Entendiendo el remolino de aceite

Definición: ¿Qué es Oil Whirl?

Remolino de aceite Es un tipo de vibración inestable y autoexcitada que se produce en máquinas equipadas con cojinetes de película de fluido (cojinetes), como turbinas grandes, compresores y bombas. Es una forma de inestabilidad inducida por fluidos en la que la película de aceite que soporta el eje comienza a empujarlo alrededor de la holgura del cojinete en un movimiento circular hacia adelante. Este movimiento giratorio es un subsincrónico vibración, lo que significa que se produce a una frecuencia inferior a la velocidad de funcionamiento de la máquina (1X).

Características del remolino de aceite

El remolino de aceite tiene varias características distintivas e identificables en los datos de vibración:

• Frecuencia: La característica más destacada es un pico de vibración de gran amplitud a una frecuencia ligeramente inferior a la mitad de la velocidad de funcionamiento, normalmente entre 0,4X y 0,48X (es decir, entre 40% y 48% de la velocidad de rotación del eje). Por ejemplo, en una máquina que funciona a 3000 RPM (50 Hz), el remolino de aceite aparecería aproximadamente entre 1200 y 1440 RPM (20-24 Hz).
• Dirección: La vibración es principalmente radial (horizontal y vertical) y a menudo es muy direccional.
• Diagrama de órbita: Cuando se observa en un diagrama de órbita desde sondas de proximidad XY, el remolino de petróleo aparece como una órbita grande, con precesión hacia adelante y a menudo distorsionada (no circular), con un único bucle interno bien definido.
• Comportamiento: El remolino de aceite no está vinculado a una velocidad específica. Si se aumenta la velocidad de la máquina, la frecuencia del remolino también aumentará, manteniendo siempre su relación característica de ~0,4X – 0,48X con respecto a la nueva velocidad de funcionamiento. Esto lo diferencia clave de la resonancia estructural, que se produce a una frecuencia fija independientemente de la velocidad del eje.

El mecanismo: ¿Cómo se produce el remolino de aceite?

El remolino de aceite se produce por la dinámica de la cuña hidrodinámica que soporta el eje en un cojinete de deslizamiento. En condiciones normales de funcionamiento, el eje giratorio arrastra aceite hacia un espacio en forma de cuña, creando un campo de presión que lo eleva y lo soporta. El eje no se asienta en el centro del cojinete, sino que está ligeramente desplazado.

El aceite en esta cuña también circula alrededor del rodamiento a aproximadamente la mitad de la velocidad del eje. Si el rodamiento está poco cargado o tiene una holgura excesiva, las fuerzas estabilizadoras pueden ser débiles. Una pequeña perturbación puede provocar que el eje quede atrapado en la película de aceite circulante, que comienza a empujarlo en una trayectoria circular alrededor del rodamiento. Esto crea una vibración autosostenida que puede alcanzar amplitudes muy altas, a menudo limitadas únicamente por la propia holgura del rodamiento (es decir, el eje comienza a impactar contra el rodamiento).

Látigo de aceite: la forma más severa

Si la velocidad de la máquina aumenta hasta el punto en que la frecuencia del remolino de aceite (~0,4X – 0,48X) coincide con una de las frecuencias naturales del rotor (a velocidad crítica), la afección se agrava mucho. Esto se llama látigo de aceite.

• Frecuencia bloqueada: La vibración se “bloquea” con la frecuencia natural del rotor y no aumenta más a medida que aumenta la velocidad de la máquina.
• Alta amplitud: La condición resonante hace que la amplitud de la vibración se vuelva extremadamente alta y a menudo destructiva.
• Peligro: El latigazo de aceite es una condición muy peligrosa e inestable que puede provocar una falla catastrófica de la máquina.

Causas comunes y soluciones

• Causas: Cojinetes ligeramente cargados, holgura excesiva de los cojinetes, viscosidad de aceite incorrecta (demasiado baja), presión de aceite alta o un diseño de máquina que coloca una velocidad crítica en aproximadamente el doble de la velocidad de funcionamiento.

– Soluciones: Las soluciones buscan alterar la película de aceite inestable. Esto puede incluir aumentar la carga del rodamiento, cambiar la viscosidad del aceite o rediseñar los rodamientos para que incorporen características antirremolinos (por ejemplo, rodamientos de orificio de limón, de presa de presión o de almohadilla basculante).

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