Definición del problema
Los problemas de vibraciones en unidades de proceso son una preocupación común en las estructuras de edificios industriales que albergan equipos dinámicos, como bombas, compresores, reactores/tanques agitados, separadores centrífugos, evaporadores de película fina y coke drums. Estas vibraciones pueden ser de gran amplitud e incluso observables a simple vista, lo que puede causar daños estructurales y afectar la eficiencia operativa. Para corregirlas o evitarlas durante la etapa de diseño, CADE despliega capacidades de análisis dinámico avanzado mediante cálculo por elementos finitos.
A continuación, se describe la metodología de análisis dinámico mediante elementos finitos aplicada a un caso de estudio desarrollado por CADE, cuyo objetivo era anticipar y limitar los posibles problemas de vibración y resonancias en la instalación de nuevos equipos dinámicos en una unidad de proceso existente.
Principales Objetivos del Análisis de Vibraciones
- Evaluación de la influencia de estructuras de refuerzo para soportación de equipos sobre estructuras existentes mediante la realización de análisis dinámicos.
- Evaluación y análisis de la dinámica estructural en el diseño de estructuras de soportación de equipos vibratorios.
Metodología
Análisis Modal: Frecuencias y Resonancia
- Análisis Modal para obtener rangos de frecuencias propias de la estructura. para posteriormente compararlos con las frecuencias de excitación de cada uno de los equipos instalado en el edificio de proceso.
- Objetivos: evitar que las frecuencias propias de la estructura coincidan con las frecuencias de funcionamiento de los equipos para evitar así la posibilidad de que se produzcan fenómenos de resonancia y problemas de vibraciones.
- Resultados: coincidencia entre frecuencias propias y frecuencias de excitación.
- Conclusión: evaluar el fenómeno de resonancia ⇒ Análisis Armónico.
Análisis Armónicos
- Se realizan varios análisis armónicos de la estructura considerando dos situaciones de trabajo:
- Equipos completamente llenos.
- Equipos completamente vacíos.
- Las cargas armónicas se consideran de forma aislada.
- El objetivo es determinar los estados tensionales y de deformación de la estructura, dentro del rango de frecuencia de operación del equipo.
- Limitación de amplitud de desplazamientos máximos (CTE DB SE-A Acero).
Conclusiones
Ante los problemas de vibraciones de la instalación, se identifican y cuantifican las causas y la magnitud del fenómeno y se proponen soluciones de refuerzo estructural para mitigar la amplitud y la gravedad del problema.
Limitación de estados tensionales y desplazamientos máximos según el código (CTE DB SE-A Acero)
Sobre CADE Soluciones de Ingeniería: CADE proporciona servicios de ingeniería, simulación y consultoría dirigidos a evaluar equipos y estructuras críticas de la planta (incluyendo problemas de vibraciones) cuando su rendimiento no es el esperado, se produce algún fallo o se requiere evaluar su integridad mecánica y vida útil remanente.
