Comprensión de los niveles de disparo
A trip level —también conocido como punto de consigna de parada, desconexión de emergencia o alarma crítica— es el valor más alto vibración o umbral de estado en un sistema de protección de maquinaria. Cuando un valor medido lo supera, el sistema activa automáticamente una emergencia cierre para evitar daños catastróficos. A diferencia de un nivel inferior alarm level o warning level que se limita a avisar al operador, el dispositivo de desconexión ejecuta una acción de protección por sí mismo: elimina la intervención humana de la cadena crítica en el momento en que cada segundo cuenta. El dispositivo de desconexión es la última línea de defensa que se interpone entre una avería en desarrollo y la destrucción de la máquina.
1. Definición: ¿Qué es un nivel de viaje?
Un nivel de disparo se establece en la amplitud de vibración en la que el funcionamiento continuado conlleva el riesgo de daños rápidos e irreversibles en la máquina o supone un peligro para la seguridad de las personas y las instalaciones. Es el punto más conservador de una jerarquía de alarmas de varios niveles y el único que se activa sin esperar a la intervención humana. En el caso de la turbomaquinaria crítica, es obligatorio según normas como API 670, y constituye la última línea de defensa para evitar fallos que podrían destruir equipos valorados en millones, causar lesiones al personal o provocar un vertido al medio ambiente.
Dado que la desconexión es una acción automática y no una simple notificación, el valor elegido para ella es un compromiso técnico deliberado. Si se fija un valor demasiado bajo, la máquina se desconecta ante transitorios inofensivos y las paradas molestas merman la disponibilidad y la confianza del operador. Si se fija un valor demasiado alto, la protección se activa cuando el daño ya está hecho. El arte de ajustar el nivel de desconexión consiste en encontrar el rango que detecte a tiempo los daños reales, al tiempo que ignora el ruido habitual de un sistema en buen estado máquina crítica.
2. Ajuste del nivel de disparo
Basado en los umbrales de daño
El recorrido se fija en el punto en el que comienzan los daños físicos y, a continuación, se retrasa un margen de seguridad:
- Por debajo del punto de daño: El valor de consigna debe situarse por debajo del nivel de vibración que provoca daños mecánicos inmediatos.
- En comparación con el valor inicial: una regla general es entre 10 y 20 veces la capacidad nominal de la máquina base, o la parte superior de ISO 20816 Zona D (la antigua ISO 10816 Zona D), donde se considera que el funcionamiento es perjudicial.
- Delimitado por espacios libres: en equipos con sondas de proximidad, el dispositivo de desconexión por vibración del eje debe activarse antes de que el rotor reduzca el espacio libre y entre en contacto con un sello o con el estator.
- Limitado por los límites de orientación: mantén la carga por debajo del límite que provocaría la rotura del cojinete y ten en cuenta un margen de seguridad razonable en todo momento.
Directrices de la norma API 670 para turbomaquinaria
- Disparo por vibración del eje: normalmente 25 milésimas de pulgada (635 µm) pico a pico, medido con sondas de proximidad.
- Caja de cojinetes: normalmente entre 0,5 y 0,6 pulgadas por segundo (12–15 mm/s) velocidad.
- Voting: Debe haber una confirmación por doble voto: dos sensores independientes deben coincidir antes de que se active el dispositivo.
- Time delay: por lo general, entre 1 y 5 segundos para confirmar que la situación se mantiene.
Factores específicos de la máquina
- Autorizaciones: dispararse antes de que el rotor entre en contacto con las juntas o el estator.
- Límites de rodamientos: mantenga el valor de consigna por debajo del umbral de fallo por sobrecarga del rodamiento.
- Datos históricos: utilizar las vibraciones registradas en fallos anteriores de la misma máquina o de máquinas similares.
- Recomendaciones del fabricante: Aplicar los valores de consigna especificados por el fabricante original, siempre que estén disponibles.
3. Nivel de disparo frente a las demás alarmas
El viaje es el peldaño más alto de una escalera por etapas. Los peldaños inferiores permiten ganar tiempo para planificar; el viaje no aporta más que la supervivencia. Una jerarquía típica tiene este aspecto:
| Nivel | Typical value | Acción | Cronología |
|---|---|---|---|
| Alerta | 2× línea base | Investigar | Semanas a meses |
| Advertencia | 4× línea base | Mantenimiento planificado | 1–4 semanas |
| Peligro | 8× línea base | Reparación urgente | Días |
| Viaje | 12–15× línea base | Apagado automático | Inmediato (segundos) |
Los umbrales más bajos son el ámbito de monitorización de condición y el análisis de tendencias, donde el analista aún puede permitirse el lujo de ejercer su criterio. Por el contrario, el sistema funciona con una lógica preprogramada: no consulta a nadie. Precisamente por eso su valor, su votación y su retardo deben diseñarse con tanto cuidado: no hay ningún operador al que recurrir para vetar una mala decisión.
4. Requisitos de implementación
Hardware
- Sensores instalados de forma permanente — no un sistema móvil basado en rutas colector de datos.
- Hardware de supervisión específico con capacidad real de apagado.
- Sensores redundantes para viajes críticos (votación 2 de 2 o 2 de 3)
- Un suministro eléctrico fiable con respaldo de SAI.
- Una ruta de apagado integrada que funciona independientemente del software.
Integración de sistemas de seguridad
- Conexión al sistema de seguridad DCS/PLC.
- Circuitos de disparo redundantes.
- Un diseño a prueba de fallos, de modo que el propio fallo del sensor provoque una desconexión o una alarma, en lugar de una pérdida silenciosa de la protección.
- Comprobación periódica del funcionamiento del dispositivo de desconexión.
- Clasificación SIL (Nivel de Integridad de Seguridad) para aplicaciones críticas de seguridad
Tiempo de respuesta
- Desde la detección hasta el inicio del apagado: suele tardar menos de un segundo.
- Tiempo total de apagado: depende del equipo, desde segundos hasta minutos.
- Lo suficientemente rápido como para evitar daños, pero con la calma necesaria para no tropezar con los picos momentáneos.
Esta capa de protección es distinta de los instrumentos de diagnóstico. Un sistema de protección responde a una única pregunta de sí o no —¿debe seguir funcionando esta máquina?—, mientras que un analizador portátil responde por qué En primer lugar, la vibración está aumentando. Cuando una máquina se desconecta, o cuando su tendencia se acerca poco a poco al umbral de desconexión, los ingenieros utilizan un instrumento portátil de dos canales como el Balanset-1A a las carcasas de los cojinetes para captar el espectro y el 1× amplitud y fase. Ese diagnóstico revela si la causa es desequilibrar, desalineación, or a defecto de rodamiento — y, cuando la causa principal es un desequilibrio, el mismo instrumento equilibra el rotor in situ, de modo que la vibración desciende hasta situarse muy por debajo del umbral de disparo.
5. Gestión de un evento de viaje
Cuando se produce un viaje
- Inmediato: el equipo se apaga automáticamente.
- Alarma: Se notifica a los operadores la condición de disparo y su causa.
- Captura de datos: Se guardan los datos de vibración registrados antes y durante el trayecto para su análisis.
- Investigación: se determina la causa principal.
- Cierre patronal: El reinicio queda bloqueado hasta que se solucione el fallo.
Medidas posteriores al viaje
- Compruebe que el equipo no presente daños.
- Analice los datos de vibración guardados.
- Identifique la avería que provocó la desconexión.
- Soluciona el problema.
- Comprueba que el punto de activación fuera el adecuado, ni demasiado pronto ni demasiado tarde.
- Documenta el suceso y las lecciones aprendidas.
Trip reset
- Debe requerir un reinicio manual, nunca automático.
- Comprueba que se haya solucionado el problema antes de dar el visto bueno.
- Solicitar autorización para reiniciar.
- Realiza primero la inspección posterior al viaje.
6. Evitar falsas activaciones
Selección adecuada del punto de consigna
- Lo suficientemente alto como para evitar falsas alarmas.
- Lo suficientemente bajo como para proteger el equipo.
- Un margen habitual del 20-30 % por encima del nivel de alarma de peligro.
- Tener en cuenta la vibración transitoria que se produce cuando una máquina atraviesa su velocidades críticas durante el arranque.
Time delays
- Una breve demora (de 1 a 5 segundos) confirma que la situación se mantiene.
- Evita que se produzcan desconexiones debido a picos de tensión momentáneos.
- Sin embargo, debe ser lo suficientemente corto como para mantener la protección.
Voting logic
- Se requiere que los dos sensores coincidan (2 de 2).
- O dos de los tres sensores (votación «2 de 3»).
- Esto evita que el fallo de un solo sensor provoque una activación errónea y aumenta la fiabilidad general.
7. Ensayos, verificación y normas
Pruebas de funcionamiento y calibración
- Comprueba el funcionamiento del interruptor periódicamente, como mínimo una vez al año.
- Simule una vibración intensa o envíe una señal de prueba para comprobar que se activa el apagado.
- Comprueba todos los canales redundantes y documenta los resultados.
- Mantenga calibrados los sensores y los puntos de consigna, mida el tiempo de respuesta del sistema y compruebe todos los componentes de la cadena de disparo.
Contexto normativo y de estándares
- API 670: establece la obligatoriedad de realizar pruebas de vibraciones en la turbomaquinaria de más de 10 000 CV y especifica los valores de referencia, la lógica de votación y los ensayos; se trata del estándar de facto para los equipos críticos.
- IEC 61508: seguridad funcional de los sistemas de seguridad eléctricos y electrónicos.
- IEC 61511: Seguridad funcional para las industrias de procesos.
- SIL ratings: se aplican a los sistemas de disparo en función del riesgo contra el que protegen.
En resumen, el nivel de parada es el último umbral de protección en un sistema de monitorización de maquinaria, ya que detiene automáticamente el equipo cuando las vibraciones indican un fallo catastrófico inminente. La selección correcta de los valores de consigna, un hardware redundante y fiable, la realización disciplinada de pruebas periódicas y una estrecha integración con el sistema de seguridad de la planta son los factores que garantizan la fiabilidad de esta última línea de defensa, protegiendo tanto a la maquinaria rotativa de alto valor como a las personas que trabajan en su entorno.
