La cavitación es un problema común que puede tener un impacto perjudicial en la eficiencia y fiabilidad de las bombas. Sin embargo, los convertidores de frecuencia variable (VFD) de Danfoss cuentan con una monitorización basada en condiciones (CBM) integrada que proporciona nuevas vías para detectar y evitar la cavitación en los sistemas de bombeo. Mediante el uso del enfoque «VFD como sensor» y el análisis de la firma de intensidad, la monitorización basada en condiciones puede identificar eficazmente fallos relacionados con la cavitación y ayudar a evitar daños y desgaste potenciales.
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Al igual que otras funciones de CBM, como la detección de fallos en el bobinado del estátor, la detección de cavitación se considera ahora parte de la familia de CBM. Esto significa que se puede utilizar la misma infraestructura de CBM para implementar sistemas de detección de cavitación. Incluso (VFD) con licencias de CBM más antiguas se pueden actualizar para incluir la supervisión de cavitación a través de una actualización de software.
Entonces, ¿cómo se produce la cavitación y qué la convierte en una preocupación para los sistemas de bombeo?
La cavitación se produce cuando los cambios rápidos de presión en un medio líquido provocan la formación de burbujas llenas de vapor. Estas burbujas pueden colapsar a mayor presión, generando ondas de choque que crean microhuecos en el impulsor de la bomba. Esto provoca un desgaste y una erosión acelerados de las cuchillas giratorias. Además, el colapso de las burbujas genera ruido, golpeteo y vibración adicionales, lo que reduce aún más la eficiencia de la bomba distorsionando el patrón de flujo.
Las implosiones locales de las burbujas de cavitación también pueden alterar las propiedades químicas del líquido, produciendo radicales libres, causando oxidación y degradando compuestos químicos. Aunque estos efectos se producen en pequeñas cantidades, siguen dando lugar a cambios en la calidad del producto, un factor importante en las industrias de alimentos y bebidas o petróleo y gas.
Es importante tener en cuenta que la cavitación también puede afectar a otros componentes del sistema en contacto con fluidos en movimiento a alta velocidad, incluidos los sistemas de tuberías, los componentes de la bomba, la carcasa del motor, las camisas del cilindro, los componentes HEX y los componentes de la turbina hidráulica. Por lo tanto, la detección temprana de cavitación en la bomba, junto con una acción correctiva rápida, puede proteger y prolongar la vida útil de todo un sistema de componentes.
Detectar y evitar la cavitación es crucial para mantener el rendimiento de la bomba y evitar daños costosos. La monitorización basada en condiciones en forma de CBM integrado en el VFD ofrece una solución eficaz para lograrlo. La detección de cavitación se puede lograr mediante el análisis de la firma de intensidad en el VFD, lo que permite la detección sin sensor. La cavitación produce turbulencias, creando ruido audible y una firma distintiva en la intensidad del motor. Esta turbulencia se refleja en la intensidad del motor y es detectada por el algoritmo de monitorización basada en condiciones.
El algoritmo compara la firma de cavitación real con los niveles de umbral definidos por el usuario. Si los valores superan los umbrales establecidos durante un tiempo predefinido, el evento se marca como cavitación.
Las ventajas de evitar la cavitación mediante la monitorización basada en condiciones son significativas. Gracias a la supervisión permanente mediante CBM integrada en el VFD de Danfoss, es posible detectar y evitar la cavitación. Se trata de una solución rentable que compite con los métodos tradicionales basados en sensores externos, como el sonido, la vibración o la presión. Al evitar el desgaste de la bomba y los daños causados por la cavitación, se optimiza la productividad y se puede prolongar la vida útil de los componentes. Esto permite realizar un mantenimiento predictivo y, en última instancia, reducir los costes de servicio y sustitución.
La cavitación es uno de los factores que reducen el rendimiento de la bomba. Con la monitorización basada en condiciones integrada directamente en el VFD, ofrecemos a nuestros clientes una forma proactiva de detectar y evitar daños antes de que ocurran. Es más inteligente, sencillo y mucho más rentable que confiar en los métodos tradicionales basados en sensores.
Para evitar la cavitación, el caudal puede reducirse disminuyendo la velocidad de la bomba en pequeños incrementos. La monitorización basada en condiciones lo hace posible mediante una función que lo evita. La velocidad del motor se reduce automáticamente dentro de los límites predefinidos cuando se detecta cavitación. Una vez evitada la cavitación, la función puede configurarse para permanecer a la última velocidad que evitó la cavitación o para intentar regresar gradualmente a la referencia de velocidad original, comprobando continuamente si la cavitación ha desaparecido entretanto. Además, la función proporciona toda la información de estado necesaria, lo que permite que el VFD funcione como una unidad independiente o que se integre con PLC en un sistema de control de procesos de nivel superior. Esta función de evitación está desactivada de forma predeterminada y depende del usuario decidir si desea activarla en función de sus necesidades específicas.
En resumen, evitar la cavitación de la bomba es crucial para mantener su eficiencia y reducir los daños y el desgaste potenciales. La monitorización basada en condiciones emplea el uso de técnicas avanzadas, como el análisis de firmas de intensidad, para proporcionar una solución fiable y rentable para detectar y evitar la cavitación. Al implementar sistemas de monitorización basada en condiciones, los procesos industriales pueden beneficiarse de una producción mejorada, una vida útil prolongada de los componentes y unos costes de mantenimiento reducidos, lo que, en última instancia, se traduce en unas operaciones más fluidas y fiables.
Con la solución de computación perimetral, que permite obtener información más rápida mediante el procesamiento de datos en el VFD, los datos se recopilan varias veces por segundo, lo que garantiza que cualquier medición fuera del rango normal active una advertencia de forma rápida y oportuna, minimizando así el riesgo de anomalías no detectadas.
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La cavitación de la bomba se produce cuando la rápida caída de presión dentro de una bomba provoca la formación de burbujas de vapor y un colapso violento. Esto provoca micropicaduras, ruido, vibración y desgaste acelerado en los impulsores y otros componentes. Si no se comprueba, la cavitación puede reducir la eficiencia, dañar el equipo y acortar la vida útil del sistema.
Los convertidores de frecuencia de Danfoss utilizan el análisis de firma de intensidad para detectar cavitación. Cuando la cavitación causa turbulencias en la bomba, crea un patrón único de fluctuación en la intensidad del motor. El convertidor de frecuencia analiza esta señal y la compara con los valores de referencia. Si la desviación supera los umbrales definidos por el usuario, el convertidor indica un evento de cavitación, sin necesidad de sensores externos.
Los métodos tradicionales se basan en sensores externos como micrófonos, acelerómetros o transductores de presión. Por el contrario, la solución CBM de Danfoss está totalmente integrada en el VFD y utiliza el procesamiento interno de datos. Es más rentable, más fácil de mantener y permite una supervisión continua sin hardware adicional.
La función de evitación integrada reduce automáticamente la velocidad de la bomba dentro de los límites predefinidos para eliminar la cavitación. Una vez resuelto, el VFD puede mantener la nueva velocidad o intentar volver a la referencia de velocidad original, supervisando continuamente si vuelve la cavitación.
Al detectar la cavitación con antelación y ajustar automáticamente el funcionamiento, la monitorización basada en condiciones ayuda a evitar daños, reducir los costes de mantenimiento y prolongar la vida útil de la bomba y el sistema. Admite estrategias de mantenimiento predictivo y ayuda a mejorar el tiempo de actividad del proceso.
Las industrias con sistemas de bombeo críticos, como el agua y las aguas residuales, la alimentación y las bebidas, el petróleo y el gas, y el procesamiento químico, obtienen el mayor valor. La detección de cavitación es especialmente útil en ubicaciones remotas o de difícil acceso, donde las inspecciones tradicionales pueden sufrir retrasos o ser impracticables.