Curso Ultrasonido Aerotransportado

Ultrasonido Funda Fun damen mento toss y Apl Aplic icaci ación ón

Que Qu e es el el so soni nido do? ?

Es la sensación que se produce cuando la vibración de las ondas que viajan por el aire u otro medio alcanzan el órgano de la audición

Instructor: Orlando Olave G.

Que Qu e es el el son sonid ido? o?


Características del Sonido      

Son ondas de baja frecuencia. Son ondas de alta energía. Es audible. Pasa a través de los sólidos. Su fuente es confusa. No puede identificarse con exactitud.


Clasificación

– Infrasonido – Sonido – Ultrasonido

Infrasonido

Sonido

50 Hz

Ultrasonido

16 KHz/20 KHz


Clasificación


Que es el Ultrasonido? - Se refiere a ondas de sonido con frecuencias por encima del umbral de audición humano, el cual es 20,000 ciclos por segundo (20 Khz..) - No tiene limite superior definido - Son ondas de sonido de corta longitud, baja energía que rebotan fácilmente

20/11/2014


El Ultrasonido El ultrasonido proviene de fuentes vibratorias como el sonido, viaja por un medio elástico que puede ser sólido, líquido y gaseoso. Pero el oído humano no puede percibirlo ya que se genera rango de alta frecuencia. Ultrasonido sucede a partir de 20.000 Hz (20 kHz)


en un

Características del Ultrasonido       

Son ondas de alta frecuencia. Son ondas de baja energía. No son audibles. No puede pasar a los sólidos. Rebotan en los sólidos. Se propaga en sentido direccional por el aire. Viajan por estructuras.


Como trabaja?

• Efecto piezoeléctrico convierte la onda de presión en voltaje • Circuito heterodino convierte alta frecuencia en baja • Se mantiene la representación del ultrasonido


Ultrasonido • Sonido (20 Hz → 20,000 Hz) – Rango detección oído humano en promedio es 16 → 17 Khz. – Respuesta oído humano muy amplia

Broad or Flat Response - Humans

• Ultrasonido (20,000 Hz +) – Mas halla del rango del oído humano – En detectores Ultrasónicos la respuesta muy estrecha

20 Hz → 20,000 Hz Narrow or Steep Response – Ultrasound

20 KHz


40 KHz

60 KHz

Audible y Ultrasónico

Baja Frecuencia (Audible) Longitud de onda grande – ¾” → 56’ Fuerte Omni direccional

Alta Frecuencia (Ultrasónica) Longitud de onda pequeña 1/8” → 5/8” Baja energía Direccional Instructor: Orlando Olave G.

Sound Penetration of HighFrequency Second Medium isSolid Note: A highfrequency soundwavewillhaveone modeconversion, with possiblereflectedwaves.

FirstMediumisAir

Wave is trapped inSolid

1st ModeConversion Trainingthe World One Plant at aTime

TM

Alta frecuencia (40kHz) 1.5 m de distancia.

Sound Penetration of LowFrequency Note: A lowfrequency soundwavewillhave multiple mode conversions.

Second Medium isSolid

First Medium is Air

1st Mode Conversion

TM

Third Medium is Air

2nd ModeConversion

TrainingtheWorldOne Plantata Time

Baja frecuencia (20 Hz) 45m de distancia.


Tipos de Ultrasonido Activo

Pasivo

• Eco – Pulso

• Fricción

– Pruebas no destructivas

• Turbulencia

– Diagnostico medico

• Electricidad

– Sonar

• Potencia – Limpieza – Soldadura


ULTRASONIDO

Propagado en Aire/Estructuras

Pulso/Eco Imágenes medicas

Detectores de fallas

Inspección mecánica

Generadores Limpieza ultrasónica Terapia medica

Medición de flujo/control


Detección de fugas Inspección eléctrica

• Fricción – Rodamientos – Engranajes – Acoples – Poleas y correas

• Turbulencia – Fugas • Internas - Externas

• Electricidad – Corona - Arco


Ultrasonido Pasivo – No Invasivo Cuenta No Es

con múltiples aplicaciones en plantas industriales.(Versátil).

requiere ser especialista para su utilización.(Fácil de utilizar).

posible integrarlo con otras técnicas para el desarrollo de programas de

mantenimiento predictivo-proactivo. Direccional/Localizable Uso en

ambientes “Ruidosos” (Audible)

Advertencia Temprana


Aplicaciones

Detección fugas de aire Monitoreo de condición

Válvulas

Control Lubricación

Intercambiadores Calor

Inspección Eléctrica Trampas de Vapor


Detección fugas de aire


Factores más comunes que hacen detectable las fugas:

Turbulencia  Forma del orificio  Diferencia de presión  Distancia de la fuga 


Fuga de presión: Es el paso de un fluido gaseoso de un medio a otro, a través de un orificiodado por diferencia de presión. El fluido del medio con mayor presión, encuentra salida al medio de menor presión.

Turbulencia

FUGAS PROPAGADAS AL AIRE Instructor: Orlando Olave G.

Fuga de vacío: Es el pasoe de un fluido gaseoso de un medio a otro, a través de un orificiodado por diferencia de presión. El paso de fluido gaseoso proviene de la atmosfera, o sea a presiónatmosférica, e ingresa al otro medio con menor presión.

Turbulencia

FLUIDO DESDE ATMOSFERA Instructor: Orlando Olave G.

Detección fugas de aire

Fuga de Presión: El gas de presión se moverá por la fuga produciendo un flujo turbulento reconocible. Debido a que la turbulencia es producida en el lado del recorrido exploratorio, el ultrasonido será másfuerte que en la prueba de vacío. Por esta razón, la prueba de presión es bastante efectiva en localizar fugas de bajo y mediano nivel. Fuga de Vacío: Durante una prueba de vacío, el flujo de aire se muevede la atmósfera al vacío. Debido a que la turbulencia es generada dentro del lado de vacío, la señal de la fuga tenderá a ser relativamente baja. Por esta razón, es importante recorrer cercano al sitio de fuga.


Reporte y Cuantificación Fugas de Aire


Reporte y Cuantificación Fugas de Aire


Cuanto aire se pierde en las fugas Fugas in SCFM según el tamaño del orificio y la presión PSI

1/64”

1/16”

1/4 “

3/8 “

1/2 “

5/8 “

3/4 “

7/8 “

5

0.062

0.99

15.9

35.7

63.5

99

143

195

40

0.194

3.1

49.6

112

198

310

446

607

100

0.406

6.49

104

234

415

649

394

1,272

120

0.476

7.62

122

274

488

762

1,097

1,494

El aire no cuesta, comprimirlo es costoso La energía para comprimir 1 SCFM cuesta USD 107 al año


Monitoreo de condición


Conozca su equipo




Phase I

Phase II

Phase III

25dB Oil Anal ysi s 18dB Temperature

Baseline

15dB Vibration 12 dB Bearing Failure 3 dB Ultrasound



Rodamientos

Cajas de Engranajes


Inspección de Rodamientos Un rodamiento , es un tipo de elemento mecánico que reduce la fricción entre un eje y las piezas conectadas a éste por medio de rodadura, que le sirve de apoyo y facilita su desplazamiento.

Componentes: •Elementos rodantes •Pista externa •Pista interna • Jaula


Inspección de Rodamientos Cuando el metal de las pistas comienza afatigarse, comienza unasutil deformación. Esto crea unincremento en la emisión de ondas ultrasónicas.


La vida útil de los rodamientos esta determinada principalmente por su velocidad carga y fatiga.


Inspección de Rodamientos

Los procedimientos de inspección utilizando el módulo de contacto deben incluir una aproximación de contacto adecuada para obtener buena calidad, repetibilidad y confiabilidad de la medición. La aproximación de contacto es importante cuandose realizan inspecciones mecánicas para obtener una muestra representativa y de calidad en la inspección. Generalmente se recomienda asignar una punto de medición y marcarlo, para que la prueba pueda ser tomada en la mismaárea en cada ruta deinspección.


Inspección de Rodamientos Cuando el metal de las pistas en rodamientos de bola o rodillo comienza a fatigarse, comienza una sutil deformación. La deformación del metal crea un incremento en la emisión de ondasde sonido ultrasónicas. Debido a esto se puedenmonitorear , establecer una línea base y llevar una tendencia de la evolución de falla. Unavez definida la línea base(decibeles para un funcionamiento normal) la siguiente tabla muestra un análisis del comportamiento y su acción para ejecutar el mantenimiento


Monitoreo Engranaje


• Caja de engranes A

• Caja de engranes B

La gráfica de forma de onda en línea de tiempo nos muestra que uno de los engranes tiene un diente roto en la caja A. Usando el ultrasonido, este problema fue captado de forma temprana. Instructor: Orlando Olave G.

Monitoreo Polea




Control de Lubricación: Grand Gr andes es Be Benef nefici icios os Dosificación exact Dosificación exactaa de gra grasa sa Frecuencia uenciaóptim óptimaa  Frec grasa y mano de obr obraa  Ahorro de grasa confiabilidad en los tr trabajos abajos  Aumento de confiabilidad limpieza en la máquina  Aumento de limpieza Control ol de calidad de las gra grasa sa  Contr 


GRASAS: Las funciones de las grasas son: Lubricar y absorber calor proveniente de la fricción. (Ref (Refriger rigerar) ar) Rellenar valles entre crest crestas as de superficies en contacto.


GRASAS: La grasa cumple satisfactoriamente su función, hasta que sus propiedades físicas físic as y quími químicas cas cam cambian. bian. Además, agentes agentes externos externos (contaminación) (contaminación) alteran alteran su función en cualquier momento.


Buscando la frecuencia de relubricación EJEMPLO: El fabricante del motor recomienda 80 gr. de grasa cada 3600 hs. de funcionamiento.

CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTO: Motor de trabajo continuo, 24 hs. x día. 8760 hs. x año. 730 hs. x mes. Cada 3600 hs. re-lubricar (Aproximadamente cada 5 meses)


Frecuencia de relubricación ultrasónica 1. LUBRICAR SEGÚN RECOMENDACIONES DEL FABRICANTE 2. AL MOMENTO DE LUBRICAR, TOMAR MEDICIÓN CON ULTRAPROBE (VALOR BASE Y CALIDAD ACUSTICA) 3. DIVIDIR X 3 EL PERÍODO RECOMENDADO POR FABRICANTE 4. TOMAR MEDICIÓN EN CADA PERIODO PARA EVALUAR INCREMENTO DE VALOR BASE Y CALIDAD ACUSTICA. 5. SOLAMENTE RELUBRICAR CUANDO EL VALOR BASE SOBREPASE 8 dB. 6. LUBRICAR HASTA ALCANZAR VALOR BASE. 7. CUANTIFICAR GRASA UTILIZADA. 8. REGISTRAR TIEMPO TRANSCURRIDO ENTRE PERÍODOS DE RELUBRICACIÓN, PARA ESTABLECER FRECUENCIA. 9. SEGUIR EVOLUCION TOMANDO MEDICIONES EN BUSQUEDA DE NUEVOS INCREMENTOS


Frecuencia de relubricación ultrasónica Según el ejemplo sería:

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Lubricar según recomendación y establecer valorbase. Tomar 1er.medición a las 1200 hs. Tomar 2da.medición a las 2400 hs. Tomar 3er. Medición a las 3600 hs. Ver tendencias de valores Actuar solo cuando sea necesario. (8dB – Sobre líneabase)


Cantidad de grasa: La cantidad de grasa estará relacionada con la calidad acústica y el valor de base. La falta o exceso de lubricante sera contraproducente para la máquina !!.




Control Lubricación La cantidad correcta de lubricación es muyimportante. Si un rodamiento es sobre lubricado, el rodamiento puede ser empujado excesivamente por el lubricante ocasionando desgasteadicional del rodamiento. Por otro lado, si no hay suficiente lubricación, el rodamiento rozará con la superficie sólida, nuevamente ocasionando fricción y desgaste del rodamiento. Cualquiera de los casos es dañino para la vida del rodamiento. Usando ultrasonido propagado en aire / estructura puede resolver estos problemas de lubricación.

Lubricación Instructor: Orlando Olave G. Excesiva

Picture courtesy PETROCANADA

PicturecourtesySKF

Amount : 7 grams Frequency: 3 months

Amount: 34 grams Frequency : 1 month


El Ultrasonido nos dice cuando parar Antes de lubricar


El Ultrasonido nos dice cuando parar Después de lubricar


Inspección Eléctrica

Lamayoríadelas fallas eléctricassonel resultado dedescargas. Las

descargas son destructivas del conductor o el aislante y a lo largo del tiempo el componente fallará. Las

etapas de estas descargas son el “Efecto Corona” que luego deriva en un “Tracking”, el cual es difícil de detectar en su etapa incipiente, ya que nomuestraningúnalzade temperatura.


Degradación Superficies


Inspección Eléctrica

El “Tracking” comienza con un bajo zumbido y crece en intensidad hasta que alcanza el punto de salto del destello.Enesteconstante crecimiento en intensidad y descarga conducirán al rompimiento del aislantey aunArcomás destructivo. Efecto Corona Tracking

Arco  *Típicamente, la falla eléctrica sólo genera calor unavez quea alcanzado un estado avanzado..


Efecto Corona

Se

produce sobre los 1000 Volts el aire se ioniza  Todos los espacios libres se ionizarán  La humedad incrementa la severidad  Lecturas de “0” dB, con humedad pueden llegar a 15 dB Considerando una escala de severidad de 0 a 10, corona está situada de 1 a 4  Es visible por la noche  No genera calor Produce óxido de nitrógeno y ozono, con humedad resulta en ácido nítrico. (Destruye varios componentes dieléctricos)


Efecto Corona


Tracking 

Inicio de arco  No es visible  Se ve reflejado por huellas o caminos internos y externos  La electricidad busca la descarga a tierra  Considerando una escala de severidad de 0 a 10, corona estásituada de 5 a 7, pudiendo llegar a 10 en ambientes con alta contaminación.  Genera calor a medida que aumenta su intensidad  Elementos con filos sueltos o flojos producirán DP  La humedad puede convertir una DP en un arco.


Tracking


Arco Eléctrico     

El arco desarrolla el paso a tierra. Genera calor y ultrasonido. Severidad, siempre es 10 (LA FALLA ESTAOCURRIENDO) Genera explosiones con consecuencias inmedibles Puede destruir una planta completa


Arco Eléctrico


Tomar Acción Principalmente tener en cuenta la severidad según el tipo de falla, corona, tracking o DP, arcos. CORONA: Sin acción correctiva inmediata, es solo seguimiento.  TRACKING: Requiere de parada de equipo para limpieza de componentes e inspección visual por daños.  ARCO: Como vimos anteriormente es la falla que queremos evitar. No deberíamos llegar a esta instancia. 


Reporte Efecto Tracking


Inspección de Válvulas

PROBANDOVALVULASABIERTO/CERRADO (ON/OFF)

Válvulas típicamente operan de dos maneras. Oestán modulandoo son un diseño abierto/cerrado (on/off). Ejemplos de válvulas abierto/cerrado son de compuerta, esférica, mariposa y bola. Estas válvulas son utilizadas en aplicaciones deflujo o no flujo. Válvulas de modulación comola esférica o bola-V son usadas para controlar flujo en todo momento.El procedimiento de prueba para ambasválvulas es similar, pero el personal de prueba debeidentificar el tipo de operaciónde la válvula antes de probarla.


Inspección de Válvulas SENTIDO DE FLUIDO

AGUAS ARRIBA

AGUAS ABAJO


Abierta o Cerrada? 28dB 30dB 30dB 29dB


Abierta, paso total de fluido


Abierta o Cerrada? 28dB 37dB 35dB 30dB


ParcialmenteAbierta La restricción parcial de caudal, aumenta la turbulencia del fluido en la zona desellado.


Abierta o Cerrada? 2 dB 2 dB 1 dB 0 dB


Cerrada, fluido sin movimiento. Nohay fricción


Cavitación de Válvula

Regulador de válvula dañado por cavitación.

Vástago y el obturador dañado por cavitación.


Inspección Trampas de Vapor *>322.8°F 320.0 310.0 300.0 290.0 280.0 270.0 260.0 250.0

Spot1 311.0

Spot2 231.6

El propósito de una trampa de vapor es ocasionalmente aliviar unsistema enfriado. Se depositacondensación en la trampa y la válvula se abre y se expele condensado a la línea de retorno. Algunas trampas operan cuando la temperatura cae.

240.0 230.0 220.0

*<212.1°F


Intercambiadores de Calor


Intercambiadores de Calor Control de pinchaduras en tubos, llenado de ultrasonido o aire comprimido.


Intercambiadores de Calor Método de inspección Grueso a Fino Dividir en Partes Confirmación


Curso Ultrasonido Aerotransportado

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