Remolino de aceite

El remolino de aceite es un problema típico de cojinetes de fricción. Este problema ocurre principalmente en máquinas con cojinetes de lubricación hidrodinámica a presión y operando a velocidades de giro elevadas, normalmente por encima de la velocidad crítica del rotor.

La vibración típica del remolino de aceite es subsíncrona, presentando en el espectro una frecuencia en un rango entre 0,43 y 0,48x RPM, pudiendo producir daños catastróficos si la velocidad de giro del rotor es el doble de la velocidad crítica, pudiendo producirse la excitación de la frecuencia natural del rotor. A este fenómeno se le conoce con el nombre de latigazo de aceite.

A continuación se comenta el fenómeno del remolino de aceite en cojinetes de fricción. En condiciones normales de funcionamiento, el rotor se instala en una posición excéntrica, sobre una película de aceite. El movimiento del eje bombea aceite creando una cuña de alta presión que soporta la carga del eje. Aguas abajo del movimiento del fluido la presión es menor que aguas amiba. Esta diferencia de presiones origina una fuerza tangencial en el eje en la dirección de la rotación que es la causa del remolino del rotor. EI valor típico de la frecuencia característica de este movimiento se explica mediante la velocidad de arrastre de la película fluida. En efecto, como todo fluido viscoso en movimiento, la capa molecular de aceite en contacto con el rotor gira a la velocidad de este, mientras que las adyacentes son arrastradas por fuerzas de cortadura hasta que la capa adyacente al cojinete tiene velocidad nula.    
 
 
 
 
Figura 63: Remolino de aceite.

Ahora bien, las pérdidas por viscosidad hacen que este valor disminuya ligeramente, entre un 4 y un 8 por ciento. Normalmente, las fuerzas que produce este fenómeno, son pequeñas comparadas con las cargas estáticas o dinámicas que actúan sobre el cojinete. Sin embargo, ocurre a veces que tales fuerzas de remolino de aceite son las principales, y de aquí el peligro de este fenómeno.

Esto, unido a que el defecto es inestable, hace que tenga que ser tratado con especial atención, analizando todas las posibles causas que originan su aparición.

EI fenómeno de remolino de aceite es a menudo atribuido a diseños inadecuados del cojinete. Por ejemplo, si la carga estática del eje en el cojinete es muy ligera entonces la fuerza generada por la rotación de la película de aceite puede ser la fuerza dominante, en cuyo caso la máquina será muy susceptible al remolino de aceite. Un excesivo desgaste del cojinete es un problema que contribuye al remolino de aceite. La tendencia de la máquina para desarrollar el remolino de aceite depende de la cantidad de excentricidad del eje con los cojinetes. Sin embargo, en un cojinete desgastado, el eje girará más y más excéntrico y aumentará el desgaste del cojinete y por lo tanto aumentará la probabilidad del remolino de aceite.

Un aumento de la presión del aceite o su viscosidad pueden aumentar también la posibilidad de que se produzca remolino de aceite. Cuando se localiza un problema de remolino de aceite, se pueden aplicar soluciones temporales para su corrección como son: aumentar la temperatura que produce una disminución de la viscosidad y un aumento de la carga del cojinete, introduciendo un ligero desequilibrio o una desalineación. En la actualidad existen diseños especiales encaminados a reducir la aparición del remolino de aceite. En la figura 64 presentamos un espectro característico de un problema de remolino de aceite. El espectro fue tomado pinchando en un panel de un sistema de monitorización en continuo de una motobomba vertical de refrigeración de una central nuclear, y se observa un pico dominante a 0,47×RPM. Durante la toma de datos se observó cómo la amplitud del pico es muy variable, característica que muestra la inestabilidad del fenómeno en sí.    
 
 
 
 
 
Figura 64: Espectro en remolino de aceite.

 

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