La maquinaria giratoria, como las turbinas, las bombas y los compresores, se someten continuamente a las principales fuerzas mecánicas. Como la mayoría de estas máquinas son críticas para el proceso, los sistemas se implementan con las funciones de protección y / o monitoreo para evitar fallas. En este artículo destacamos algunas fallas comunes relacionadas con la velocidad que pueden ocurrir con la maquinaria giratoria.
Protección de velocidad
1. Sobrevelocidad
La construcción de maquinaria giratoria está diseñada para soportar una cierta velocidad de rotación, conocida como la velocidad de construcción. Cuando se produce sobrevelocidad, el eje de la máquina gira más rápido de lo que la construcción de máquinas es capaz de soportar. Las fuerzas aumentan exponencial con la velocidad de rotación que pueden causar que las partes se suelten. Esto podría tener un impacto catastrófico en el proceso, el personal y el medio ambiente. Por lo tanto, los análisis de riesgos muestran que en la mayoría de los casos es obligatorio tener un sistema de protección de sobrevelocidad. A través de las mediciones de velocidad, se puede medir la velocidad de rotación (RPM). Un sistema de protección de sobrevelocidad garantiza la velocidad de rotación para permanecer dentro de ciertos límites, para evitar daños a la máquina. Si se exceden los valores límite predefinidos, la máquina se apaga inmediatamente (Figura 1). Estos viajes de máquinas deben suceder dentro de un plazo muy corto. De acuerdo con las directrices actuales de la máquina (API 670), los sistemas de protección de sobrevelocidad deben tener un tiempo de respuesta de no más de 40 ms.
Sobrevelocidad es el mayor temor a cualquier operador de maquinaria giratoria. No responder en el tiempo o el mal funcionamiento de un sistema de protección de sobrevelocidad podría causar que las cuchillas de la turbina o las piezas del rotor se suelten. En el peor de los casos, estas piezas van directamente a través de la carcasa de la turbina, comprometiendo la seguridad del personal y causan daños importantes en el equipo impulsado por la turbina.
2. Aceleración
La aceleración demasiado rápida de una máquina giratoria puede hacer que una máquina giratoria entre en exceso, a pesar del sistema de protección del presento sobreviene, causando una situación peligrosa. Dependiendo de la velocidad de aceleración, detenga el controlador de una máquina, no conducirá inmediatamente a una disminución en la velocidad de rotación. Debido a las fuerzas principales, la velocidad puede incluso aumentar desde un corto tiempo después de que el conductor ya se haya detenido. Cuando se realiza un sistema de protección de sobrevelocidad cuando se alcanza el valor límite del 110% de la velocidad de rotación máxima tolerable, un cierto grado de aceleración todavía puede hacer que la velocidad devengada exceda el 110% permitido (Figura 2). De esta manera, la máquina aún alcanza una velocidad de rotación crítica, con daños como resultado.
Durante la puesta en marcha de una máquina giratoria, dependiendo de la energía disponible, debe protegerse para la aceleración. A diferencia de la protección de sobrevelocidad, la protección de la aceleración no solo mira la RPM, sino también al aumento de las RPM dentro de un intervalo de tiempo predeterminado. Cuando los sensores de velocidad detectan un aumento excesivo de aceleración, el sistema de protección tropezará con la turbina.
Cuando la máquina no está protegida por la aceleración, aún se incluirá en exceso. Un sistema de protección de sobrevelocidad no es capaz de detener la máquina a tiempo durante un aumento excesivo de aceleración.
Monitoreo de velocidad
3. Rotación inversa
Puede ocurrir que la presión del proceso hace que un compresor gire en la dirección incorrecta, mientras que la turbina que impulsa este compresor no está funcionando. Esto se conoce como rotación inversa. Esta presión puede ocurrir porque la válvula de succión no se cierra correctamente, causando una fuga. Cuando se inicia la turbina durante esta condición del compresor, esto conducirá a daños. La presión que se construye como resultado de la rotación inversa y la presión de la turbina se contrarrestará entre sí, lo que, por ejemplo, puede causar daños al acoplamiento. Esto a menudo se refiere a daños financieros, pero no plantea un peligro directo para el personal y el medio ambiente.
4. Parada / arrastrarse
Es importante que una turbina en realidad se mantenga aún antes de que se inicie el trabajo de cambio / mantenimiento. Después de todo, la enorme masa de una turbina puede causar situaciones peligrosas si se inicia un trabajo de mantenimiento, mientras que la turbina todavía está girando lentamente. Para monitorear esto, las mediciones de velocidad deben realizarse durante un período más largo que las mediciones de velocidad normales porque la turbina se está ejecutando a una velocidad muy baja durante su proceso de apagado.
5. Subvelocidad
La subvelocidad es lo opuesto al sobrevelocidad, pero es un fallo menos crítico. Para mantener un proceso que se ejecuta, una instalación debe mantener un RPM mínimo. El proceso ya no puede ser conducido con una RPM inferior. Aunque sumaría es altamente indeseable debido a una interrupción del proceso de producción, no tiene el mismo impacto catastrófico que el sobrevelocidad. Los valores de límite se pueden configurar de manera que se active una alarma cuando se alcanza la RPM mínima para mantener la ejecución del proceso. Esto le permite al operador evitar que se produzca la suscripción. Las mediciones de subvelocidad se pueden usar para indicar, por ejemplo, que se puede activar un motor jog.
Speedsys; Sistema de protección de sobrevelocidad
Istec ha desarrollado SpeedSys: un sistema de protección de sobrevelocidad certificado por diseño. Nos despojamos de todas las funcionalidades adicionales y regresamos al núcleo de la protección de sobrevelocidad según lo definido por la norma API 670. El SpeedSys presenta un intervalo de prueba mínimo de 10 años, escalabilidad para una calificación de SIL superior a través de estructuras de votación y una arquitectura basada en transmisor en lugar de arquitecturas complejas basadas en bases. El SpeedSys ofrece el mismo nivel de protección que cualquier sistema basado en bastidor, pero es mucho más accesible financieramente para equipos giratorios más pequeños y más grandes.
