Análisis de la respuesta dinámica en agitadores industriales

Abstract

In food and pharmacological industries, reducing the production time and improving the machine flexibility to be adapted to new products is a constant necessity. This generate changes on the initial working conditions for which the machines were designed. These conditions cause alterations on its dynamic response that can lead to structural failures. To detect the earliest signs of damage of the different elements of the machines makes possible to avoid unplanned downtimes and the economic losses that this involves. The use of agitators at these types of industries is common. The agitators are rotating machines composed for one or several blades, working with different types of fluids and with a wide range of shapes. The company Vak Kimsa S.A., with 48 years of history, has consolidated its position in recent years as agitators and in-line mixing manufacturer, being a leader in the national market. Due to the continuous development of new technologies, their integration to the industry and the increasing demand for competitive products, the company raise a long-term project to take its products to the next level. The objective is to be able to offer an agitator’s monitoring service in order to avoid unplanned downtimes. Analysing, from the vibrational point of view, the state of the elements that compose the agitator and being able to stablish alarms according to this. The study is part of an Industrial Doctorate together with the CDIF (Centre for Industrial Diagnostics and Fluid Dynamics) of the UPC of Barcelona. The whole project has been financed by the Government of Catalonia, thanks to the funds earmarked for Industrial Doctorate projects. The objectives and the methodology used to carry out the project are detailed in this document. The experimental test, numerical simulations and the subsequent data analysis are explained, as well as the new knowledge obtained by the company in terms of the dynamic behaviours of the agitators and the use of new technology. Finally, and based on this, the minimum hardware and software are established in order to perform the monitoring service.

Fruto de la demanda actual, en industrias como la alimentaria o la farmacéutica, existe una constante necesidad en la reducción de tiempos de producción y en la flexibilidad de las máquinas para adaptarse a nuevos productos. Esto tiene como consecuencia cambios en las condiciones de trabajo iniciales para las cuales las máquinas fueron diseñadas. Dichas condiciones generan alteraciones en su respuesta dinámica, que pueden llevar fallos estructurales. Detectar los primeros síntomas de daños en los diferentes elementos que componen las máquinas, permite evitar paradas imprevistas y las pérdidas económicas que esto conlleva. En este tipo de industrias, el uso de agitadores en los procesos de producción está muy extendido. Los agitadores son máquinas rotativas compuestas por una o varias palas, que trabajan con diferentes tipos de fluidos y que presentan un amplio abanico en cuanto a su diseño. La empresa Vak Kimsa S.A., con 48 años de historia, ha consolidado su posición en los últimos años como fabricante de agitadores y mezcladores en línea, siendo líder en el mercado nacional. Debido al rápido desarrollo de nuevas tecnologías, a la integración de estas en la industria y a la necesidad cada vez mayor de obtener productos competitivos, la empresa plantea un proyecto a largo plazo con el cual poder llevar sus productos a otro nivel. El objetivo es poder ofrecer a sus clientes un servicio de monitorización del estado de sus agitadores, con el fin de evitar paradas imprevistas. Analizando, desde el punto de vista vibratorio, cuál es el estado de los elementos que lo componen y poder establecer alarmas en función de este. El estudio se plantea en el marco de un Doctorado Industrial junto con el CDIF (Centro de Diagnóstico Industrial y Fluidodinámica) de la UPC de Barcelona. Todo el proyecto ha sido financiado por la Generalitat de Catalunya gracias a los fondos destinados a proyectos de Doctorado Industrial. En el presente documento se detallan los objetivos y la metodología utilizada para poder llevar a cabo el proyecto. Se explican los ensayos experimentales y simulaciones numéricas elaborados y el posterior análisis de datos, así como los nuevos conocimientos obtenidos por la empresa en cuanto al comportamiento de sus agitadores y el uso de nueva tecnología. Finalmente, y en base a esto, se establecen unas necesidades mínimas en cuanto a hardware y software para poder llevar a cabo un servicio de monitorización remota de agitadores.