EliminandoEliminando la la C l jid dC l jid dComplejidadComplejidad
20132013
SSSmart Smart ConnectionsConnections
Mejora de la Disponibilidad en Bombas Centrífugas mediante laBombas Centrífugas mediante la monitorización de vibracionesAntónio Afonso RoqueAntónio Afonso Roque
AgendaAgendaAgendaAgendaAgendaAgendaAgendaAgenda 1 Introducción
2 Analisis de vibraciones en Bombas
3 Ejemplos Prácticos (case studies)
4 Ejemplo de mediciones “alive” con recurso al modelo didáctico
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3Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción Fallos en las bombas
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4Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción Tipo de Bombas
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5Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción Bombas centrífugas – principio de operación1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción
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6Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción Curva características de una bomba Curva características de una bomba
centrífugacentrífuga
1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción
centrífugacentrífuga
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7Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción Curva característica (BEP)Curva característica (BEP)
Pérdidas hidráulicas debido a choques y turbulencias;Pérdidas hidráulicas debido a choques y turbulencias;
Pérdidas hidráulicas en el interior del impulsor por roce (fricción);
Pérdidas hidráulicas por variaciones de área;Pérdidas hidráulicas por variaciones de área;
Pérdidas hidráulicas por variaciones de dirección del flujo del fluido;
Pérdidas hidráulicas por roce entre la superfície exterior del impulsor y el fluido;Pérdidas hidráulicas por roce entre la superfície exterior del impulsor y el fluido;
Pérdidas hidráulicas por recirculación interna entre el impulsor y el cuerpo;
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8Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción Curva características de una bomba Curva características de una bomba
centrífugacentrífugagg
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9Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción Cavitación
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10Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción Cavitación
Nota:
C d h it ió l b bCuando hay cavitación la bombatiene un caudal menor.
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11Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción Cavitación
Pala del impulsorCara frontal
dE la pala delimpulsor
IMPULSORb
a
impulsor
Aumento de presión
Liquido adyacente
IMPULSOR
Cara de atrás dE la pala del
impulsor
Fase 1
Fase 2Fase 3
Fase 4
bCara de atrás dE la pala del impulsor
Cara frontal dE la pala del impulsor
b
a
Pala del impulsor
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12Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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11 -- IntroducciónIntroducción11 -- IntroducciónIntroducción1 1 Introducción Introducción 1 1 Introducción Introducción Controlo de la cavitación
Instalación
dNPSH NPSHd rNPSH NPSH
Bomba
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13Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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Bomba
2 2 –– AnalisísAnalisís de Vibraciones en de Vibraciones en bombasbombas2 2 –– AnalisísAnalisís de Vibraciones en de Vibraciones en bombasbombasbombasbombasbombasbombas Cavitación Cavitación de bombas: genera vibraciones Cavitación de bombas: genera vibraciones
aleatorias, debido al colapso (implosión) de burbujas sobre los álabes.
Puede destruir el rodete / rotor.Puede destruir el rodete / rotor.Presenta un sonido característico
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14Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombas2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombasbombasbombasbombasbombas Cavitación – espectro típico
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15Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombas2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombasbombasbombasbombasbombas Paso de álabes
El impulsor de la bomba produce un impulso de presión en el fluido cuando cada alabe pasa porpresión en el fluido cuando cada alabe pasa por la salida de la bomba. Este impulso excita la frecuencia de paso de los álabes
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16Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombas2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombasbombasbombasbombasbombas Paso de álabes – espectro típico
Feq. ©
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17Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombas2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombasbombasbombasbombasbombas Flujo turbulento
Cuando el flujo no es constante y se producirán perturbaciones aleatorias (flujo turbulento)perturbaciones aleatorias (flujo turbulento) causadas por variaciones de presión y de velocidad.
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18Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombas2 2 –– Análisis de Vibraciones en Análisis de Vibraciones en bombasbombasbombasbombasbombasbombas Flujo turbulento – espectro típico
X RP
M
plitu
de
1 X
FPA
Amp
Feq. ©
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19Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación Bomba centrífuga – sistema de refrigeración
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20Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación Bomba centrífuga – sistema de refrigeración Bomba
3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación
Bomba
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21Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación Bomba centrífuga – sistema de refrigeración Características del MotorCaracterísticas del Motor
Manufacturer ABBSerial Number 2008230/1Frame AMA500L8Output 1300 kWFrequency 50 HzFrequency 50 HzNumber of Poles 8 PolesRated Speed 745 rpmSplit 0,67 %Rated Voltage 6600 VRated Current 149 ARated Current 149 AIi/In ‐Rated Torque ‐ NmDesign ‐Insulation Class FService Factor ‐Duty Cycle S1Enclosure IP55MountingAprox. Weight 6100 kg
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22Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación Bomba centrífuga – sistema de refrigeración Características de la bomba
Manufacturer WiloModel 30/30 Alet DSerial Number 81209084/149
Operation Mode ContinuousFluid Pumped WaterOperating Temperature (minimum) ‐ ºCOperating Temperature (normal) ‐ ºCOperating Temperature (maximum) ‐ ºCVapour Pressure ‐ barA@ºCSpecific Gravity ‐Specific Heat ‐ kJ/kgºCViscosity (operating) ‐ cPViscosity (at start‐up cold) ‐ cPSolids Content / Size ‐ mCCapacity (minimum) ‐ m3/hCapacity (design) 8000 m3/hCapacity (maximum) ‐ m3/hSuction Pressure (normal/design) ‐ barADicharge Pressure 4,71 barADifferential Pressure ‐ barDifferential Head ‐ mNPSHA ‐ m
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23Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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Pump Speed (normal) 745 rpm
33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación Bomba centrífuga – sistema de refrigeración
10.2
5.8
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24Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación Bomba centrífuga – sistema de refrigeración
5 x Rpm=5 x 795=3725= Fpa
Harmónicas de Fpa
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25Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación Evolución de NGV en el punto 4 Vertical
10.2
5.8
Esta variación tiene origen en las diferentes condiciones de funcionamiento en términos de presión. Después de varias experiencias se llegó a la conclusión de que elvarias experiencias se llegó a la conclusión de que el grupo vibraba menos cuando la presión en el colector en la salida de la bomba era de +/- 4,6 bar. Sin embargo la bomba continuaba cavitando.
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26Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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bomba continuaba cavitando.
33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación33 -- Ejemplo 1Ejemplo 1 -- cavitacióncavitación Bomba centrífuga – sistema de refrigeración
3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación3 3 Ejemplo 1 Ejemplo 1 cavitacióncavitación
Video 1
Video 2
Video 1
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27Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube Bomba pitot
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28Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube Bomba pitot
3
4
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29Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube Bomba pitot
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30Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube Bomba pitot
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31Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube Bomba pitot
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32Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube Evolución de NGV en el punto 8 dirección horizontal. La intervención originó una evolución de NGV en el punto
3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube
La intervención originó una evolución de NGV en el punto 8H. La lectura de fase en las direcciones radiales del punto, indicaban una diferencia cerca de 180°. En la inspección efectuada se detectó que el cierre En la inspección efectuada se detectó que el cierre mecánico que está solidário con el rotor comezaba a rozar en la estructura de salida de la bomba.
La intervención consistió en la sustitución del eje, (el que estaba montado había sido recuperado), de los rodamientos, de contacto angular y al final se llevó el , g yconjunto rotativo a equilibrar en banco.
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33Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube Espectros antes de la reparación
4701 CPM12 / R12 mm/s Rms
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34Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube
En la inspección realizada se detectó que el cierre
3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube
En la inspección realizada se detectó que el cierre mecánico que se quedaba solidario con el rotor empezó a rozar la estructura de la bomba.
La Intervención consistía en sustituir el eje (el que estaba La Intervención consistía en sustituir el eje (el que estaba montando había sido recuperado), todos los cojinetes y el equilibrado del conjunto rotativo en banco.
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35Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube Espectros después de la reparación
4705 CPM3,1 mm/s , /
Rms
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36Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube Comparación de espectros antes y después
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37Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube33 -- Ejemplo 2Ejemplo 2 –– BombaBomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube3 3 Ejemplo 2 Ejemplo 2 Bomba Bomba CombitubeCombitube NGV - Confirmación de la reparación efectuada
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38Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 3Ejemplo 3 –– Modelo didácticoModelo didáctico33 -- Ejemplo 3Ejemplo 3 –– Modelo didácticoModelo didáctico3 3 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Modelo didácticoModelo didáctico3 3 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Modelo didácticoModelo didáctico Bomba centrífuga - modelo didáctico
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39Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 3Ejemplo 3 –– Modelo didácticoModelo didáctico33 -- Ejemplo 3Ejemplo 3 –– Modelo didácticoModelo didáctico3 3 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Modelo didácticoModelo didáctico3 3 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Modelo didácticoModelo didáctico Bomba centrífuga - modelo didáctico
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40Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 3Ejemplo 3 –– Modelo didácticoModelo didáctico33 -- Ejemplo 3Ejemplo 3 –– Modelo didácticoModelo didáctico3 3 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Modelo didácticoModelo didáctico3 3 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Modelo didácticoModelo didáctico En operación normal
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41Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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33 -- Ejemplo 3Ejemplo 3 –– Modelo didácticoModelo didáctico33 -- Ejemplo 3Ejemplo 3 –– Modelo didácticoModelo didáctico3 3 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Modelo didácticoModelo didáctico3 3 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Modelo didácticoModelo didáctico En cavitación
6 R F1 x Rpm
6 x Rpm= Fpa
2x Fpa 3x Fpa
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42Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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44 -- Ejemplo “Ejemplo “alivealive””44 -- Ejemplo “Ejemplo “alivealive””4 4 Ejemplo Ejemplo alivealive4 4 Ejemplo Ejemplo alivealive Wireless
[File Name or Event]Emerson Confidential27-Jun-01, Slide 43
43Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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Headline CopyHeadline CopyHeadline CopyHeadline CopyHeadline CopyHeadline CopyHeadline CopyHeadline Copy
Q & R?
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44Jornadas Emerson 2013 – Conexiones Inteligentes
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