Mantenimiento predictivo herramientas y técnicas para el monitoreo de las condiciónes de equipos y máquinas


Esta es una síntesis técnica de cada una de las principales herramientas y técnicas de monitoreo de la condición y algunas recomendaciones con respecto a la manera en que podrían ser utilizadas.

1. Análisis de la vibración

El análisis de la vibración es la técnica del monitoreo de la condición utilizada con mayor frecuencia y ofrece un panorama más completo y amplio de la condición de las máquinas que cualquier otra tecnología particular (Ver artículo publicado en http://www.construsur.com.ar/Article217.html)

Se puede utilizar para detectar muchos tipos diferentes de falla en una amplia gama de máquinas y componentes rotativos incluyendo motores, cajas de cambio, bombas, ventiladores, sistemas de engranajes, acoples, impulsores de correa y cadena, y rulemanes. También es útil para detectar condiciones que ocasionan fallas y desperfectos como problemas de mala alineación, resonancia, desequilibrio y lubricación.

 Por lo general los datos se recopilan manualmente en la máquina utilizando un acelerómetro y un colector portátil de datos (que por lo general también tiene la capacidad de aceptar datos de otras fuentes tales como abrazaderas de corriente y puntos de prueba de flujo para el monitoreo de motores ver punto6). Para ahorrar tiempo, se desarrollan “trayectos” para que los datos se puedan recoger de un grupo de máquinas en una sola visita después de lo cual se carga la forma de onda de tiempo y los espectros FFT en un paquete de software con herramientas poderosas de análisis e informe. La vibración también se puede monitorear de manera continua a través de sistemas online. Si bien esta es la norma en algunas industrias como Papel y Energía, es probablemente prohibitivamente costoso para todo el equipo con la excepción de los elementos más críticos de una línea

 

La experiencia nos indica que el obtener datos repetibles de alta calidad es de importancia crítica para un análisis correcto de la vibración. La elección del sensor correcto, una cuidadosa selección de los puntos de medición, el uso de monturas de perno en algunos casos, filtros y configuraciones correctos en el recolector de datos son todos importantes. Un buen conocimiento de la maquinaria que se monitorea ayudará al analista a interpretar los datos, identificar las fallas y hacer las recomendaciones adecuadas.

              Si bien es una técnica muy poderosa, la preparación y organización de un programa de Análisis de la Vibración (AV) puede llevar mucho tiempo y ser muy complejo en comparación con otras técnicas de monitoreo de la condición. La recolección de datos es monótona y debe ser realizada de manera frecuente (por lo general mensualmente) para asegurar que la mayoría de las fallas se detecten mucho tiempo antes de que se produzca la falla. El análisis es complicado y constituye una destreza que sólo se desarrolla con tiempo y experiencia. Por lo tanto, un programa efectivo de AV puede representar una inversión significativa en equipo, tiempo y capacitación, entonces la opción de tercerizar con empresas dedicadas a este rubro es la opción generalmente usada.

 

En su formato estándar el VA es menos útil en maquinaria lenta (< aprox. 200 rpm) o intermitente, o en máquinas con un alto nivel de vibración inherente como los motores de combustión interna. Algunos problemas de cojinetes son difíciles de detectar (por ej. las fallas de jaulas) y es difícil diagnosticar la fuente y la gravedad de las fallas eléctricas en los motores. Se han desarrollado unas cuantas técnicas especiales para solucionar algunas de las limitaciones, por ej. la demodulación para los cojinetes, el análisis transitorio para la maquinaria stop/start. Con frecuencia también es de utilidad corroborar los resultados del AV con otras técnicas tales como la termografía o el análisis del aceite.

En líneas generales el AV es un elemento central de casi todos los programas de PdM [mantenimiento predictivo] . 

2. Ondas de estrés

Las ondas de estrés se generan con el contacto e impacto de metal con metal cuando fallan las películas de lubricación y se produce daño en el equipo como, por ej., los cojinetes de elementos rotatorios y los sistemas de engranaje. La vibración generada es de una frecuencia mucho mayor a la vibración rotativa estándar.

Las emisiones acústicas son la onda de estrés de alta frecuencia generada a través de la liberación rápida de la energía de “esfuerzo” que ocurre dentro de un material durante el desarrollo de una fractura, deformación plástica ó transformación de fase.

El sistema de monitoreo de emisiones acústicas usa transductores montados en superficie para detectar estas ondas de estrés las cuales se sitúan entre los 25kHz a 1MHz .

Las nuevas técnicas ultrasónicas para monitoreo de condiciones hace posible “escuchar” la fricción y el estrés en máquinas rotativas, el cual puede predecir tempranamente deterioros que las técnicas convencionales.

Monitoreo de condiciones ultrasónico: La tecnología ultrasónica es sensible a sonidos de alta frecuencia que son no audibles para el oído humano, y se distinguen desde los sonidos de más baja frecuencia y la vibración mecánica.

La fricción en las máquinas y las ondas de estrés producen sonidos distintivos en el rango más alto ultrasónico.

Los cambios en estas fricción y ondas de estrés pueden sugerir que las condiciones se estén deteriorando y esta detección es más rápida que las tecnologías como vibración y análisis de aceite. Con una correcta medición ultrasónica y análisis es posible diferenciar un normal desgaste de uno anormal daños físicos, condiciones de desbalance y problemas de lubricación.

La mayoría de los proveedores de equipo de AV proporcionan funciones de modulación y de desmodulación de la amplitud de señal para medir esta vibración.

Existen otras técnicas para la medición de las ondas de estrés generadas por cojinetes y engranajes. “Shock-pulse”, es una opción que ha utilizado mucho durante varios años. También existe el dispositivo de emisiones acústicas de (ver punto 5) que mide las “dificultades” [distress] y que, según se asegura, puede trabajar incluso con velocidades muy bajas (< 1 rpm).

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