Comprensión de la norma API 670
API 670 (Norma 670 del American Petroleum Institute: “Sistemas de protección de maquinaria”) es la norma industrial reconocida globalmente que especifica los requisitos mínimos para los sistemas de monitorización de vibración, temperatura y posición que proporcionan alarma automática y protección por parada de emergencia para maquinaria rotativa crítica en las industrias del petróleo, química y de generación de energía. Define los tipos y cantidades de sensores, la funcionalidad de alarma y disparo, los requisitos de redundancia, los procedimientos de prueba y los criterios de diseño del sistema, todo ello orientado a una protección fiable protección de maquinaria contra fallos catastróficos. Cuando las orientaciones generales, como ISO 20816 le explica cómo evaluar gravedad de las vibraciones, API 670 le indica cómo construir el sistema de instalación permanente que vigila la máquina y la dispara antes de que se autodestruya.
API 670 suele ser especificada por los compradores para turbomaquinaria crítica en servicio de hidrocarburos; su aplicabilidad viene definida por el comprador, la criticidad de la máquina y la especificación del proyecto, más que por un umbral de potencia universal, y está ampliamente adoptada como buena práctica mucho más allá de la industria del petróleo. Representa el enfoque de consenso para la protección de maquinaria crítica, sopesando la seguridad y la fiabilidad con la aplicación práctica.
1. Ámbito de aplicación
La norma se centra en las máquinas cuyo fallo imprevisto sería más peligroso o más caro: normalmente, equipos grandes, de alta velocidad y de un solo tren sin repuesto instalado.
Equipo cubierto
- Turbinas de vapor y de gas
- Compresores centrífugos y axiales
- Bombas centrífugas en servicio crítico
- Grandes generadores y motores en servicio crítico
- Expansores y sopladores
- En general, la turbomaquinaria crítica de los sectores del petróleo y la energía
Cuándo es necesario
- Siempre que lo exija el comprador o la especificación del proyecto; normalmente, trenes de máquinas grandes, sin reserva y de alta criticidad
- Servicio crítico (sin copia de seguridad, alta consecuencia de fallo)
- Requisitos contractuales entre comprador y vendedor
- Normas técnicas de la empresa
- A menudo se aplican voluntariamente como buenas prácticas reconocidas
2. Requisitos clave
API 670 prescribe qué para medir, cuántos los sensores que deben utilizarse y cómo deben comportarse las funciones de alarma y disparo. Los valores reales de consigna no están fijados por la norma; los establecen para cada máquina el comprador y el OEM, en función del diseño de la máquina, las holguras de los cojinetes y el comportamiento rotodinámico del rotor. Las magnitudes principales son la vibración radial, la posición axial, una referencia de fase y la temperatura de los cojinetes.
Monitorización de vibraciones radiales
- Sensores: XY sonda de proximidad pares en cada rodamiento (un mínimo de cuatro sondas por máquina, dos por rodamiento).
- Medición: eje desplazamiento en relación con el rodamiento: las sondas de corrientes parásitas sin contacto observan el propio eje, no el alojamiento.
- Alarma/Disparo: puntos de ajuste en pico a pico el desplazamiento son específicos de cada máquina; los definen el comprador y el OEM a partir de las holguras de los cojinetes y del análisis rotodinámico del rotor, y la norma no los fija como valores universales.
- Tiempo de respuesta: menos de 1 segundo desde la detección del disparo hasta el inicio de la desconexión.
Monitoreo de la posición axial
- Sensores: dos sondas de desplazamiento axial (redundantes).
- Objetivo: monitor cojinete de empuje estado y la posición axial del rotor.
- Alarma/Disparo: ajustado en función del juego axial disponible.
Referencia de fase (Keyphasor)
- Sensores: dos sensor de fase de referencia (keyphasor) sondas (redundantes).
- Objetivo: sincronización una vez por revolución para fase y medición de la velocidad.
- Requisito: obligatorio para el análisis completo del rotor — sin él, no se pueden producir gráficos como los de Bode, polares y orbitales.
Temperatura del cojinete
- Sensores: dos RTD por rodamiento (redundantes).
- Alarma: normalmente 95-105 °C.
- Disparo: normalmente 110-120 °C.
3. Redundancia y votación
Un sistema de protección sólo es útil si se dispara ante fallos reales y permanece en silencio ante los falsos. API 670 logra este equilibrio mediante sensores redundantes que alimentan la lógica de votación.
Redundancia de sensores
- Un mínimo de dos sensores para cada parámetro crítico.
- Evita que el fallo de un único sensor desactive la protección.
- Permite que la lógica de votación discrimine los sucesos auténticos de los fallos de los sensores.
Lógica de votación
- 2 de 2 (Y): ambos sensores deben coincidir antes de que se emita un disparo.
- 2 de 3: dos de tres sensores cualesquiera activan la acción — la disposición preferida para las máquinas más críticas.
- Objetivo: equilibrar la prevención de disparos por falsas alarmas con la necesidad de una protección fiable contra fallos.
Redundancia del monitor
- A veces se especifican bastidores para dos monitores.
- Fuentes de alimentación independientes para cada canal.
- Diseño a prueba de fallos en toda la cadena.
4. Características del sistema y pruebas
Funciones requeridas
- Visualización en tiempo real de todos los parámetros controlados.
- Funciones de alarma y disparo con retardos configurables.
- Reconocimiento y restablecimiento de la alarma.
- Diagrama de Bode y órbita gráficos para diagnóstico.
- Registro de eventos y archivo histórico.
- Herramientas de software de diagnóstico.
Registro de datos
- Tendencia continua de todos los parámetros.
- Captura de transitorios de arranque y apagado, donde muchos problemas se manifiestan por primera vez.
- Instantáneas de datos de eventos de alarma.
- Archivo histórico a largo plazo.
Aceptación y pruebas periódicas
API 670 especifica un programa de pruebas estructurado para que la protección se pruebe antes de la puesta en servicio y se mantenga probada durante toda la vida útil:
- Prueba de aceptación en fábrica (FAT): el sistema completo se prueba antes del envío: se verifican todas las funciones, se confirma la calibración y se facilita la documentación.
- Prueba de aceptación del emplazamiento (SAT): después de la instalación, una prueba funcional completa verifica cada canal del sensor, ejercita las funciones de alarma y disparo, y valida el sistema con respecto a su especificación.
- Pruebas periódicas: Las pruebas de funcionamiento trimestrales o anuales confirman que los circuitos de disparo siguen funcionando, vuelven a comprobar la calibración de los sensores y mantienen actualizada la documentación.
5. Revisiones, normas relacionadas y equilibrado en campo
En 5.ª edición (2014) modernizó la norma para los sistemas digitales, añadió requisitos de ciberseguridad, actualizó las especificaciones de los sensores y mejoró los procedimientos de ensayo; es la versión que más se aplica en la actualidad. API 670 también forma parte de una familia de documentos relacionados:
- API 617: compresores axiales y centrífugos.
- API 610: bombas centrífugas.
- API 684: análisis de la dinámica del rotor.
- ISO 7919: límites de vibración del eje (la contrapartida relativa al eje de las mediciones de la carcasa).
- ISO 20816: límites de vibración del alojamiento del rodamiento (antes ISO 10816).
Conviene tener claro qué hace la API 670 no hacer: protege una máquina, pero no la corrige. Cuando el sistema permanente señala un pico ascendente 1× de desequilibrio, el arreglo sigue siendo un trabajo de equilibrado que suele realizarse in situ. Un analizador portátil de dos canales como el Balanset-1A complementa una instalación API 670 exactamente en este hueco — midiendo 1× amplitud y fase en los propios cojinetes de la máquina, calculando los pesos de corrección, y verificando la desequilibrio residual después de la reparación, sin perturbar las sondas de protección fijas.
En resumen, API 670 es la norma fundamental para los sistemas de protección de maquinaria en las industrias del petróleo, química y energética. Al especificar configuraciones de sensores, redundancia, funcionalidad de alarma y disparo, y pruebas, garantiza una protección coherente y fiable en instalaciones de todo el mundo, evitando fallos catastróficos de la turbomaquinaria mediante una monitorización probada y la parada automática.
