Pruebas de bombas hidráulicas y guía de sistemas hidráulicos Vickers

La prueba de la bomba hidráulica es la forma más confiable de diagnosticar la pérdida de rendimiento del sistema

Un sistema hidráulico que ha perdido potencia, responde lentamente o genera calor excesivo casi siempre sufre desgaste interno de la bomba o falla mecánica, y la única manera de confirmar esto con certeza es mediante pruebas sistemáticas de la bomba. La eficiencia volumétrica por debajo del 85 % en una bomba que debería funcionar entre el 90 y el 95 % es un indicador claro de que es necesaria una reconstrucción o un reemplazo. , independientemente de cuán nueva parezca la unidad externamente. Adivinar basándose en los síntomas es una pérdida de tiempo y conduce a la sustitución innecesaria de piezas.

bombas hidráulicas vickers (ahora parte de la cartera de Eaton Corporation) han sido un punto de referencia para los sistemas hidráulicos industriales y móviles durante décadas. Sus diseños de bombas de pistón, paletas y engranajes se encuentran entre los más probados y documentados en el campo, lo que los convierte en un punto de referencia ideal para comprender el diagnóstico de bombas hidráulicas en general. Esta guía cubre la metodología de prueba, métricas clave, consideraciones específicas de Vickers y cómo interpretar los resultados con precisión.

Métricas principales en pruebas de bombas hidráulicas

Las pruebas efectivas de bombas miden tres parámetros de rendimiento interdependientes. La evaluación de cualquiera de ellos de forma aislada produce una imagen incompleta y potencialmente engañosa del estado de la bomba.

Eficiencia volumétrica

La eficiencia volumétrica (Ev) compara el flujo de salida real con el flujo de desplazamiento teórico a una velocidad determinada. Se calcula como:

Ev = (Salida de flujo real ÷ Flujo teórico) × 100%

Una bomba de paletas Vickers nueva normalmente funciona a 92–96 % de eficiencia volumétrica a presión nominal. Cuando Ev cae por debajo del 85 %, las fugas internas (a través de puntas de paletas, placas laterales o placas de puertos desgastadas) se vuelven lo suficientemente importantes como para causar una degradación del rendimiento del sistema. Por debajo del 80%, la bomba está efectivamente al final de su vida útil para la mayoría de las aplicaciones industriales.

Eficiencia general (total)

La eficiencia general tiene en cuenta tanto las pérdidas volumétricas como las pérdidas mecánicas (fricción dentro de la bomba). Es el producto de la eficiencia volumétrica y la eficiencia mecánica. Las bombas industriales saludables deberían mostrar una eficiencia general de entre el 85 % y el 92 % . Una bomba con buena eficiencia volumétrica pero pobre eficiencia mecánica generalmente tiene desgaste de rodamientos, desalineación o arrastre del sello del eje, lo que aumenta los requisitos de torque de entrada.

Caudal de drenaje de caja

Para bombas de pistón y diseños de desplazamiento variable, incluidas las series Vickers PVB y PVH, el flujo de drenaje de la caja es un indicador de diagnóstico crítico. El flujo normal de drenaje de la caja suele ser del 1 al 3 % de la salida nominal de la bomba. . Cuando el flujo de drenaje de la caja excede el 10 % de la salida nominal, el desgaste interno ha alcanzado un nivel que requiere atención inmediata. Medir el flujo de drenaje de la caja requiere un medidor de flujo dedicado conectado a la línea de drenaje; no se puede estimar únicamente a partir del comportamiento del sistema.

Procedimientos estándar de prueba de bombas hidráulicas

Las pruebas de la bomba se pueden realizar en el sistema (con la bomba instalada) o en un banco de pruebas exclusivo después de retirarla. Las pruebas en banco proporcionan datos más precisos y reproducibles, mientras que las pruebas dentro del sistema son más rápidas y no requieren la extracción de la bomba. Ambos enfoques siguen los mismos principios de medición.

Pruebas de presión y flujo dentro del sistema

1. Instale un medidor de flujo y un manómetro. en la línea de salida de la bomba, aguas abajo de la bomba pero aguas arriba de la válvula de control direccional. Utilice un conector en T clasificado para la presión operativa máxima del sistema.
2. Calentar el sistema a la temperatura de funcionamiento normal, normalmente entre 120 y 140 °F (49 y 60 °C) para la mayoría de los sistemas hidráulicos de aceite mineral. Las pruebas en frío producen lecturas de flujo artificialmente altas debido al aumento de la viscosidad del fluido; Los resultados tomados por debajo de 100°F no son confiables para los cálculos de eficiencia.
3. Registre el flujo de referencia (sin carga) a la presión mínima del sistema con el sistema a la temperatura de funcionamiento. Esto establece la capacidad de flujo libre de la bomba.
4. Aplicar presión de carga controlada usando una válvula de control de flujo o una válvula de carga aguas abajo, aumentando gradualmente la presión en pasos (por ejemplo, incrementos de 500 psi) hasta la presión de trabajo nominal. Registre el flujo en cada paso de presión.
5. Calcular la eficiencia volumétrica a la presión nominal usando la fórmula anterior, haciendo referencia a la especificación de desplazamiento de la bomba de la hoja de datos del fabricante.
6. Medir el flujo de drenaje de la caja por separado si la bomba es de pistón o de desplazamiento variable. Conecte un medidor de flujo a la línea de drenaje y registre el flujo a la presión operativa nominal.

Protocolo de pruebas en banco

Las pruebas de banco hacen funcionar la bomba en un banco de pruebas exclusivo con un motor de accionamiento, un depósito de fluido, un intercambiador de calor e instrumentación calibrada de flujo y presión. Esto permite un control preciso de la velocidad, la temperatura y la carga, eliminando las variables presentes en las pruebas dentro del sistema. ISO 4409 es la norma internacional que rige la metodología de prueba de rendimiento de motores y bombas hidráulicas. y especifica los requisitos de precisión de las mediciones, las propiedades de los fluidos de prueba y los formatos de informes. Las pruebas de aceptación en fábrica de Vickers/Eaton siguen este estándar, y las instalaciones de pruebas independientes también deberían hacerlo.

Parámetros clave de prueba de banco para registrar como mínimo:

• Velocidad del eje de entrada (RPM): medida con un tacómetro o codificador
• Presión de entrada (succión): debe permanecer por encima de la presión de vapor del fluido para evitar la cavitación.
• Presión de salida en múltiples puntos de carga.
• Caudal de salida en cada paso de presión
• Par de entrada o consumo de energía
• Temperatura del fluido en la entrada y salida.
• Flujo de drenaje de la caja (para los tipos de bombas aplicables)
• Nivel de ruido en dB(A) a velocidad y presión nominales

Serie de bombas hidráulicas Vickers: especificaciones clave y referencias de pruebas

Vickers (Eaton Vickers) produce varias familias de bombas distintas, cada una con diferente geometría interna, características de rendimiento y consideraciones de prueba. Comprender con qué serie está trabajando es esencial para aplicar los parámetros de prueba correctos e interpretar los resultados según las especificaciones correctas.

Prueba de bombas de desplazamiento variable Vickers: comprobaciones adicionales

Los modelos de desplazamiento variable (PVB, PVH) requieren pruebas funcionales adicionales más allá de la medición del flujo y la eficiencia. Se debe verificar que el compensador de presión, que reduce el desplazamiento para mantener una presión establecida, responda correctamente y mantenga el punto establecido de manera estable. La banda muerta del compensador no debe exceder ±75 psi (5 bar) desde el punto de ajuste en una bomba serie PVH que funcione correctamente . Una respuesta del compensador lenta u oscilante indica sellos de carrete desgastados, fatiga del resorte o pasajes de control contaminados.

Interpretación de los resultados de las pruebas: qué significan los números en la práctica

Los datos de prueba sin procesar solo se vuelven procesables cuando se interpretan según criterios de aceptación definidos. Los siguientes rangos de referencia se aplican ampliamente a poblaciones de bombas hidráulicas en buen estado y se alinean con la guía de documentación de servicio de Vickers/Eaton.

Modos de falla comunes encontrados durante las pruebas de la bomba hidráulica

Las pruebas rara vez confirman simplemente que una bomba está en buen estado o en mal estado; también señalan mecanismos de falla específicos. Reconocer estos patrones reduce el tiempo de diagnóstico y guía las decisiones de reparación.

Cavitación

Cavitación occurs when fluid pressure at the pump inlet drops below the fluid's vapor pressure, causing vapor bubbles to form and then collapse violently as pressure recovers. Testing signatures include elevated noise (a characteristic grinding or rattling sound), erratic flow readings, and rapid performance degradation. El vacío de entrada superior a 5 pulgadas Hg (17 kPa absolutos) es un umbral de riesgo de cavitación primario para la mayoría de los diseños de bombas Vickers. Las causas fundamentales incluyen filtros de succión obstruidos, líneas de succión de tamaño insuficiente o líquido con exceso de aire disuelto.

Desgaste interno (erosión de paletas y placas de puertos)

En las bombas de paletas Vickers, las puntas de las paletas y la superficie del anillo de leva se desgastan juntas con el tiempo. Las pruebas revelan una pérdida progresiva de eficiencia volumétrica que empeora con el aumento de la presión: una curva de eficiencia plana que cae abruptamente por encima de la presión media es característica del desgaste de la punta de la paleta. El desgaste de la placa de puertos en las bombas de pistón muestra un patrón similar. Ambas condiciones se confirman mediante el desmontaje y la medición directa de las holguras frente a las tolerancias del fabricante.

Daños relacionados con la contaminación

La contaminación por partículas es responsable de Más del 70% de las fallas de los componentes hidráulicos. según estudios del sector. El desgaste abrasivo de partículas en el rango de 5 a 15 micrones (invisible a simple vista) acelera el crecimiento del espacio libre en toda la bomba. Las pruebas muestran esto como una pérdida general de eficiencia combinada con un aumento del flujo de drenaje de la caja. El análisis de aceite (recuento de partículas según ISO 4406) siempre debe acompañar a las pruebas de la bomba cuando se sospecha contaminación. Las especificaciones Vickers para la mayoría de las series de bombas exigen Limpieza ISO 4406 de 16/14/11 o mejor para una vida útil confiable.

Falla del sello del eje y del rodamiento

La falla del sello del eje a menudo se identifica durante las pruebas por una fuga externa en el punto de salida del eje, combinada con un flujo elevado de drenaje de la caja. La falla del rodamiento produce un aumento del par de entrada (eficiencia mecánica reducida) y, a menudo, un ruido sordo de baja frecuencia distinto del ruido más agudo de la cavitación. Las fallas de los cojinetes en las bombas de pistón Vickers con frecuencia se deben a una desalineación entre la bomba y el motor de accionamiento: un error de alineación de más de 0,003 pulgadas TIR (desviación total del indicador) reduce significativamente la vida útil de los cojinetes.

Mejores prácticas para el mantenimiento de bombas hidráulicas Vickers entre pruebas

Las pruebas identifican problemas; El mantenimiento preventivo reduce su frecuencia. Las siguientes prácticas se derivan de las pautas de servicio de Eaton Vickers y de los estándares de mantenimiento de sistemas hidráulicos establecidos.

• Mantenga la limpieza del fluido en o por encima de la clase de limpieza ISO especificada para la bomba. Para las bombas de la serie PVH que funcionan a alta presión, esto significa ISO 16/14/11 o mejor. Utilice filtración de bucle renal entre turnos en aplicaciones exigentes.
• Cambie el fluido hidráulico según las condiciones, no solo según lo programado. Utilice análisis de aceite regulares para controlar la viscosidad, la oxidación y el recuento de partículas. El fluido que visualmente parece limpio puede estar muy contaminado en el rango de 5 a 25 micrones que causa el mayor daño a la bomba.
• Inspeccione y limpie los filtros de succión en cada cambio de fluido. Un filtro parcialmente bloqueado es una de las causas más comunes de falla de la bomba inducida por cavitación y una de las más fáciles de prevenir.
• Verifique la alineación del eje cada vez que retire y reinstale la bomba. Utilice un indicador de cuadrante para confirmar que TIR esté dentro de las especificaciones. Los acoplamientos flexibles compensan desalineaciones menores pero no deben sustituir la instalación correcta.
• Nunca arranque una bomba de pistón Vickers en seco. Llene previamente la caja con fluido hidráulico limpio a través del puerto de drenaje de la caja antes del arranque inicial o después de cualquier servicio que drene la carcasa de la bomba. Hacer funcionar una bomba de pistón en seco, aunque sea brevemente, provoca daños inmediatos en los cojinetes y en la placa de la válvula.
• Tendencia de los resultados de las pruebas a lo largo del tiempo en lugar de evaluar cada prueba de forma aislada. Una bomba con una eficiencia volumétrica del 91 % es saludable, pero si estaba al 95 % hace seis meses y al 91 % hoy, la tendencia a la baja justifica una investigación antes de que cruce el umbral de acción.

Cuándo reconstruir o reemplazar una bomba hidráulica Vickers

Los resultados de las pruebas que caen por debajo de los umbrales aceptables presentan una decisión de reconstrucción versus reemplazo. En el caso de las bombas Vickers, la economía generalmente favorece la reconstrucción de unidades más grandes y costosas y el reemplazo por modelos más pequeños de desplazamiento fijo.

• La reconstrucción suele ser rentable para bombas Vickers de desplazamiento variable series PVH y PVB, donde una reconstrucción autorizada por la fábrica cuesta entre el 30% y el 60% del precio unitario nuevo y restaura la bomba a las especificaciones de rendimiento de fábrica cuando se realiza correctamente.
• Reemplazar es más práctico para bombas de paletas series V y VQ en desplazamientos más pequeños, donde el costo unitario nuevo es relativamente bajo y los costos de mano de obra de reconstrucción se aproximan o exceden el costo de reemplazo.
• Independientemente de la decisión de reconstruir o reemplazar, Siempre aborde la causa raíz identificada durante las pruebas. antes de reinstalar cualquier bomba. Una bomba reconstruida o nueva instalada en un sistema con fluido contaminado, un filtro bloqueado o una transmisión desalineada fallará en el mismo plazo que la unidad que reemplazó.