Estimación de Coeficientes Dinámicos en Cojinetes de Zapatas Pivotantes

Abstract

Excesivos niveles de vibración síncrona e inestabilidades asociadas a frecuencias de vibración subsíncronas son los problemas más comunes en la dinámica de rotores. Los cojinetes de zapatas pivotantes o “Tilting Pad Bearings” (TPB) y los cojinetes de zapatas pivotantes con pivote flexible o “Flexible Pivot Tilting Pad Bearings” (FPTPB) han sido probados durante años y se ha demostrado que contribuyen de manera significativa a eliminar los problemas de inestabilidades en los rotores. Por esta razón, son usados en diversos tipos de turbomáquinas, tales como turbinas de gas y compresores de alto desempeño. El análisis rotodinámico de este tipo de máquinas requiere del cálculo de los coeficientes dinámicos de los cojinetes. En el mercado existen diversos códigos numéricos que realizan el cálculo requerido. Sin embargo, éstos son altamente costosos, no permiten modificaciones en la metodología de cálculo y la cantidad de tipos de cojinetes de zapatas pivotantes que pueden calcular es limitada. Además, las metodologías utilizadas para el cálculo y los códigos existentes han sido desarrollados principalmente en Estados Unidos y Europa, lo que incrementa los costos de las asesorías técnicas e incrementa los tiempos de respuesta en la solución de los problemas. Se desarrollará un método para el cálculo de los coeficientes dinámicos en cojinetes de zapatas pivotantes a través de un código computacional. Para el cálculo de estos coeficientes será necesario desarrollar un modelo numérico basado en la solución de la ecuación de Reynolds, a través del método de elementos finitos, y la solución de la ecuación de movimiento de las zapatas. El modelo generado será validado a partir de la comparación con resultados numéricos ya publicados. Este trabajo será de gran importancia en el área de investigación y en las actividades educativas que realiza el Laboratorio de Dinámica de Máquinas. Además la industria pesada nacional (petrolera, gasífera, generación de energía eléctrica, etc.), contará con una herramienta de gran utilidad para la solución de problemas en el área de máquinas rotativas.