Herramienta de ingeniería gratuita #023
Límites de vibración — Turbinas hidráulicas & Unidades de bombeo
Evalúe la intensidad de la vibración en turbinas hidráulicas, turbinas-bomba y bombas según la norma ISO 20816-5. Permite medir la velocidad de la carcasa del cojinete y el desplazamiento del eje.
Resultados
| Zona | Límite | Descripción |
|---|
Alcance de la norma ISO 20816-5
La norma ISO 20816-5 especifica los criterios de evaluación de vibraciones para máquinas hidráulicas, como turbinas Kaplan, Francis y Pelton, turbinas-bomba y bombas utilizadas en centrales hidroeléctricas. Abarca configuraciones de máquinas tanto verticales como horizontales.
Vibración de la carcasa del cojinete — Máquinas verticales
Velocidad de vibración de banda ancha medida en el alojamiento del cojinete en mm/s RMS, típicamente en el rango de 10–1000 Hz. Se aplica a unidades verticales Kaplan, Francis, turbobomba y bomba. Los valores de límite de zona en esta página son valores orientativos simplificados de la serie ISO 10816/20816; las tablas específicas del grupo de máquinas y la velocidad de la ISO 20816-5 difieren en los detalles 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 de la carcasa del cojinete — Pelton horizontal
Las turbinas Pelton horizontales tienen límites permitidos más bajos debido a la disposición de los cojinetes y las características de carga de 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 y se expresa como desplazamiento pico a pico en μm.
| Límite de zona | Desplazamiento (μm pp) |
|---|---|
| A/B | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
ℹ️ Nota: Las máquinas hidráulicas verticales presentan características de vibración únicas debido a la acción de la gravedad a lo largo del eje. El estado de los cojinetes de empuje y las fuerzas hidráulicas (golpes de sobrepresión en el tubo de aspiración, cavitación) afectan significativamente el comportamiento de la vibración.
⚠️ Importante: Se debe monitorear la vibración tanto de la carcasa del cojinete como del eje. La peor de las dos evaluaciones determina la evaluación general. Las condiciones de operación (carga, altura de descarga, nivel de agua de cola) influyen considerablemente 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 equilibrador portátil de dos canales y analizador de vibraciones para el equilibrado de rotores in situ.
Analizadores de vibraciones profesionales y sistemas de balanceo de campo para maquinaria hidroeléctrica. Evaluación in situ conforme a la norma ISO 20816. Utilizados en más de 50 países.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko es ingeniero de análisis de vibraciones y fundador y director ejecutivo de Vibromera. Desde hace más de 15 años equilibra equipos rotativos en campo y no en un banco de pruebas: desbrozadoras, ventiladores industriales, trituradoras, centrifugadoras, ejes y husillos. De ese trabajo nacieron los instrumentos Balanset — se concibieron como una herramienta que el especialista puede llevar hasta la máquina y utilizar solo, in situ, 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 montaje y el soporte de la línea Balanset. El instrumento insignia es el Balanset-1A, un analizador portátil para el equilibrado en uno y dos planos y para el diagnóstico de vibraciones. Nikolai participa personalmente en la atención al cliente, en la resolución de casos de equilibrado difíciles y en el desarrollo del software. Trabaja con clientes de todo el mundo, en cualquier idioma.
