UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ UNIDAD DE POSGRADO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
MANTENIMIENTO BASADO EN LA CONDICION ANALISIS DE VIBRACIONES PARA MANTENIMIENTO M ANTENIMIENTO DE MAQUINARIA
PRESENTADO POR:
CANEZ ARCHI, WILLIAM AGUSTIN CHUCO CHUQUILLANQUI, EDUARDO FLORES RAMOS, OMAR PABLO MORALES SANTIVÁÑEZ, WILFREDO VÍCTOR PEÑA MEZA, MAGDA VILMA
Curso MANTENIMIENTO BASADO EN LA CONDICIÓN Docente M.Sc. BRECIO DANIEL LAZO BALTAZAR HUANCAYO – PERÚ PERÚ
2015
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CONTENIDO CONTENIDO ...................................................................................................... iii RESUMEN ......................................................................................................... v INTRODUCCIÓN ............................................................................................... vi Capítulo 1: .......................................................................................................... 1 Capítulo 2: .......................................................................................................... 2 Capítulo 3: .......................................................................................................... 3 Capítulo 4: MANTENIMIENTO BASADO EN LA CONDICION .......................... 4 4.1
Preparativos de la Medición ......................................................... .................................................. 8
4.2
Sentido de orientación de las mediciones.................................... ................................................. 14
4.3
Aplicación de las normas .................................................. ........................................................... 16
4.4
Descripción de lugares a medir ............................................................... ..................................... 20
4.5
Evaluación de los resultados obtenidos ............................................................. ........................... 23
4.6
Aplicación del mantenimiento basado en la condición – maquina maquina chancadora primaria cónica en
planta concentradora......................................................... ................................................................. ..... 29 4.7
Posibles causas de los altos valores vibratorios de una chancadora ............................................. 30
CONCLUSION ................................................................................................. 31 RECOMENDACIONES .................................................................................... 33 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................ 34 ANEXO.......................... ............. .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .................. ..... 35 Prueba de desgaste MT- tribología tribología ......................... ............ .......................... ........................... .......................... .............. 36
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RESUMEN El presente estudio tiene por objeto aplicar el mantenimiento basado en la condición, mediante un análisis de vibraciones para mantenimiento de maquinaria. Inicialmente se definió los instrumentos de medidas, luego los puntos críticos donde se debe tomar las muestras, tales como cargas Axial, Radial y Tangencial, luego se mencionan las principales normas internacionales, tales como los ISO 4867, ISO 10816 entre otros, para finalmente aplicarlos a una chancadora primaria de una concentradora
Palabras claves: Vibración, acelerómetro.
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INTRODUCCIÓN Sin dudas, el desarrollo de nuevas tecnologías ha marcado sensiblemente la actualidad industrial mundial. En los últimos años, la industria mecánica se ha visto bajo la influencia determinante de la electrónica, la automática y las telecomunicaciones, exigiendo mayor preparación en el personal, no sólo desde el punto de vista de la operación de la maquinaria, sino desde el punto de vista del mantenimiento industrial. La realidad industrial, matizada por la enorme necesidad de explotar eficaz y eficientemente la maquinaria instalada y elevar a niveles superiores la actividad del mantenimiento. No remediamos nada con grandes soluciones que presuponen diseños, innovaciones, y tecnologías de recuperación, si no mantenemos con una alta disponibilidad nuestra industria. Es decir, la Industria tiene que distinguirse por una correcta explotación y un mantenimiento eficaz. En otras palabras, la operación correcta y el mantenimiento oportuno constituyen vías decisivas para cuidar lo que se tiene.
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El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el punto futuro de falla de un componente de una máquina, de tal forma que dicho componente pueda reemplazarse, con base en un plan, justo antes de que falle. Así, el tiempo muerto del equipo se minimiza y el tiempo de vida del componente se maximiza. Esta técnica supone la medición de diversos parámetros que muestren una relación predecible con el ciclo de vida del componente. Algunos ejemplos de dichos parámetros son los siguientes:
Vibración de cojinetes
Temperatura de las conexiones eléctricas
Resistencia del aislamiento de la bobina de un motor
El uso del mantenimiento predictivo consiste en establecer, en primer lugar, una perspectiva histórica de la relación entre la variable seleccionada y la vida del componente. Esto se logra mediante la toma de lecturas (por ejemplo la vibración de un cojinete) en intervalos periódicos hasta que el componente falle. La figura muestra una curva típica que resulta de graficar la variable (vibración) contra el tiempo En el último tiempo se ha dado la tendencia a aplicar mantenimiento predictivo o sintomático, sea, esto mediante vibroanálisis, análisis de aceite usado, control de desgastes, etc.
Los Autores
Capítulo 1: ENTREGADO COMO PRIMERA TAREA
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Capítulo 2: ENTREGADO COMO SEGUNDA TAREA
3
Capítulo 3: ENTREGADO COMO TERCERA TAREA
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Capítulo 4: MANTENIMIENTO BASADO EN LA CONDICION ANALISIS DE VIBRACIONES PARA MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA Sin dudas, el desarrollo de nuevas tecnologías ha marcado sensiblemente la actualidad industrial mundial. En los últimos años, la industria mecánica se ha visto bajo la influencia determinante de la electrónica, la automática y las telecomunicaciones, exigiendo mayor preparación en el personal, no sólo desde el punto de vista de la operación de la maquinaria, sino desde el punto de vista del mantenimiento industrial. La realidad industrial, matizada por la enorme necesidad de explotar eficaz y eficientemente la maquinaria instalada y elevar a niveles superiores la actividad del mantenimiento. No remediamos nada con grandes soluciones que presuponen diseños, innovaciones, y tecnologías de recuperación, si no mantenemos con una alta disponibilidad nuestra industria.
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Es decir, la Industria tiene que distinguirse por una correcta explotación y un mantenimiento eficaz. En otras palabras, la operación correcta y el mantenimiento oportuno constituyen vías decisivas para cuidar lo que se tiene.
DEFINICIÓN DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO. El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el punto futuro de falla de un componente de una máquina, de tal forma que dicho componente pueda reemplazarse, con base en un plan, justo antes de que falle. Así, el tiempo muerto del equipo se minimiza y el tiempo de vida del componente se maximiza.
OBJETIVOS:
Detectar condiciones del equipo en operación, sin pérdida de tiempo reduciendo los paros del mantenimiento.
Monitorear y hacer seguimiento al comportamiento y tendencia del equipo detectado con problemas, para que este siga trabajando sin riesgo para la operación, el equipo y el personal y llevarlo a una reparación planeada.
Reducir los costos debido al uso máximo de los componentes, que son diseñados para el desgaste y no a un cambio en una fecha determinada.
Mejorar la confiabilidad y disponibilidad del equipo.
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ORGANIZACIÓN PARA EL MANTENIMIENTO PREDICTIVO. Esta técnica supone la medición de diversos parámetros que muestren una relación predecible con el ciclo de vida del componente. Algunos ejemplos de dichos parámetros son los siguientes:
Vibración de cojinetes
Temperatura de las conexiones eléctricas
Resistencia del aislamiento de la bobina de un motor
El uso del mantenimiento predictivo consiste en establecer, en primer lugar, una perspectiva histórica de la relación entre la variable seleccionada y la vida del componente. Esto se logra mediante la toma de lecturas (por ejemplo la vibración de un cojinete) en intervalos periódicos hasta que el componente falle. La figura muestra una curva típica que resulta de graficar la variable (vibración) contra el tiempo
Fig.4.1: Curva tipica de vibracion contra el tiempo.
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Como la curva lo sugiere, deberán reemplazarse los cojinetes subsecuentes cuando la vibración alcance 1,25 in/seg (31,75 mm/seg). Los fabricantes de instrumentos y software para el mantenimiento predictivo pueden recomendar rangos y valores para reemplazar los componentes de la mayoría de los equipos, esto hace que el análisis histórico sea innecesario en la mayoría de las aplicaciones.
METODOLOGÍA DE LAS INSPECCIONES. Una vez determinada la factibilidad y conveniencia de realizar un mantenimiento predictivo a una máquina o unidad, el paso siguiente es determinar la o las variables físicas a controlar que sean indicativas de la condición de la máquina. El objetivo de esta parte es revisar en forma detallada las técnicas comúnmente usadas en el monitoreo según condición, de manera que sirvan de guía para su selección general. La finalidad del monitoreo es obtener una indicación de la condición (mecánica) o estado de salud de la máquina, de manera que pueda ser operada y mantenida con seguridad y economía. Por monitoreo, se entendió en sus inicios, como la medición de una variable física que se considera representativa de la condición de la máquina y su comparación con valores que indican si la máquina está en buen estado o deteriorada. Con la actual automatización de estas técnicas, se ha extendido la acepción de la palabra monitoreo también a la adquisición, procesamiento y almacenamiento de datos. De acuerdo a los objetivos que se pretende alcanzar
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con el monitoreo de la condición de una máquina debe distinguirse entre vigilancia, protección, diagnóstico y pronóstico.
Vigilancia de máquinas. Su objetivo es indicar cuándo existe un problema. Debe distinguir entre condición buena y mala, y si es mala indicar cuán mala es.
Protección de máquinas. Su objetivo es evitar fallas catastróficas. Una máquina está protegida, si cuando los valores que indican su condición llegan a valores considerados peligrosos, la máquina se detiene automáticamente.
Diagnóstico de fallas. Su objetivo es definir cuál es el problema específico. Pronóstico de vida la esperanza a. Su objetivo es estimar cuánto tiempo más Podría funcionar la máquina sin riesgo de una falla catastrófica.
En el último tiempo se ha dado la tendencia a aplicar mantenimiento predictivo o sintomático, sea, esto mediante vibroanálisis, análisis de aceite usado, control de desgastes, etc.
4.1 Preparativos de la Medición El primer analizador de vibración fue el cerebro humano, combinado con los sentidos del oído y del tacto, y todavía es uno de los mejores cuando el sujeto está bien entrenado. Muchos operadores de máquinas y gente de mantenimiento son capaces de diagnosticar problemas de máquinas por el tacto y con el uso de su fiel mango de escoba o desarmador para
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transmitir el sonido de un rodamiento al oído. El mecanismo del oído humano es extremadamente apto para reconocer patrones y muchas veces es capaz de reconocer las firmas distintivas, causadas por un defecto tal como una astilla en el anillo de un rodamiento con bolas.
TRANSDUCTORES DE VIBRACION Para medir las vibraciones se utilizan transductores de vibración, los cuales son aparatos que producen una señal eléctrica que es análogo al movimiento vibratorio al cual está sujeto.
Los tipos diferentes de
transductores responden a parámetros diferentes de la fuente de vibración, como se puede apreciar en la tabla siguiente. Tabla 4.1: Tipo de transductores de vibraciones Nombre Sensor de proximidad Sensor de velocidad Acelerómetro
Sensible a Desplazamiento Velocidad Aceleración
A continuación examinaremos las características de esos transductores.
a) El sensor de proximidad El sensor de proximidad, también llamado "Sensor de Corriente de Remolino", o "Transductor de Desplazamiento" es una unidad de montaje permanente, y necesita un amplificador que condiciona la señal para generar un voltaje de salida, proporcional a la distancia entre el transductor y la extremidad de la flecha. Su operación está basada en un principio magnético y por eso, es sensible a las anomalías magnéticas en la flecha. Se debe tener cuidado para evitar que la flecha sea
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magnetizada y que de esta manera, la señal de salida sea contaminada. Es importante saber que el transductor mide el desplazamiento relativo entre el rodamiento y el gorrón. , y no mide el nivel de vibración total de la flecha o del cárter. El transductor de desplazamiento está por lo general instalado en grandes máquinas con rodamientos con gorrones, donde se usa para detectar fallas en los rodamientos y para apagar la máquina antes que ocurra una falla catastrófica.
Fig. 4.1: Sensor de desplazamiento Esos transductores se usan mucho en pares, separados por una diferencia de orientación de 90 grados. Se pueden conectar a los platos horizontales y verticales de un osciloscopio para señalar la órbita o la ruta del gorrón, cuando está dando vueltas en el rodamiento. La frecuencia de respuesta del transductor de desplazamiento va desde 0 hz hasta alrededor de 1 000 hz.
b) El sensor de velocidad. Algunos sensores de velocidad están hechos con una bobina móvil fuera de un imán estacionario. El principio de operación es el mismo. Un otro tipo de transductor de velocidad consiste en un acelerómetro con un
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integrador electrónico incluido. Esta unidad se llama un velómetro y es en todos los aspectos superiores al sensor de velocidad sísmico clásico.
Fig. 4.2: Sensor de velocidad El sensor de velocidad fue uno de los primeros transductores de vibración, que fueron construidos. Consiste de una bobina de alambre y de un imán colocado de tal manera que si se mueve el cárter, el imán tiende a permanecer inmóvil debido a su inercia. El movimiento relativo entre el campo magnético y la bobina induce una corriente proporcional a la velocidad del movimiento. De esta manera, la unidad produce una señal directamente proporcional a la velocidad de la vibración. Es autogenerado
y
no
necesita
de
aditamentos
electrónicos
acondicionadores para funcionar. Tiene una impedancia de salida eléctrica relativamente baja que lo hace relativamente insensible a la inducción del ruido. Aun tomando en cuenta estas ventajas, el transductor de velocidad tiene muchas desventajas, que lo vuelven casi obsoleto para instalaciones nuevas, aunque hoy en día todavía se usan varios miles. Es relativamente
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pesado y complejo y por eso es caro, y su respuesta de frecuencia que va de 10 Hz a 1000 Hz es baja. El resorte y el imán forman un sistema resonante de baja frecuencia, con una frecuencia natural de 10 Hz. La resonancia tiene que ser altamente amortiguada, para evitar un pico importante en la respuesta a esta frecuencia. El problema es que la amortiguación en cualquier diseño práctico es sensible a la temperatura, y eso provoca que la respuesta de frecuencia y la respuesta de fase dependan de la temperatura.
c) El acelerómetro El acelerómetro de tipo de compresión como se muestra en el diagrama fue el primer tipo a ser desarrollado. Por lo general se prefiere el acelerómetro del tipo de cizallamiento, configurado de tal manera que el elemento activo está sujeto a fuerzas de cizallamiento.
Fig. 4.3: Acelerometro de tipo de compresión También hay otros tipos de diseños para acelerómetros. ct ri co como el transductor Se puede considerar al ace ler óm etr o p iezo elé
estándar para medición de vibración en máquinas. Se produce en varias
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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 piezoeléctrico está ajustado entre la base y la masa. Cuando una materia está sujeta a una fuerza, se genera una carga eléctrica entre sus superficies. Si se incrementa la temperatura de un material piezoeléctrico, se va llegar al llamado "punto curie" o " temperatura curie" y se pierde la propiedad piezoeléctrica. Una vez que esto pasa, el transductor está defectuoso y no se puede reparar. El acelerómetro piezoeléctrico 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. 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. La mayoría de los acelerómetros que hoy en día se usan en la industria son del tipo "PCI" , lo que quiere decir que tienen un preamplificador i n t e rn o d e c i r c u i t o i n t eg r a d o . Este preamplificador recibe su energía de
la polarización de la corriente directa por el alambre de la misma señal, así que no se necesita alambrado suplementario. El aparato con que está conectado el aparato debe tener su fuerza de corriente directo disponible para este tipo de transductor. El acelerómetro PCI tendrá un lím ite de baja frecuencia, debido al mismo amplificador y este se sitúa generalmente a 1
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Hz para la mayoría de las unidades disponibles comercialmente. Algunas unidades fueron diseñadas especialmente para ir hasta 0,1 Hz si se necesita datos de muy baja frecuencia. Cuando se coloca un acelerómetro es importante que la ruta de vibración desde la fuente hacia el acelerómetro sea la más corta posible, especialmente si se está midiendo la vibración en rodamientos con elementos rodantes. Tabla 4.2: Rango de frecuencias de transductores de vibración
4.2 Sentido de orientación de las mediciones
Ubicación de los puntos de prueba: En general se debe colocar el transductor de prueba lo más cerca posible del rodamiento, con metal sólido entre el rodamiento y el sensor. Se debe evitar la colocación en las gorras de rodamientos, ya que son hechas de metal delgado y conducen muy poco la energía de vibración. Si es posible habrá que seleccionar los lugares de ubicación de tal manera que no haya juntas entre metal y metal, entre el rodamiento y el sensor, como el mostrado en la figura.
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Fig. 4.4: Ubicación de los puntos de prueba
Ubicaciones de acelerómetros En general se ha encontrado que para motores de menos de alrededor de 50 HP un punto de prueba es adecuado, pero para motores de más de 50 HP cada rodamiento debería de tener su propio punto de prueba. En las máquinas sensibles a los daños en los rodamientos y en las que los problemas de rodamientos se deberían detectar lo más temprano posible, cada rodamiento debería tener su propio punto de prueba.
Orientación de los sensores de vibración En cualquier programa de monitoreo de máquinas, el hecho que los datos sean recopilados de manera exactamente igual cada vez que se hace una medición es extremadamente importante. Eso para asegurar que los datos se pueden repetir y que se pueda establecer una tendencia en el tiempo. Por esa razón no se recomienda el uso de transductores manuales. Los datos los más confiables se recopilan cuando el transductor está montado con botón en la superficie de la máquina.
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Mediciones triaxiales Para ayudar en la determinación de problemas de máquinas es muy útil obtener datos de vibración de cada punto de medición en tres direcciones. Esas direcciones se llaman Axial, Radial, y Tangencial.
Axial es la dirección longitudinal del motor, radial es la dirección desde el transductor hacia el centro de la flecha siguiendo la dirección de un radio, y tangencial es 90 grados de radial, tangente a la flecha.
Fig. 4.5: Mediciones triaxiales Esas direcciones se llaman radial, tangencial y axial, respectivamente. El archivo inicial de la máquina usa la abreviación RTA para este tipo de montaje.
4.3 Aplicación de las normas La normativa relacionada con la medición de vibraciones es amplia y variada en su temática, a continuación se resumen algunas normas:
a) ISO 2372: “Guía para la aceptación de la Amplitud de Vibración” Norma para maquinaria rotativa operando desde 600 hasta 12000 rpm. Especifica niveles de velocidad general de vibración en lugar de niveles espectrales, resultados que pueden ser algo engañosos.
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ISO 2372, especifica los límites de velocidad de vibración basándose en los caballos de vapor de la máquina y cubre un rango de frecuencias desde 10 Hz hasta 1000 Hz. Debido al rango limitado de alta frecuencia, se puede fácilmente dejar pasar problemas de rodamientos con elementos rodantes. Esta no rm a está co ns iderad a actualm ente ob so leta, siend o reem plazada po r la actual ISO 10816 e ISO 4867 .
b) ISO 4867: “Código para la Ejecución de Mediciones Vibraciones Presentación de Resultados”. Esta norma nos resulta algo más completa que la anterior, para la realización de las pruebas debe considerarse condiciones uniformes de funcionamiento, es decir normales. En esta norma se usa la unidad primaria de medición el valor Peak.
Tabla 4.3: Rango de severidad de vibración: ISO 4867, ISO 10816
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Rangos de severidad de vibración para Máquinas: -
Máquinas pequeñas (clase I),
-
Máquinas de tamaño Mediano (clase II),
-
Máquinas grandes (clase III), y
-
Turbo- máquinas (clase IV).
c) ISO 10816: “Evaluación de Máquinas - Vibraciones y Medición de partes no rotativas”
Esta norma entrega las guías específicas para la evaluación de severidad de vibración medidas en apoyos, montajes o soportes de máquinas industriales cuando esta medida se realizas in situ. Consta d e 6 partes:
- ISO 10816- 1: Reglas generales. - ISO 10816- 2: Turbina de gas y Generadores sobre 50 MW con velocidades de operación de: 1500 rpm, 1800 rpm, 3000 rpm y 3600 rpm. - ISO 10816- 3: Máquinas industriales con potencia nominal por encima de 15 kW y velocidades entre 120 rpm y 15000 rpm, medidas In Situ . - ISO 10816- 4: para Turbinas a Gas. - ISO 10816- 5: Máquinas con potencia hidráulica, plantas generadoras y de bombeo. - ISO 10816- 6: Corresponden a máquinas reciprocantes con potencia por sobre 100 kW.
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Las m áquin as qu e entran en esta clasificación de la no rma incluy en lo siguiente:
- Turbinas a vapor con potencia sobre los 50 MW - Partes de turbinas a vapor con potencia mayor que 50MW y velocidades debajo de 1500 r/min o sobre 3600 r/min (no incluidas en ISO 10816-2); - Compresores; - Turbina a gas industrial con potencia hasta 3MW; - Bombas centrifugas, con flujo mixto o axial; - Generadores, excepto cuando se usa un generador de potencia hidráulica y bombas; - Motores eléctricos de cualquier tipo; - Turbinas y Ventiladores. Son exclu idas de esta parte de la norm a:
- Apoyos de Generadores de turbinas a vapor con potencias mayores que 50 MW y velocidades de 1500 r/min, 1800 r/min, 3000 r/min, o 3600 r/min. - Máquinas de turbinas a vapor con potencia mayor a 3 MW. - Partes de máquinas plantas generadoras y bombas con potencia hidráulica. - Máquinas acopladas a máquinas reciprocantes. - Compresores de desplazamiento rotatorio positivo. - Bombas reciprocante. - Motobombas sumergidas.
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4.4 Descripción de lugares a medir El diagrama siguiente muestra las seis orientaciones del sensor para una instalación clásica de motor eléctrico y bomba hidráulica.
Fig. 4.6: Lugares a medir Medición según prioridad y ubicación
RAT:
Radial – Axial - Tangencial
ATR:
Axial – Tangencial - Radial
TAR:
Tangencial – Axial - Radial
Estrategias de Pruebas para Inspecciones de Vibración Cuando se lleva a cabo una inspección de vibración de un grupo de máquinas se tendrá que tomar en cuenta los puntos siguientes con el propósito de asegurar la consistencia de los datos desde una medición a la siguiente.
Condiciones de prueba La vibración de una máquina depende en gran parte de sus parámetros de operación y de su estado físico. Los parámetros de operación incluyen
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factores como velocidad de operación, carga, presión de descarga de la bomba, y presión de entrega del compresor. La máquina debe estar en condiciones de operación normal, cuando se recopilan datos de vibración. Si eso no fuera el caso, los datos de vibración no sería igual a los datos de vibración recopiladas anteriormente, y ya no sería posible establecer una tendencia en el tiempo. Las velocidades de motores a inducción dependen de la carga, y no deberían variar de una recopilación a la siguiente con más de unos por cientos. Eso quiere decir que las condiciones de carga deben ser las mismas tanto como sea posible. El nivel de vibración agregado por fuentes extrañas como máquinas cercanas, también deberá ser lo mismo cada vez que se recopilen datos. No recopilen datos con las máquinas cercanas apagadas, si los espectros anteriores fueron recopilados mientras que éstas estaban funcionando. Eso es especialmente válido con un nivel de vibración de fondo alto como por ejemplo en un cuarto de máquinas de un barco. Motores Diesel de propulsión deben estar operando a la misma velocidad durante cada sesión de recopilación de datos.
Condiciones de operación Es imperativo, que cuando se recopilan datos, las RPM de la prueba estén muy cerca de las RPM que se usaron en pruebas anteriores. En equipo accionado por turbinas, la velocidad se debe verificar usando un tacómetro estroboscópico portátil u otro, y la velocidad debe ser constante
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sin variaciones. Las presiones de las sondas deben ser el reflejo de las condiciones de operación normal. No se recomienda probar las bombas con las válvulas de descarga cerradas, pero si hay que probar una bomba en una situación de recirculación, se puede cerrar parcialmente la válvula de recirculación para llegar a una presión de descarga normal.
Calentamiento Todas las máquinas deben ser probadas totalmente calentadas. La temperatura de la máquina afectará la alineación y los juegos en operación debido a la expansión termal. Una máquina fría tendrá datos de vibración diferente de una máquina caliente y esas pueden a veces ser totalmente diferentes.
Inspección Visual Es importante la inspección visual de una máquina en operación mientras que se está probando la vibración, ya que se pueden descubrir indicaciones evaluables acerca del estado de la máquina. Se debe notar las RPM y la presión de descarga. Los puntos siguientes deben ser verificados: •
¿Hay algunos ruidos inusitados?
•
¿Algunos rodamientos se sienten más calientes que normal?
•
¿Se puede sentir un nivel de vibración excesivo?
•
¿Hay algo inusitado en la operación de la máquina?
•
¿Hay algunas fugas de vapor o de fluidos aparentes?
•
¿Los valores que indican los metros parecen normales?
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4.4.1 Lectura de los resultados obtenidos en las Mediciones Como no se dispone de instrumentos de medición no se ha realizado las mediciones.
4.5 Evaluación de los resultados obtenidos 4.5.1 Valores RMS obtenidos: Concepto de RMS: El área bajo la curva resultante se promedia hasta un valor medio, este nivel es proporcional al valor de RMS (Root Mean Square) el cual viene a ser la
media cuadrática,
el cual se muestra a
continuación.
Fig. 4.7: Concepto del RMS además del RMS, se tiene el Peak (amplitud máxima) y el Peak to Peak , los cuales se muestra en la siguiente figura.
Fig. 4.8: Relación entre RMS, Peak y Peak to Peak
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Estas magnitudes son fáciles de recolectar y analizar, sin embargo su aplicación es limitada.
4.5.1.1 Velocidades y Desplazamientos El desplazamiento es sencillamente la distancia al objeto desde una posición de equilibrio. Aparte de un desplazamiento variable, un objeto vibrando presenta una velocidad variable y una aceleración variable. La velocidad se define como la proporción de cambio en el desplazamiento y se mide por lo general en mm/s. La aceleración se define como la proporción de cambio en la velocidad y se mide en mm/s². Como hemos visto, el desplazamiento de un cuerpo que está sometido a un movimiento armónico simple es una onda sinusoidal. También la velocidad y la aceleración del movimiento son ondas sinusoidales. Cuando el desplazamiento está en su máximo, la velocidad vale cero, porque esa es la posición en la que la dirección del movimiento se invierte. Cuando el desplazamiento vale cero (en el punto de equilibrio), la velocidad estará en su máximo. Esto quiere decir que la fase de la onda de velocidad se desplazará hacia la izquierda 90 grados, comparada con la forma de onda del desplazamiento. En otras palabras, la velocidad está adelantada 90 grados con respecto al desplazamiento. La aceleración es la proporción del cambio de velocidad. Cuando la velocidad está en su máximo, la aceleración vale cero ya que la velocidad no cambia en ese momento. Cuando la velocidad vale cero, la aceleración está en su máximo en ese momento dado que es cuando más rápido cambia la
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velocidad. La curva sinusoidal de la aceleración en función del tiempo se puede ver de esta manera como desplazada en fase hacia la izquierda respecto a la curva de velocidad y por eso la aceleración tiene un avance de 90 grados respecto a la velocidad y de 180 grados respecto al desplazamiento.
Fig. 4.9: Desfase entre la velocidad, desplazamiento y aceleración. Las unidades de amplitud seleccionadas para expresar cada medida tienen gran influencia en la claridad con la cual se manifiestan los fenómenos vibratorios. Así, según se puede ver en la Fig. 4.10, el desplazamiento muestra sus mayores amplitudes en bajas frecuencias (típicamente por debajo de 10 Hz), la velocidad lo hace en un rango intermedio de frecuencias (entre 10 y 1.000 Hz), y la aceleración se manifiesta mejor a altas frecuencias (por encima de 1.000 Hz).
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Fig. 4.10: Magnitudes en frecurencia. Para ilustrar estas relaciones, consideremos lo fácil que resulta mover la mano una distancia de un palmo a un ciclo por segundo o 1 Hz. Probablemente sería posible lograr un desplazamiento similar de la mano a 5 o a 6 Hz. Pero consideremos la velocidad con que se debería mover la mano para lograr el mismo desplazamiento de un palmo a 100 Hz o 1.000 Hz. Esta es la razón por la que nunca se ven niveles de frecuencia altos combinados con valores de desplazamiento altos. Las fuerzas enormes que serían necesarias sencillamente no se dan en la práctica. En la Fig. 4.11, se presenta un gráfico con el comportamiento de las distintas unidades de amplitud en todo el rango de frecuencias. Los tres espectros proporcionan la misma información, pero su énfasis ha cambiado. La curva de desplazamiento es más difícil de leer en las frecuencias más altas. La curva de velocidad es la más uniforme en todo el rango de frecuencias. Esto es el comportamiento típico para la mayoría de la maquinaria rotativa pero, sin embargo, en algunos casos las curvas de desplazamiento y aceleración serán las más uniformes. Es una buena
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idea seleccionar las unidades de tal manera que se obtenga la curva más plana. Eso proporciona la mayor cantidad de información visual al observador. El parámetro de vibración que se utiliza más comúnmente en trabajos de diagnóstico de maquinaria es la velocidad.
Fig. 4.11: Comportamiento espectral
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En la Fig. 4.12 se muestra un mismo espectro en unidades de desplazamiento y aceleración. Ambas gráficas corresponden a un deterioro de un rodamiento. En el espectro en desplazamiento no se observa el problema, mientras que en el espectro en aceleración se observa claramente
Fig. 4.12: Deterioro de un rodamiento
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4.6 Aplicación del mantenimiento basado en la condición – maquina
chancadora
primaria
cónica
en
planta
concentradora Se propone el Mantenimiento Basado en la Condición, para uno de los componentes o parte crítica en la máquina chancadora cónica al EJE PRINCIPAL DEL TAMBOR CONICO EXCENTRICO mediante el método del ANÁLISIS VIBRACIONAL el cuál debe medir la variable operacional de la VELOCIDAD de la vibración.
COMPONENTE DE LA MAQUINA
VARIABLES OPERACIONAL
Eje principal del Tambor cónico excéntrico
Frecuencia: CPM (ciclos por minuto) Desplazamiento: µ.m. (micra metro). Velocidad (RMS): mm/s (milímetros por segundo).
METODO O TECNICA PREDICTIVA
Análisis Vibracional
Fig. 4.13: chancadora primaria cónica en planta concentradora
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4.7 Posibles causas de los altos valores vibratorios de una chancadora A continuación detallamos las razones más habituales por las que una máquina chancadora puede vibrar. -
Vibración debida al Desequilibrado (maquinaria rotativa).
-
Vibración debida a la Falta de Alineamiento (maquinaria rotativa)
-
Vibración debida a la Excentricidad (maquinaria rotativa).
-
Vibración debida a la Falla de Rodamientos y cojinetes.
-
Vibración debida a problemas de engranajes y correas de Transmisión (holguras, falta de lubricación, roces, etc.)
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CONCLUSION 1. Por medio de este trabajo, se ha podido mostrar que utilizando el análisis de vibraciones es factible monitorear y diagnosticar el estado de la condición mecánica de las máquinas en vibración, considerando elementos fundamentales para su buen desempeño. Para llegar a un diagnóstico acertado, se hace necesario realizar el estudio de sus vibraciones utilizando de forma integrada varias de las técnicas de análisis disponibles hoy en día en varios de los equipos de análisis de vibración modernos. 2. A través del método de Análisis del Espectro de Vibraciones, se pueden realizar diagnósticos más precisos en un equipo; pues se puede analizar cada componente de la señal que genera vibraciones a diferentes frecuencias. 3. Las mediciones para el análisis de vibraciones deben realizarse en las direcciones: vertical, horizontal y axial, para ejes horizontales; y horizontal frontal, horizontal lateral y axial, para ejes verticales. Lo
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anterior permite una mayor precisión al monitorear el comportamiento de las vibraciones en 3 dimensiones. 4. Todos los datos medidos para realizar un Análisis de Vibraciones, deben ser comparados con los límites permisibles de las Normas internacionales, pues es necesario garantizar y justificar los criterios de análisis a la hora de dar un diagnóstico de un equipo.
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RECOMENDACIONES 1. Para el análisis de vibraciones es necesario contar con las mejores tecnologías, a fin de poder facilitar la labor del encargado del Análisis de Vibraciones y a su vez poder medir algún otro parámetro que equipos antiguos no puedan medir. 2. Para evitar daños catastróficos y así poder garantizar el buen estado de los equipos, a todos los equipos críticos se les debe realizar monitoreo general de frecuencia. 3. Es muy importante capacitar de forma continua al personal de mantenimiento y a los operarios de los equipos de un ingenio en el área de Vibraciones Mecánicas, para que el personal contribuya a anticipar paros en la producción.
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BIBLIOGRAFIA 1. Rosales, Robert C. (2002). Manual del Ingeniero de Planta. MacGraw-Hill/Interamericana de Editores, S.A. de C.V. 2. Bittel, L. /Ramsey, J. (2002). Enciclopedia del MANAGEMENT.
Ediciones Centrum Técnicas y Científicas. Barcelona, España. 3. Mosquera G. /Armas R. (2009). La vibración mecánica y su aplicación al mantenimiento predictivo. Madrid 4. White G. (2010). Introducción al Análisis de
Vibraciones”
Azima USA
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ANEXO
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Prueba de desgaste MT- tribología
Preparativos de la medición Transcribir en la primera sesión Describir la máquina, motores, datos del motor, proceso tecnológico Donde realizar la termografía (figura de la máquina) SENTIDO DE ORIENTACIÓN DE LA MEDICIÓN Toma de las mediciones, dónde, ubicación sentido de ubicación de las mediciones líneas central y longitudinal
37
normas de aplicación iso 4817 Rango de severidad de la vibración De acuerdo al sensor de selección (clase i, clase ii, clase III)
DESCRIPCION DE LOS LUGARES DE MEDICION Norma 1080 evaluación de resultados
Desviación estándar Pf
0.03186
Desviación Dif Peso
0.03186
Desviación estándar A
0.03279
38
Desviación estándar Pf
0.01522
Desviación Dif Peso
0.01522
Desviación estándar A
0.02650
39
