Herramienta de ingeniería gratuita #023
Límites de vibración — Turbinas hidráulicas y unidades de bombeo
Evalúe la severidad de vibración para turbinas hidráulicas, turbinobombas y bombas según ISO 20816-5. Admite mediciones de velocidad en el soporte del rodamiento y desplazamiento del eje.
Resultados
| Zona | Límite | Descripción |
|---|
Alcance de ISO 20816-5
ISO 20816-5 especifica criterios de evaluación de vibración para máquinas hidráulicas, incluidas turbinas Kaplan, Francis y Pelton, turbinobombas y bombas utilizadas en centrales hidroeléctricas. Cubre configuraciones de máquinas tanto verticales como horizontales.
Vibración del soporte del rodamiento — Máquinas verticales
La velocidad de vibración de banda ancha se mide en la carcasa del cojinete en mm/s RMS, típicamente en el rango de 10–1000 Hz. Se aplica a unidades Kaplan verticales, Francis, turbobombas y bombas. Los valores límite de zona en esta página son valores de referencia simplificados de la serie ISO 10816/20816; las tablas específicas por grupo de máquina y velocidad de la ISO 20816-5 difieren en detalle y deben consultarse para evaluaciones contractuales o de aceptación.
| Límite de zona | Velocidad (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Vibración del soporte del rodamiento — Pelton horizontal
Las turbinas Pelton horizontales tienen límites permisibles más bajos debido a la disposición de los rodamientos y las características de carga por impulso.
| Límite de zona | Velocidad (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.3 |
| B/C | 4.5 |
| C/D | 7.1 |
Desplazamiento del eje — Máquinas verticales
El desplazamiento relativo del eje se mide con sondas de proximidad, expresado como desplazamiento pico a pico en μm.
| Límite de zona | Desplazamiento (μm p-p) |
|---|---|
| A/B | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
ℹ️ Nota: Las máquinas hidráulicas verticales tienen características de vibración únicas debido a la gravedad que actúa a lo largo del eje del rotor. La condición del rodamiento de empuje y las fuerzas hidráulicas (golpe de ariete en el tubo de succión, cavitación) afectan significativamente el comportamiento de vibración.
⚠️ Importante: Se deben monitorear tanto la vibración del soporte del rodamiento como la del eje. La peor de las dos evaluaciones rige la evaluación general. Las condiciones de operación (carga, altura manométrica, nivel de cola) influyen fuertemente en los niveles de vibración en las máquinas hidráulicas.
La norma ISO 20816-5 se aplica a máquinas hidráulicas que incluyen:
- Turbinas Kaplan verticales
- Turbinas Francis verticales
- Grupos turbina-bomba verticales (reversibles)
- Turbinas Pelton horizontales
- Bombas verticales
Estas máquinas operan en centrales hidroeléctricas con velocidades típicas de 60 a 1000 RPM.
Las máquinas hidráulicas operan a velocidades mucho más bajas (60–500 RPM frente a 1500–3600 RPM en turbinas de vapor) y experimentan fuerzas de excitación hidráulica únicas:
- Pulsaciones de presión y vórtice en el tubo de aspiración
- Vibración inducida por cavitación
- Frecuencias de paso de álabes directrices y del rodete
- Desprendimiento de vórtices de Von Kármán
Las máquinas verticales también presentan consideraciones adicionales respecto a la vibración del cojinete de empuje y las fuerzas hidráulicas axiales.
El desplazamiento del eje se mide mediante sondas de proximidad montadas cerca de los cojinetes guía, midiendo el desplazamiento pico a pico en micrómetros (μm p-p). Esto resulta crítico en máquinas verticales donde la monitorización de la órbita del eje revela:
- Desequilibrio y desalineación
- Inestabilidades hidráulicas
- Desgaste del cojinete guía
- Condiciones de roce en los sellos
Las turbinas Pelton horizontales tienen límites de vibración más bajos que las máquinas verticales porque:
- Las disposiciones de cojinetes horizontales son más sensibles a las fuerzas dinámicas
- La carga impulsiva del impacto del chorro en las cucharas Pelton produce una vibración característica
- Las cargas gravitatorias sobre los cojinetes horizontales generan un comportamiento dinámico diferente
El límite de Zona A/B es de 2.3 mm/s frente a 2.8 mm/s para máquinas verticales.
En caso de Zona C en una turbina hidráulica:
- Investigue las causas raíz: cavitación en el rodete, pulsación en el tubo de aspiración, desgaste del cojinete guía, desalineación del eje, resonancia hidráulica
- Aumente la frecuencia de monitorización a continua si aún no lo es
- Considere restricciones de carga para reducir la excitación hidráulica
- Planifique acciones correctivas durante la próxima parada programada
- Supervise cuidadosamente la tendencia; si se acerca a la Zona D, considere la parada
Los procedimientos descritos en esta página fueron desarrollados y probados en campo por el equipo de Vibromera utilizando el Balanset-1A, un balanceador portátil de doble canal y analizador de vibraciones para el balanceo de rotores en sitio.
Analizadores de vibración profesionales y sistemas de balanceo en campo para maquinaria hidroeléctrica. Evaluación en sitio conforme a ISO 20816. Utilizado en más de 50 países.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko es ingeniero en análisis de vibraciones y fundador y director general de Vibromera. Desde hace más de 15 años balancea equipos rotativos en campo y no en un banco de pruebas: desbrozadoras, ventiladores industriales, trituradoras, centrífugas, ejes y husillos. De ese trabajo nacieron los instrumentos Balanset — se concibieron como una herramienta que el especialista puede llevar hasta la máquina y usar solo, en sitio, y no como equipo de laboratorio. Vibromera se fundó en 2017 y desde 2023 tiene su sede en Oporto, Portugal. Aquí se realizan el desarrollo, el ensamblaje y el soporte de la línea Balanset. El instrumento insignia es el Balanset-1A, un analizador portátil para el balanceo en uno y dos planos y para el diagnóstico de vibraciones. Nikolai participa personalmente en la atención al cliente, en la resolución de casos difíciles de balanceo y en el desarrollo del software. Trabaja con clientes de todo el mundo, en cualquier idioma.
