AXILINECausas hidráulicas de la vibración en bombas: cavitación, frecuencia de paso de álabes y punto de funcionamiento
La bomba ha empezado a zumbar, el equipo muestra 6,8 mm/s en el apoyo del rodamiento, y le proponen desmontar el rodete y equilibrarlo. En una bomba esa decisión es errónea con más frecuencia que en cualquier otra máquina. El rodete trabaja dentro de un flujo, y el flujo genera sus propias fuerzas: sacuden el rotor, la carcasa y la tubería, pero no tienen nada que ver con la distribución de masa. A continuación analizamos cómo distinguir la hidráulica del desequilibrio sin desmontar la bomba, y qué comprobar en primer lugar.
La bomba no vibra solo por desequilibrio
Las fuerzas hidráulicas en una bomba se dividen en tres grupos. Primero: la fuerza radial en la voluta, que tira del eje hacia un lado y depende del caudal. Segundo: los impulsos de presión periódicos por el paso de los álabes junto a la lengüeta del difusor, que actúan en la frecuencia de paso de álabes y sus armónicos. Tercero: fuerzas aleatorias por el colapso de cavidades de vapor y por el desprendimiento de torbellinos, que producen ruido de banda ancha sin líneas marcadas.
Lo traicionero es que parte de estas fuerzas se repite exactamente una vez por vuelta. Un entrehierro hidráulico desigual por la circunferencia, un canal entre álabes obstruido, un montaje excéntrico del rodete, un anillo de desgaste gastado: todo esto se suma a la componente de giro 1x, la vibración exactamente a la frecuencia de rotación. Usted ve una 1x alta, coloca masas, el programa informa honestamente «dentro de tolerancia», y al cabo de un día el nivel vuelve, porque la causa está en el flujo, no en la masa.
De ahí la regla de trabajo con una bomba: antes de la masa de prueba debe conocer no solo las revoluciones, sino también el régimen de caudal y presión. Sin esas cifras, el diagnóstico se hace a ciegas.
- Fuerza radial por caudal: mínima cerca del punto de máximo rendimiento, crece al desviarse en cualquier sentido, carga los rodamientos y el cierre mecánico hacia un lado.
- Frecuencia de paso de álabes f_p = z · n / 60, donde z es el número de álabes del rodete y n las revoluciones por minuto. Está presente en cualquier bomba en buen estado.
- Cavitación y desprendimiento del flujo: elevación de banda ancha aproximadamente de 1 a 10 kHz, a veces modulada por la frecuencia de paso de álabes.
- Recirculación a caudal reducido: componentes subsíncronas inestables en la zona de 0,5-0,9 de la frecuencia de giro.
- Pulsaciones de presión: sacuden en primer lugar la tubería, y regresan a la carcasa de la bomba a través de las bridas.
- Aire en el flujo: las lecturas saltan, y con ellas varían la altura y la corriente del motor.
La hidráulica y el desequilibrio conviven sin problema. Un año de cavitación desgasta de forma desigual los bordes de ataque de los álabes, y como consecuencia obtiene un desequilibrio real. El orden de trabajo no cambia por eso: primero pone en orden el flujo, después vuelve a medir, y solo entonces decide sobre las masas.
Cavitación: cómo reconocerla sin desmontar
La cavitación empieza allí donde la presión absoluta a la entrada del rodete cae hasta la presión de vapor saturado del líquido. En el flujo se forman burbujas, que son arrastradas hacia la zona de alta presión y colapsan junto a la superficie de los álabes. Cada colapso es un microimpacto sobre el metal.
El oído aquí funciona más rápido que cualquier equipo. Una bomba en cavitación suena como si bombeara grava junto con el agua: un traqueteo irregular que cambia con la posición de la válvula. Un zumbido uniforme en una sola nota no es cavitación.
En el espectro —el desglose de la vibración por frecuencias— la cavitación no aparece como un pico, sino como un pedestal: una elevación de banda ancha aproximadamente de 1 a 10 kHz sin líneas discretas, a menudo modulada por la frecuencia de paso de álabes. Para verla, suba el límite superior del espectro, el Fmax, hasta los kilohercios y observe la aceleración de vibración, no la velocidad: en mm/s la parte de alta frecuencia apenas se ve. Sobre la elección del Fmax y la resolución en frecuencia hemos escrito un artículo aparte.
Confirme el diagnóstico con el régimen, no con una suposición. Cierre parcialmente la válvula de descarga: el caudal baja, el NPSH requerido disminuye, el traqueteo suele suavizarse. Suba el nivel en el depósito de aspiración o deje enfriar el líquido: la cavitación desaparece porque crece el margen hasta la presión de vapor saturado. Limpie un filtro de entrada obstruido: la presión de entrada se restablece, el traqueteo desaparece. El desequilibrio no reacciona a nada de esto.
La inspección zanja la cuestión definitivamente. La erosión por cavitación deja una superficie característica, corroída y rugosa, en los bordes de ataque de los álabes y en el disco de cubierta, distinta de un desgaste abrasivo uniforme. Si existen esas huellas, la máquina llevaba mucho tiempo cavitando, y el rodete casi con seguridad ya es asimétrico en masa.
- Sonido: traqueteo irregular, «grava en el flujo», cambia con la válvula.
- Espectro de aceleración de vibración: elevación amplia de 1-10 kHz sin líneas marcadas.
- Manómetro de entrada: presión absoluta cercana a la presión de vapor saturado a la temperatura de trabajo.
- Margen de NPSH: presión de entrada real menos la requerida según la curva del fabricante al caudal real. Como referencia práctica se toman 0,5-1 m o un margen del 10-30 %; consulte el requisito exacto en la documentación de la bomba.
- Líquido caliente: la presión de vapor saturado crece con la temperatura, y una bomba que funcionaba tranquila en invierno empieza a cavitar en verano.
- Filtro o rejilla de aspiración de entrada parcialmente obstruidos, válvula de aspiración cerrada parcialmente.
- Bordes de ataque de los álabes: superficie corroída, cavidades, adelgazamientos locales.
El equilibrado no cura la cavitación, y la razón es sencilla. Las cavidades colapsan de forma aleatoria en el tiempo y en el lugar, esa fuerza no está ligada a la posición angular del rotor. La masa correctora genera una fuerza exactamente una vez por vuelta, y no tiene nada que oponerle. Reducirá la 1x, pero el traqueteo y el ruido de alta frecuencia seguirán igual, y el rodete continuará destruyéndose.
Funcionamiento fuera del punto de trabajo: fuerza radial y recirculación
La bomba está diseñada para un punto de la curva característica. En el punto de máximo rendimiento, el flujo entra en el álabe con el ángulo de diseño, y la fuerza radial en la voluta es mínima. Aléjese de ese punto y el cuadro cambia en ambos sentidos.
A caudal reducido, cuando la válvula se ha cerrado parcialmente o la red se ha incrustado, empieza la recirculación: parte del flujo se invierte y regresa, tanto a la entrada como a la salida del rodete. Aparecen torbellinos potentes, que se desprenden de forma irregular. En el espectro esto se traduce en componentes subsíncronas inestables de 0,5-0,9 de la frecuencia de giro, más un fondo de banda ancha elevado, muy parecido al de cavitación. Los daños por recirculación también se parecen a los de cavitación, solo que se sitúan en el otro lado del álabe.
Al mismo tiempo crece la fuerza radial. El eje se flexiona, el cierre mecánico trabaja desalineado, el rodamiento recibe una carga constante hacia un lado. A partir de ahí viene una cadena previsible: fuga por el cierre, desgaste del rodamiento, aumento de holguras y aumento de la 1x, que usted tomará por desequilibrio.
Una válvula totalmente abierta no es más segura. El NPSH requerido crece con el caudal, y la bomba entra en cavitación simplemente porque bombea más de lo calculado, mientras el motor puede superar la corriente nominal.
Síntomas de caudal reducido
Válvula cerrada parcialmente, caudal claramente por debajo del calculado, corriente del motor por debajo de la nominal, la carcasa se calienta. En el espectro, componentes subsíncronas 0,5-0,9x, inestables en frecuencia y amplitud, más un fondo de ruido elevado. El nivel cambia notablemente al mover la válvula.
Síntomas de caudal elevado
Válvula totalmente abierta, presión de descarga baja, corriente del motor por encima de la nominal. El traqueteo se intensifica al abrir más la válvula. Compruebe el NPSH requerido según la curva al caudal real: ha crecido junto con el caudal.
Caudal mínimo estable
El fabricante lo indica por separado. Como referencia de trabajo: los problemas apreciables de recirculación empiezan por debajo de aproximadamente la mitad del caudal en el punto de máximo rendimiento, pero el límite lo marca cada bomba concreta. Una línea de bypass resuelve el problema mejor que una válvula permanentemente cerrada a medias.
Si no se puede recuperar el punto de funcionamiento
A veces la bomba no está seleccionada para la red. En ese caso el régimen no se corrige con la válvula: se recorta el diámetro exterior del rodete, se cambia el rodete o se instala un variador de frecuencia. Tenga en cuenta una cosa: tras el recorte hay que volver a equilibrar el rodete, porque la eliminación de material casi nunca resulta simétrica.
Frecuencia de paso de álabes: calcúlela antes de coger las masas
La frecuencia de paso de álabes está presente en cualquier bomba en buen estado, y por sí sola no es un defecto. Se calcula en diez segundos: f_p = z · n / 60. Un rodete de cinco álabes a 2950 rpm da una frecuencia de giro de 49,2 Hz y una de paso de álabes de 5 · 49,2 = 246 Hz.
Es imprescindible calcularla, o confundirá la frecuencia de paso de álabes con un armónico de la de giro. En un rodete de seis álabes cae exactamente en 6x, en uno de cuatro álabes en 4x, y en un rodete de tornillo de dos álabes cae en 2x, es decir, exactamente donde busca la desalineación. Un mismo pico del espectro recibirá dos diagnósticos opuestos, y del número de álabes depende cuál de los dos es el correcto.
La frecuencia de paso de álabes crece por la geometría y por el régimen. El principal culpable es el juego radial entre el diámetro exterior del rodete y la lengüeta del difusor o del aparato director. Cuanto menor es el juego, más brusco es el impulso de presión al pasar el álabe y más alto el pico. El juego cambia por sí solo: el rodete se desplaza en el eje, la lengüeta se desgasta por el flujo, la carcasa se desgasta.
El segundo factor es la relación entre el número de álabes del rodete y el número de álabes del difusor. Las combinaciones desafortunadas, especialmente un número igual, producen pulsaciones fuertes en la frecuencia de paso de álabes y en su segundo armónico. Esto no se corrige in situ: aquí se cambia el rodete por otro con distinto número de álabes o se recorta la lengüeta, y hay que hacerlo de acuerdo con el fabricante.
| Qué se ve en el espectro | Qué significa | Qué hacer |
|---|---|---|
| Pico en z·1x moderado y estable, no crece en la tendencia | Normal para esta bomba | Registrar como nivel base y no tocar |
| Pico en z·1x ha crecido varias veces, aparecen 2·z·1x y 3·z·1x | El juego con la lengüeta del difusor se ha reducido, la lengüeta está desgastada o el rodete se ha desplazado en el eje | Medir los juegos y la posición axial del rodete en el próximo desmontaje |
| Pico en z·1x crece junto con la desviación del caudal respecto al calculado | Régimen, no geometría | Recuperar el punto de funcionamiento, revisar válvulas y bypass |
| z·1x más elevación de banda ancha y modulación | Cavitación o recirculación superpuestas a la frecuencia de paso de álabes normal | Resolver la presión de entrada y el caudal, no la masa |
| Aumento brusco simultáneo de la 1x y de la frecuencia de paso de álabes | Posible álabe roto o fisurado | Parada e inspección. No se puede equilibrar un rodete fisurado |
La frecuencia de paso de álabes nunca se elimina con masas. La masa correctora actúa a la frecuencia de giro, mientras que la pulsación de presión vive en z·1x, y entre ambas no hay relación. Todo lo que dará el equilibrado de una bomba así es una menor proporción de 1x en el nivel global (la vibración total en todas las frecuencias), con el pico de la frecuencia de paso de álabes sin cambios.
Pulsaciones de presión y resonancia de la tubería
Parte de las quejas sobre «vibración de la bomba» no corresponden a la bomba. El rodete genera pulsaciones de presión en la frecuencia de paso de álabes, que pasan a la tubería y la excitan. La tubería responde con sus propias frecuencias naturales: los tramos entre soportes oscilan como vigas, y la columna de líquido tiene frecuencias naturales acústicas que dependen de la longitud de los tramos y de la velocidad del sonido en el líquido.
La comprobación es sencilla y casi gratuita. Coja un sensor y recorra la línea con él: mida en los apoyos de rodamiento, en las bridas, en el centro de los tramos, junto a los soportes y en el colector. Si en el centro de un tramo el nivel es varias veces mayor que en el apoyo de la bomba, no ha encontrado un defecto del rotor, sino una tubería mal sujeta.
La resonancia se confirma variando las revoluciones. Si la bomba lleva variador de frecuencia, recorra el rango y observe la amplitud: la resonancia produce un pico estrecho y marcado en una banda estrecha de revoluciones, y la vibración cae a ambos lados de él. A partir de ahí, o se aleja de esas revoluciones, o interviene en la estructura, porque la causa no está en el rotor.
Un caso aparte son las bombas verticales de columna larga. Su primera frecuencia natural de flexión suele estar cerca de las revoluciones de trabajo, y una máquina así amplifica cualquier desequilibrio residual. Sobre los síntomas de resonancia y las formas de desplazarla tenemos un artículo aparte.
- Mediciones no solo en los apoyos, sino también en la tubería: bridas, centros de los tramos, codos, colector.
- Tramos entre soportes: flexión, abrazaderas rotas o ausentes, colgadores desprendidos.
- Soportes que se han convertido en empotramientos rígidos y transmiten a las bridas de la bomba esfuerzos por dilatación térmica.
- Compensadores y juntas flexibles: en buen estado, sin sobreapretar, que no actúen como unión rígida.
- Válvula de retención: golpeteo al cerrar, golpe de ariete al parar.
- Línea de aspiración: un codo justo antes de la boca de entrada, un tramo recto corto, una bolsa de aire en el punto más alto.
- Bombas que funcionan en paralelo: las pulsaciones de la bomba vecina llegan por el colector común.
Aire, obstrucciones y desgaste desigual
Estas cuatro causas dan el cuadro más confuso, porque parte de su contribución recae precisamente en la componente de giro. Es aquí donde con más frecuencia se encarga un equilibrado que no resuelve nada.
Aire en el flujo
Entrada de aire por el cierre del eje, un remolino por sumersión insuficiente de la boca de aspiración, una bolsa de aire en el punto más alto de la línea de aspiración. La vibración es inestable, y con ella varían la altura y la corriente del motor, y el sonido es sordo y «hueco», no tan agudo como en la cavitación. Compruebe el nivel en el depósito, la profundidad de sumersión, la estanqueidad de bridas y prensaestopas, y el funcionamiento del purgador de aire.
Obstrucción de un canal del rodete
Una fibra, un trapo o un plástico se aloja en un canal entre álabes. Obtiene dos efectos a la vez: un desequilibrio real y una asimetría hidráulica. El síntoma es característico: la vibración sube de golpe, no de forma gradual, y al mismo tiempo cae la altura. Limpie el rodete y vuelva a medir. No tiene sentido equilibrar un rodete obstruido: tras la limpieza habrá que retirar las masas.
Desgaste desigual y erosión
La pulpa abrasiva y la cavitación eliminan metal de los álabes de forma desigual, y la 1x crece despacio, durante meses. Aquí el equilibrado funciona, pero es mantenimiento, no una solución: mientras la fuente de abrasivo o la cavitación sigan presentes, volverá a esta bomba. Planifique la sustitución del rodete o un recubrimiento protector.
Desgaste de los juegos de estanqueidad
Los anillos de desgaste deteriorados aumentan la recirculación interna: la altura cae, y el caudal a través del juego crece. Con la misma posición de válvula, la bomba se desplaza por su curva característica, y obtiene un régimen que usted no eligió. Mida la altura y el caudal, no solo la vibración: una caída de altura con las revoluciones sin cambios indica un problema de juegos.
La inspección del rodete es obligatoria antes de equilibrar. Una grieta en la raíz de un álabe, un adelgazamiento local por erosión, un recubrimiento desprendido: con cualquiera de estos defectos, el rodete hay que repararlo o sustituirlo, no equilibrarlo. Una masa sobre un rodete fisurado solo enmascara el avance del defecto hasta el momento de la rotura.
Cómo distinguir la hidráulica del desequilibrio en una hora
Para separar estas causas ayuda un solo truco: cambie el régimen, no el rotor. El desequilibrio es una propiedad del rotor: depende solo de las revoluciones y no sabe nada de la válvula. La hidráulica es una propiedad del flujo, y responde a cualquier cambio de caudal, presión y nivel.
El orden es el siguiente. Tome una medición en el punto de funcionamiento: nivel global y 1x en cada apoyo, fase (la referencia angular de la vibración respecto a la vuelta del rotor), espectro, revoluciones. Después cierre la válvula de descarga por escalones, y en cada escalón registre la vibración junto con la presión y el caudal, esperando a que las lecturas se estabilicen. Bastan tres o cuatro escalones.
Interprete el resultado así. La 1x apenas ha cambiado, mientras que el ruido de banda ancha y las componentes subsíncronas han subido o bajado: la causa es hidráulica. La 1x se mantiene al mismo nivel con cualquier posición de válvula y crece como el cuadrado de las revoluciones: la hipótesis de desequilibrio sigue viva, y el equilibrado funcionará. La lógica de esta separación por síntomas está expuesta en las guías ISO de diagnóstico vibratorio; compruebe la parte y la edición aplicables a su máquina.
| Síntoma | Hidráulica | Desequilibrio |
|---|---|---|
| Dependencia de la posición de la válvula y el caudal | El nivel cambia notablemente | El nivel prácticamente no cambia |
| Dependencia de la presión de entrada, el nivel y la temperatura del líquido | Cambia, hasta la desaparición total del traqueteo | No cambia |
| Composición en frecuencia | Elevación de banda ancha, componentes subsíncronas, pico en z·1x | Un único pico dominante en 1x |
| Fase 1x de un arranque a otro | Varía junto con el régimen | Se repite dentro de unos pocos grados |
| Sonido | Traqueteo, silbido, «grava en el flujo» | Zumbido uniforme en una sola nota |
| Reacción a la masa de prueba | La amplitud y la fase cambian de forma impredecible, el coeficiente de influencia no se repite | Cambio de al menos 20-30 % en amplitud o 20-30° en fase, repetible |
| Proporción de 1x en el nivel global | Habitualmente menos de la mitad | Por lo general más del 70 % |
La propia pasada de prueba funciona como test de linealidad. Si tras colocar una masa conocida la amplitud y la fase de la 1x cambian de forma predecible y se repiten de un arranque a otro, el sistema es lineal y el equilibrado avanzará con normalidad. Si la reacción es distinta cada vez, no está lidiando con masa, y las siguientes pasadas solo consumirán el turno. Sobre el criterio del 20-30 % para la masa de prueba y sobre los coeficientes de influencia hemos escrito un artículo aparte.
Fuentes: ISO 13373-3:2015 · Manual de operación Balanset-1A
Qué anotar junto con la vibración
La vibración de una bomba sin los parámetros del proceso es una cifra sin sentido. Al cabo de un mes observa un aumento de 2,1 a 5,8 mm/s y no puede decir si el rodete se ha desgastado o el operario cerró la válvula, porque en la nave de al lado arrancaron una segunda bomba en el mismo colector. El contexto se anota en el momento de la medición, después es imposible reconstruirlo.
El conjunto mínimo cabe en una línea del registro y se toma en cinco minutos, si hay manómetros y caudalímetro instalados. Si no los hay, es lo primero que conviene instalar: el diagnóstico de una bomba sin la presión de entrada y de salida se convierte en adivinanza.
- Revoluciones reales por tacómetro, no la cifra de la placa de características. Especialmente con variador de frecuencia.
- Presión de entrada y de salida, indicando la cota de instalación de los manómetros.
- Caudal. Si no hay caudalímetro, anote al menos la posición de la válvula y el número de bombas funcionando en paralelo.
- Corriente y potencia del motor: por ellas se ve en qué punto de la curva característica se encuentra.
- Temperatura del líquido bombeado y temperatura de los apoyos de rodamiento.
- Nivel en el depósito de aspiración y profundidad de sumersión de la boca de aspiración.
- Estado del filtro o la rejilla de aspiración de entrada, fecha de la última limpieza.
- Nivel global y 1x con fase en cada apoyo, en mm/s RMS (valor eficaz) en la banda de 10-1000 Hz, más un espectro aparte de aceleración de vibración con Fmax en kilohercios para la parte de alta frecuencia.
- Lo que oyó y vio: traqueteo, silbido, golpeteo de la válvula de retención, una tubería que se mueve, un rezume por el cierre.
Calcule el margen de NPSH allí mismo: convierta la presión absoluta de entrada en metros de columna del líquido bombeado, réstele la presión de vapor saturado a la temperatura de trabajo y compárelo con el NPSH requerido según la curva del fabricante al caudal real. Si no hay margen, no hace falta buscar más, y desde luego no harán falta masas. Evalúe el nivel global según la parte aplicable de la ISO 20816: en esta serie existe una parte específica para bombas rotodinámicas, así que compruebe qué parte y qué edición corresponden a su máquina.
Fuentes: ISO 20816-1:2016
Orden de resolución y dónde entra el equilibrado
Envíenos el tipo de bomba, las revoluciones, el número de álabes del rodete, la presión de entrada y de salida, el caudal y el nivel de vibración indicando el punto de medición. Con estos datos, normalmente ya en la primera conversación le decimos si se parece a un desequilibrio o a un problema hidráulico. Si es hidráulico, no necesita una visita para equilibrar, y se lo diremos. El soporte de consultoría sobre la metodología y el equipo está incluido en el suministro.
Cuándo hace falta de verdad el equilibrado in situ
Se ha recortado el diámetro exterior del rodete para un nuevo punto de funcionamiento. Se ha sustituido o reparado el rodete con soldadura. El desgaste y la erosión avanzaron durante años en régimen normal, y la 1x creció de forma gradual. Se ha rebobinado el rotor del motor. En todos estos casos la causa está en la masa, y la cuestión se cierra sin enviar el rodete al torno. Fije la tolerancia de forma consciente: el desequilibrio residual según los grados G de la ISO 21940-11 y el nivel global según la parte aplicable de la ISO 20816 son cosas distintas.
En qué ayudamos
Somos ingenieros que diseñamos y fabricamos los equipos Balanset y nosotros mismos equilibramos con ellos in situ. Vamos hasta la bomba, medimos la vibración en los apoyos y en la tubería, separamos el nivel global de la 1x, calculamos la frecuencia de paso de álabes según el número de álabes, observamos el espectro y la fase. Si el cuadro es hidráulico, se lo decimos claramente y le explicamos qué comprobar en el régimen, en lugar de venderle un equilibrado.
Si prefiere investigar usted mismo
El Balanset-1A consta de dos acelerómetros, un sensor láser de fase por marca reflectante, un módulo USB de dos canales y software para Windows. El equipo da la vibración global y la 1x con fase, las revoluciones, el espectro FFT y la señal temporal, calcula la masa de prueba y las masas de corrección en uno y dos planos, reparte la masa entre posiciones fijas, calcula el taladrado, guarda los coeficientes de influencia para el equilibrado trim y lleva un archivo para los informes. Con un solo equipo, usted plantea el diagnóstico y realiza la corrección cuando hace falta.
- 01
Recupere el punto de funcionamiento
Abra la válvula hasta el caudal de diseño u organice un bypass. Compare con la curva del fabricante y con el caudal mínimo estable. Es el paso más barato y la respuesta más frecuente.
- 02
Compruebe la aspiración
Presión de entrada, nivel en el depósito, profundidad de sumersión, filtro, bolsas de aire, estanqueidad del prensaestopas y las bridas. Calcule el margen real de NPSH al caudal y la temperatura reales.
- 03
Inspeccione el rodete y los juegos
Erosión por cavitación en los bordes de ataque, grietas en la raíz de los álabes, obstrucción de canales, desgaste de los anillos de estanqueidad, juego radial con la lengüeta del difusor, posición axial del rodete en el eje.
- 04
Ocúpese de la tubería
Soportes y abrazaderas en los tramos, compensadores, ausencia de esfuerzos forzados en las bridas, válvula de retención. Compruebe la resonancia de los tramos variando las revoluciones.
- 05
Cierre la parte mecánica
Pata floja, apriete de los pernos de anclaje, alineación de ejes de la bomba y el motor considerando el crecimiento térmico, estado de los rodamientos. La desalineación produce su propia 2x y vibración axial, y el equilibrado no la eliminará.
- 06
Vuelva a medir y solo entonces decida sobre las masas
Si después de todos los pasos la 1x sigue aportando la mayor parte del nivel global, el desequilibrio es real. El equilibrado in situ, en los propios apoyos de la bomba, lo eliminará en dos o tres arranques sin desmontaje.
Fuentes: ISO 21940-11:2016 · Especificaciones del fabricante Balanset-1A
Preguntas frecuentes
¿Se puede equilibrar una bomba que está cavitando?
Técnicamente sí, e incluso el programa mostrará «dentro de tolerancia», porque la 1x residual bajará del valor fijado. No tiene sentido práctico. El traqueteo, el ruido de banda ancha de 1-10 kHz y la erosión del rodete seguirán ahí, y al cabo de unos meses la eliminación desigual de metal creará un nuevo desequilibrio, y volverá aquí de nuevo. Primero elimine la cavitación: presión de entrada, caudal, temperatura, filtro de entrada. Después vuelva a medir y decida sobre las masas.
¿Cómo saber si un pico del espectro es la frecuencia de paso de álabes y no un armónico de la de giro?
Calcule f_p = z · n / 60 con el número real de álabes y las revoluciones reales. Si el número de álabes es entero y pequeño, la frecuencia de paso de álabes cae exactamente en un múltiplo de la de giro, y por el espectro no se pueden distinguir. En ese caso, trabaje con el régimen: mueva la válvula y observe qué cambia. La frecuencia de paso de álabes y el fondo de banda ancha responden al caudal, mientras que un armónico por desalineación u holgura se mantiene fijo.
La bomba se ha vuelto más ruidosa después de cerrar parcialmente la válvula. ¿Es peligroso?
Sí, y el peligro no está en el ruido. A caudal reducido empieza la recirculación, crece la fuerza radial en la voluta, el eje se flexiona, el cierre mecánico trabaja desalineado, y el rodamiento recibe una carga constante hacia un lado. Al cabo de unos meses paga el cierre y el rodamiento. La solución correcta es una línea de bypass o un cambio de revoluciones, no una válvula permanentemente cerrada a medias.
La vibración en la tubería es mayor que en la carcasa de la bomba. ¿Qué hacer?
Busque la causa en la tubería, no en el rotor. Revise los soportes y las abrazaderas de los tramos, los colgadores, los compensadores, los esfuerzos por dilatación térmica en las bridas. La resonancia de un tramo se confirma variando las revoluciones: un pico estrecho y marcado en una banda estrecha, y una caída del nivel a ambos lados. El equilibrado del rotor no eliminará esa vibración, porque el origen son las pulsaciones de presión en la frecuencia de paso de álabes, y el amplificador es la propia tubería.
¿Qué margen de NPSH se considera suficiente?
El que haya fijado el fabricante de la bomba para el caudal real. Como referencia práctica se toman 0,5-1 m o un 10-30 % por encima del NPSH requerido, pero es precisamente una referencia, no una norma. Calcule el margen a la temperatura de trabajo del líquido: la presión de vapor saturado crece con la temperatura, y una bomba que en invierno funcionaba tranquila empieza a cavitar en verano con el mismo nivel en el depósito.
¿Basta con un equipo de equilibrado para resolver un problema hidráulico?
Para plantear el diagnóstico basta con un sistema de dos canales con sensor de fase: obtiene el nivel global y la 1x en cada apoyo, la fase, las revoluciones y el espectro. Es suficiente para calcular la proporción de 1x, localizar el pico en la frecuencia de paso de álabes y ver la elevación de banda ancha de la cavitación, si sube el Fmax a los kilohercios y observa la aceleración de vibración. Lo que el equipo no le dará es la presión, el caudal y el nivel en el depósito. Esas cifras las toma con manómetros y caudalímetro y las anota junto con la vibración; de lo contrario no logrará separar la hidráulica del desequilibrio.
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La vibración eléctrica se delata por una frecuencia ligada a la red, no al eje: una línea al doble de la frecuencia de alimentación (100 Hz en una red de 50 Hz) y bandas laterales alrededor de la 1x (la frecuencia de giro) con un paso de frecuencia polar F_p = s · f_red · P, donde s es el deslizamiento y P el número de polos. Esto se comprueba con una sola parada: corte la alimentación y registre la vibración en la parada libre, mientras el eje se detiene por inercia. La componente electromagnética se corta en fracciones de segundo, la mecánica decae suavemente junto con las revoluciones. El equilibrado no elimina en absoluto la causa eléctrica, porque el origen de la fuerza no es la masa del rotor, y una masa en el rotor no afecta a ese origen.
Cómo leer el espectro de vibración: 1x, 2x y armónicos
Convierta la frecuencia de cada pico en un múltiplo de las revoluciones. Si domina 1x y la vibración total está cerca de 1x, es desequilibrio y el equilibrado tiene sentido. Un 2x notable más un aumento de la vibración axial suele indicar desalineación, y entonces hace falta alinear los ejes. Un peine de 1x, 2x, 3x con semiarmónicos y un suelo de ruido elevado son aflojamientos mecánicos, grietas, rozamientos. Los picos más altos en frecuencia y no múltiplos de las revoluciones suelen ser rodamientos. El espectro da una hipótesis; el diagnóstico se confirma con la señal en el tiempo, la fase, la repetibilidad y el historial.
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Sí, los rotores de bombas los equilibramos in situ, en sus propios apoyos de rodamiento, sin desmontaje y sin enviar el rodete a una máquina equilibradora. Hay tres condiciones. La primera: que la mayor parte de la vibración la genere la componente a la frecuencia de giro (1x) —la vibración a la frecuencia de giro del rotor, el principal indicio de desequilibrio—. La segunda: que haya al menos un plano de corrección accesible, es decir, un lugar donde se pueda colocar un peso —normalmente los tornillos del semiacoplamiento o la tuerca del rodete—. La tercera: que la bomba se pueda mantener en un régimen estable con un caudal constante. Si el nivel lo generan la cavitación, un funcionamiento fuera del punto de trabajo, una desalineación o unos anillos de desgaste deteriorados, se lo mostraremos con la medición y se lo diremos con franqueza: los pesos no van a servir.
Descríbanos el equipo y el problema
Responderemos a sus preguntas, concretaremos los datos iniciales y le diremos qué hace falta para el presupuesto y la visita.