OTRAS TECNICAS DE MANTENIMIENTO

OTRAS TECNICAS DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO

1.- METODO DE IMPULSO DE CHOQUE

La velocidad de vibración de los equipos rotativos, nos da la idea de la magnitud de la fuerza ejercida sobre los cojinetes, los cuales de ser muy elevadas van ha reducir considerablemente la vida de los mismos.

Cuando un equipo que gira a una velocidad, esta desbalanceado, genera fuerzas muy elevadas sobre los cojinetes debido a que estará “golpeando”, en cada giro sobre los apoyos.

Con estos datos se pueden identificar instalación o reemplazos incorrectos de rodamientos, el uso de lubricante inadecuado, pobre manejo y distribución de lubricante o incorrecto instalación o mantenimiento de sellos y empaques, etc.
Estos golpes o impulso de choques, pueden ser medidos y empleados para predecir la resistencia de los cojinetes.

Asimismo, se puede emplear para predecir la resistencia de las válvulas. Por ejemplo, en un sistema hidráulico el fluido que corre por una tubería es pulsante; por lo tanto, al pasar por una válvula, genera choques sobre el mecanismo interno los que iran aumentando en función al desgaste de la válvula. Estos impulsos pueden ser medidos y nos pueden ayudar a predecir la vida de la válvula.
Para el empleo de esto método, se emplean los siguientes instrumentos:

· Transductores.
· Acelerómetro.
· Detector de impulsos.
· Sonda ultrasonica.
· Medidores de vibración.
· Conjunto de balanceadores.
· Recopilador portátil de datos.

Medidor de vibración-VB-8201HA.

2.- ANALISIS DE ACEITE

El monitoreo de la condición del aceite lubricante avisa sobre el incremento de sustancias extrañas, tales como, agua, el cual degrada las propiedades lubricantes del aceite y origina la falla de los rodamientos. También detecta la presencia de partículas metálicas arrastradas en el flujo de lubricante. Estas partículas metálicas pueden ser analizadas para determinar que parte de la maquina es la que se esta desgastando.

2.1.- ANALISIS ESPECTOGRAFICO DE ACEITE

Permite analizar el estado del aceite y del combustible, para revisar su velocidad, su grado de oxidación su contaminación (agua, suciedad, partículas metálicas, lacas, etc.) y poder predecir la necesidad de un cambio de aceite.

Los instrumentos normalmente empleados son:
Viscosímetro.
Espectrómetro.
Kit de prueba de lubricación.

Viscosímetro.

2.2.- ANALISIS FERROGRAFICOS DE PARTICULAS
La ferrografia es el estudio y análisis de las partículas contenidas en el aceite lubricante. La composición, el tamaño y las cantidades relativas pueden registrarse, ser proyectadas en tendencias y analizadas para reducir los problemas y asociadas con el desgaste y la contaminación.
El análisis, detecta la presencia de partículas metálicas arrazadas por el flujo lubricante y depositadas en el mismo.

Se puede evaluar hasta 21 metales de desgaste para determinar su procedencia y con el cual se pueden encontrar componentes desgastados. Identificar diversas aleaciones de partículas de desgaste, ferrosas y no ferrosas y detectan la pieza que presenta desgaste anormal.

cojinete.

Algunas fuentes de metales de desgaste son la siguiente:
Los instrumentos que se emplean para este análisis son los siguientes:
Ferrografo de lectura directa.
Ferrografo analítico.
Ferroscopio.

3.- ANALISIS DE TEMPERATURA

la medición de la temperatura es un indicador muy útil de la condición o de la carga aplicada a componentes específicos tales como cojinetes de empuje. Los defectos en el rodamiento causan fricción lo cual hace que la temperatura se eleva.

La instalación de sensores o termocuplas en el alojamiento del rodamiento y la medición de los cambios de la temperatura en el rodamiento o en el lubricante permite detectar problemas tempranos y programar el mantenimiento antes de que ocurra una falla mas seria y costosa.

En otras palabras, se mide la temperatura de las superficies de las maquinas y sus componentes; materiales, construcciones, componentes eléctricos (conmutadores, transformadores, hornos, trampas de vapor, cañerías, aisladores, etc.), para lo cual emplean siguientes instrumentos:

Termómetros compactos de infrarrojo con visor láser; termómetro de bolsillo, termómetro bimetalico de aire/superficie. La imagen se muestra en la pantalla realiza estas diferencias dando diferentes tonalidades de color.

Estas imágenes pueden ser fotografiadas o grabadas y utilizadas para analizar los patrones de color ganado o perdido. Sin embargo, la termografía mide solo la temperatura superficial, pero nos dan imágenes de infrarrojo de todas las áreas o de los componentes que indican una distribución exacta de la temperatura.
Para estos análisis se emplean los siguientes instrumentos:
· Explorador infrarrojo.
· Cámara de infrarrojo.
· Radiómetro de imágenes térmicas de infrarrojo.
· Termómetro láser de infrarrojo.

camara infrarroja

4.- ANALISIS ACUSTICO

las vibraciones de muy altas frecuencias transmitidas acústicamente son medidas con un sensor piezo eléctrico de alta frecuencia. El sensor es excitado por la comprensión producida por las ondas generadas debida al contacto metal con metal y por el metal mecánicamente averiado.+
la señal acústica del defecto detectado es procesado para producir una señal que pueda ser medida en valores numéricos por un medidor. Esta mediciones se usa para evaluar la condición total del rodamiento, así como también, para reconocer y evaluar los defectos locales. Esta técnica es muy efectiva en la detección temprana de fallas en rodamiento y la falta de lubricación.


Se mide los sonidos normalmente audibles para el oído humano, con el objeto de detectar deterioros en los cojinetes y problemas similares. Es también apropiado para medir los niveles de sonido de los equipos, líneas de proceso de planta en general.
Se emplea por lo general: micrófono, por anofono, analizador de frecuencias y medidores de nivel de sonido.
Así mismo, se pueden realizar ensayos ultrasónicos, que detectan y miden niveles de sonido y señales acústicos con el objeto de inspeccionar cojinetes, detectar perdidas de (gas, aire, líquidos en trampa de vapor, válvulas, intercambiadores de calor).
Las ondas sonoras se emplean para medir espesores y para detectar y definir discontinuidades internas o superficiales en casi todo los metales sólidos.
Al trabajar altas frecuencias en onda corta, se pueden detectar problemas como cavitacion en bombas, jugas en válvula de compresores, perdidas de dientes engranajes, etc.
Se emplean los siguientes instrumentos:
Explorador ultrasónico,
transmisor ultrasónico, auricular acústico, registradores.

explorador ultrasonido.

5.- ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Y OTROS.

Dentro de estos ensayos tenemos la termografía infrarroja, líquidos penetrantes, partículas magnéticas, ensayos de ultrasonidos, radiografías (rayos x).
Permiten encontrar grietas y fisuras, internas o superficiales, espesores, que al hacer una evaluación estructural podrán definir si se puede seguir en operación, y de ser así, por cuanto tiempo.
Así mismo, el análisis de resistencia eléctrica en un motor, es ora forma de MPD que realiza ensayos sobre la integridad dieléctrica de la aislamiento entre giros, como bobinas y fases y verifica la existencia de corto circuitos en los motores.

El 60% de la falla de los motores se produce en el bobinado.
Otro tipo de análisis es la medición de la presión, medir la presión ( vació) en calderas, tanques, intercambiadores, sistema neumáticas, etc., advierte sobre la excesiva presión (vació) y puede para el equipo(presión de alivio).
Se puede usar para determinar el estado de equipo (grado de contaminación) y la limpieza necesaria, empleando manómetros, indicadores de vació, válvulas de alivió.
La información disponible en un sistema de control de maquinas, tales como la presión, el flujo y la velocidad, o de los indicadores de la maquina pueden ser incorporados en el programa de MPD para complementar la información necesaria y la evaluación y también pueden proyectarse las tendencias.

Esta información adicional en el análisis de condición. El monitoreo de los parámetros de funcionamiento separadamente del sistema de control de la maquinaria, también sirve como respaldo para verificar la presión del sistema de control, proporciona alarma adicional y reporte de control.

TIPOS DE SENSORES

4. Transductores (sensores)

Los transductores o sensores son los elementos que van a colocarse en el punto a ser medido y nos van a servir para la adquisición de datos los cuales estarán conectados a equipos que pueden ser de diferente naturaleza, por ejemplo, se tiene equipos portátiles con los cales sólo se pueden tomar niveles de vibración total, y equipos recolectores y analizadores con los que se pueden recolectar datos, analizar datos con espectros FFT y además , pueden conectarse con un software, lo cual va a ser posible que estos sean analizados en una computadora personal, o es más, los transductores pueden conectarse en forma permanente y los datos van a llegar de manera continua a una central computarizada para su chequeo constante.

4.1 Tipos de medición de vibraciones

Las vibraciones tomadas respecto a un eje y su cojinete, pueden ser:
· Vibración absoluta del apoyo.
· Vibración absoluta del eje.
· Vibración relativa del eje.

En los dos primeros casos, se toma la medida, ya sea de apoyo (chumacera) o del mismo eje, con respecto a tierra, lo cual se considera estática, y en tercer caso se considera el desplazamiento o vibración del eje con respecto a su mismo apoyo. Cabe indicar que este último método es aplicable básicamente en cojinetes de deslizamiento, debido a que en los cojinetes de rodadura, el juego entre eje y apoyo es casi nulo.

4.2 Tipos de Transductores (sensores)

Los sensores básicamente se pueden dividir en sensores relativos y sensores sísmicos. Los sensores relativos son los sensores de no contacto de desplazamiento y los sensores sísmicos son los que miden la vibración absoluta, dentro de los cuales tenemos los sensores de velocidad y los acelerómetros o sensores piezo eléctricos.

4.2.1 Sensores para la medida relativa de vibraciones en ejes (sensores de no contacto)

Los sensores para medir las vibraciones relativas de ejes en una máquina en una máquina en operación deben llenar algunos requerimientos especiales, ya que deberán medir los movimientos de la superficie del eje rotando. Esos requerimientos son:
· Medir el valor de vibración sin contacto.
· No ser influidos por aceite u otro medio entre el sensor y la superficie de medida.
· Rango de medida lineal amplio, con elevada resolución.
· Instalación, ajuste y calibración simples.





De los tipos de sensores disponibles y posibles (capacitivos, inductivos, a corrientes de Foucault o Eddy), el tipo de corrientes parásitas en el más ampliamente usado mundialmente como resultado de sus características.

Método a corrientes Eddy

El método de corrientes de Eddy opera basado en el principio de que el campo magnético producido en una bobina por una corriente alterna induce corrientes parásitas en cualquier material conductor próximo a esa bobina. Esas corrientes parásitas tienen el efecto de extraer potencio de la bobina por medio del campo magnético.

Esa extracción de potencia es mayor si el material conductor es más denso, o si una mayor parte del campo magnético actúa sobre el material por aproximarse a la bobina. Ese efecto se manifiesta como una pérdida en la amplitud de la tensión del convertidor (oscilador). Después de ser rectificada y procesada la señal, el efecto se convierte en una señal de medida normalizada proporcional a la distancia entre la bobina y el material conductor (típicamente del orden de 8 mV/mm).

Ventajas: puede ser usado con cualquier material conductor, no es influido por cualquier material dieléctrico como aceite o agua en el entrehierro; el recambio del sensor es posible sin recalibraciones; y hay una mínima influencia del magnetismo residual.

Desventajas: Las mediciones pueden ser alteradas por una estructura no homogénea del material del eje. Esto es conocido como “runout” o conocimiento de la excentricidad.

Características: Las características mecánicas y eléctricas de las cadenas de medida a corrientes Eddy están detalladamente descritas en la Norma API 670 (8). Por lo tanto esa norma es usada internacionalmente para evaluar las mediciones de este tipo. Otros requerimientos están contenidos en la Norma Din 45 670 (9).

Hoy en día puede hacerse una distinción entre dos tipos constructivos de sensores a corrientes Eddy:

La cadena de medida con componentes discretos, consiste del sensor con un cable integral, un cable de extensión y un convertidor (oscilador).

4.2.2 Transductores electrodinámicos de velocidad de vibración

Los sensores de velocidad de vibración operan de acuerdo al principio electrodinámico. Se suspende una bobina, libre de fricciones, mediante dos muelles de membrana que forman (junto a la bobina) un sistema masa-resorte. Al estar suspendida en un campo magnético permanente, la tensión que se genere será proporcional a la velocidad de vibración.

Cuando el sensor es apoyado en, o unido al objeto que vibra, la bobina permanece estacionaria en el espacio –a cualquier frecuencia por encima de la frecuencia de resonancia de sus sistema masa-resorte mientras que el magneto vibra con el objeto. El corte por las bobinas del campo magnético genera una tensión inducida, sin que el sensor requiera fuente de potencia externa alguna. Por tal razón un sensor de velocidad de vibración es conocido como un sensor activo.

Las ventajas y desventajas de los sensores de velocidad de vibración pueden resumirse como sigue:
Ventajas:
· Construcción robusta.
· Elevada sensibilidad aun a bajas frecuencias.
· Fuerte señal de salida con baja resistencia interna.
· Sensor activo, no requiere fuente de alimentación.
· Impermeable, estanco al aceite y al vacío, resistente a productos químicos agresivos (carcaza de inoxidable).
Desventajas:
· Frecuencia superior limitada a 2000 Hz.
· Sensible a campos magnéticos fuertes.

4.2.3 Transductores de aceleración de vibración (piezoeléctrica)
En los sensores de aceleración el sistema masa resorte se sintoniza muy alto, para que funcione a frecuencias por debajo de su resonancia natural. Para la conversión del movimiento mecánico a una señal eléctrica se emplea el efecto piezoeléctrico del cuarzo. Ese efecto es la existencia de una carga eléctrica en una de las caras del cristal que está sometido a una tensión o compresión.
Esa carga eléctrica es causada por el desplazamiento polar de moléculas en el cristal.

Se puede considerar al acelerómetro piezo eléctrico como el transductor estándar para medición de vibración en máquinas. Se produce en varias configuraciones, pero la ilustración del tipo a compresión sirve para describir el principio de la operación. La masa sísmica está sujetada a la base con un perno axial, que se apoya en un resorte circular. El elemento piezo eléctrico está ajustado entre la base y la masa. Cuando una materia está sujeta a una fuerza, se genera una carga eléctrica entre sus superficies. Hay muchas materias de este tipo. Cuarzo se usa más. También hay materias piezo eléctricos sintéticos que funcionan bien y en algunos casos son capaces de funcionar a temperaturas más altas que el cuarzo lo puede hacer. Si se incrementa la temperatura de un material piezo eléctrico, se va llegar al llamado "punto curie" o " temperatura curie" y se pierde la propiedad piezo eléctrica. Una vez que esto pasa, el transductor está defectuoso y no se puede reparar.

Cuando se mueve el acelerómetro en la dirección arriba abajo, la fuerza que se requiere para mover la masa sísmica esta soportada por el elemento activo. Según la segunda ley de Newton, esa fuerza es proporcional a la aceleración de la masa. La fuerza sobre el cristal produce la señal de salida, que por consecuente es proporcional a la aceleración del transductor. Los acelerómetros son lineales en el sentido de la amplitud, lo que quiere decir que tienen un rango dinámico muy largo. Los niveles más bajos de aceleración que puede detectar son determinado únicamente por el ruido electrónico del sistema electrónico, y el límite de los niveles más altos es la destrucción del mismo elemento piezo eléctrico. Este rango de niveles de aceleración puede abarcar un rango de amplitudes de alrededor de 10 , lo que es igual a 160 dB. Ningún otro transductor puede igualar esto.


El acelerómetro piezo eléctrico está muy estable sobre largos periodos. Mantendrá su calibración si no se le maltrata. Las dos maneras de que se puede dañar un acelerómetro son la exposición a un calor excesivo y la caída en una superficie dura. Si se cae de una altura de mas de un par de pies, en un piso de concreto, o en una cubierta de acero, se debe volver a calibrar el acelerómetro para asegurarse que el cristal no se cuarteó. Una pequeña cuarteadura causará una reducción en la sensibilidad y también afectará de manera importante a la resonancia y a la respuesta de frecuencia. Es una buena idea calibrar los acelerómetros una vez al año, si están en servicio con colectores de datos portátiles.

El rango de frecuencias del acelerómetro es muy ancho y se extiende desde frecuencias muy bajas en algunas unidades hasta varias decenas de kilohertzios. La respuesta de alta frecuencia está limitada por la resonancia de la masa sísmica, junto con la elasticidad del piezo elemento. Esa resonancia produce un pico importante en la respuesta de la frecuencia natural del transductor, y eso se sitúa normalmente alrededor de 30 kHz para los acelerómetros que se usan normalmente. Una regla general es que un acelerómetro se puede usar alrededor de 1/3 de su frecuencia natural. Datos arriba de esta frecuencia se acentuarán debido de la respuesta resonante, pero se pueden usar si se toma en cuenta este efecto.


Ventajas:
· Construcción robusta.
· Insensibles a campos magnéticos.
· No son unidireccionales.
· Reducidas dimensiones.
· Carcaza de inoxidable sellada herméticamente.
Desventajas:
· Sensor pasivo, requiere potencia externa para opera.
· Baja sensibilidad a bajas frecuencias.

ANALISIS VIBRACIONAL

1. Introducción

La prevención de posibles fallas en maquinarias es necesaria para una operación confiable y segura de una Instalación. El riesgo de fallas y el tiempo en que una maquinaria queda fuera de servicio pueden disminuirse sólo si los problemas potenciales son anticipados y evitados.
En general, las vibraciones en una máquina no son buenas: pueden causar desgaste, fisuras por fatiga, pérdida de efectividad de sellos, rotura de aislantes, ruido, etc. Pero al mismo tiempo las vibraciones son la mejor indicación de la condición mecánica de una maquinaria y pueden ser una herramienta de predicción muy sensible de la evolución de un defecto. Las fallas catastróficas en una maquinaria muchas veces son precedidas, a veces con meses de anticipación, por un cambio en las condiciones de vibración de la misma.
Las vibraciones en una maquinaria están directamente relacionadas con su vida útil de dos maneras: por un lado un bajo nivel de vibraciones es una indicación de que la máquina funcionará correctamente durante un largo período de tiempo, mientras que un aumento en el nivel de vibraciones es una indicación de que la máquina se encamina hacia algún tipo de falla.
Una de las herramientas fundamentales con que se cuenta en la actualidad para el mantenimiento predictivo de una Planta o Instalación es la medición y análisis de vibraciones, ya que cerca del 90% de las fallas en maquinarias están precedidas por un cambio en las vibraciones de las mismas.
No todos los tipos de vibraciones son evitables, ya que algunas son inherentes a la operación de la maquinaria en sí misma, por lo que una de las tareas del analista es identificar aquellas que deben ser corregidas y determinar un nivel de vibraciones tolerable.


2. Nivel de vibración total en rodamientos

2.1. ¿Cuáles son los niveles de vibración aceptables?

Una de las preguntas más frecuentes sobre medición de vibraciones es: ¿Qué nivel de vibración es aceptable?
Desafortunadamente, a esta pregunta sencilla no hay respuesta sencilla. Esto se debe a que existen muchas variables por ejemplo: el tamaño de la máquina, el tipo de montaje, la aplicación, etc. Pueden existir muchas respuestas correctas, incluso para la misma máquina.
El diagrama de niveles de vibración mostrada, debe ser considerada como una guía general. Puede ser tan solo como un punto de partida en la evaluación de la condición de la máquina.
Muchos factores pueden afectar esas lecturas; las siguientes son algunas de ellas:

· Rigidez de la estructura de soporte. Los números mostrados en el diagrama se refieren principalmente a equipos de tamaño estándar montados rígidamente sobre base rígida. Si el equipo está montado sobre una base flexible, las lecturas podrán ser mayores para condiciones relativamente similares.
· Lectura horizontal vs lectura vertical. En algunos casos, una lectura de vibración horizontal puede ser hasta el doble del nivel de vibración en el plano vertical para un punto dado en una máquina. Los niveles mostrados en el diagrama son para lecturas tomadas en el plano vertical.
· Frecuencia de vibración. Los valores mostrados en el diagrama son para vibraciones medidas en el rango de 1000 a 100,000RPM (16 a 1666 Hz). Para máquinas operando a valores menores que 1000 rpm, los niveles de vibración disponibles deben ser reducidos. Una regla sencilla es un 10% de reducción por cada 100 rpm.

· Máquinas reciprocantes. Debido a su diseño básico, las máquinas reciprocantes, tales como bombas y compresores, normalmente tienen valores de vibración superiores a las máquinas rotativas.

· Fuerzas externas. Normalmente, las máquinas no son montadas solas, en el medio del piso de una planta; usualmente hay otros equipos cerca. Los otros equipos pueden afectar la máquina que analiza. Tuberías conectadas, ductos y estructura montadas transmiten vibraciones de máquina en máquina en máquina.

· Puntos de medición. Los valores mostrados en el diagrama son para lecturas en o cerca de la chumacera, en la dirección radial. En el caso de máquinas verticales, las lecturas deberán ser tomadas en el cojinete que dé las lecturas máximas.

· Condiciones de operación. Las mediciones deberán realizarse cuando la máquina alcance su temperatura normal de operación. La máquina debe operar en su flujo y presión normal. En máquinas con cargas o velocidades variables, las mediciones se deben tomar en todas las condiciones de carga y velocidad. La lectura mayor será la más representativa.

· Instrumentación. Siempre emplee el mismo tipo y modelo de instrumento para poder compara las lecturas, ya que 2 instrumentos no son exactamente iguales. Cada instrumento tiene su propio rango de operación y sensibilidad a varias frecuencias de operación.

· Lecturas relativas. La razón de cambio en los niveles de vibración pueden ser tan importantes como los valores absolutos de vibración de 0.08 pulg/s. El diagrama indica que se encentra en un buen nivel de vibración.

· Si el nivel de vibración fue 0,04 pulg/s ayer, el nivel de vibración se ha duplicado durante la noche. Esto puede significar que se ha desarrollado un problema muy serio.

· Sentido común. Emplee experiencias pasadas y la sensación de un sonido mecánico nuevo cuando evalúe un equipo. Si la experiencia indica que la máquina no está operando adecuadamente, es probable que así sea, aunque las lecturas de velocidad parezcan ok.

Diagrama de niveles de vibración

Factores de corrección

Las lecturas de vibración pueden ser mayores para máquinas montadas sobre base flexible.

Lecturas de vibración en el plano horizontal pueden ser el doble que las lecturas en el plano vertical en una misma máquina.

Para máquinas debajo de 1000 rpm. Reducir los niveles de vibración disponible en 10% por cada 100 rpm.

Las máquinas reciprocantes pueden tener lecturas mayores en un 20 a 30% que los valores indicados.

Este diagrama debe ser empleado solo como una guía general.

3. Análisis espectral FFT (Fast Fourier Transformation)

Es el método que se recomienda para analizar y resolver problemas de vibración.
Permite descomponer la vibración total en sus frecuencias componentes para poder analizarlas individualmente.
Esto se logra con filtros de frecuencias, ya que cada vibración tiene en general una frecuencia distinta. Dichas frecuencias se descomponen normalmente en armónicos de la frecuencia de giro de la máquina (múltiplos de la frecuencia de giro).
Las señales se descomponen en componentes secuenciales con su respectiva amplitud vibracional.

El espectro FFT, Se muestra gráficos que nos dan la amplitud de vibración en función de los múltiplos de la frecuencia de giro de la máquina (1x, 2x, 3x,…..) y que tienen algunas formas ya casi definidas tal como podemos ver en los siguientes gráficos:

a)

El gráfico muestra un espectro FFT simple de baja frecuencia con picos a la velocidad de giro de la máquina y múltiplos (armónicos) en condiciones normales de funcionamiento como se puede apreciar en las frecuencias añadidas a 2x, 3x,……, la amplitud va disminuyendo aproximadamente en 1/3 de la amplitud a la frecuencia de giro, lo cual es un comportamiento normal.

b)

La vibración a dos veces la velocidad de giro implica desalineamiento. Si la amplitud a dos veces la velocidad de giro es más de 75% de la velocidad de giro, está a punto de ocurrir una falla. La condición debe ser monitoreada de cerca y corregida a la primera oportunidad.

c)

El desbalance casi siempre se observa como una alta amplitud a la velocidad de giro y medida en dirección radial. Muchas máquinas de marcha suave muestran esta condición debido al desbalance inherente. Es necesario compara espectros actuales con los espectros base medidos cuando la máquina estaba en buenas condiciones de balance.

d)

La soltura mecánica generalmente se caracteriza por una larga cadena de armónicos de la frecuencia de giro con altas amplitudes anormales.


A continuación se da una lista de algunos espectros de frecuencia con sus causas más probables.

TECNOLOGIAS DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

TECNOLOGIAS DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

En la industria se encuentran una gran cantidad de equipos trabajando en forma continua los cuales deben tener un mantenimiento adecuado el mantenimiento predictivo emplea una gran variedad de parámetros y herramientas que están en función al equipo o parte del que se va ha analizar. Es por esto, que se dividen los elementos a analizar en mecánicos y eléctricos y si aun el campo de aplicación es muy amplio; los elementos mecánicos se clasifican en componentes giratorios y fijos , y los elementos eléctricos en equipos eléctricos en general y equipos de control.

Cada empresa debe definir que parámetros analizar en cada maquina y con ello definir el equipo necesario para la ejecución del mantenimiento. Por lo menos cada equipo debe considerar 2 parámetros, con los cuales se puede determinar con precisión el problema. Por ejemplo, si analizamos solo vibraciones en el motor, cuando encontremos una vibración elevada es difícil predecir si las causas es un deslizamiento, un desbalance o una soltura mecánica. Pero si hubiéramos medido otro parámetro como la temperatura o impulso de choque, tendríamos una información adicional para tomar una decisión.


1.- ELEMENTOS MECANICOS

a).- EQUIPOS O COMPONENTES GIRATORIOS

dentro de estos elementos encontramos a los motores, bombas, ventiladores, turbinas, generadores, engranajes y cojinetes.
Este tipo de elementos tienen un gran calentamiento y desgaste en los apoyos, y están sometidos a fuerzas considerables debido a la velocidad de giro, razón por la cual es recomendable que estos equipos tengan una lubricación adecuada. Es por esta razón que la tecnología del MPd están orientadas hacia la lubricación y la medida y/o análisis de fuerzas.

Siendo la lubricación, un factor esencial en el funcionamiento de estos equipos, su análisis puede entregar datos interesantes sobre el comportamientos de los mismos.
Los parámetros de medición y herramientas empleadas son las siguientes.

Por otro lado, cuando un elemento gira, genera fuerzas considerables en función al estado que se encuentren que traducen en vibración, choques, tensión, deformación en los elementos y generación de los ruidos. Por lo tanto, estos son los parámetros que se deben medir adecuadamente, las cuales son:

b).- EQUIPOS O COMPONENTES FIJOS

Dentro de estos elementos tenemos, los equipos de producción (prensas, inyectores, etc.), las maquinas herramientas (cortadoras, plegadoras, etc.), calderos, intercambiadores de calo, trampas de vapor, etc.

Estos equipos tienden a calentarse, perder espesor o presentar defectos y están sometidos a esfuerzos y fuerzas considerables; es por esta razón que se deben centrar la inspección de parámetros de calor, espesor y fuerzas.

La magnitud de calor, puede dar un dato interesante sobre el funcionamiento de un equipo. Por ejemplo, el calentamiento de un intercambiador o una caldera,, puede indicar presencia de suciedad o incrustaciones que evitan la refrigeración normal y puede ocasionar la rotura por sobrecalentamiento (disminuye la resistencia del material) o puede generar otro tipo de fallas como deformaciones agrietamientos, fatiga, fluencia lenta, etc.

Asimismo, el análisis de espesores y defectos en los materiales nos ayudan a realizar una evaluación de la estructura.

La disminución de espesor en un tanque, tubo de caldero, intercambiador, etc,. Pueden tener origen como problemas de corrosión. La aparición de fisuras, ampollamientos, etc. También nos indicara algún tipo de problema. En este caso, es importante determinar el espesor de material, la profundidad de la grieta, etc., para poder evaluar la estructura y si se puede trabajar sin problemas, e inclusive prever cuanto tiempo puede operar.

Por otro lado, como estos elementos están sometidos a fuerzas, calor, y en muchos casos medios corrosivos, la micro estructura de los materiales ira cambiando, con lo cual “cambiaran sus propiedades mecánicas”, esto significa que se deformara, endurecerá, fragilizara, etc.
Por esta razón, se debe analizar si el material se ha deformado, si sus propiedades se mantienen, si el nivel de vibración es adecuado, etc.

Actualmente existen medios no destructivos, que permiten tomar muestras de la micro-estructura del material para poder analizar el estado en que se encuentra.
Los parámetros y herramientas para la medición son las siguientes:

2.- ELEMENTOS ELECTRICOS

En esta parte, hay que diferenciar lo que es el equipo eléctrico propiamente dicho, y el sistema de control de dicho equipo.

a).- EQUIPOS ELECTRICOS

Dentro de estos equipos tenemos los generadores, motores, capacitares, disyuntores, alimentadores de energía, etc.

Estos elementos tienden a calentarse con el funcionamiento, lo cual afecta a los equipos tanto en la resistencia del alambre y en el recubrimiento del mismo. Al sobrepasar ciertos limites pueden traer graves consecuencias. Así mismo, pueden generar una fuerte vibración como en los generadores y motores, que están en función de los parámetros revisados en los elementos giratorios mecánicos. Por otro lado, los componentes eléctricos generan una potencia reactiva que debe ser controlada en forma adecuada.

Un análisis de la temperatura de los equipos, nos puede dar una idea del tipo de falla; esto puede ser por una sobrecarga lo cual no quiere decir que se este sobrecargando de trabajo efectivo, sino talvez podría estar mal alineado; que los cojinetes no tengan lubricante adecuado, los cables estén perdiendo aislamiento, mala ventilación, etc.

El único parámetro a medir es la temperatura con las siguientes herramientas:

Otro problema que se presenta es de la resistencia eléctrica de los conductores. Muchas veces se pierde aislamiento, con lo cual la energía se puede descargar a tierra, lo cual es peligroso para las personas y genera perdida de dinero por energía.

Asimismo, la perdida de aislamiento puede generar un corto circuito.

Los generadores y motores eléctricos, son elementos giratorios, por lo cual están expuestos a vibraciones excesivas debido a desalineamiento, malos ajustes, etc. (equipos mecánicos giratorios), por lo tanto, es importante analizar el nivel de vibración.

Por otro lado, además de las vibraciones mecánicas se puede generar vibraciones en los equipos eléctricos debido a la velocidad, la frecuencia y el balanceo de los rotores.

Se puede medir los siguientes:

b).- EQUIPOS DE CONTROL

Están relacionados con los elementos de mando de un cuerpo eléctrico, tales como dispositivos de arranque de motor, conmutadores, reles, etc.

En estos sistemas, también se mide el calor generado, la capacitancia de los elementos, la resistencia para verificar si hay pérdidas de aislamientos o cortes de cable, y la condición en que se encuentran los elementos.
Los parámetros que se miden y las herramientas empleadas son:

MAQUINAS ROTATIVAS

MAQUINAS ROTATIVAS

Si se desea alargar la vida de las maquinas rotativas, se debe monitorear el estado de los cojinetes, ya sean de rodadura (rodamientos) o de deslizamientos (bocinas), puesto q cualquier falla de la maquina se transmitirá hasta los puntos de apoyo q son los cojinetes.

Técnicamente un rodamiento debería tener vida infinita, pero esto solo funciona si la carga del rodamiento es pequeña y existe una película lubricante libre de contaminantes. Por lo tanto se debe monitorear constantemente la efectividad del lubricante; debe conservarse el lubricante limpio, frió y seco, y que se encuentre en la proporción adecuada.

Así mismo se debe disminuir la carga dinámica del rodamiento, para lo cual, “no hay que disminuir su carga de trabajo”, si no hay que eliminar todas las fuentes que causen una carga adicional, lo que se traducirá en mayor vibración. Si se puede disminuir la vibración, se puede lograr aumentar la vida de la maquina hasta 8 veces mas.

FALLAS EN LOS RODAMIENTOS

La gran mayoría de los rodamientos fallan antes de alcanzar su vida esperada y se debe básicamente alas siguientes razones:

Lubricación insuficiente.- cerca del 38% de las fallas prematuras son causadas por especificaciones y aplicaciones incorrectas de los lubricantes. Cualquier rodamiento privado de una correcta lubricación fallara inevitablemente antes de su vida nominal. Es decir, la lubricación debe ser la correcta (ni poco ni mucho), y con el lubricante adecuado.
Rodamientos maltratados.- cerca del 16% de los rodamientos fallan debido a que han sido maltratados, debido básicamente a un montaje deficiente, o por un manejo inadecuado de los mismos, tanto en su almacenamiento como en su transporte.
Contaminación.- cerca del 14% de los rodamientos se contaminan con elementos del medio ambiente o del proceso mismo, debido a que no están protegidos adecuadamente.


CAUSAS DE FALLAS EN RODAMIENTOS

Los rodamientos fallan básicamente debido a dos problemas:
problemas mecánicos.
problemas de lubricación.

1.- PROBLEMAS MECANINOS

Los problemas mecánicos en los rodamientos se generan por las cargas adicionales que actúan sobre los mismos, los cuales son:

Ø Cargas estática.
Ø Cargas dinámicas.

Las cargas estáticas son generadas debido a un almacenamiento, transporte y montaje inadecuado, las cuales hacen que el rodaje se encuentre con carga adicional antes de trabaja, por haber sido mal manipulados.

Por otro lado, las cargas dinámicas aparecen cuando el equipo esta trabajando y se deben a problemas de equipo, tales como desbalance, desalineamiento, resonancia, etc., las cuales generan un exceso de vibración que va ha ser absorbida por el rodamiento, con la cual su vida nominal se puede reducir hasta 8 veces.
debido a un exceso de carga se genera calor a gran velocidad, se desgastan los sellos y se promueve la ruptura de la película de lubricante, lo cual, si llega a suceder, causara el contacto metálico, se crea mas calor adicional y conlleva a una falla catastrófica.

2.- PROBLEMA DE LUBRICACION

Los problemas de lubricación son generados por:

Fuentes externos.
Fuentes internos.

Los contaminantes externos básicamente son la suciedad que ingresa al sistema, la cual funciona como un material abrasivo que desgasta los componentes vibratorios..

Asimismo, el agua, es otro elemento contaminante que es muy perjudicial en el lubricante, puesto que causa corrosión, disminuye las características del lubricante, principalmente su capacidad de carga, tiende a concentrar ácidos y emulsiona el aceite impidiendo el flujo. También, promueve la contaminación externa, el mal empleo de filtros, mal almacenamiento de lubricantes, mal mantenimiento de los tanques y la mezcla de lubricantes, que en algunos casos pueden tener aditivos que no sean compatibles así como el proceso de fabricación mismo que pueda tener elementos (sólidos, líquidos o gaseosos) que puedan ingresar y contaminar el medio ambiente.

Dentro de los contaminantes internos, básicamente se tienen las partículas de desgaste, que serán las partículas abrasivas y los problemas de condensación de agua en el lubricante.

Todas estas fuentes, tantos externas como internas, promoverán la ruptura de la película lubricante, el contacto metal-metal y la falla catastrófica.