Causas y soluciones del ruido en las bombas hidráulicas: una tabla de diagnóstico específica para bombas de paletas.

Esta guía está escrita paratécnicos de mantenimiento, diseñadores de sistemas hidráulicos y oficiales de adquisicionesQuienes diagnostican ruido en una bomba hidráulica de paletas y necesitan un único documento que vincule el tipo de ruido, la causa raíz, la prueba de verificación y la solución a un flujo de trabajo de diagnóstico sólido. Las recomendaciones se basan en la publicaciónBomba intraválvula Vickers VQespecificaciones y elNFPA(Asociación Nacional de Energía Fluida) Mejores prácticas para la medición de ruido en sistemas hidráulicos industriales.

TL;DR — Instantánea de diagnóstico del ruido de la bomba de paletas

• Cinco tipos de ruido:Zumbido continuo, zumbido pulsante, golpeteo, chirrido de alta frecuencia (superior a 2 kHz) y silbido. Cada uno se corresponde con un pequeño número de causas.
• Siete causas fundamentales:Entrada de aire (35%), cavitación (25%), desgaste de la punta de las paletas (20%), falla del cojinete (10%), desalineación del eje (5%), restricción de la línea de succión (3%), fuga interna (2%).
• Herramientas de diagnóstico:Estetoscopio mecánico para la identificación de ruidos, manómetro de vacío para la verificación de la línea de succión, termómetro infrarrojo para la temperatura de los cojinetes, analizador de vibraciones para la identificación de frecuencias.
• Corregir expectativas:Una reparación exitosa reduce el nivel de ruido entre 5 y 15 dB(A) a 1 m de distancia en campo libre, que es la diferencia del umbral audible entre una bomba normal y una bomba desgastada.
• Reparar o reemplazar:El desgaste de las puntas de las paletas se puede reparar mediante la sustitución del cartucho; el desgaste de los cojinetes normalmente requiere la sustitución completa de la bomba, ya que en la mayoría de los diseños de bombas de paletas los cojinetes no son reparables por el usuario.

Estos son los titulares. El resto del artículo explica cada línea en detalle, con el cuadro de diagnóstico, la tabla de 12 filas que relaciona los síntomas con la causa, las pruebas y las soluciones, las especificaciones de adquisición para un repuesto de la serie Vickers VQ y los criterios de decisión de adquisición para reparar o reemplazar.

Los cinco tipos de ruido que produce una bomba de paletas

Una bomba de paletas produce cinco tipos de ruido reconocibles, cada uno asociado a un número reducido de causas raíz. El estetoscopio mecánico colocado en el cuerpo de la bomba es la herramienta de diagnóstico principal; el sonómetro a 1 metro de distancia es la herramienta secundaria. El analizador de frecuencia es la herramienta terciaria, utilizada cuando el tipo de ruido es ambiguo y es necesario confirmar la causa raíz antes del desmontaje.

Zumbido continuoSe trata de un ruido tonal de alta frecuencia que no varía con la presión. Generalmente, se debe a la entrada de aire en la línea de succión o al desgaste de la punta de las paletas, que produce una vibración de alta frecuencia al pasar la paleta desgastada por el borde del orificio del anillo. La prueba de diagnóstico consiste en medir el nivel de ruido con el aceite en la marca máxima y nuevamente con el aceite en la marca mínima: un nivel de ruido que disminuye de 3 a 5 dB(A) en la marca máxima indica entrada de aire, mientras que un nivel de ruido que no varía indica desgaste de las paletas.

Zumbido pulsanteSe trata de un ruido pulsante de baja frecuencia que aumenta y disminuye con la velocidad del eje de la bomba. Generalmente, se debe a la cavitación en el puerto de succión, causada a su vez por una línea de succión obstruida, un nivel bajo de aceite o un aceite de baja viscosidad a la temperatura de funcionamiento. La prueba de diagnóstico consiste en medir el vacío de succión en el puerto de entrada de la bomba con un manómetro de vacío; un vacío superior a 0,5 bar al caudal nominal confirma la presencia de cavitación.

GolpesSe trata de un ruido de impacto discreto a la velocidad del eje de la bomba, causado por las puntas de las paletas que golpean el anillo en un ángulo diferente al de las paletas nuevas (paleta desgastada) o por los rodillos del cojinete que golpean un defecto en la pista interior o exterior (cojinete desgastado). La prueba de diagnóstico consiste en medir la frecuencia del golpeteo con un analizador de vibraciones: el golpeteo de la paleta desgastada se produce a 1x la velocidad del eje (p. ej., 30 Hz a 1800 RPM), mientras que el golpeteo del cojinete desgastado se produce a la frecuencia del defecto del cojinete, que suele ser un armónico de la velocidad del eje (p. ej., 120 Hz para un cojinete con una relación de frecuencia de 4,0).

Chirrido de alta frecuenciaSe trata de un ruido tonal superior a 2 kHz, generalmente causado por la holgura entre la paleta y la ranura (la paleta está suelta en la ranura y vibra a alta frecuencia) o por resonancia transmitida por el fluido en la línea de succión. La prueba de diagnóstico consiste en escuchar con un estetoscopio mecánico en la brida de succión; un chirrido que aumenta de tono al apretar la brida de succión indica una resonancia en la línea de succión, mientras que un chirrido independiente de la brida de succión indica una holgura entre la paleta y la ranura.

SilbidoEs un ruido de banda ancha proveniente del cuerpo de la bomba, generalmente causado por la aireación del aceite dentro de la bomba o por fugas internas a través de un sello o buje desgastado. La prueba de diagnóstico consiste en colocar el estetoscopio del mecánico en la tapa frontal de la bomba; un silbido que es más fuerte en la tapa frontal indica un sello del eje desgastado, mientras que un silbido que es uniforme alrededor del cuerpo indica aireación.NFPALas mejores prácticas para la medición del ruido documentan estos cinco tipos de ruido en los materiales de capacitación sobre el mantenimiento de sistemas hidráulicos industriales.

El cuadro de diagnóstico: del síntoma a la causa, de la prueba de verificación a la solución.

Estas son las líneas publicadas y observadas en la literatura sobre el mantenimiento de bombas de paletas industriales. Las 12 filas cubren aproximadamente el 95% de las quejas sobre ruido de bombas de paletas que un técnico de mantenimiento encontrará en un entorno industrial típico, y el flujo de trabajo de diagnóstico es el mismo independientemente de la marca de la bomba. La especificación de adquisición para una bomba de reemplazo es una bomba intra-paleta Vickers serie VQ deVicks Hidráulicocon el desplazamiento que coincide con la bomba existente (20VQ, 25VQ, 35VQ, 45VQ, 2520VQ, 3520VQ, 3525VQ, 4520VQ, 4525VQ o 4535VQ), con el diseño de 12 paletas para una pulsación de flujo baja, el equilibrio hidráulico para una larga vida útil y el cartucho independiente para el mantenimiento sin necesidad de desmontar la bomba de su montaje.

Por qué la serie Vickers VQ es la opción estándar para la bomba de repuesto

La bomba de paletas internas Vickers serie VQ es el reemplazo estándar para una bomba de paletas desgastada en un sistema hidráulico industrial. Su diseño de 12 paletas proporciona una baja pulsación de caudal (típicamente del 1 al 2 por ciento del caudal nominal), la estructura de equilibrio hidráulico reduce la presión de contacto entre la paleta y el estator, y el diseño de cartucho independiente permite el mantenimiento sin necesidad de desmontar la bomba de su montaje. Los 12 desplazamientos de la serie VQ (20VQ a 4535VQ) cubren el rango de 10 a 180 cc/rev, que es el rango de desplazamiento típico para sistemas hidráulicos industriales en moldeo por inyección, maquinaria de herramientas, fundición a presión y equipos metalúrgicos.

La estructura de equilibrado hidráulico es la principal ventaja técnica. Una bomba de paletas sin equilibrado genera una elevada carga radial en el eje, ya que el lado de presión del anillo empuja el rotor contra el estator, lo que provoca un importante desgaste de los cojinetes y ruido. El equilibrado hidráulico de la serie VQ reduce esta carga radial al conectar el lado de presión del anillo con el lado de succión mediante un conducto de equilibrado, lo que iguala la presión a ambos lados del rotor. El resultado es una mayor vida útil de los cojinetes, una bomba más silenciosa y una eficiencia volumétrica más constante durante toda su vida útil.

El diseño de 12 paletas es la segunda ventaja técnica. Una bomba de paletas de 10 paletas produce 10 pulsaciones de flujo por revolución, mientras que una bomba de paletas de 12 paletas produce 12 pulsaciones de flujo por revolución, cada una con menor amplitud. La menor pulsación de flujo se traduce en menos ruido en el puerto de descarga, menor fluctuación de presión en el sistema y menor vibración en la línea de descarga. En una máquina de moldeo por inyección, la menor pulsación de flujo se traduce directamente en un peso de inyección más uniforme y una mayor precisión en el proceso.

Cómo diagnosticar y reparar una bomba de paletas ruidosa: un proceso de seis pasos.

Para un técnico de mantenimiento que diagnostica el ruido de una bomba hidráulica de paletas, el proceso de diagnóstico se reduce a seis pasos. Si se siguen en orden, se identifica la causa y se aplica la solución sin necesidad de desmontar componentes.

1. Identifique el tipo de ruido con un estetoscopio o un sonómetro.Utilice un estetoscopio mecánico en el cuerpo de la bomba o un sonómetro a 1 m de distancia en campo libre. El zumbido continuo es un ruido tonal de alta frecuencia que no varía con la presión. El zumbido pulsante aumenta y disminuye a la velocidad del eje de la bomba. El golpeteo es un ruido de impacto discreto a la velocidad del eje de la bomba. El chirrido de alta frecuencia es un ruido tonal superior a 2 kHz. El silbido es un ruido de banda ancha proveniente del cuerpo de la bomba.
2. Primero, compruebe el estado de la línea de succión.Una línea de succión restringida o una brida de succión floja son la causa de aproximadamente el 60 % de las quejas por ruido en las bombas de paletas. Inspeccione la línea de succión para detectar dobleces, obstrucciones o tuberías de tamaño insuficiente. Verifique que la brida de succión tenga el par de apriete correcto. Mida el vacío de succión con un manómetro en el puerto de entrada de la bomba; el vacío debe ser inferior a 0,5 bar al caudal nominal.
3. Verifique el estado del aceite y el estado de la purga de aire.La entrada de aire es la segunda causa más común de ruido en las bombas de paletas. Verifique el nivel de aceite en el depósito. Compruebe si hay fugas de aire en la línea de succión aplicando una solución de agua y jabón en cada junta mientras la bomba está en funcionamiento; la presencia de burbujas indica una fuga. Verifique que la válvula de purga de aire funcione correctamente; una válvula de purga atascada puede causar un ruido de aireación persistente incluso con una línea de succión sin fugas.
4. Inspeccione las puntas de las paletas y el anillo para detectar desgaste.Retire el cabezal de la bomba e inspeccione las puntas de los álabes para detectar astillamientos o holgura excesiva en el anillo. El diseño intra-álabes Vickers VQ utiliza doce álabes para una pulsación de bajo caudal, y las puntas de los álabes son la superficie de mayor desgaste. Mida la holgura de la punta del álabe según las especificaciones del fabricante; el límite de servicio típico es de 0,05 mm de holgura máxima.
5. Compruebe los cojinetes y la alineación del eje.La falla del rodamiento es una falla tardía que produce un ruido de golpeteo y una temperatura elevada en la carcasa. Verifique la temperatura de la carcasa del rodamiento con un termómetro infrarrojo; la temperatura máxima continua suele ser de 80 °C por encima de la temperatura ambiente. Verifique la alineación del eje con un comparador de cuadrante; el límite de desalineación suele ser de 0,05 mm en la lectura total del indicador.
6. Aplique la corrección y verifique la reducción de ruido.La solución depende de la causa: reemplazar la obstrucción de la línea de succión, reparar la fuga de aire, reemplazar el cartucho de paletas desgastado, reemplazar los cojinetes desgastados o reemplazar la bomba completa si el desgaste supera el límite de servicio. Mida el nivel de ruido después de la reparación y compárelo con el nivel inicial; una reparación exitosa generalmente reduce el nivel de ruido entre 5 y 15 dB(A), que es la diferencia del umbral audible entre una bomba normal y una desgastada.

El error de diagnóstico más común al revisar una bomba de paletas por ruido es suponer que la causa es el desgaste de las paletas y solicitar un cartucho de repuesto, cuando en realidad se trata de una fuga de aire. El reemplazo del cartucho de paletas en una bomba con fuga de aire reducirá el nivel de ruido durante unas horas, pero luego la entrada de aire acelerará el desgaste y el ruido reaparecerá en pocas semanas. La prueba de diagnóstico para detectar fugas de aire es rápida (una prueba de burbujas con agua y jabón de 5 minutos) y definitiva, y la práctica de compra correcta es realizar esta prueba antes de solicitar un cartucho.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son las causas más comunes del ruido en una bomba hidráulica de paletas?

Las siete causas más comunes de ruido en una bomba hidráulica de paletas, en orden de frecuencia, son: (1) entrada de aire a través de la línea de succión, que causa un zumbido continuo y es responsable de aproximadamente el 35% de las quejas por ruido; (2) cavitación por una línea de succión restringida o un nivel bajo de aceite, que causa un zumbido pulsante y es responsable de aproximadamente el 25% de las quejas por ruido; (3) desgaste de la punta de la paleta por contaminación del aceite o por el uso normal, que causa golpeteo y es responsable de aproximadamente el 20% de las quejas por ruido; (4) falla del cojinete por desgaste o desalineación, que causa golpeteo y aumento de la temperatura de la carcasa y es responsable de aproximadamente el 10% de las quejas por ruido; (5) desalineación del eje entre la bomba y el motor primario, que causa una vibración de 2x la velocidad del eje y es responsable de aproximadamente el 5% de las quejas por ruido; (6) restricción de la línea de succión por una manguera doblada o un filtro obstruido, que causa ruido de cavitación y es responsable de aproximadamente el 3% de las quejas por ruido; y (7) fuga interna a través de un sello desgastado. o el buje, que provoca un silbido y es responsable de aproximadamente el 2% de las quejas por ruido.

¿Cómo puedo diferenciar entre el ruido de cavitación y el ruido de entrada de aire?

La cavitación y la entrada de aire producen un ruido tonal de alta frecuencia similar, pero difieren en la forma de onda, la correlación de presión y la respuesta a los cambios en el nivel de aceite. El ruido de cavitación es un zumbido pulsante que aumenta y disminuye con la velocidad del eje de la bomba y se correlaciona con el ciclo de presión de descarga; se vuelve más fuerte a medida que la presión de descarga cae en el punto más bajo del ciclo. El ruido de entrada de aire es un zumbido continuo que no pulsa con la velocidad del eje ni se correlaciona con la presión de descarga; es más fuerte cuando la bomba está fría y más suave cuando alcanza la temperatura de funcionamiento. La cavitación se soluciona corrigiendo la restricción en la línea de succión o el bajo nivel de aceite. La entrada de aire se soluciona localizando y reparando la fuga de aire, generalmente en la brida de succión, el sello del depósito o el racor de purga de aire. El truco de diagnóstico consiste en llenar el depósito por encima de la marca máxima y observar si el nivel de ruido disminuye.

¿Una bomba hidráulica ruidosa siempre supone un problema?

No siempre. Todas las bombas hidráulicas producen algo de ruido, y el nivel de ruido depende del tipo de bomba, la presión de funcionamiento, la velocidad de la bomba y la instalación. Una bomba de paletas que funciona a 175 bar y 1800 RPM producirá un nivel de ruido base de 65 a 75 dB(A) a 1 m de campo libre, lo cual es normal. Una bomba que ha aumentado de 5 a 10 dB(A) con respecto a su nivel base está desarrollando un problema. Una bomba que de repente es de 15 a 20 dB(A) más ruidosa que su nivel base tiene un problema grave que requiere atención inmediata. La mejor práctica de medición de ruido de la NFPA para sistemas hidráulicos industriales es establecer un nivel de ruido base en el momento de la instalación, medir anualmente y registrar la tendencia de los datos.

¿Cuál es la diferencia entre el ruido de una bomba de paletas desgastada y el ruido de un cojinete desgastado?

Una bomba de paletas desgastada produce un ruido de golpeteo a la velocidad del eje de la bomba porque las puntas de las paletas desgastadas golpean el anillo en un ángulo diferente al de las paletas nuevas, y el impacto se transmite al cuerpo de la bomba como impactos discretos. Un cojinete desgastado produce un ruido de golpeteo a la frecuencia del cojinete, que es mayor que la velocidad del eje de la bomba porque los cojinetes suelen girar a un múltiplo de la velocidad del eje dependiendo de la geometría del cojinete. El truco de diagnóstico es medir la frecuencia de golpeteo con un analizador de vibraciones: el golpeteo de las paletas desgastadas se produce a 1x la velocidad del eje (por ejemplo, 30 Hz a 1800 RPM), mientras que el golpeteo del cojinete desgastado se produce a un armónico superior (por ejemplo, 120 Hz para un cojinete con una relación de frecuencia típica de 4,0). Otro truco de diagnóstico es la temperatura: las paletas desgastadas no provocan una temperatura elevada de la carcasa, mientras que los cojinetes desgastados provocan que la temperatura de la carcasa aumente de 20 a 40 grados C por encima de lo normal en cuestión de horas de funcionamiento.

¿Se puede solucionar el problema de una bomba hidráulica ruidosa cambiando el aceite?

A veces. Una bomba hidráulica ruidosa causada por la entrada de aire debido a un nivel bajo de aceite se soluciona rellenando el aceite, pero el ruido volverá la próxima vez que el nivel de aceite sea bajo, a menos que se solucione la causa subyacente. Una bomba hidráulica ruidosa causada por la cavitación debido a una viscosidad del aceite demasiado alta para la temperatura de funcionamiento se soluciona cambiando al grado de viscosidad recomendado por el fabricante. Una bomba hidráulica ruidosa causada por el desgaste de las paletas o de los cojinetes no se soluciona cambiando el aceite; el cambio de aceite puede enmascarar el ruido temporalmente si el nuevo aceite tiene mejores propiedades antidesgaste, pero el desgaste mecánico sigue progresando. La prueba de diagnóstico consiste en cambiar el aceite, hacer funcionar la bomba durante 200 horas y volver a medir el nivel de ruido.

¿Cuándo conviene sustituir una bomba hidráulica ruidosa en lugar de repararla?

Una bomba hidráulica ruidosa debe reemplazarse en lugar de repararse cuando el ruido sea causado por un desgaste en la punta de las paletas que supere el límite de servicio del fabricante (normalmente una holgura de 0,05 mm en el diseño intra-paleta Vickers VQ), cuando la falla del cojinete haya progresado hasta el punto en que la temperatura de la carcasa sea más de 50 grados C por encima de la temperatura ambiente, cuando el ruido vaya acompañado de aireación visible en el depósito, o cuando la bomba se haya reconstruido más de dos veces y el ruido vuelva a aparecer dentro de la vida útil nominal. La especificación de adquisición para el reemplazo es una bomba intra-paleta Vickers serie VQ, disponible en desplazamientos de 20VQ, 25VQ, 35VQ, 45VQ, 2520VQ, 3520VQ, 3525VQ, 4520VQ, 4525VQ y 4535VQ, con diseño de 12 paletas para baja pulsación de flujo, equilibrio hidráulico para una larga vida útil y cartucho independiente para el mantenimiento sin necesidad de retirar la bomba de su montaje.

Cómo Vicks Hydraulic ayuda en el diagnóstico del ruido de las bombas hidráulicas

Para un técnico de mantenimiento, un diseñador de sistemas hidráulicos o un responsable de compras que especifique un reemplazo de bomba de paletas para una aplicación ruidosa, el programa de compras se reduce a tres documentos: unEspecificaciones del producto de la serie VQ(12 cilindradas que abarcan de 10 a 180 cc/rev), unaformulario de diagnóstico de ruido(el cuadro de diagnóstico de 12 filas con síntoma, causa, prueba de verificación y solución), y unsolicitud de diagnóstico de síntomas de ruido a Vicks(la ruta de correo electrónico para enviar los síntomas de ruido a un ingeniero de Vicks para una aplicación de bomba específica).Categoría de bombas hidráulicas VicksIncluye la serie VQ, la serie Denison T6/T7, la serie Vickers V10/V20 y la serie de servobombas ABT.ruta de contactoPara el diagnóstico del ruido, puede ponerse en contacto con el equipo de ingeniería de Vicks a través de WhatsApp o correo electrónico, con un tiempo de respuesta de 24 horas para la mayoría de las solicitudes.