Análisis de Maquinaria Nivel 1 SKF

Análisis de Vibraciones I

2010-1 2010 -111-23 23 ©S ©SKF KF Sl Slid ide e 2 [C [Cod ode] e] SKF [Organisatio [Organisation] n]

Programa Del Curso 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Vibración: Principios básicos Configuración de las mediciones: consideraciones físicas Configuración de las mediciones Configuración de alarmas y manejo de datos Análisis espectral y de fase Análisis de problemas típicos de maquinaria Monitoreo de rodamientos Tabla de diagnóstico de vibraciones

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1 Vibración: Principios Básicos

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Introducción La medición y análisis de vibraciones es utilizada, en conjunto con otras técnicas predictivas, como técnica de diagnóstico de fallas y evaluación de la integridad de máquinas y estructuras. En el caso de los equipos rotatorios, la ventaja que presenta el análisis vibratorio respecto a otras técnicas como tintas penetrantes, radiografía, ultrasonido, etc., es que la evaluación se realiza con la máquina funcionando, evitando con ello la pérdida de producción que genera una detención.


Qué Es Vi Vibración? Todas las máquinas Vibran, aún en condiciones óptimas de Mantenimiento y Operación. La vibración es una forma de disipación de energía. Las vibraciones de máquinas son producto del movimiento oscilante de los componentes mecánicos de un lado hacia el otro alrededor de su punto neutro, y como resultado de la reacción a fuerzas internas o externas. La Vibración Cambia, cuando la condición de la maquina cambia. Lo que podemos Escuchar o Sentir, de la máquina, es solo “parte de la historia”. Mediante Análisis de Vibraciones, se puede detectar una amplia variedad de Condiciones de Falla.


Parámetros Que Definen La Vibración La Amplitud de Vibración nos permite conocer el CUÁNTO del movimiento vibratorio. La Frecuencia de Vibración nos permite conocer el CUÁL de la Vibración, es decir: Cuál problema (p. Ej: Desalineamiento o Falla en Rodamientops), o Cuál componente es el causante del cambio c ambio en el comportamiento (p. Ej: Engranaje o Acople). La Fase de la Vibración nos responde el CÓMO de la Vibración, es decir que nos permite entre otras cosas, conocer C ómo se mueven los apoyos de una m áquina a una frecuencia determinada. 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 7 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Vibración

Un ciclo

resorte

límite superior desplazamiento Posición neutral masa

límite inferior tiempo


Algunos Conceptos Periodo

Ángulo de fase Límite superior

Desplazamiento amplitud pico

1 seg....

tiempo

Señal de referencia


Amplitud Debido a la adici ón de masa en el punto indicado, el nivel de Vibración aumenta, a medida que aumente la velocidad de giro. La máxima elongación de la onda es la Amplitud, y se puede expresar en Desplazamiento (mils, micras), Velocidad (pulg/seg, mm/seg), o Aceleración (G´s).


Amplitud Cuando se comparan valores globales de amplitudes, ambas señales se deben medir en el mismo rango de frecuencias y con el mismo factor de escala. escala.

RMS

PICO PICO A PICO


Frecuencia Es el número de eventos que suceden en una escala de tiempo. Este Ventilador gira cinco veces cada segundo; Es decir, que su Frecuencia de giro es de 5 Hertz, o de 300 3 00 CPM (5 x 60). 60) . Período y Frecuencia son parámetros inversos

Un Segundo de Tiempo


Período = 1/Frecuencia

Amplitud Y Frecuencia

La amplitud de la vibración indica la severidad del problema.  La frecuencia de la vibración indica la fuente del problema. 


Aumento De Frecuencia Y Amplitud Al duplicar el giro del ventilador, las ondas se aprecian más cercanas unas a otras, y la frecuencia de giro pasa a ser 10 her ertz tz o 600 600 CPM CPM.. Al aumentar la masa en el punto indicado, la altura de la onda se incrementa.


Vibr Vi brac ació ión: n: Qué Qué Me Medi dimo mos? s? • Desplazamiento: es la amplitud del movimiento/onda. • Velocidad: es la cantidad de desplazamiento en un tiempo. • Aceleración: es el cambio de velocidad en el tiempo. 0

90

180

Acceleration

aceleración

velocidad

Tiempo 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 15 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

270

Velocity

360

Displacement

desplazamiento

Desplazamiento Es la distancia que viaja un objeto desde su punto de equilibrio. Movimiento de la máquina o estructura relacionado con el esfuerzo. Es la medida dominante a bajas frecuencias (inferiores a 1200 cpm).


Velocidad Es la rata de cambio del desplazamiento con respecto al tiempo y está es tá re rela laci cion onad ado o co con n la fa fati tiga ga (es el mejor indicador de la energía destructiva total). Es la medida dominante en el rango de frecuencias frecue ncias desde 600 cpm hasta 60.000 cpm.

Eventos en bajas y medias frecuencias (desbalanceo, desalineación, etc.) se aprecian mejor en velocidad. 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 17 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Aceleración Se define como la rata de cambio de la velocidad con respecto al tiempo y esta relacionado con las fuerzas de impacto y/o choques presentes en los componentes de la máquina . Es la medida dominante en altas frecuencias (superiores a 60.000 cpm).

Nos indica problemas causados por impactos/choques. Eventos de altas frecuencias (rodamientos, engranajes, lubricación, etc.) se aprecian mejor en aceleración. 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 18 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Cómo Medimos La Vibración? engranaje rodamiento . . . e c f r e a a A l t

Rotor

Vibración Global

T I E M P O

t i m e

TIEMPO

ONDA COMPLEJA EN EL TIEMPO


. . . e c r e f j a B a

i a n c e c u f r e

Las señales individuales se combinan en una vibración compleja en el tiempo, denominada Vibración Espectral

Vibración Global

Es la energía vibratoria total en un rango de frecuencia: • Incluye la combinación de todas las señales vibratorias dentro de un rango de frecuencia. • No incluye las señales vibratorias fuera del rango de frecuencia especificado. • Lo representa un valor numérico en mm/s, in/s, g ´s, gE. 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 20 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Onda En El Tiempo


Vibración Espectral d a d i r e v e S = d u t i l p m A


Frecuencia = Tipo de Problema

Análisis de Espectros FFT Engranaje Rodamiento . e q r e f a a a l t

Desbalanceo i T i t e e m m p o

Espectro FFT

i a n c e c u f r e

Muestra las componentes de las vibraciones en sus respectivas frecuencias f recuencias (dominio de frecuencias)

i a n c e u . . . . .. f r e c . . . c

e F r e a j b a

d u t i l p m a

frecuencia 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 23 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Unidades De Medición

Inglés

Métrico

Desplazamiento

Mils: Mil s: pic pico/p o/pico ico (p(p-p) p)

Micron Mic rones: es: pico/p pico/pico ico (p(p-p) p)

Velocidad

in/sec: in/s ec: rms o pic picoo (p) (p)

mm/seg: rms

G: pico (p)

G: rms ó mm/ sec2 : pico

Aceleracion


Conversión Entre Medidas Para un movimiento armónico los valores pico para desplazamiento, velocidad y aceleración pueden ser calculados con las siguientes fórmulas: Velocidad = 2πf * D Aceleración = 2πf * V. = (2πf )² D. D: desp desplaz lazami amient entoo pic picoo (pu (pulg) lg)..

1mill pp =0,0 1mi =0,001” 01” pp = 25,4 mic micras ras pp

F : frecuencia (ciclos/seg).

1hz.(Ciclo/seg) = 60 ciclos/min.

V: velo velocid cidad ad (pu (pulg/s lg/seg) eg)..

1pulg/s 1pu lg/seg eg = 25, 25,44 mm/ mm/seg. seg.

A: acele aceleració raciónn (pul (pulg/seg²) g/seg²)

1g = 386,1 pulg/s pulg/seg² eg² = 9,8 mm/seg mm/seg²²

Π

: 3,1416


2 Configuración De Las Mediciones: Consideraciones Consideraciones Fí sicas sicas

2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 26 [Co [Code] de] SKF [Organisatio [Organisation] n]

Registro De Planta

Planta Unidad/Área/Línea Activos 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 27 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Configuración De Las Mediciones Consideraciones físicas: •

Seleccionar las máquinas

•

Seleccionar los planos de medición

•

Seleccionar la posición del sensor

•

Preparar las superficies

•

Seleccionar la técnica de montaje del sensor


Registro De Planta Es un listado de toda la planta, los equipos y los edificios que perten per tenece ecenn o se usan usan como como fact factoria oria y que que están mantenidos por el personal de mantenimiento, a ún si es subcontratado. Incluye las máquinas ó equipos que intervienen en el proceso productivo. Estas deben estar correctamente identificadas indicando su posición, tipo, consecutivo entre otros aspectos. También, es de igual manera importante, contar con un diagrama de flujo de proceso que indique las unidades ó lineas line as de proceso proceso que que constituyen constituyen el proceso proceso producti productivo. vo.


Matriz De Criticidad Prove veee una herra ram mienta para est establecer los niveles de cri criticidad de los eq equi uipo poss en la pl plaant ntaa de dell cl clie ient nte, e, en fun funci ción de los impactos glob gl obal ales es en cua cuant ntoo a: • Seg Seguri uridad dad y Medio Medio Ambi Ambient ente. e. Calida idadd y Prod Product uctivi ividad dad.. • Cal Tiem empo poss op opera eraci cion onal ales es y/o de Oc Ocup upac aciión. • Ti • Oportunidad de Producción. • Frecuencia de Falla. • Co Cost stos os de re repa para raci ción. Esto se efectúa con el objetivo de facilitar la toma de de decisiones y prioridades de ma mantenimiento al mo momento de de in iniciar la la implementación de un programa PdM. 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 30 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Matriz De Criticidad

-vel Inte In vóoal alo os-odo meno me nor rost mese me ses. s. A Niv vel El tRA mpo Apycc ccid cdproc cos ente oseso sde pers pe repa re rson onal raci ales ción es, ón , ag agre son so resi nsion elevados. elevados ones es al me medi .la dio oocid ambi am bien daño da ños s ma mate teri rial ales Nive Ni 1tie Prod Pr oduc ucto con co n dpara def efec ecto tos, s, redu re ducc cció ión n de veloc vel idad adente otedey la prod pr oduc ucci ción ón. . es.. 2l4tev hiemp rAato o/o iatos .t6tes PARA PA todo elriden proceso product prod uctivo. ivo. E póturn pr rmpo oBpa m-oeos dyei/o ouriac uho nost arari ede zeso pla omini rprod anist ñlida o .rati B Niv vel El tsRA iemp Expo Ex posi csici cos ción tnvón o aad ri ries repa re esgo para gos raci suctivo. ción ón acid son so nla suportables. suportables sduti altivi m med edio .io ambi bien entte o del del pat patri rimo moni nio. o. Nive Ni ln2tie Vari Va ació ión cali ca dad dde ovac d de laente ptes pro rodu vida dad. d. am -vel Dos Do tu rnos hora rio ode admi stra tiv oe.iden PARA PA part rte del proceso proc productiv o. Rara Ra nte eel ocur oc C Ni-vel vel El trame iemp óment mpo -oNo N yi/o n gcos curre úte ost nre. rie ri t.oe.no repa . para raci ción ón son so nroce irrelevantes. irrelevantes . tivvo. Nive Ni l 3tie Cnalm afec af ecta ta. Ocas Oc asio iona lmen ente oeso nosde ogpr hore hac ace eucti part pa rte e. de del l pro p ceso so pr prod oduc ucti No afec af ecta ta proc pr oces prod oduc tivo vo.


Selección De Las Máquinas: Análisis De Criticidad Críticas - Si la falla falla o parada parada ocur ocurre, re, se se para la producción o crea serio riesgo para la seguridad. la fall fallaa o para parada da Equipos esenciales - Si la ocurre, la producción es detenida Equipos no esenciales - Si la fa fallllaa o parada ocurre, puede haber pérdida de producción, sin embargo una unidad de repuesto puede operar simultáneamente, o la reparación no afecta demasiado a la producción.


Pensando En El Futuro

Rutas de mediciones Planillas de máquinas


Planos De Medición 



Radial – Vertical: reacción del anclaje. – Horizontal: reacción del rodamiento/soporte. Axial: En la trayectoria del eje. Empuje del eje.


Localización Del Sensor MOTOR

Los puntos siguen la cadena cinemática:

BOMBA Motor lado libre 1 Motor lado acople 2 Cajaa lad Caj ladoo acop acople le 3 - 4 Caja Ca ja Eje in inte term rmed edio io 5 - 6 Caja Eje Salida 7–8 Bomb Bo mbaa Lad Ladoo Aco Acopl plee 9 Bomba Lado Libre 10 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 35 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Acelerómetros • Dispositivos resistentes • Operan en bandas anchas de frecuencias (desde cerca de 0 Hz hasta 40 kHz o más) • Buena respuesta en altas frecuencias • Algunos modelos son aptos para altas temperaturas • Requieren electrónica adicional (puede estar dentro del mismo)


Sensores De Velocidad • Usualmente para medir la vibración del cuerpo de la máquina o soporte. • Efectivos en el rango de baja a media frecuen fre cuencia cia (10 Hz a apr aprox. ox. 1.500 Hz) • Generan su propia señal.

• Realmente, es un Acelerómetro Piezoeléctrico • Tien Tienee un “int “integra egrador” dor” int interno erno,, para para convertir la señal a Velocidad. • Entrega una señal muy limpia. • Útil en aplicaciones On-Line. • También en balanceo de rotores 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 37 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Construcción Básica De Un Sensor Sísmico 6

3 2

5

4 1

1. CAJA DEL CAPTADOR 2. BOBINA DE ALAMBRE 3. AMORTIGUADOR


4. MASA 5. RESORTE 6. IMAN

Sensor de Desplazamiento por Corrientes Parásitas

• • • •

Miden distancias relativas entre dos superficies Respuesta con exactitud a bajas frecuencias Sensibilidad limitada en alta frecuencia Requieren de fuente externa de alimentación


Monitoreo De Parámetros Múltiples: Velocidad Y Aceleración Espectro en Velocidad

Espectro en Aceleración


Aplicación De Sensores 100 Desplazamiento (mils)

10

Amplitud (mils, in/sec, g’s)

Aceleración (g's)

1.0

velocidad (in/sec...)

0.1

Rango normal de operación

1 0.01 10

100

1,000

Frecuencia (Hz)


10,000

Disco Para Montaje Magnético De Sensores Vista Superior

Vista Lateral El disco se monta con adhesivo


Montaje De Los Discos Para Sensores Bien

El perfil cóncavo permite el ingreso de aceite.

Mal


Métodos De Montaje Es rápido y muy sencillo, pero esta sujeto a varias fuentes de error. Es por esto que se deben tener en cuenta los siguientes siguie ntes facto factores res para para garantiz garantizar ar una una correcta correcta medicion y la obte obtenci ncion on de un dato con confiab fiable: le: • Orientación del sensor • Fuerza ejercida sobre el sensor • Posicionamiento del sensor


Montaje Con Sensor Manual

Es rápido y muy sencillo, pero estáá suje est sujeto to a var varias ias fuen fuentes tes de error. Usar únicamente como último recurso en condiciones de difícil acceso.


Montaje Con Base Magnética

Conveniente para proveer un montaje rápido y temporal. Reduce la respuesta en frecuencia en una relación de aprox. 50 % respecto de la atorn.


Montaje Con Cemento Adhesivo

Cemento Adhesivo Epóxico


Montaje Atornillado

mal

mal

Correcto

bien

mal


mal

Rangos De Operación En Acelerómetro Acelerómetross Según Tipo De Mo Montaje


Disco Para Montaje Magnético De Sensores Vista Superior

Vista Lateral El disco se monta con adhesivo


Montaje De Los Discos Para Sensores Bien

El perfil cóncavo permite el ingreso de aceite.

Mal


Métodos De Montaje Es rápido y muy sencillo, pero esta sujeto a varias fuentes de error. Es por esto que se deben tener en cuenta los siguientes siguie ntes facto factores res para para garantiz garantizar ar una una correcta correcta medicion y la obte obtenci ncion on de un dato con confiab fiable: le: • Orientación del sensor • Fuerza ejercida sobre el sensor • Posicionamiento del sensor


Montaje Con Sensor Manual

Es rápido y muy sencillo, pero estáá suje est sujeto to a var varias ias fuen fuentes tes de error. Usar únicamente como último recurso en condiciones de difícil acceso.


Montaje Con Base Magnética

Conveniente para proveer un montaje rápido y temporal. Reduce la respuesta en frecuencia en una relación de aprox. 50 % respecto de la atorn.


Montaje Con Cemento Adhesivo

Cemento Adhesivo Epóxico


Montaje Atornillado

mal

mal

Correcto

bien

mal


mal

Fijación Del Cable Protección por Salpicado Sujeción del cable

Superficie de la Máquina Protección

Fijo a la Máquina en Movimiento 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 57 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Fijo

3 Configuración De Las Mediciones Mediciones


Resolución En Un Espectro De Vibración • Un Colector de Datos ¨muestrea¨ la señal eléctrica proveniente de un sensor de vibración. • La Rata de Muestreo, el Número de Muestras,y la longitud del Registro de Tiempo, determinan ¨Resolución¨y ¨Frecuencia Máxima¨.


Determinación De Fmax Velocidad Eje

Velocidad, fmax

Aceleración, fmax

(RPM)

Hz

Hz

<1.200 1.200 - 2.400 >2.400


100 200 500

RPM

6.000 12.000 30.000

CPM

1 Khz 60 Kcpm 2 Khz 120 Kcpm 5 Khz 300 Kcpm

Rango De Frecuencias De Acuerdo Al Tipo De Com ompo pon nen ente te


Cálculo De La Frecuencia Frecuencia Maxima Ejercicio Motor: Velocidad Motor: 3585 rpm Rodamientos: 6312 y 6314 Reductor: Velocidad Entrada: 3585 rpm Velocidad Intermedia: 1800 rpm Velocidad Salida: 900 rpm Engranajes: Z1 30, Z2 50, Z3 25, Z4 60. Bomba: Velocidad Bomba: 900 rpm Número de Pistones: 9


Características Del Espectro De Vibración • A la señal en el dominio de la Frecuencia se le denomina

espectro. • El numero de muestras tomadas en el tiempo determina la Resolución, o Ancho de Banda. • La Resolución es la menor diferencia en frecuencia que puede ser detectada entre dos componentes cercanos. • En un analizador de vibraciones el ancho de banda esta determinado por el Numero de Líneas escogido. • Una Línea es el lugar de un dato en el dominio de la frecuencia. • La Resolución es igual a la banda base dividida entre el numero de líneas. 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 63 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

4 Configuración De Alarmas Y Manejo De Datos


Tipos De Alarmas

Límites de valores globales Envolventes de espectros Bandas espectrales Alarmas de fase 


Severidad

ISO 2372 Valor global velocidad


Norma ISO 10816


Criterios De Evaluación De Severidad • Existen criterios Generales, que aplican para gran parte de equipos. • Si se cuenta con historia confiable, se pueden ¨crear¨los niveles de Normalidad y de Alarma para cada máquina en particular. • Los programas para PdM cuentan con herramientas estadísticas para estos fines.

) k a e p ( s G -

r el e c A

) k a e p ( . c e s / n i d a d i c o l e V

n ói c a

Frecuencia r.p.m. 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 68 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Criterios De Evaluación De Severidad • Las Tendencias son una buena base para establecer periodicidad en las mediciones. • También permiten optimizar los tiempos para intervención de maquinaria. • En un pro progra grama ma de PdM PdM deb deben en establecerse Tendencias para múltiples parámetros: Velocidad, Aceleración, Señal Demodulada, SEE. • Los niveles de Alerta y Peligro deben ajustarse estadísticamente. 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 69 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

REPARAR

ALERTA

NORMAL

Tendencia Del Valor Global d d a a di di r r e e v v e e S S = = l l l a a a b b b o o l o l l G G G r r r o o l o l l a a a V V V


Fecha

Tendencia Del Valor Global

Ajuste de Curva


Envolvente De Espectro

Disparo de alarma


Bandas Espectrales


Alarmas De Fase


Detección vs. Análisis 



Detección Los límites de alarmas son establecidos para cada medición. Cuando el valor medido supera este límite programado, el software de mantenimiento predictivo o el colector de datos avisa al analista del problema. Análisis El análisis de las medidas de excepción proveen información sobre el problema, y sobre la causa raíz de fallas.


5 Análisis Espectral y Análisis de Fase


Análisis De Espectros FFT Engranaje Rodamientos . e q r e f a a a l t

Desbalanceo t i m T i e e m p o

i a n c e u . . . . .. f r e c . . . c

e F r e a j b a

Espectro FFT

muestra las componentes de las i a c vibraciones en sus urespectivas frecuencias e n c f r e (dominio de frecuencias)

d u t i l p m a


Funcion Func iones es Fo Forz rzan ante tess En Un Espectro De Vibración • Mediante algunos cálculos, se establecen puntos espec íficos en un espectro, en los cuáles se centra gran parte del an álisis. • La identificación de componentes dentro de un espectro, inicia al establecer la Frecuencia Fundamental, y a partir de all í, las frecuencias Sincrónicas, No-Sincrónicas, y Sub-Sincrónicas.

•

•

•

•

•

•

•

6 5 4 3 2 1 0 0


5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Análisis Espectral

Colectar información de equipos Análisis


Técnicas De Análisis Espectral • Obtener los datos históricos de las máquinas. • Identificar la frecuencia de rotación de las máquinas.

Motor: Velocidad Motor: 3585 rpm Rodamientos: 6312 y 6314

Reductor: Velocidad Entrada: 3585 rpm Velocidad Intermedia: 1800 rpm Velocidad Salida: 900 rpm Engranajes: Z1 30, Z2 50, Z3 25, Z4 60. Bomba: Velocidad Bomba: 900 rpm Número de Pistones: 9


Técnicas De Análisis Espectral

Un análisis eficiente requiere: • Adquirir datos de vibraciones en Velocidad en tres planos, en cada cojinete (H, V, Ax). • Cuando sea posible, adquirir medición de fase relativa. Esto suele tener gran importancia en el diagnóstico. • Evaluar las vibraciones globales de toda la máquina: fuente de vibración vibración (mayor (mayor amplitud) amplitud)  Dónde está la fuente medición es más importante importante  Qué dirección de medición  La frecuencia dominante tiene relación con los elementos rotantes?


Técnicas de Análisis Espectral • Una vez identificada la frecuencia de rotación, determinar el rango de frecuencias del espectro, • Verifique frecuencias sospechosas de fallas, • Determine la severidad de la falla.

1X

d u t i l p m a

2X

3X

RPM x No. Elementos Asociados 4X


Modelo Espectral (Velocidad) d a d i r e v e S = d u t i l p m A

Baja Frecuencia Media Frecuencia Alta Frecuencia •Desbalanceo •Cavitación •Rodamientos •Desalineación •Turbulencia •Engranajes •Eléctricos •Rodamientos •Lubricación •Transmisión •Desajustes


Frecuencia = Tipo de Problema

Ejemplos De Espectros 1 baseline baseli nede espectro espec tro (norm (norm)) Espectro referencia, normal

1X 2X

3X

bearing freq..

gearmesh freq.

Firma del equipo: Colectar mediciones cuando se sabe que la máquina máquina está en buenas buenas condiciones. condiciones.

2 Mayor que lo normal high hi gher er than th an norm no rmal al en vibración signal 1 x1X r.p.m.

3 Mayor que lo normal high hi gher er th than an norm no rmal al en 1X 1 xand r.p.m. yng an d be beari aring frecuencia cojinete vibraciónde signals


1 X velocidad de rotación es mayor que lo normal. Indica que la señal ocurre una vez por cada revolución. Típicamente causada por desalineación o desbalanceo.

Un pico mayor que lo normal, en 1X r.p.m., y frecuencia de falla de cojinete, indica que la frecuencia rotacional ya ha causado daño en éste.-

Armónicas


Bandas Laterales (Sidebands) (Sidebands) Se ubican simétricamente, a lado y lado de una frecuencia determinada, y son factor clave en la determinación de la severidad y naturaleza de una falla


Diagrama En Cascada


Monitoreo De Parámetros Múltiples: Velocidad Y Aceleración Espectro en Velocidad Eventos en bajas frecuencias, (desbalanceo, desalineación, etc) se aprecian mejor en el espectro en velocidad. En tanto para las fallas de altas frecuencias genera das por rodamientos o engranajes, es mejor el espectro en aceleración.

Espectro en Aceleración 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 88 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Análisis De Fase: Concepto Es la posición de una pieza que vibra en un instante dado respecto a un punto fijo o a otra pieza que vibra.


Análisis De Fase Periodo

Ángulo de fase Límite superior

Desplazamiento amplitud pico

1 seg....

tiempo

Señal de referencia


Análisis De Fase

Referencia angular Sensor de fase

Punto pesado

270º

Acelerómetro 0º

180 º

a z r e u f

tiempo

90 º


360 º

Interpretación De La Fase 1

4

2

5

3 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 92 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

En el transcurso de 360° de revolución del eje, el sensor mide la fuerza máxima positiva posi tiva cuan cuando do el punto pes pesado ado está a 90 ° de su posición inicial (esta posición inicial fue determinada por el tacómetro). El ángulo de fase es = 90 °.

Análisis De Fase Relación de fase entre planos vertical y horizontal de un cojinete

El equipo colector colector normalment normalmentee capturará capturará el paso del punto pesado, pesado, con una diferencia angular equivalente al ángulo en que están dispuestos los sensores de vibración. Relación de fase entre ambos planos radiales: “90 grados” 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 93 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Análisis De Fase Relación de fase en el plano axial de dos cojinetes


Medición De Fase (Dirección Del sensor) Figura 1

En la misma dirección la medición de fase es real

En dirección opuesta, las fases medidas se oponen opo nen 180 180ºº a la rea real.º l.º .


Figura 2

Tabla De Análisis De Fase Plano primario Masa

Radial

Masa Masa vola voladi dizo zo Axial Axial y radial Eje torcido Axial y radial


Angular

Axial

Paralela

Radial

Combin binación

Axial y radial

Est ructural

Radial

Pata floja

Radial

Roce

Axial y radial

Frecuencia Relación de fase Dominante DESBALANCEO 1X 90° cuando el sensor se mueve de la posición hor a la vert.. 1X Lectura axial en fase 1X

180° de cambio en el sentido axial, radial en fase DESALINEACION 1X, 2X 180° de diferencia en el sentido axial y entre ambos equipos 1X, 2X 180° de diferencia en el sentido radial, en ambos lados del acople. De vertical a horizontal, en el mismo cojinete mostrará 0° o 180° 1X, 2X Diferencia de 180° radial y axial a ambos lados del acoplamiento FLOJEDADES MECANICA M ECANICAS S 1X Cambio de fase de 180° entre la pata de la.máquina, fundación, base 1X,2X La fase cambia cuando se aprietan los bulones 1X , 2X ….10 ….10X X La fase fase es ines inesta tabl blee ent entre re una una lectura y otra

6 Análisis De Problemas Típicos De . Máquinas


Desbalanceo

Estático

En cupla


Desbalanceo - Diagnóstico

Desbal Des balanc anceo eo est estáti ático co vibración en toda la máquina “en fase”

Desbal Des balanc anceo eo en cup cupla la vibración en toda la máquina “desfasada 180 grados 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 99 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Desbalanceo - Causa Y Efecto

1x Alta 1 x

Armónicas de 1 x bajas 2x

2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 10 100 0 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

3x

Desalineación Desalineación Angular

Desalineación Paralela


Desa De sali line neac ació ión n - Ca Caus usa a Y Ef Efec ectos tos Desalineación an angular


Desalineación pa paralela

Desa De sali line neac ació ión n - Di Diag agnó nóst stic ico o

Alta 1X y-o 2X, 3X


Desa De sallin inea eaci ció ón - Re Resú súm men Desalineación Angular

Mediciones axiales en los cojinetes, a ambos lados del acoplamiento, desfasadas 180 grados Desalineación Paralela

Mediciones radiales en los cojinetes, en ambos lados del acoplamiento, desfasadas 180 grados.


Cojinetes Desalineados


Soltura Mecánica


Soltura Mecánic ica a - Diagn gnó ósti ticco


La Fase En La Soltura Estructural

Comportamiento Normal:

Mediciones verticales entre soporte, base metálica, y base de concreto, desfasadas menos de 30 grados. Comportamiento Anormal: Mediciones verticales entre soporte, base metálica, y base de concreto, desfasadas entre 0 y 180 grados.


Eje Torcido


Ejee Tor Ej Torci cido do - Di Diag agnó nóst stic ico o 1 - Las mediciones mediciones axiales axiales en los extremos extremos de de la máquina, máquina, tienen típicamente 180 de desfasaje, 2 - Las mediciones mediciones radiales radiales están están típicament típicamentee en fase.


Resonancia Margen de Separación d u ilt p m A

Primer crítica


Velocidad de operación

Segunda crítica

7 Monitoreo De Rodamientos -Métodos de Procesamiento-

2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 11 112 2 [Co [Code] de] SKF [Organisatio [Organisation] n]

¿Por ¿P orqu quéé Fa Fallllan an Los Los Roda Rodami mien ento tos? s? Lubricación inadecuada - ex excces esiv ivaa - in insu sufi fici cien ente te - co cont ntam amin inad adaa

Excesiva carga causada por: - de desa salilinea neaci ción ón - de desb sbal alan ance ceo o - eje torci torcido do excent excentric ricida idad d - etc.

Impronta en pista exterior 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 11 113 3 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Incorrecto manipuleo o montaje Tiempo

Curva Típica De Falla De Rodamientos Vibración Período de alarma

Falla del rodamiento

Detección por emisión acústica Detección por ruido

Inicio de la falla Detección por vibraciones

Tiempo


Etapas De La Avería E ta p a 1

E ta p a 2 Aparecen armónicas de frecuencias de defectos

No hay cambio aparente en el espectro de velocidad Rango de Frec. Fundamentales

Rango de Armónicas

Etapa 3 Aparecen frecuencias fundamentales de defectos, y pueden tener bandas laterales


Etapa 4 Las armónicas de defectos desarrollan múltiples bandas laterales. La frecuencia f recuencia fundamental crece, también con b.l.

Frecuencias De Fallas De Rodamientos BPFO Frecuencia de falla en pista exterior BPFI Frecuencia de falla en pista interior BSF Frecuencia de rotación de los elementos rodantes FTF Frecuencia de rotación de la jaula


Espectro De Frecuencias De Fallas


Procesamiento De Señales 

Envolvente

 SEE 

(spe (s pect ctra rall em emititte tedd en ener ergy gy))

HFD HF D (h (hig ighh fr freq eque uenc ncyy de dete tect ctio ion) n)

Valor global de vibraciones ( incluida la señal de falla del rodamiento)

señal de falla del rodamiento


Envolvente 1 - Espec Espectro tro típico típico en velocidad

2 - Proceso de de envolvente envolvente en en aceleración El filtro pasaband pasabandaa es especificado especificado teniendo en cuenta la frecuencia armónica de falla que sea de interés.

3 - Proceso de envol envolvente vente de aceleración Los eventos en bajas frecuencias son filtrados (eliminados). Se hace un zoom en las armónicas de alta frecuencia, dado que son bajas señales, dentro del ruido. Estas luego son demoduladas demoduladas y expresadas expresadas en la frecuencia del defecto fundamental.


4 - Espectro de de envolvente envolvente de aceleración Frecuencia del defecto fundamental

Señal resultante de envolvente medida en gE Armónicas de la fundamental

Filtro De Envolvente Filtro Pasabanda

acelerómetro

Detector de envolvente

Espectro FFT


Tablas De Severidad Envelope


SEE Technology: Energía Espectral Emitida

Detección de: • Problemas de lubricación • Defectos incipientes en rodamientos y engranajes


SEE Análisis

Numérico

0 – 3 No identifica problemas 3 – 20 Problema de lubricación, contaminación, defecto de rodamiento con poca carga, o pequeña avería con carga normal. Defecto de rodamiento o 20 - 100 contaminación del lubricante > 100 Problema severo de rodamiento “Se recomienda que use esta carta solamente como guía. Su experiencia en la tendencia t endencia de las mediciones medic iones determina determinará rá el camino camino válido”. válido”.


Zona de carga de rodamiento

SEE Análisis

De Espectros

La medición SEE monitorea la frecuencia ultrasónica en que ocurre esta emisión (150 - 500 kHz) y filtra todos los even eventos tos rotac rotacional ionales. es. Las señales acústicas provenientes de defectos de rodamientos incipientes son resaltados y mostrados como picos a la frecuencia de defecto. defecto.


HFD - High Frequency Detection Monitoreo en el rango de alta frecuencia (defectos de rodamientos)  Usa sensor en resonancia para amplificar la señal de baja energía Indica con un valor numérico el estado bueno-malo 

frecuencia


8 Tablas de Diagnóstico de . Vibraciones

2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 12 126 6 [Co [Code] de] SKF [Organisatio [Organisation] n]

ISO 10816: Tabla De Diagnóstico De Vibraciones (Eje Horizontal)

Desbalanceo

Excesiva Excesiva Excesiva Excesiva vibración vibración vibración vibración horizontal vertical axial estructural indica: indica: indica: indica: SI NO NO NO HORIZ. > AXIAL

Desalineación Flojedades Fallas eléctricas


.

NO

SI

SI

NO

AXIAL > HORIZ.

SI

SI

NO

SI

VERT. = HORIZ.

.

.

.

Cortar la alimentación eléc. Si la vibración cesa el origen es eléctrico

ISO 10816: Tabla De Diagnóstico De Vibraciones (Cantilever)

Desbalanceo Desalineación Flojedades Fallas eléctricas

Excesiva Excesiva Excesiva Excesiva vibración vibración vibración vibración horizontal vertical axial estructural indica: indica: Indica: indica: SI NO SI NO HOR. Y AXIAL > VERTICAL SI NO SI NO HORIZ. Y AXIAL > VERTICAL SI SI NO SI VERT. = HORIZ. .

.

.

.


Usar fase para para diferenciar diferenciar desbalan desbalanceo ceo de desalineaci desalineación ón 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 12 128 8 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

ISO 10816: Tabla De Diagnóstico De Vibraciones (Eje Vertical)

Desbalanceo

Excesiva vibración radial 1 Indica: SI

Desalineación

SI

NO

SI

NO

Flojedades

SI

NO

NO

SI

Fallas eléctricas

.

Excesiva Excesiva Excesiva vibración vibración vibración radial 2 axial estructural indica: Indica: indica: NO NO NO RADIAL > AXIAL

.

.

.

RADIAL > AXIAL


RADIAL 1 Y RADIAL 2 DIFIEREN EN 90 GRADOS 2010-1 2010 -11-2 1-23 3 ©S ©SKF KF Sli Slide de 12 129 9 [Co [Code] de] SKF [Organisation]

Plano primario Masa

Radial

Masa Masa vol volad adiz izo o Axial Axial y radial Eje torcido Axial y radial


Angular

Axial

Paralela

Radial

Combinación

Axial y radial

Estructural

Radial

Pata floja

Radial

Roce

Axial y radial

Frecuencia Relación de fase Dominante DESBALANCEO 1X 90° cuando el sensor se mueve de la posición hor a la vert.. 1X Lectura axial en fase 1X

180° de cambio en el sentido axial, radial en fase DESALINEACION 1X, 2X 180° de diferencia en el sentido axial y entre ambos equipos 1X, 2X 180° de diferencia en el sentido radial, en ambos lados del acople. acop le. De vertical a horizontal, en el mismo cojinete mostrará 0° o 180° 1X, 2X Diferencia de 180° radial y axial a ambos lados del acoplamiento FLOJEDADES MECANICAS 1X Cambio de fase de 180° entre la pata de la.máquina, fundación, base 1X,2X La fase cambia cuando se aprietan los bulones 1X , 2X ….10 ….10X X La fase fase es ines inesta tabl blee entr entree una una lectura y otra

Práctica 1

Medición de la amplitud global producida por el desbalanceo


Práctica 2

Toma de espectros FFT Utilización del colector analizador


Fase - Rev evis isiión 1






Revisión .


Análisis de Maquinaria Nivel 1 SKF

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