Prevención de la cavitación de la bomba mediante monitoreo basado en condiciones

Hombre ajustando una palanca sobre varias bombas industriales

Prolongue la vida útil de sus sistemas de bombeo

La cavitación es un problema común que puede tener un impacto perjudicial en la eficiencia y confiabilidad de las bombas. Sin embargo, los variadores de frecuencia variable (VFD) de Danfoss cuentan con un monitoreo basado en condiciones (CBM) integrado 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 actual, el monitoreo del estado puede identificar eficazmente las fallas relacionadas con la cavitación y ayudar a evitar posibles daños y desgaste.

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Al igual que otras funciones de CBM, como la detección de fallas en el bobinado del estator, la detección de cavitación se considera ahora parte de la familia 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 anteriores se pueden actualizar para incluir el monitoreo de cavitación mediante una actualización de software.

Las ondas de choque originadas por burbujas de aire reventadas crean microhuecos en el metal del impulsor de la bomba, lo que provoca un desgaste acelerado. Esta imagen muestra la cavitación de un impulsor de bomba.

¿Qué causa la cavitación de la bomba?

Entonces, ¿cómo se produce la cavitación y qué la convierte en una inquietud 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 anticipada de cavitación en la bomba, junto con una acción correctiva rápida, puede proteger y prolongar la vida útil de todo un sistema de componentes.

¿Cómo el monitoreo del estado de las bombas protege contra la cavitación?

Detectar y evitar la cavitación es crucial para mantener el rendimiento de la bomba y evitar daños costosos. El monitoreo del estado 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 actual en el VFD, lo que permite la detección sin sensor. La cavitación produce turbulencias, creando ruido audible y una firma distintiva en la corriente del motor. Esta turbulencia se refleja en la corriente del motor y es detectada por el algoritmo de monitorización de estado.

El algoritmo compara la firma de cavitación real con los niveles de umbral definidos por el usuario. Si los valores superan los límites establecidos durante un tiempo predefinido, el evento se marca como cavitación.

Nivel de firma de cavitación mostrado como nivel de falla versus velocidad del motor. La firma aumenta considerablemente cuando se produce cavitación, a partir de 3000 RPM.

Los variadores de frecuencia de Danfoss con CBM integrado le ofrecen la potencia necesaria para detectar la cavitación con anticipación y optimizar la eficiencia energética de las operaciones de bombeo.

Ventajas del monitoreo del estado y el mantenimiento predictivo

Las ventajas de evitar la cavitación mediante el monitoreo del estado son significativas. Gracias al monitoreo permanente mediante CBM integrado en el variador de frecuencia 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. Se hace posible realizar un mantenimiento predictivo y, en última instancia, esto genera una reducción de los costos de servicio y sustitución.

La cavitación es uno de los factores que reducen el rendimiento de la bomba. Con el monitoreo basado en condiciones integrado 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.

Tim Flintholm Fink

Propietario del producto Aqua en Danfoss Drives

Evitar la cavitación de la bomba mediante la función de monitoreo basado en condiciones

Para evitar la cavitación, el flujo puede reducirse disminuyendo la velocidad de la bomba en pequeños incrementos. El monitoreo de estado lo hace posible mediante una función de evasión. La velocidad del motor se reduce automáticamente dentro de los límites predefinidos cuando se detecta cavitación. Una vez que se evita la cavitación, la función se puede configurar para permanecer en la última velocidad que evitó la cavitación o para intentar volver gradualmente a la referencia de velocidad original, verificando continuamente si la cavitación desapareció mientras tanto. 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 la eficiencia de la bomba y reducir los posibles daños y el desgaste. El control del estado, mediante el uso de técnicas avanzadas como el análisis de firmas actuales, proporciona una solución confiable y rentable para detectar y evitar la cavitación. Mediante la implementación de sistemas de monitoreo de estado, los procesos industriales pueden beneficiarse de una producción mejorada, una mayor vida útil de los componentes y costos de mantenimiento reducidos, lo que, en última instancia, se traduce en operaciones más fluidas y confiables.

Análisis de motores y bombas en tiempo real basado en computadoras periféricas

Con la solución de computadoras periféricas, que permite obtener información más rápida procesando los 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.