Comprender los defectos de los ventiladores

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Definición: ¿Qué son los defectos del ventilador?

Defectos del ventilador son fallos en ventiladores y sopladores industriales que incluyen daños en las aspas (grietas, erosión, acumulación), desequilibrar por pérdida o acumulación de material, inestabilidades aerodinámicas (pérdida de sustentación, oscilación), problemas estructurales (palas sueltas, bujes agrietados) y fallos en rodamientos/transmisión. Estos defectos crean características vibración patrones dominados por frecuencia de paso de la cuchilla y sus armónicos, junto con una vibración de desequilibrio de 1× y pulsaciones aerodinámicas de baja frecuencia.

Los ventiladores son omnipresentes en las instalaciones industriales (climatización, refrigeración de procesos, aire de combustión, manipulación de materiales) y sus fallos pueden afectar a la producción, la seguridad (ventilación) y la eficiencia energética. Comprender los defectos específicos de los ventiladores y las técnicas de monitorización permite un mantenimiento eficaz y previene fallos catastróficos de las aspas.

Defectos comunes en los ventiladores

1. Daños y erosión de la hoja

Acumulación de material

• Causa: Polvo, incrustaciones o material de proceso acumulado en las aspas
• Efecto: Crea un desequilibrio de masas, cambia la aerodinámica
• Síntoma: Incremento de la vibración 1× con el tiempo
• Común en: Ventiladores para manipulación de materiales, ventiladores de extracción de procesos
• Solución: Limpieza periódica, filtración aguas arriba

Erosión y desgaste

• Causa: Partículas abrasivas desgastan las superficies de las cuchillas
• Efecto: Pérdida de material que genera desequilibrio y degradación del rendimiento
• Patrón: Generalmente asimétrico (borde de ataque más pronunciado que el de fuga).
• Detección: 1× aumento de vibración, rendimiento reducido

Corrosión

• Ataque químico al material de la hoja
• Crea picaduras y pérdida de material.
• Reduce la resistencia de la hoja
• Puede provocar grietas y fallos en las cuchillas.

Grietas en la hoja

• Ubicaciones: raíz de la pala (fijación del buje), borde de ataque, juntas de soldadura
• Causas: Fatiga, corrosión, impacto, vibración
• Síntomas: Patrón de vibración cambiante, posible componente 2×
• Peligro: Puede provocar la separación completa de la hoja.

Cuchillas faltantes o rotas

• Desequilibrio severo debido a la configuración asimétrica de las aspas
• Vibración muy alta 1×
• Patrón de frecuencia de paso de la hoja anormal
• Se requiere parada y reparación inmediatas.

2. Desequilibrio

El problema más común de vibración del ventilador:

• Fuentes: Acumulación, erosión, tolerancias de fabricación, daños en las cuchillas
• Firma: 1× vibración síncrona
• Corrección: Balance de campo a menudo eficaz
• Periódico: Puede requerir abordar la causa raíz (erosión, fuentes de acumulación).

3. Inestabilidades aerodinámicas

Parar

• Separación del flujo de aire de las superficies de las palas en condiciones fuera de diseño
• Flujo aleatorio y turbulento que crea vibraciones de banda ancha
• Reducción de la eficiencia y el rendimiento
• Común a bajos caudales o alta resistencia de entrada

Aumento

• Inversión periódica del flujo en el sistema
• Frecuencia muy baja (< 5 Hz) pulsaciones severas
• Puede dañar el ventilador y los conductos.
• Requiere modificaciones del sistema para eliminar

4. Problemas estructurales y mecánicos

• Cuchillas sueltas: Fallaron los tornillos de fijación o las soldaduras, múltiples armónicos
• Hub agrietado: El fallo de la estructura del buje puede ser catastrófico.
• Eje desgastado: Permite que la rueda del ventilador se desplace, creando una desviación.
• Resonancia de la vivienda: Carcasa del ventilador o conductos resonando en la frecuencia de paso de banda o armónicos

5. Problemas de transmisión y rodamientos

• Problemas en la transmisión por correa (desgaste, desalineación, tensión)
• Fallas en los rodamientos (comunes en ambientes sucios/calientes)
• Problemas de acoplamiento (desalineación, desgaste)
• Defectos del motor que afectan al funcionamiento del ventilador

Características de vibración

Frecuencia de paso de la cuchilla (BPF)

La frecuencia clave específica del ventilador:

• Cálculo: BPF = Número de cuchillas × RPM / 60
• Ejemplo: Ventilador de 12 aspas a 1200 RPM → BPF = 240 Hz
• Amplitud normal: Depende del tipo de ventilador (los ventiladores axiales rinden más que los centrífugos).
• BPF elevado: Daños en las palas, problemas de espacio libre, problemas aerodinámicos
• Armonía: 2×BPF, 3×BPF indican problemas o resonancias en las palas.

Desequilibrio (1×)

• Componente de alta amplitud más común
• Aumenta con la acumulación o la erosión.
• Corregible mediante equilibrio
• Puede volver a ocurrir si no se aborda la causa raíz.

Pulsaciones aerodinámicas

• Parar: Aumento de la banda ancha, fluctuaciones aleatorias
• Aumento: Pulsaciones severas de 1-5 Hz
• Turbulencia: Banda ancha de baja frecuencia (10-100 Hz)

Consideraciones específicas para los aficionados

Tipos de ventiladores y patrones de defectos

Ventiladores centrífugos

• El desequilibrio es el problema más común.
• BPF típicamente de amplitud moderada
• Acumulación común en aspas curvadas hacia atrás
• Problemas en sellos y rodamientos debido a la contaminación del proceso

Ventiladores axiales

• Amplitudes BPF más altas normales
• El espacio libre de la punta de la hoja es crítico.
• Inestabilidades aerodinámicas más comunes
• Fatiga de las palas por cargas aerodinámicas alternas

Aficionados del Draft Inducido (ID)

• Erosión severa por cenizas volantes y partículas
• Las altas temperaturas afectan a los materiales
• Ambientes corrosivos
• Se requiere un reequilibrio frecuente

Estrategia de diagnóstico

Evaluación inicial

1. Medir la vibración general en los cojinetes
2. Realizar un análisis FFT para identificar las frecuencias dominantes
3. Comprobar 1× (desequilibrio), BPF (problemas con las palas), frecuencias de los rodamientos
4. Evaluar el rendimiento (caudal, presión)
5. Inspección visual si es accesible

Identificación del problema

• Alto 1×: Desequilibrio → equilibrar o limpiar el ventilador
• Alto BPF: Daños en las cuchillas, problemas de holgura → inspeccionar las cuchillas
• Banda ancha: Cavitación o pérdida de sustentación → comprobar el punto de funcionamiento
• Baja frecuencia: Sobretensión o recirculación → modificación del sistema
• Frecuencias de rodamientos: Desgaste de los rodamientos → sustituir los rodamientos

Prevención y Mantenimiento

Equilibrio

• Ruedas de ventilador de equilibrio de campo in situ
• Reequilibrar después de la limpieza o reparación de la cuchilla
• Utilice pesas con clip o atornillables para ajustarlas.
• Pesos del documento como referencia

Inspección y limpieza

• Inspección periódica para detectar acumulación de suciedad, erosión y daños.
• Limpiar las cuchillas durante las paradas
• Compruebe la seguridad del accesorio de la cuchilla.
• Busca grietas, especialmente en las raíces de las hojas.

Prácticas operativas

• Opere cerca del punto de diseño cuando sea posible.
• Evite el funcionamiento prolongado en condiciones extremas (flujo muy alto o muy bajo).
• Controlar las condiciones de entrada (minimizar la turbulencia)
• Implementar recubrimientos protectores para servicio erosivo/corrosivo

Los defectos en los ventiladores combinan problemas mecánicos comunes a todos los equipos rotativos con problemas aerodinámicos propios de los ventiladores. La frecuencia de paso de las palas, junto con técnicas estándar de análisis de vibraciones, permite una monitorización eficaz del estado del ventilador y orienta las decisiones de mantenimiento de estas máquinas críticas para el movimiento de aire en instalaciones industriales.

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