¿Qué es CAVITACIÓN y cómo prevenirla? - TRACTIAN

TRACTIAN MX

26 Apr 202309:14

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

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💥 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.

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📊 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

La cavitación es el fenómeno principal del video, que se refiere a la formación y colapso de burbujas de vapor dentro de un fluido en movimiento. Esto ocurre cuando la presión en el fluido cae por debajo de su presión de vapor, generando burbujas que implosionan al pasar a zonas de mayor presión, causando daños en los componentes de las máquinas, como rotores y bombas. En el video se menciona cómo la cavitación puede desgastar rápidamente una bomba, causando un daño significativo.

💡Presión de vapor

La presión de vapor es la presión a la cual un líquido comienza a formar vapor. En el video, se explica cómo la presión de vapor es un factor crucial en la cavitación, ya que cuando el fluido cae por debajo de esta presión, se forman burbujas que causan daños mecánicos. Se utiliza para explicar por qué los cambios de presión en el sistema de transporte de fluidos son tan peligrosos.

💡Implosión

La implosión ocurre cuando una burbuja de vapor formada por cavitación colapsa al ingresar a una zona de mayor presión, liberando grandes cantidades de energía. En el video se menciona cómo estas implosiones generan pequeñas erosiones en las superficies de los componentes, con presiones que pueden alcanzar hasta 110,000 PSI, dañando los rotores de las bombas.

💡Rotura del rotor

La rotura del rotor es un daño causado por la cavitación en bombas centrífugas. El video describe cómo las burbujas implosionan contra la superficie del rotor, arrancando pequeñas piezas de material debido a las altas presiones generadas. Este daño es visible como erosiones y deformaciones en los rotores de las bombas.

💡Fluctuaciones de presión

Las fluctuaciones de presión son un cambio abrupto en la presión del fluido que afecta la estabilidad de un sistema de transporte de fluidos. Estas fluctuaciones contribuyen a la cavitación y pueden dañar las máquinas. En el video, se explican cómo obstrucciones, fugas y errores de diseño en el sistema pueden provocar estas fluctuaciones.

💡Monitoreo de vibraciones

El monitoreo de vibraciones es una estrategia preventiva para detectar problemas como la cavitación en tiempo real. En el video, se menciona que un sensor instalado en el equipo puede monitorear continuamente las vibraciones, lo que permite detectar fallas como la cavitación antes de que se produzcan daños graves en las máquinas.

💡Erosión por cavitación

La erosión por cavitación es el proceso de desgaste que ocurre cuando las burbujas implosionan sobre las superficies de componentes como los rotores de las bombas. En el video se muestra cómo esta erosión forma pequeñas 'bolitas' o hoyos en las superficies afectadas, diferenciándola de otros tipos de desgaste, como la oxidación.

💡Punto de ebullición

El punto de ebullición es la temperatura a la cual un líquido se convierte en vapor. En el video, se explica cómo el punto de ebullición del agua depende de la presión a la que está sometida. A menor presión, el agua hierve a temperaturas más bajas, lo que está directamente relacionado con la cavitación en sistemas de transporte de fluidos.

💡Fallas funcionales

Las fallas funcionales son las consecuencias más graves de problemas no identificados en sistemas críticos, como las bombas. El video explica que la cavitación no solo daña el equipo, sino que puede llevar a fallas funcionales, que a su vez pueden detener toda la operación de una planta, generando costos significativos y problemas de seguridad.

💡Análisis espectral

El análisis espectral es una técnica utilizada para identificar problemas de vibración en equipos mediante la observación de las frecuencias de vibración. En el video, se muestra cómo el análisis espectral permite detectar cavitación en las bombas al identificar picos de alta frecuencia característicos del fenómeno, lo que permite actuar antes de que ocurra un daño significativo.

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.