Introducción Al Analisis de Vibracion - Mantenimiento Trading

Introducción al Análisis de Vibraciones

MANTENIMIENTO TRADING C.A

Facilitador: Joaquín Reina

Zona Ind. Carabobo, Av. Av. Ppal. C/c 9na. Transversal, C.C.P. C.C.P. Valentino, Piso 1, Ofc.10, Valencia, Edo., Carabobo Venezuela. Tel. (0241) 8326590 –

RIF: J-31474306-6 NIT: 0499657102

Introducción al Análisis de Vibraciones




Les dan la Bienvenida

Contenido MANTENIMIENTO TRADING C.A 

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Fuentes de Vibración Vibración y Usos. Básico de Vibraciones Vibraciones en la Maquinaria. Recolección de de Datos y Análisis. Características de las Maquinas. Pruebas de Vibraciones. Vibraciones. Análisis Básicos Severidad de la Vibración Vibración Análisis Orbital Como Hacer Hacer la Inspección Elaboración de Reporte


Fuente de Vibración Y Usos

Vibración


Fuentes Fuerzas Tipos Efectos Usos Sensores Analizador

• De vibr vibrac ació ión n Incl Incluy uye e el func funcio iona nami mien ento to,, el dise diseño ño

inadec inadecuad uado, o, proceso procesoss de manufa manufactu ctura, ra, insta instalac lación ión,, uso, abuso y mal mantenimiento. •Causan la Vibración

• De vibración incluyen armónicos, periódicas, pulsante,

repetitivas y aleatorias

• De vibración son: Fallas de componentes, la perdida de

la calidad del producto y la molestia en las personas.

• De la vibración incluyen: La pruebas de aceptación o

recepción, el mantenimiento Predictivo y la producción o manufactura• Son usados para detectar la vibración.

• Son usadas para cuantificar la amplitud y la frecuencia

de la vibración.


Vibración

Vibración es el movimiento repetitivo de una máquina o es estr tru uctu tura ra,, el cu cual al us usua uallme ment nte e no es de dete tec cta tab ble visualmente visual mente,, pero si al tacto y algun algunas as veces puede ser escuchado. La mayoría de las vibraciones de las máquinas son periódicas, esto significa que el movimiento vibratorio es repet etit itiivo en dis isttin inttos intervalos de tiempo, part pa rtie iend ndo o de un pu punt nto o de eq equ uililib ibrrio pa pasa sand ndo o por un máximo y un mínimo de amplitud hasta regresar a su posición de equilibrio.


Fuentes de la Vibración Operación o Funcionamiento Diseño Inadecuado Manufactura

Instalación o Ensamblaje Uso y Desgaste Mantenimiento Operacional

Las dos causas de la vibración son los movimientos impuestos (XE “Movim “Mo vimien ientos tos Impu Impues estos tos”) ”) y las fuerzas (XE “Fuerzas”). Los movimientos impuestos usualmente están relacionados al funcionamiento de la máquina, las levas, biela y man aniv ive ela (Co Comp mpre ressor ores es y Mo Mottor ores es reciprocantes), cadenas y cremalleras, y de dessal alin inea eaci cion ones es so son n eje jem mpl plo os de mecanismos que generan vibraciones por movimientos impuestos. Sin embargo es el torque (XE “Torque”) es decir, la fuerza aplicada por una distancia, la causa de este movimiento. En realidad, por lo tanto, esencialmente toda vibración es causada por fuerzas que son generadas internamente o son aplicadas externamente.


Fuerzas Vibratorias

El desgaste normal, daños estructurales y la sobrecarga pueden modificar el funcionamiento de la máquina y así ocasionar vibraciones.

Los engranajes y las rolineras desarrollan defectos metálicos locales después de prolongados períodos de carga y descarga, así como también como co mo resu result ltad ado o de la pres presen enci cia a de material contaminante o una inadecuada lubricación

Mala calidad de la Maquinaria Errores de ensamblaje Errores de Instalación • Desalineación • Distorsión • Holgura Defectos estructurales y materiales Distorsión Térmica Falta de lubricación Desbalance


Tipos de Vibración

Armónico

Periódico

Pulsante

Repetitiva

Aleatorio

El in inad adec ecua uado do di dise seño ño de la lass má máqu quin inas as puede ser el responsable por la presencia de excesivas vib ibrraciones porque la máquina ampliliffic ica a o es la cau aussa de fuerzas pulsantes vibratorias innecesarias. Por ej eje emplo si el est stat ator or de un mot oto or eléctrico se flexiona como resultado de las fuerza fue rzass ele electr ctroma omagné gnétic ticas, as, apa aparec recerá erán n vibraciones indeseadas i ndeseadas.. Las fuerzas (XE “fuerzas”) que causan la vibración periódica son las más comunes. Estas fuerzas repiten su patrón en lapsos regular lares. La vibración ión periódica ica se rela relac ciona iona con las las fall fallas as com omun une es a la velocidad de operación de la máquina. La vibración pulsante se relaciona con las falla fallass de los elem elemen ento toss roda rodant ntes es en las rolineras. La vibr ibración ión alea leatoria relac laciona los problemas de flujo en bombas o vent ventila ilado dore ress por por ejem ejempl plo: o: Cavit Cavitac ació ión n o bombeo (surge).


Efectos de la Vibración

Una causa de la vibración excesiva es el roce el cual puede dañar los sellos y causar una prematura fal falla de los los elementos rodantes de las rolineras o en larg largos os laps lapsos os fall fallas as por fati fatiga ga o fallas catastróficas.

Fallas Catastróficas Catastróficas Fallas por Fatiga Perdida de la Calidad del Producto Molestias a las personas

Holguras en la base de máquinas

El eslabón más débil en el exterior de una máquina: Las tuberías, ductos o la estructura de soporte pueden fallar como resultado de la vibración excesiva. Las fallas en acoplamientos, ejes y rodamientos ocurren en los elementos rotantes. Las Las fall fallas as por por pequ pequeñ eñas as grie grieta tass pued pueden en oc ocur urririrr en los los duct ductos os y fundaciones, las tuberías pueden recibir esfuerzos excesivos y fallar.

Usos de la Vibración


Pruebas de Aceptación Mantenimiento Predictivo Producción y Manufactura

Mantenimiento Predictivo 

Monitoreo Periódico

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Diagnostico de Fallas

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Evaluación de la Severidad

Las pruebas de Aceptación de equipos nuevos o reparados es uno de los usos más viejos de la vibración. v ibración. Las Las Espe Especi cififica cac cion iones Té Téc cnica nicass que que establecen los niveles aceptables de vibración, así ¿cómo y dónde? adquirir los datos son la base para una procura de equipos de calidad. Las Especif Especifica icacio ciones nes Técnicas Técnicas deben deben estar relacionadas al diseño del equipo y deben ser realistas. Los Gráfico icos y Tablas, así como la experiencia previa son la base para el desarrollo de los niveles de aceptación de vibraciones. Much Muchas as no norm rmas as y está estánd ndar ares es está están n disponibles para este propósito.


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Sensores para Vibración

Acele Aceleró rómet metro ro piezoe piezoeléc léctri trico co:: Ro Robus bustos tos en su diseño. Muy precisos. No contienen partes móviles en su interior. Sensores de Proximidad: Utilizan corr co rrie ient ntes es de Eddy Eddy en su punt punta. a. Baja Bajass frecuencias. Sens Sensor ores es sísm sísmic icos os de velo veloci cida dad: d: Part Partes es móviles en su interior.

Es un disp ispositi itivo que conv co nvier ierte te vari variac acion iones es de una magnitud física en variaciones de una magn magnit itud ud eléc elécttrica rica o magnética. Un sensor se diferencia de un trans ransdu duct ctor or en que el sensor está sie siempre mpre en co con ntacto acto con la variable a medir o a controlar.


Sensores para Vibración

Colo Coloca caci ción ón de los los Sens Sensor ores es.. • Lo mas cerca posible a los sitios de apoyo del eje o ejes de la máquina rotativa. • En lo posible preferir las posiciones aledañas a la zona de carga del cojinete o rodamiento. • En lo posible tomar tres direcciones por apoyo: Horizontal, Vertical y Axial.


Posi Posici cion ones es de Medi Medici ción ón Lo más cercano al Cojinete. Lo más centrado Horizontal/vertical. Lo más cercano a la zona de carga. Mayor sensibilidad en la transmisión de la señal. Diseño de la Máquina.  

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Posi Posici cion ones es de Med Medició ición n • • • • • •

Lo mas cercano al cojinete Lo mas centrado Horizontal/vertical. Lo mas cercano a la zona de carga. Mayor sensibilidad en la transmisión de la señal Diseño de la maquina. En lo posible tomar tres direcciones por apoyo (Horizontal, Vertical y Axial).


Casquillo de Montaje (AZIMADLI)

Ejemplos de Orientación. MANTENIMIENTO TRADING C.A

El diagrama siguiente enseña las seis orientaciones del de l sensor para una máquina original.


Para máquinas verticales R es Radial, T es tangencial y A es vertical.



Análisis

Cuando se mide una máquina, se genera un información muy valiosa que es necesario analizar. El éxito de este análisis depende de la correcta interpretación que se le de a los espectros capturados con respecto a las condiciones condiciones de operación en que se encuentra la máquina.

A continuación se muestra un esquema de cómo sería la captura de la información desde una máquina para luego ser analizada.


Vibración


Vibración

Las Las maqu maquin inas as y las las estr estruc uctu tura rass vibran en respuesta a uno o mas fuer fuerza zass vari varian ante tess en el tiem tiempo po,, con frecuencia llamadas excitación. Las Las fuer fuerza zass vibr vibrat ator oria ias, s, co como mo el desbalance de masas, periódicamente carga y descarga el eje de la l a maquina. El proceso es de causa y efecto. La magnitud (Cantidad) de vibración no depende solamente de la fuerza sino también de las prop propie ieda dade dess del del sist sistem ema, a, pero pero ambos pueden depender de la velocidad de rotación de la maquina


Vibración

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Las tres características importantes importantes de la

vibración son la frecuencia, la amplitud y la fase. 

La frecuencia es el numero de ciclos por unidad de tiempo.

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El periodo es el tiempo requerido requerido por un ciclo de vibración, este es el reciproco de la frecuencia.

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La La amplitud es el valor máximo de vibración de un

punto dado de la

maq maquin uina. Esta sta es expr expres esad ada a en mils ils (Desplazamiento), pulg./s (Velocidad) o en gs (Aceleración).

Vibración


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La amplitud de vibración es expresada en unidades de pico, pico a pico o rms.

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Lo Los valores pico y rms son usados con la velocidad y la aceleración, mils pico a pico son usados con el desplazamiento.

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Las medidas medidas de vibració vibración n – desplazamiento desplazamiento (Tensión), velocidad (Fatiga) y aceleración (Fuerza)- pueden ser convertidos unos en otros si la vibración es una frecuencia simple si mple (Armónica).

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La fase es la relación de tiempo entre las vibracio vibraciones nes y/o fuerzas de la misma frecuencia.

Vibración


•

Una fuerza, o excitación, causa vibraciones. La vibración siempre se retrasa en tiempo a la fuerza.

•

Las fuerzas vibratorias vibratorias se originan originan de un proceso variable, diseños diseños inadecuados, mala instalación, y defectos

•

Las vibraciones son analizadas en la onda de tiempo y en el espectro de frecuencias.

•

Las frecuenc frecuencias ias natural naturales es son una propieda propiedad d de un sistem sistema a de maquinas y depende de la masa y su rigidez.

•

La resonanci resonancia a ocurre ocurre cuando cuando la frecuenci frecuencia a de falla falla es igual igual o muy cercana a una frecuencia natural.

•

Una Una velo veloc cidad idad crit critic ica a es un una a reso resona nan ncia cia espe especi cia al en un una a maquina rotante que involucra al eje y sus cojinetes de soporte. La vibración es amplificada cuando ocurre la resonancia. resonancia.


Recolección de datos y análisis Fuente

Datos

MANTENIMIENTO TRADING C.A 

La

observación

física

(XE

“observación

Física”)de personas que caminan a través de la

planta. 

Recolección

periódica

(XE

“Recolección

Periódica”) de datos de vibraciones, muestras

de aceite y tomas de termografía. 

Moni Monito tore reo o cont contin inuo uo (XE “Monitoreo Continuo de Vibraciones”) de de las las vibraciones con sensores fijos instalados.

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Peri Periód ódic ica a o cont contin inúa úa adquisición de datos del proceso, temperatura, presión y fluido.

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Dibujos

y

procedimientos de de

instalación. 

Registros de mantenimiento.

diseño

e


Medidas de Vibración de la Maquinaria Medición

Desplazamiento Relativo (Transductor de Proximidad) Desplazamiento Absoluto (Sensor Sísmico)

Rango Útil de Frecuencia

Parámetro Físico

Aplicación

0-1, 0-1,00 0000 Hz

Esfu Esfuer erzo zo/M /Mov ovim imie ient nto o

Movimiento Relativo entre Rodamiento/Carcaza

0-10 0-10 Hz

Esfu Esfuer erzo zo/M /Mov ovim imie ient nto o

Cond Condic ició ión n de la Maqu Maquin ina a

Velocidad (Sensor Sísmico)

10-1,000 Hz

Energía/Fatiga

Aceleración (Sensor Sísmico)

>1,000 Hz

Fuerza

Condición General de la Maquina, Frecuencias medias de Vibración Condición General de la Maquina,, Frecuencias medias y altas de Vibración

La medida es seleccionada en base al contenido de la frecuencia de la vibración presente, el tipo de sensor, el diseño de la máquina, el tipo ipo de anál anális isis is a ser dirig irigid ido o (ej., ej., las las fal fallas, las, la co cond ndic ició ión, n, la información de diseño), y la información buscada.

Rangos de Frecuencia predeterminadas para los colectores de datos MANTENIMIENTO TRADING C.A

Montaje de Sensores

• Montaje fijo utilizando pegamentos. • Montaje fijo Roscado. (Max 6000 KCPM) • Sensor portátil con base magnética. (Max

110 KCPM) • Sensor portátil para colocación manual.

(Hasta 30 a 45 KCPM)

Componentes/Maquina Vibración del Eje Caja de Engranaje Elementos Rodantes Rodantes de Rolineras Bombas Motores/Generadores Ventiladores Cojinetes Planos

Rango 10 x RPM 3 x GM 10 x BPFI 3 x VP 3 x 2 LF 3 x BP 10 x RPM

Procedimiento para Seleccionar la medición 1. Calcular el Rango de frecuencia (FMAX), o estimar el rango basado en su experiencia. 2. Compare con los rangos de frecuencia indicados. 3. Seleccione mediciones sísmicas para altas y bajas frecuencias conseguidas en los pedestales. 4. Seleccione el desplazamiento relativo para medir eficazmente la tolerancia de los cojinetes


Ejemplo 1

Medición y Selección de un Sensor para un Ventilador Seleccione una medida y un sensor para un ventilador que opera a 950 RPM. El ventilador tiene (7) palas y (15) elementos rodantes en sus rolineras. Las frecuencias de interés son la velocidad vel ocidad de operación y sus ordenes, frecuencia de paso de palas y sus múltiplos y la frecuencia de falla de los elementos rodantes y sus múltiplos.

La mayor actividad de la frecuencia esta entre 10 y 1.000 Hz, Por lo tanto la medida que suministrara la mejor información es la Velocidad. Es posible usar un acelerómetro e integrar una vez la señal o emplear un sensor de velocidad para adquirir estos datos.


Ejemplo 2 Medici ición y Sel Selección ión de un Sen Sensor para un Rodillo de Baja Velocidad Seleccione las medidas para un rodillo secador de baja velocidad 200 RPM. El rodillo multi peso esta montado sobre una gran rolinera de 26 elementos rodantes. Ya que el rodillo opera a tal baja velocidad, la masa de desbalance no es de mayor consideración ya que la fuerza es pequeña. La frecuencia mas alta de los elementos de la rolinera es la frecuencia de paso de las bolas por la pista interna. Esta puede ser estimada por:

BPFI BPFI = (0,6 (0,6)x )x(R (RPM PM)x )x(N (N)) BPFI = (0,6) x(200) x (26) = 3.120 CPM = 52 Hz Por lo tanto, el rango de frecuencia es de 520 Hz (Ver la Tala Rango de frecuencia para colectores). Este valor esta dentro del rango de velocidad (Vea la Tabla Medida de Vibración de la Maquinaria)


Fallas comunes • • • • • • • • • • • •

Desbalance mecánico. Desalineación. Velocidades críticas. Resonancia. Holgura. Perturbaciones aerodinámicas. Soportes Antivibrantes. Inestabilidad hidrodinámica Oil whirl. whirl. Elementos Rodantes. Soft foot. Excentricidad en el impeler y/o rodete. Correas y poleas


Fallas en Engranaje


Fallas en Engranaje


Calculo de GMF


Calculo de GMF


Ejemplo – Ventiladores Ventiladores (Calculo de velocidad)


Ejemplo – Ventiladores Ventiladores (Calculo de velocidad)


Fallas en Rodamientos






Frecuencia de Defectos

Defe Defect ctos os en Elem Elemen ento toss Roda Rodant ntes es de Roli Roline nera rass (XE “Defectos en Elementos Rodantes de Rolineras”) Cuando un elemento rodante pasa encima de un defecto en la pista de la rolinera o en las jaulas, se generan fuerzas pulsantes que el resultado es una o una combinación de las frecuencias de la rolinera. Esto causa los pulsos (XE “Pulsos”) en la forma de onda de tiempo y frecuencias de la rolinera y sus sus armó armóni nica cass en el espe espect ctro ro.. El dise diseño ño de la máqu máquin ina a dete determ rmin ina a la magnitud de las vibraciones obtenida en el alojamiento del rodamiento.






Etapas de Fallas de Rodamiento



Norma ISO 10816-1





Norma ISO 10816-6




Ejemplos de reportes




RESULTADO DE LAS CORRIDAS DEL BALANCEO BA LANCEO DINAMICO IN SITU DEL VENTILADOR MILL VACIO






RESULTADO DE LAS CORRIDAS DEL BALANCEO BA LANCEO DINAMICO IN SITU DEL VENTILADOR MILL VACIO





Bibliografía - consultada MANTENIMIENTO TRADING C.A

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INTRODUCCION A LAS VIBRACIONES EN LA MAQUINARIA Ronald L. Eshleman Vibration Institute August 2004 Curs Curso o An Anal alis isis is de Vibr Vibrac acio ione ness Nive Nivell I. Mant Manten enim imie ient nto o Trading.

ANÁLIS ANÁL ISIS IS DE VIB IBR RAC ACIO ION NES EN MOT MOTORE RESS ELÉCT CTR RIC ICO OS ASÍN AS ÍNCR CRON ONOS OS TR TRIF IFÁS ÁSIC ICOS OS Jo Jorg rge e En Enririqu que e Mej Mejía ía Mo Mora rales les Guatemala, octubre de 2009. ISO 10816-1 -Evaluation Of Machine Vibration by Measurements on non-rotating parts - General Guidelines. http://www.preditec.com/mantenimientohttp://www.preditec.com/mantenimientopredictivo/analisis-de-vibraciones/ Fluke Corporation Analizador de vibraciones Fluke 810 Análisis de vibraciones e interpretación de datos. Jesús A. Royo, Gloria Rabanaque, Fe Ferrnando Torres - DIDYF Universidad de Zaragoza

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