ANALISIS CAUSA RAIZ DE LA FRACTURA DEL

ANALISIS CAUSA RAIZ DE LA FRACTURA DEL IMPULSOR DE LA
BOMBA DE VACIO
1. DATOS DEL EQUIPO:
TABLA I. Descripción de la Bomba de Vacío de Anillo Líquido
DATOS
Equipo:
Tipo:
Marca:
Modelo:
Máxima Presión
de Descarga:
Máxima Presión
de Vacío:
Caudal de
succion:
Liquido de Sello:
Caudal de Liquido
de Sello:
Presión de
Liquido de Sello:
Temperatura del
Líquido de Sello
Potencia del
Motor:
Velocidad del
Motor:
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
DESCRIPCION
Bomba de vacío
De anillo líquido de una sola etapa
NASH
EC450L
1,1 mbar (808,56 mmHg)
33 mbar (24,26mmHg)
0.106 m3/s (223.65 cfm)
Agua fresca
0.00038 m3/s (22,7 l/min)
500 mbar (7.1Psi)
288.15 °K (15°C)
15 kW (20 HP)
1 750 RPM @ 60Hz
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
Curva de Rendimiento de la bomba de vacío de anillo líquido - Modelo EC450
Fuente: ENERSUR
2. UBICACIÓN DEL EQUIPO:
Las bombas de vacío se ubican en la parte inferior de la
Planta Desalinizadora, su función es evacuar los gases no
condensables (GNC), durante la puesta en marcha en los
compartimientos del evaporador y por mantener una presión de
vacío controlada durante la operación de la Planta Desalinizadora.
Vista Lateral de la Planta Desalinizadora de Agua de Mar y ubicación de las
bombas de vacío de anillo líquido.
Fuente: ENERSUR
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
Foto 01 - Bombas de vacío de anillo líquido en la Planta Desalinizadora de agua
de mar.
Fuente: ENERSUR
Foto 02 - Vista lateral donde se muestra el tanque separador en la descarga.
Fuente: ENERSUR
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
Foto 03 – Desmontaje de tapa de la bomba para retirar el impulsor.
Fuente: ENERSUR
Foto 04 – Falla: Fractura de álabe.
Fuente: ENERSUR
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
3. DETALLE DEL EVENTO :
Desde el arranque de la Planta Desalinizadora de Agua de
Mar en Noviembre 2006, se generaban paradas de una de las
dos bombas de vacío por la fractura del álabe del impulsor, los
fragmentos se incrustaban en lado de menor holgura entre el
impulsor y la carcasa, haciendo que se agarrote el eje de la
bomba de vacío, por ello el equipo dejaba de funcionar, en
algunos casos entraba la bomba de vacío en stand-by, pero en
otros paraba toda la Planta Desalinizadora de Agua de Mar.
Se inició una investigación para hallar las razones de estas
fallas continuas, una constante era el golpeteo interno de la
bomba de vacío. Se instalaron nuevos impulsores del mismo
modelo EC450L, pero también presentaron la misma falla.
Actualmente, funciona sin problemas, pues se usaron métodos
empíricos para solucionar el problema modificando la parte
estructural del impulsor, pero hasta el momento se desconocen
las razones técnicas de la falla.
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
4. LÍNEA DE TIEMPO
Las bombas de vacío empiezan a trabajar desde noviembre del
2006 en que arranca Planta Desalinizadora de Agua de Mar. El año
2007 ocurre la primera fractura del impulsor de una de las bombas de
vacío.
Línea de tiempo de intervenciones principales a las bombas de vacío
Fuente: ENERSUR
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
5. INFORME DE PRESUPUESTO DE MANTENIMIENTO A LA
BOMBA DE VACIO (PERIODO 2007-2013)
A continuación detallamos todos los mantenimientos
preventivos y correctivos con los costos invertidos en cada uno
de ellos, estos costos incluyen los recursos humanos y
materiales o repuestos.
TABLA II. COSTOS DE MANTENIMIENTO - 2007
FECHA DE
INTERVENCION
AVISO
OM
COSTO
USD
23/02/2007
7000006241
100006242
REPARACION SOLENOIDE BBA VACIO 2 DSP3
29/05/2007
7000006855
100006917
REVISAR SOLENOIDE BOMBA VACIO DSP3
26/06/2007
7000007098
100007202
REPARAR FUGA AGUA BOMBAS VACIO DSP3
21/08/2007
7000007460
100007640
REVISAR BOMBA VACIO 1 DSP3 NO ARRANCA
28/09/2007
7000007770
100007970
REVISAR TRANSMISOR DE VACIO DSP3
179.52
01/10/2007
7000007761
100007957
REPARAR FUGA DE SELLO MECAN.BBA VACIO 2
DSP
623.17
DESCRIPCION BREVE
226.74
3.17
47.53
TOTAL
2,043.36
3,123.49
Fuente: Software SAP Maintenance-ENERSUR
TABLA III. COSTOS DE MANTENIMIENTO - 2008
FECHA DE
INTERVENCION
AVISO
OM
COSTO
USD
25/01/2008
7000008432
100008803
REPARAR BOMBA DE VACIO DSP3
1,082.32
25/04/2008
7000009065
100009387
REVISAR BOMBA VACIO 2 X ALTA VIBRACION
1,689.17
18/08/2008
7000009846
100010161
REPARAR SOLENOIDE BOMBA VACIO 1 DSP3
20/08/2008
7000009850
100010167
REPARAR FUGA LINEA SELLO BBAS VACIO DSP3
03/12/2008
-
100010499
REEMPLAZO DE ROTOR BOMBA VACIO 1 DSP3
DESCRIPCION BREVE
TOTAL
Fuente: Software SAP Maintenance-ENERSUR
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
159.56
177.93
23,182.63
26,291.61
TABLA IV. COSTOS DE MANTENIMIENTO - 2009
FECHA DE
INTERVENCION
AVISO
OM
COSTO
USD
12/08/2009
7000011786
100012408
REPARAR FUGA LINEA AG SELLO BBAS VACIO D
797.27
09/11/2009
7000012304
100012937
INSPEC.FLUJOMETRO AGUA SELLO BBA VACIO 1
117.05
31/12/2009
7000012561
100013168
CAMBIO VALVULA SOLENOIDE BBA VACIO 2 DSP
508.65
DESCRIPCION BREVE
TOTAL
1,422.97
Fuente: Software SAP Maintenance-ENERSUR
TABLA V. COSTOS DE MANTENIMIENTO – 2010
FECHA DE
INTERVENCION
AVISO
OM
COSTO
USD
04/01/2010
-
200041609
MANTTO 8000 H MOTOR BOMBA VACIO 1 DSP3
604.22
02/03/2010
-
200041611
MANTTO 8000 H MOTOR BOMBA VACIO 2 DSP3
466.30
05/03/2010
7000012868
100013399
INSPEC.MOTOR BOMBA VACIO 1 X TRIP DSP3
2,418.61
07/05/2010
7000013044
100013498
REPARAR BOMBA VACIO 1 POR TRIP DSP3
1,625.82
23/07/2010
7000013253
100013661
REP X TRIP BOMBA VACIO #1 DSP3
09/08/2010
-
200051272
CAMB RODAMTO DE BBA VACIO 2 DSP3
1,267.46
01/09/2010
7000013364
100013731
REVISAR MOTORBBA VACIO 2 DSP3 AMARRADA
2,955.19
06/09/2010
7000013378
100013737
BBA VACIO 2 DSP3 TRABADA ALABE IMPE ROTO
305.05
07/09/2010
7000013387
100013741
REVISAR TX NIVEL TKE SEPARADOR DSP3
20/09/2010
7000013422
100013759
REV BBA VACIO 2 DSP3 AMARRADA
06/10/2010
7000013457
100013788
REPARAR BOMBA VACIO 2 POR FALLA IMPELENT
07/10/2010
7000013463
100013794
REP BOMBA VACIO 1 POR FALLA IMPEL DSP3
14/10/2010
7000013469
100013806
REPARAR BOMBA VACIO 2 POR FALLA IMPELENT
17/11/2010
6000000340
100013877
REV BBA VACIO #2 DSP3 AMARRADA
22/11/2010
-
200038209
MANTTO BBA VACIO 2
13/12/2010
6000000382
200057488
REPARAC LINEA AGUA SELLO BBA VACIO DSP3
183.03
21/12/2010
7000013682
100013928
REPARAR BOMBA VACIO 2 TRABADA - DSP3
480.08
29/12/2010
7000013692
100013948
REV BBA VACIO #1 DSP3 AMARRADA
490.05
29/12/2010
6000000410
200057811
VALV SOLN NO ABRE BBA VACIO #2 DSP3
309.47
31/12/2010
7000013698
100013954
REP BOMBA VACIO #2 DSP3 AMARRADA
193.22
DESCRIPCION BREVE
927.06
61.80
603.43
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
624.24
1,000.75
611.99
50.84
TOTAL
Fuente: Software SAP Maintenance-ENERSUR
1,547.67
16,726.28
TABLAVI. COSTOS DE MANTENIMIENTO – 2011
FECHA DE
INTERVENCION
AVISO
OM
03/01/2011
-
200051097
INSTALAR NUEVA BOMBA VACIO NASH DSP3
27/01/2011
7000013785
100014013
REP BOMBA VACIO #1 DSP3 AMARRADA
797.13
27/01/2011
6000000484
200058073
CAMB TUB LÍNEA AGUA SELLO BOMBA VACIO 2
180.24
02/02/2011
-
200058092
INST VLV CHECK LINEA AG SELLO BBA VACIO
07/02/2011
6000000498
200058125
REPARACIÓN IMPELENTE BOMBA VACIO 1 DSP3
1,193.98
16/02/2011
6000000511
200058170
INST VLV BLOQUEO SALIDA TANQUE SEPA DSP3
212.74
22/02/2011
6000000431
100013964
REV MEDIDOR DE FLUJO BOMBA VACIO 1 DSP3
165.15
10/03/2011
7000013912
100014116
REV BOMBA VACIO #1 DSP3 AMARRADA
510.99
18/03/2011
6000000548
200058428
REUB SOLEN LÍNEAS AGUA SELLO VACIO DSP3
165.15
30/03/2011
7000013965
100014157
REV BOMBA VACIO #1 DSP3 AMARRADA
463.99
04/08/2011
7000014298
100014412
REPARAR LINEA AGUA SELLO BBAS VACIO DSP3
446.29
24/08/2011
-
200063913
MANTTO MOTOR BBA VACIO B DSP3
268.50
31/08/2011
-
200064994
REP IMPELENTE BBA VACIO SPARE DSP3
262.01
06/12/2011
7000014733
100014701
BOMBA DE VACIO1 AMARRADA REVISAR DSP3
DESCRIPCION BREVE
COSTO USD
32,237.96
482.77
12,797.74
TOTAL
50,184.64
Fuente: Software SAP Maintenance-ENERSUR
TABLA VII. COSTOS DE MANTENIMIENTO – 2012
FECHA DE
INTERVENCION
AVISO
OM
06/01/2012
-
200067286
INSP BBA VACIO 1 AMARRADA DSP3
625.12
23/01/2012
6000001164
200068257
REV BBA DE VACIO 1 AMARRADA DSP3
446.15
26/03/2012
6000001251
200068793
REPARAR FUGA AGUA SELLO BOMBAS VACIODSP3
221.69
09/04/2012
7000015069
100014975
INSPECION/REPARAC.BOMBA VACIO 1 DSP3
23/05/2012
7000015208
100015089
REVISAR TRANSMISOR VACIO DSP3
11/06/2012
7000015285
100015154
INSP.REPARACION BOMBA VACIO 1 DSP3
06/07/2012
6000001467
200072207
REPARAR BBA DE VACIO #1 DSP3
181.68
19/07/2012
7000015429
100015272
DSP3 REP BBA DE VACÍO 1 EJE NO GIRA
926.21
24/07/2012
7000015449
100015299
REP BBA VACIO1 DSP3 TRABADA ALABE ROTO
622.53
29/08/2012
6000001518
100015422
REPARACION BBA 2 DE VACIO DSP3
03/09/2012
6000001521
200072577
CAMBIO ROTOR BOMBA VACIO 2 DSP3
29/10/2012
6000001520
200072588
BALANCEAR MOTOR BOMBA VACIO 2 DSP3
DESCRIPCION BREVE
COSTO USD
1,410.70
151.21
4,834.83
21,745.66
187.99
237.20
TOTAL
Fuente: Software SAP Maintenance-ENERSUR
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
31,590.97
TABLAVIII. COSTOS DE MANTENIMIENTO – 2013
FECHA DE
INTERVENCION
AVISO
OM
COSTO
USD
14/01/2013
7000016312
100015983
INSP.REPAR.IMPELENTE BOMBA VACIO 1 DSP3
122.02
24/04/2013
7000016926
100016536
REPAR VENT ROTO MOTOR BBA VACÍO 2 DSP3
153.80
24/04/2013
6000001671
200076984
REVISIÓN RODETE BOMBA VACIO 1 DSP3
06/05/2013
7000016939
100016566
REP FUGA LINEA DE AGUA DE SELLO DSP3
290.14
15/05/2013
7000017002
100016631
REP SELLO MECANICO BBA VACIO #1 DSP3
808.31
23/05/2013
7000017038
100016674
INSPECCION POR RUIDO BOMBA VACIO 1 DSP3
285.82
11/06/2013
7000016885
100016531
REP PALETA VENTILADOR BOMBA VACIO 2 DSP3
57.50
19/07/2013
7000017438
100017044
INSP.REPARAC.BOMBA VACIO 1 DSP3
06/08/2013
7000017599
100017164
REP BBA N°1 VACIO AMARRADA DSP3
DESCRIPCION BREVE
6,841.42
887.02
1,430.94
TOTAL
Fuente: Software SAP Maintenance-ENERSUR
60,000.00
$48 264
50,000.00
COSTO DE FALLAS DEL EQUIPO (USD)
40,000.00
$31 218
30,000.00
$25 954
COSTO POR OTRA FALLA
DEL SISTEMA DE LA
BOMBA DE VACIO
20,000.00
$11 415
10,000.00
$2 043
$9 779
$0
0.00
TIEMPO DE OPERACION
Distribución de costos por mantenimiento de una bomba de vacío.
FUENTE: Recolección Propia
Nota: Las columnas de color verde indican la cantidad de costos
por las intervenciones al fallar el impulsor y de color azul por otra
falla del sistema de la bomba de vacío.
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
10,876.97
6. DESCRIPCIÓN FOTOGRÁFICA DE COMPONENTES FALLADOS:
A continuación describiremos el estado del impulsor fallado:
FOTO A - Detalle de álabe fracturado del impulsor. Se observa en el álabe
siguiente el inicio de otra fractura en la base del álabe.
Fuente: ENERSUR
FOTO B - Detalle de otro álabe con indicios de fractura desde la base del álabe.
Fuente: ENERSUR
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
FOTO C - Fragmento de álabe incrustado en el lado de menor holgura entre el
impulsor y la carcasa.
Fuente: ENERSUR
FOTO D - Impulsor después de ser reforzado en la base de los álabes por
soldadura inoxidable, presenta nueva fractura de uno de los álabes.
Fuente: ENERSUR
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
7. ÁNALISIS DE FALLAS:
Usaremos el método del Árbol de Fallas para implementar
“Planes de Acción” para que no vuelva a fallar el impulsor, que es el
método más usado por los ingenieros de confiabilidad de plantas
industriales.
7.1 ARBOL DE FALLA:
Falla - Fractura de Alabe
Operación
Mantenimiento
Sobrecarga
Temperatura de
Agua de Sello
Presión de
Agua de Sello
Mala instalación
del Impulsor
Bomba de Vacío
Material del
Impulsor
Impulsor
desbalanceado
Árbol de Falla de la fractura del álabe del impulsor de la bomba de vacío .
Fuente: Recolección Propia
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
7.2 HIPÓTESIS DEL ÁRBOL DE FALLAS
TABLA IX. HIPOTESIS DE ARBOL DE FALLAS
Hipótesis de falla
01. Sobrecarga
02. Temperatura de Agua de Sello
03. Presión de agua de sello
04. Mala instalación del impulsor
05. Impulsor desbalanceado
06. Material del Impulsor
Método de Verificación
Reportes en OM
Inspección de temperatura
Parámetro de rango de trabajo
Nivel de personal técnico
Nivel de personal técnico
Informe Metalográfico
Fuente: Recolección Propia
7.3 ANALISIS DE HIPÓTESIS DEL ÁRBOL DE FALLAS
HIPÓTESIS 01: SOBRECARGA
La única forma para que se genere una sobrecarga en la bomba
de vacío de anillo líquido es que en la línea de succión aparezca un
material extraño (pequeños fragmentos de metal, piedras, otros) de
tal forma que este pueda fracturar el álabe, pero en la vida útil de la
bomba nunca sucedió ni se reportó en alguna OM.
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
HIPÓTESIS 02: TEMPERATURA DE AGUA DE SELLO
Se hizo una toma de muestras de las temperaturas en el cuerpo
de la bomba con pistolas laser que miden temperaturas, donde se
encontró en la posición 4 de la figura siguiente que el agua de sello
que ingresaba a la bomba tenía una temperatura de 295.15 (22°C),
temperatura más alta que la recomendada por el fabricante de
288.15 °K (15°C).
Muestra 01 de temperatura del exterior del equipo
Fuente: Recolección Propia
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
Cada bomba de vacío de anillo líquido tiene una curva en
especial de presión versus temperatura que nos dará un factor de
corrección de volumen de succión de gases.
Curva de influencia de la temperatura del agua de sello en el volumen de
succión y el límite para evitar la cavitación.
FUENTE: Proveedor de bombas de vacío: Sterling –SIHI
Lastimosamente, el proveedor de la bomba de vacío de anillo
liquido modelo EC450L marca NASH, indica que el equipo ya está
fuera de mercado y carecía de esta curva solicitada, complicando la
investigación. El cambio de temperatura de agua de sello no solo
afecta el volumen de succion sino que aumenta el consumo de
energía del motor.
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
Muestras 02 de temperatura del exterior del equipo
Fuente: Recolección Propia
Nos enfocamos en la Muestra 01, en la posición 1 donde
tenemos 35.9°C, si esta temperatura se mantiene desde el arranque
del equipo o aumenta, donde el máximo vacío del equipo es de 33
mbar (24,26mmHg), siendo su temperatura de saturación de vapor
de agua 30.7°C, es decir, que la temperatura del anillo líquido no
debe de superar los 30.7°C, estaríamos concluyendo que existe
cavitación, y coincide que desde el arranque del equipo inicia el
típico e intenso ruido de golpeteo interno y como consecuencia de
ello mucha vibración.
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
Pero,
después
del
arranque
y
estabilización
la
Planta
Desalinizadora de agua de mar, donde la presión de vacío del
evaporador no sobrepasa los 272.09mbar (200mmHg) siendo la
temperatura de saturación de 339.65 °K (66.5°C), aún persiste el
ruído de tamboreo interno.
Se presume que la temperatura de agua de sello aumenta
mucho más debido al calor transferido de los gases calientes de la
succión (a veces de 37°C a 48°C), a esto agregamos el ingreso de
agua de sello a la bomba con alta temperatura de la recomendada
(a veces desde 19°C a 41°C), manteniendo una constante presión
en la Planta Desalinizadora de agua de mar, así entonces, se sigue
generando cavitación internamente.
No se tiene fórmula para determinar cuánto más aumenta la
temperatura de agua de sello, aunque los proveedores de estas
bombas recomiendan que la temperatura de descarga del agua
debe ser mayor de 3°C a 10°C que el ingreso, si esto no sucede,
recomiendan aumentar el caudal del agua de sello hasta que se
logre lo recomendado.
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
La implosión de una burbuja de vapor crea torpedos (microjets)
microscópicos de líquido que sale expulsado de la burbuja colapsando
con el material, a veces a velocidades mayores que 1 000 m/s
desarrollando presiones de hasta 1 000 MPa y a la vez se generan ondas
de choque que pueden producir hasta 600 MPa.
Ilustración del modelo de implosión de la burbuja en el fenómeno de cavitación.
Fuente: www.analisisdefractura.com
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
Pérdida de Volumen (mm 3)
Aluminio
Cobre
Bronce
Latón
Acero dulce
Acero Inoxidable
Tiempo de Test (hrs)
Se muestra la perdida de volumen de materiales, después de una generación de
cavitación en un ensayo por S. Rao.
Fuente: “Selecting Metal and Alloy to Resist Cavitation Damage”, S. Rao, L.
Rao, K. Seetharamiah, April 1971.
El ataque de las burbujas del vapor de agua para que llegue a
desprender
material
tiene
que
dañar
a
través
de
constantes
implosiones a grandes presiones hasta fatigar el material, pero nuestro
material, el acero inoxidable AISI 316, como vemos está soportando el
ataque de dichas burbujas por sus propiedades mecánicas (su
resistencia varía de 590 a 885 MPa), pero por otro lado tenemos el
constante impacto que ira fatigando el material y se agregará a la fatiga
natural que tienen los álabes por la operación misma.
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
HIPÓTESIS 03: PRESIÓN DE AGUA DE SELLO
Según el manual de la bomba, la presión del agua de sello no
debe exceder los 48,9 kPa (7,1 psig) y debe ser mayor que la
presión de ingreso de los gases que es 101,3 kPa (0 psig). El
indicador del manómetro de succión del agua de sello fluctuaba
entre diferentes presiones no siendo constante, esta fluctuación
contribuyó a la cavitación descrita en la Hipótesis 02, pues no
debería descender de 0psig, de lo contrario estaría siendo
succionado por el vacío de la bomba.
Rango de fluctuación del indicador de presión de la línea de agua de sello de
31,36 kPa (10”Hgvac) a 68,9kPa (10psig)
Fuente: ENERSUR
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
Por otro lado, tanto el manual de la bomba como de otros
proveedores exigen que se llene de agua hasta el centro del eje de la
misma bomba en el arranque de la bomba de vacío, pero si esto no
sucede cuando se forme el anillo de agua será muy delgado en la parte
inferior y el ingreso del agua de sello no estaría llegando al anillo de
agua si no a las cámaras de vacío formada entre cada álabe, es por
ello que existe la probabilidad
de que estas cámaras
estén
succionando con la presión de vacío de la bomba al agua de sello, otra
razón para que varíe el indicador del manómetro.
Esquema de una bomba de vacío de anillo liquido con su tanque separador
FUENTE: Proveedor de bombas de vacío: Sterling –SIHI
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
HIPÓTESIS 04: INSTALACION DEL IMPULSOR
El personal de mantenimiento mecánico estuvo entrenado por la
corporación IDE Technologies Ltd. cuando fue adaptada la planta
desalinizadora de Chile a Ilo-Peru. Todos ellos participaron de los
diferentes montajes y desmontajes del impulsor, respetando la
tolerancia que se exige entre la tapa (port plate) y el impulsor, para
evitar que estos se amarren. La tolerancia esta entre el rango
0.127mm. (0.005”) a 0.178mm. (0.007”) a través de galgas y reglas se
hace esta holgura y usando las roscas de ajuste del impulsor en el eje
del equipo.
Detalle de la tolerancia entre el impulsor y la tapa de la bomba de vacío
Fuente: Manual de la bomba de vacío-NASH
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
HIPÓTESIS 05: IMPULSOR DESBALANCEADO
El personal de mantenimiento predictivo es especialista y
altamente
calificado
en
balanceado
de
componentes
rotativos,
contaban con equipos especiales para este. No se registra alguna OM
de fractura de alabes por desbalanceamiento del impulsor.
Equipo de balanceo
Fuente: ENERSUR
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
Perforación de pequeños agujeros en la parte posterior del impulsor para
balanceo del mismo.
Fuente: ENERSUR
Soldadura de pesos en ciertos álabes para balanceo del impulsor.
Fuente: ENERSUR
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
HIPÓTESIS 06: MATERIAL DEL IMPULSOR
Se envió el Impulsor para análisis a Laboratorio Metalúrgico de la
Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Jorge Basadre
Grohmann. El análisis de este impulsor incluye 04 ensayos: tintes
penetrantes, dureza, metalografía con microscopio óptico, y por último,
microscopio electrónico de barrido.
A. ENSAYO DE TINTES PENETRANTES:
Se ha podido registrar que la fractura se inicia en la base y
parte frontal del álabe, en la parte gruesa del álabe.
Detalle del inicio de fisura.
Fuente: Informe de Metalografía UNJBG
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
B.
ENSAYO DE DUREZA:
El acero inoxidable 316 reporta una dureza 149 HB
(proveedor WESCO). Como se verá la dureza del material
analizado está dentro de lo permisible; con la diferencia
que el material fracturado presenta una mayor dureza
debido al efecto de la deformación por motivo de la
fractura.
TABLA X. DUREZA DE MUESTRA DEL ALABE FRACTURADO
EQUIVALENCIA
DUREZA
ZONA
DUREZA BRINELL
(HRB)
(HB)
Álabe sano
82.90 ± 1.14
135
Álabe fracturado
90.27 ± 2.33
157
Fuente: Informe de Metalografía UNJBG
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
C. ENSAYO DE METALOGRAFÍA CON MICROSCOPIO ÓPTICO:
La metalografía óptica, con pulido al espejo sin ataque
químico, nos muestra que el material desde su origen no
presenta apreciables discontinuidades, hasta 500 aumentos de
observación el material se presenta compacto y homogéneo.
La metalografía óptica, con ataque químico, nos muestra
que se trata de acero inoxidable dúplex, de solidificación
dendrítica, con matriz de Austenita y precipitados de Ferrita en
los límites de grano. También se aprecia que, en la parte gruesa,
los granos son más grandes que en la parte delgada del álabe,
producto del proceso de solidificación en el momento de su
fabricación. Lo cual nos dice que la aleación esta tal como se
fabricó, por fusión y colada, sin tratamiento térmico posterior.
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
Microfotografía con Ataque Químico Reactivo Marble en Álabe fracturado a
100X - Con ataque químico en 5 segundos.
Fuente: Informe de Metalografía UNJBG
Microfotografía con Ataque Químico Reactivo Marble en Álabe fracturado a
500X - Con ataque químico en 5 segundos.
Fuente: Informe de Metalografía UNJBG
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
D. ENSAYO DE OBSERVACION DE FRACTURA CON
MICROSCOPIO ELECTRONICO DE BARRIDO:
El análisis de la superficie de la fractura, mediante el
microscopio electrónico de barrido, nos muestra que la rotura se
produjo por fatiga bajo tensión, la presencia de típicas estrías
generadas en la superficie fracturada nos permite llegar a esta
conclusión.
Fractura en el medio de álabe (parte gruesa) observada a 100 aumentos. Se
puede apreciar la fractura transgranular a través de los granos.
. Fuente: Informe de Metalografía UNJBG
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
Fractura en el medio de álabe (parte gruesa) observada a 50 aumentos. Se
puede apreciar las típicas estrías de una fractura por fatiga.
Fuente: Informe de Metalografía UNJBG
Fractura en el medio de álabe (parte delgada) observada a 50
aumentos. Se puede apreciar las estrías de fatiga (esqueleto de
pescado)
Fuente: Informe de Metalografía UNJBG
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
8. PLANES DE ACCIÓN DEL ANÁLISIS CAUSA RAÍZ
Finalmente, después del estudio realizado, se proponen
diferentes “Planes de Acción”, según las hipótesis demostradas:
Tabla XI. Planes de Acción
ÍTEM
01
02
03
04
05
06
DETALLE
Refrigerar el agua de sello a 288,15 K (15 °C), tal como se
recomienda en el manual de la bomba, ya que todas las curvas
para el buen performance de la bomba de vacío de anillo líquido se
basan en esta temperatura, así eliminaremos la probabilidad de
existencia de cavitación y el ruído de golpeteo interno (si fuera
posible instalar un intercambiador de calor).
Optimizar la presión de ingreso de agua de sello entre los
valores 101,3 kPa (0 psig) a 48,9 kPa (7,1 psig), reduciendo codos,
limpieza o cambio de tubería, si es necesario instalar una pequeña
bomba booster, agregar un manómetro de donde se toma el agua
de sello para tener mejor control de la presión.
Mejorar propiedades mecánicas de resistencia de fatiga del
material del impulsor, para ello se debe de coordinar con el
proveedor para aplicar tratamiento térmico de recocido o cambiar a
acero inoxidable de la serie 400 al impulsor de la bomba.
Instalar un caudalímetro en la succión de la bomba, para
estabilizar el caudal de gases succionados, según este dato
estable se puede aumentar el caudal de agua de sello para tener
una mejor refrigeración y eliminar la cavitación.
Realizar un procedimiento especialmente para arranque y
parada de la bomba de vacío, indicar el llenado de agua de sello
hasta el centro del eje de la bomba para el arranque y otras
recomendaciones del manual de la bomba, esto se difundiría a los
operadores y Jefes de Turno de Operaciones.
Supervisar las reparaciones del impulsor minuciosamente,
mediante los reportes y en campo supervisar la holgura de
instalación entre el impulsor y la tapa, balanceo del impulsor y
ensayo de líquidos penetrantes después de soldar los álabes
fracturados.
Fuente: Recolección Propia - 2013
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar
Figura 1. Esquema de operación con recirculación
Fuente: Bannarth, Helmut. “Liquid Ring Vacuum Pumps, Compressors and
Systems” - 2005
Figura 2. Capacidad de succión dependiendo del caudal del líquido de sello
Fuente: Bannarth, Helmut. “Liquid Ring Vacuum Pumps, Compressors and
Systems” – 2005
Por: Ing. Jesús Quispe Bolívar