¿Qué es un rotor agrietado? Detección y respuesta • Equilibrador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, mulcheras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores. ¿Qué es un rotor agrietado? Detección y respuesta • Equilibrador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, mulcheras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores.

¿Qué es un rotor agrietado? Detección y respuesta

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Comprensión de los rotores agrietados

Definición: ¿Qué es un rotor agrietado?

A rotor agrietado es un rotor o un eje giratorio que ha desarrollado una grieta por fatiga: una fractura que se propaga a través del material debido a la tensión cíclica. Esto es esencialmente lo mismo que una grieta del eje pero hace hincapié en el conjunto completo del rotor, en lugar de solo en el eje. Los rotores agrietados son extremadamente peligrosos porque la grieta puede propagarse desde un pequeño defecto indetectable hasta una fractura catastrófica completa en cuestión de días o semanas una vez detectada. vibración escucha.

La vibración característica de un rotor agrietado es un signo prominente. 2× (segundo armónico) Componente que crece a medida que se propaga la grieta, como resultado de la variación de dos veces por revolución en la rigidez del eje a medida que la grieta se abre y se cierra durante la rotación.

Cómo se desarrollan las grietas en los rotores

Sitios de iniciación al crack

Las grietas casi siempre se inician en zonas de alta tensión:

  • Chavetas: Esquinas afiladas en los extremos de la ranura de la chaveta (punto de inicio más común)
  • Cambios de diámetro: Hombros, pasos o transiciones
  • Secciones roscadas: Las raíces de los hilos crean concentración de estrés
  • Agujeros y brocas transversales: Para conductos de aceite o montaje
  • Bordes de ajuste a presión: Los ajustes por interferencia crean tensión residual
  • Soldaduras: Zonas afectadas por el calor y dedos de soldadura
  • Picaduras de corrosión: Defectos superficiales de corrosión
  • Marcas de mecanizado: Las marcas de las herramientas, especialmente si son perpendiculares a la tensión

Proceso de crecimiento de grietas

  1. Formación de microfisuras: Se inicia en la concentración de estrés, típicamente < 1 mm
  2. Propagación lenta: La grieta crece gradualmente con cada ciclo de tensión (puede tardar años).
  3. Aceleración: A medida que la grieta crece, la intensidad de la tensión aumenta y la velocidad de crecimiento se acelera.
  4. Etapa detectable: Grieta 10-30% a través del diámetro, aparece vibración 2×
  5. Tamaño crítico: El material restante es insuficiente para soportar las cargas.
  6. Fractura catastrófica: Fallo repentino y completo del eje

La firma de vibración característica 2X

¿Por qué las grietas producen el doble de vibración?

El mecanismo de la grieta de respiración:

  • Grieta cerrada (compresión): Cuando la región de la grieta está en compresión (parte inferior de rotación para un eje horizontal), las caras de la grieta entran en contacto, lo que aumenta la rigidez del eje.
  • Grieta abierta (tensión): Cuando la grieta está sometida a tensión (en la parte superior de la rotación), se abre y la rigidez del eje disminuye.
  • Dos veces por revolución: La rigidez cambia dos veces por revolución (una vez cuando la grieta está orientada hacia arriba, otra cuando está orientada hacia abajo).
  • 2× Forzamiento: La variación de rigidez al doble de la frecuencia genera una respuesta de vibración doble.
  • Crecimiento de amplitud: A medida que la grieta crece, la asimetría de rigidez aumenta, y la amplitud se duplica.

Características de vibración

  • Indicador principal: 2× componente que emerge y crece con el tiempo
  • 1× Cambios: La vibración 1× también puede aumentar a medida que la grieta crea una curvatura residual
  • Armónicos superiores: Las grietas de 3× y 4× pueden aparecer a medida que se agravan.
  • Fase Comportamiento: Los ángulos de fase pueden cambiar durante el arranque/parada de forma diferente que durante desequilibrar
  • Sensibilidad a la temperatura: La amplitud 2× puede variar con la temperatura del eje (afectando la apertura de la grieta).

Detección y diagnóstico

Monitoreo de vibraciones

Relación 2X/1X de tendencia

  • Relación de monitorización de 2× amplitud a 1× amplitud
  • Maquinaria normal: 2×/1× < 0.2-0.3
  • Grieta sospechosa: 2×/1× > 0,5 y en aumento
  • Grieta confirmada: 2×/1× cercana o superior a 1.0
  • Emergencia: 2×/1× > 2.0, se recomienda el apagado inmediato.

Pruebas transitorias

  • Diagramas de Bode durante el arranque/desaceleración
  • El rotor agrietado muestra un comportamiento inusual de 2×
  • Es posible que se observen dos picos a la mitad de cada uno. velocidad crítica
  • Los cambios de fase difieren de la respuesta normal al desequilibrio.

Examen no destructivo

  • Inspección por partículas magnéticas (MPI): Detecta grietas superficiales y subsuperficiales
  • Penetrante de tinte: Detección visual de grietas superficiales
  • Pruebas ultrasónicas (UT): Detecta grietas internas
  • Corriente de Foucault: Detección de grietas superficiales sin contacto
  • Radiografía: Detección de grietas internas en componentes críticos

Respuesta de emergencia

Tras la detección de una posible grieta

  1. Aumentar la vigilancia: De mensual a diario o continuo
  2. Reducir la severidad operativa: Reduzca la velocidad o la carga si es posible.
  3. Plan de inspección inmediata: Programe el examen NDT lo antes posible.
  4. Preparación para el cierre: Ya se ha pedido el eje de repuesto y se han planificado los procedimientos de reparación.
  5. Evaluación de riesgos: Calcular el tiempo hasta el posible fallo en función de la tasa de crecimiento

Si se confirma la grieta

  • Apagado inmediato: A menos que la evaluación de riesgos demuestre un funcionamiento seguro y continuo durante un período definido
  • Sin reinicio: Hasta que el eje sea reemplazado o reparado
  • Sustitución del eje: La solución más fiable
  • Análisis de causa raíz: Determinar por qué se desarrolló la grieta para evitar su reaparición.

Estrategias de prevención

Diseño

  • Eliminar o minimizar las concentraciones de estrés
  • Utilice radios de redondeo generosos (R > 0,1 × diámetro)
  • Evite las chaveteros siempre que sea posible; utilice ajustes por interferencia.
  • Selección adecuada del material y tratamiento térmico
  • Tratamientos superficiales (granallado, nitruración) para mejorar la resistencia a la fatiga

Operación

  • Mantener una buena calidad del equilibrio (minimizar la tensión de flexión cíclica)
  • Precisión alineación (reducir los momentos flectores)
  • Evite operar a velocidades críticas.
  • Prevención de incidentes por exceso de velocidad
  • Controlar las tensiones térmicas mediante un calentamiento/enfriamiento adecuado.

Mantenimiento

  • Monitoreo regular de vibraciones con 2× tendencias
  • Inspección NDT periódica (anual o por evaluación de riesgos)
  • Previene la corrosión (protege contra la iniciación de picaduras)
  • Mantener bajas vibraciones (reduce la tensión cíclica)

Las grietas en los rotores representan uno de los modos de fallo más críticos en la maquinaria rotativa. La combinación de la monitorización de vibraciones (que detecta el aumento característico de la señal al doble) y las inspecciones periódicas no destructivas proporciona una protección esencial, permitiendo la detección antes de un fallo catastrófico y la sustitución planificada del eje, lo que evita daños secundarios importantes y riesgos para la seguridad.

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