperatura se
llama punto de ebullición y el límite de
presión se llama presión de vapor Así
que estos dos límites deben de ser
respetados durante el transporte de
fluidos con aún más atención a la
presión que es lo que normalmente no se
presta tanta atención así básicamente a
lo largo de la tubería Industrial hay
dos principales que contribuyen a la
disminución de la presión durante el
flujo del fluido habrá naturalmente una
pérdida de energía debido a la fricción
del fluido con la tubería y cuanta menos
energía menor será la presión Por lo que
Cuanto más lejos del origen del
movimiento la presión del fluido también
disminuye y el otro efecto se debe a los
cambios en el diámetro de tuberías de
acuerdo con las leyes de la mecánica de
fluidos siempre hay una disminución de
sección de flujo es decir cuando el
diámetro de la tubería disminuye la
velocidad del fluido aumenta porque
tienes más volumen que necesita pasar a
través de esa área por lo que la
velocidad tiene que aumentar para
compensar este efecto es como cuando
pones el dedo en la manguera para que
salga más lejos el agua es exactamente
lo mismo y como consecuencia la presión
del fluido termina disminuyendo para
mantener el sistema en equilibrio por lo
que por un lado la velocidad aumenta y
por el otro lado la presión disminuye
como vimos anteriormente la presión no
puede disminuir demasiado porque se
alcanza la presión de vapor en fluido
empezará a generar vapor y aparecerán
Burbujas de vapor en el fluido que es el
fenómeno de la cavitación un buen diseño
de transporte de fluidos ya debería
estar desarrollado para hacer frente a
estas condiciones pero la cavitación se
produce por una suma de factores por
problemas en la tubería como
obstrucciones o fugas que pueden afectar
a la velocidad y la presión del sistema
la mezcla entre dos fluidos vecinos con
velocidades muy diferentes provoca
fluctuaciones turbulentas de presión o
incluso errores en el dimensionamiento
del propio proyecto recordando que
Cuanto más volátil sea el fluido más
susceptible será a Estos factores ya que
la presión de vapor será mayor
la cavitación es un fenómeno de alta
velocidad que se produce en el interior
de la tubería sin ningún patrón temporal
definido es un problema tan particular
que incluso si usted hace todo el
mantenimiento correcto en su bomba
todavía puede ocurrir porque es un
problema relacionado con todo el sistema
de transporte de fluido por lo que es
necesario utilizar estrategias sólidas
para identificar la cavitación
Especialmente cuando hablamos de equipos
críticos que no pueden detenerse en
absoluto podemos utilizar inspecciones
periódicas para evaluar visualmente el
rotor en busca de patrones de
degradación pero no es una buena
estrategia porque solo se puede actuar
con la máquina parada y solo se observa
lo que ya ha sucedido otra estrategia
sería recopilar periódicamente datos de
vibración del equipo de forma que se
pueda actuar con el equipo en
funcionamiento y disponer de datos que
indiquen el estado del equipo pero
estamos a oscuras sin saber qué está
ocurriendo con el equipo durante el
período de esta recopilación Y tenemos
la estrategia de monito de vibraciones
en línea en la que se coloca un sensor
que recoge datos del equipo las 24 horas
del día de esta forma ante cualquier
cambio en el espectro el equipo es
consciente y puede actuar antes de que
se produzca un fallo grave ahora ustedes
se preguntan Cómo identificamos este
tipo de problemas solo a través de un
análisis espectral aquí tenemos un
ejemplo de alerta que ocurrió en una
fábrica de piezas automotrices como
podemos ver si generó una alerta donde
se aprecia una ruptura del espectro de
aceleración del 70%, que es un valor que
sobrepasa el funcionamiento normal del
activo en cuanto a vibración algo muy
característico de la cavitación es que
genera ruido de alta frecuencia en el
activo podemos imaginar que son las
burbujas que implosionan dentro del
rotor observamos exactamente aquí cómo
es que encontramos ese ruido de alta
frecuencia graficado vean que existe un
límite tolerable que puede tener el
activo en cuanto a ruido de alta
frecuencia en este caso se sobrepasó y
algo muy interesante es que podemos
observar en qué momento exactamente
empezó a generarse el problema para
tener más contexto analicemos en modo
analytics donde se puede ver el
histórico de vibración del activo que
monitorea aquí vemos todos los días que
se están haciendo las mediciones de
vibración y velocidad notamos algo raro
en esta parte de aquí del primero de
abril Se aprecia una subida
significativa de vibración que indica la
cavitación de este activo en específico
es increíble que tan fácil pueda
resultar detectar este tipo de fallas
con el análisis espectral ahora voy a
seleccionar este punto que es el más
ruidoso para ver el espectro de
aceleración del activo en la parte de
abajo vemos el bpf onlight frequency que
es un dato de interés que tenemos que
tomar en cuenta cuando estamos hablando
del análisis de bomba vean como a lo
largo del espectro Cómo se extienden
varios picos hasta los de alta
frecuencia que en este caso predominan
indicando la cavitación ahora comparemos
con un espectro de frecuencia de bajo
ruido
aún cuando hubo cavitación es
interesante ver exactamente Cuándo es
que bajo este espectro en la Gráfica con
respecto a cuando cabito ahora veamos
otra bomba de combustible que también
tuvo cavitación grave observen la
ruptura que tuvo un 97% y como las
frecuencias de alta intensidad pasaron a
ese límite permisible es muy bueno que
aquí en la plataforma además de tener
alertas nos proporciona una prescripción
de las posibles causas y qué es lo que
se debe inspeccionar un monitoreo en
línea garantiza no solo la salud de las
máquinas sino la seguridad de Los
profesionales si no se identifica sin
duda el equipo se dañaría Y
probablemente conduciría a un fallo
funcional además de identificar la
cavitación la plataforma también indica
las posibles causas del problema como
hablamos en este video y lo que debe ser
evaluado para que los técnicos puedan
ser asertivos al inspeccionar el equipo
para saber sobre el sensor y cómo
funciona el monitoreo dejaré la
información en la descripción del video
ahora ya tienes más claro el fenómeno de
cavitación Espero que te haya gustado el
vídeo in glucap si te gustó deja tu
manita arriba Comparte el vídeo con tus
amigos y recuerda suscribirte al Canal
si aún no estás suscrito nos vemos en la
próxima Bye
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