UNIVERSIDAD DE MAGALLANES ESCUELA TECNOLÓGICA

UNIVERSIDAD DE MAGALLANES
ESCUELA TECNOLÓGICA
IMPLEMENTACIÓN DEL NUEVO SISTEMA DE MONITOREO PORTÁTIL A
EQUIPOS ROTATORIOS
Roberto Dandy Ortega Muñoz
2010
El presente Proyecto de
Aplicación ha sido aprobado con la siguiente
calificación:
Roberto Dandy Ortega Muñoz.
Proyecto de Aplicación:
Examen de proyecto de aplicación:
Nota Final:
Sr. Jorge Reyes Miranda
Director Escuela Tecnológica
Universidad de Magallanes
4 de Marzo de 2010
UNIVERSIDAD DE MAGALLANES
ESCUELA TECNOLÓGICA
IMPLEMENTACIÓN DEL NUEVO SISTEMA DE MONITOREO PORTÁTIL A
EQUIPOS ROTATORIOS
Trabajo de titulación presentado en
conformidad
a
los
requisitos
para
obtener el título Técnico Universitario en
Mantención de Equipos Industriales
Profesor Guía: Erling Johnson
Roberto Dandy Ortega Muñoz
2010
RESUMEN
La implementación del nuevo sistema de monitoreo para equipos rotatorios de la
Compañía Methanex Chile S.A obedece a una migración de un sistema obsoleto en
tecnología y repuestos ( Prisma 2 de Bently Nevada) a un nuevo sistema Snapshot de
System1, lo cual se debe redefinir la estrategia del programa de monitoreo y
diagnóstico para los equipos rotatorios de las plantas de Methanex, con el propósito de
disponer información para diagnosticar en forma efectiva la integridad o condición
mecánica en que se encuentran funcionando los equipos y sus componentes,
permitiendo predecir su condición futura y tomar acciones planificadas, para asegurar la
disponibilidad, eficiencia y confiabilidad en la operación de las Plantas.
El aumento de la competitividad a nivel mundial a puesto una gran presión sobre
las industrias de procesos y de generación para optimizar su rendimiento y al mismo
tiempo reducir sus costos de operación. El deseo de extender la disponibilidad de la
maquinaria y la confiabilidad en un proceso que debe no tener interrupciones no
programadas, extendiendo además el tiempo entre inspecciones y por ende
disminuyendo los costos de mantenimiento.
Las innovaciones tecnológicas que han impulsado a la industria, ha
revolucionado el mercado, y los procesos que la mayoría de las compañías utiliza para
llevar a cabo sus operaciones. Mientras que la tecnología de medición ha mejorado
durante el mismo periodo de tiempo.
Por esto el análisis vibratorio se ha constituido en uno de los elementos
indispensables para el diagnóstico de la condición mecánica de la maquinaria industrial.
La tecnología desarrollada en estos tiempos ayuda a identificar tempranamente
problemas potenciales y así poder determinar cuando una maquina se puede mantener
funcionando continuamente en forma segura, y tomar la decisión correcta cuando un
mal funcionamiento puede ser de la seriedad suficientemente para garantizar una
detención del equipo.
INDICE
Resumen
I
Índice
II
CAPITULOI: Introducción
1
Introducción
1
CAPITULO II: Selección de equipos a monitorear
2
2.1 Mantenimiento basado en la condición
2-3
2.2 Clasificación según su criticidad
3-4
CAPITULO III: Técnicas a utilizar para la vigilancia de las máquinas
5
3.1 Objetivos del mantenimiento basado en la condición
6
3.2 Selección de la tecnología adecuada
7-8
3.3 Condición de monitoreo y técnicas a utilizar
8-9
3.4 Técnica para monitorear los equipos en plantas con System1
CAPITULO IV: Definición de los puntos de monitoreo
4.1 Criterio para instalar sensores portátiles
9
10
10-12
CAPITULO V: Definir frecuencia de monitoreo y grupos de equipos
13
5.1 Frecuencia de monitoreo
13
5.2 Grupos de equipos
14
CAPITULO VI: Plataforma de software System1
15
6.1 Que es System1
15
6.2 System1 Enterprise
6.2.1 Construir un Enterprise en System1
16-17
17
CAPITULO VII: Configuración de rutas en System1
18
7.1 Configurar ruta System1
18-23
7.2 Agregar equipos a System1 configuración
24-32
7.3 Configuración de los valores de alarma
33-35
7.4 Representar como esquemas la configuración
36
CAPITULO VIII: Configurar ruta en Snapshot
37
8.1 Configurar ruta en Snapshot
37-38
8.2 Propiedades de la ruta
39-40
8.3 Datos recolectados
41-44
CAPITULO IX: Recolector portátil Snapshot
45
9.1 Introducción a Snapshot
45-47
9.2 Accesorios
47-49
9.3 Técnicas del recolector portátil Snapshot
50
9.3.1 Medidor de temperatura
51
9.3.2 Transferencia de datos
52
9.3.3 Capturando eventos específicos
53
9.4 Operando con recolector portátil Snapshot
54
9.4.1 Bajar y subir una ruta
9.5 Configuración de un punto fuera de ruta
54-60
61-63
CAPITULO X: Tipos de vibraciones mecánicas
64
10.1 Análisis espectral
64
10.2 Desbalance
65
10.3 Desalineamiento
66-67
10.4 Remolino de aceite / latigazo de aceite (oil whirl)
68
10.5 Holgura mecánica eje-agujero
69
10.6 Soltura estructural
70
10.7 Rotor o eje pandeado
70
10.8 Correas y poleas
71-72
10.9 Flujos de líquidos
73
10.10 Bombas con engranajes
74
10.11 Fallas en rodamientos
75-76
10.12 Fallas en engranajes
77-78
CAPITULO XI: Casos de fallas reales
11.1 Descripción del aero-enfriador
79
79
11.2 Falla de rodamiento Inferior E-305-20F
80-82
11.3 Falla de rodamiento Inferior E-405-21F
83
11.4 Correa suelta y pérdida de paso del Fin-Fan E-405-27F
11.5 Falla de turbina a vapor por desbalance
11.6 Problema de balance Motor Eléctrico PM-3002B
84-85
86-88
89-90
CAPITULO XII: Conclusiones
91
11 Conclusiones
91
Anexo
Bibliografía.
92-95
96
CAPITULO I
Introducción
INTRODUCCIÓN
El alcance de la implementación del sistema de monitoreo portátil para
maquinarias rotatorias no crítica, es asegurar el funcionamiento continuo de las
máquinas a las cuales se implementará una frecuencia de monitoreo, mediante este
sistema se logrará un mantenimiento más eficaz pues se estará en forma constante
observando la condición de la máquina, ayudando de esta manera al mantenimiento del
tipo sintomático predictivo - preventivo.
Los objetivos principales serán seleccionar los equipos a monitorear de acuerdo a
su confiabilidad, disponibilidad y costo.
Técnicas a utilizar para la vigilancia de las máquinas, dependerá del tipo de
maquinaria, el modo de fallo que se desean controlar en cada máquina especifica y
determinar que síntomas monitorear para detectarlas en la forma mas incipiente y
segura posible.
Definir los puntos de monitoreo (lugar donde se toma los datos físicamente),
configurar dichos puntos con sus respectivos datos de cada equipo y sus elementos,
para estudiar y análisis vibratorio.
Definir los Grupos de equipos con sus respectivos puntos, asociados de tal forma
que permiten un monitoreo ordenado en terreno.
Establecer una frecuencia de monitoreo, registrar los datos recolectados para su
análisis y generar las acciones necesarias para su corrección. El uso del recolector de
datos (Snapshot), funcionamiento, cargar o subir una ruta, bajar una ruta, configurar
rutas fueras de programas, conexión a sistemas en línea.
El mantenimiento predictivo y el monitoreo de condición son las mas utilizadas
por el Departamento de Mantenimiento, como una herramienta para una obtener una
mayor productividad y competitividad. Las maquinarias se seleccionaran dependiendo
de su criticidad, su costo, y sus requerimientos de seguridad y ambientales. La
confiabilidad esperada y el impacto de su falla.
CAPITULO II
Selección de equipos a monitorear
SELECCIÓN DE EQUIPOS A MONITOREAR
2.1 Mantenimiento basado en la condición
El mantenimiento basado en la condición (CBM), o monitorización del estado, es
una estrategia de mantenimiento consistente en medir una variedad de parámetros de
las máquinas con carácter periódico, tales como vibración, temperatura, presión,
caudal, etc., para determinar su condición.
El objetivo es realizar un análisis de tendencia de los datos con el fin de
identificar a tiempo las condiciones problemáticas y tomar las acciones necesarias para
evitar averías que puedan provocar un tiempo de parada imprevisto y las
correspondientes consecuencias.
El mantenimiento basado en la condición no es una estrategia económica y
deberán ser identificados aquellos equipos en el proceso de producción que afectan a
cualquiera de las siguientes:
¾ Confiabilidad
¾ Disponibilidad
¾ Costo
¾ Seguridad
En cualquier entorno, debemos considerar una condición de optimización de las
estrategias de mantenimiento y conservación, de tal manera que los costos de la
aplicación de las tecnologías y estrategias no sean superiores a los que se tratan de
evitar. Fig. 2.1.
Fig. 2.1 Optimización del Mantenimiento
El criterios adoptado por MCL para aplicar mantenimientos a los equipos
rotatorios, es denominado Mantenimiento Centrado En Confiabilidad, que es una
combinación
mejorada
entre
los
mantenimientos
Preventivos
y
Sintomáticos
Predictivos.
2.2 Clasificación según su criticidad
Se establecen dos agrupaciones para los equipos, las cuales se clasificaron de
acuerdo a la criticidad en el proceso de productivo.
¾ Equipos críticos
Serán aquellos cuya detención programada o abrupta, interrumpe el proceso de
producción.
También serán considerados en éste grupo aquellos equipos mayores
cuyas intervenciones por mantenimiento representen altos costos.
¾ Equipos no críticos
Serán aquellos cuya detención programada o abrupta, no interfiere en el proceso
de producción por la disponibilidad de equipos adicionales.
Las rutas de monitoreo en las Plantas están clasificadas para los equipos no
críticos y se han creado rutas manuales de monitoreo para cubrir aquellos casos de
equipos críticos en que la instrumentación no esté configuradas para ser monitoreada
en línea.
Los Equipos seleccionados para monitoreo de las variables mecánicas de las
Plantas P1; P2; P3; P4 son:
¾ Bombas Centrifugas
¾ Bombas de Tornillo
¾ Bombas de Engranajes
¾ Compresores de Aire
¾ Ventiladores ( Fin – Fan)
¾ Cajas Reductoras
¾ Cajas de Rodamientos
¾ Motores Eléctricos
¾ Turbinas de Vapor
¾ Equipos Estáticos
TÉCNICAS A UTILIZAR PARA LA VIGILANCIA DE LAS MÁQUINAS
El mantenimiento predictivo y el monitoreo de condición son dos herramientas
ampliamente utilizadas por los departamentos de mantenimiento en todo el mundo,
como una herramienta poderosa para una mayor productividad y competitividad.
La selección de la maquinaria para ser incluida en estos programas depende de
un análisis de su criticidad, su costo, sus requerimientos de seguridad y ambientales, la
confiabilidad esperada y el impacto de su falla.
En industrias como la generación de energía y petroquímica, el análisis de vibración ha
sido históricamente la técnica seleccionada para monitorear la condición de los grandes
componentes críticos de equipos rotatorios. Inversamente, las compañías de transporte
y maquinaria pesada, han confiado en el análisis de aceite para tomar efectivas
decisiones de mantenimiento predictivo.
En otras industrias como las de metales primarios, papeleras, manufactura, etc.,
podríamos encontrar la aplicación o combinación de diferentes técnicas predicativas
incluyendo la termografía, análisis de corriente en motores, el ultrasonido y
eventualmente pruebas no destructivas.
El diseño adecuado de una estrategia de mantenimiento basado en condición
(MBC) permitirá acceder a los beneficios y aprovechar al máximo las inversiones en
tecnología y educación que se deben hacer.
CAPITULO III
Técnicas a utilizar para la vigilancia de las máquinas
3.1 Objetivos del Mantenimiento Basado en la Con dición (MBC):
El objetivo de un programa de monitoreo de condición, es conocer la condición
de la maquinaria, de tal manera que se pueda determinar su operación de manera
segura, eficiente y economía.
Las técnicas de monitoreo están dirigidas a la medición de variables físicas que
son indicadores de la condición de la máquina y mediante un análisis, efectuar la
comparación con valores normales, para determinar si está en buen estado o en
condiciones de deterioro. Esta estrategia asume que hay características medibles y
observables que son indicadores de la condición de la maquinaria. Podemos clasificar
los beneficios del MBC en:
¾ Detectar condiciones que pueden ser causa de falla – (Predictiva)
¾ Detectar problemas en la maquinaria – (Predictiva)
¾ Evitar fallos catastróficos – (Predictiva)
¾ Diagnóstico de la causa de la falla – (Predictiva)
¾ Pronóstico de utilidad – (Predictiva)
El monitoreo de condición estudia la evolución de los parámetros seleccionados
en función del tiempo y establece una tendencia que indica la existencia de un fallo, su
gravedad y el tiempo en que el equipo puede fallar.
La toma de decisiones a tiempo permite evitar que el fallo se presente (reactivo) o
eliminar la posibilidad de un fallo catastrófico (predictivo). La ventaja de esta estrategia,
es que puede ser efectuado mientras el equipo está funcionando. De esta manera, las
acciones de mantenimiento o corrección de los parámetros de funcionamiento cuando
las mediciones así lo indiquen, evitando acciones invasivas a la maquinaria.
3.2 Selección de la tecnología adecuada:
La selección de la tecnología adecuada para cada maquinaria depende de varios
factores como son:
¾ Tipo de maquinaria
¾ Modo de fallo a diagnosticar
¾ Capacidad de inversión
Una de las mejores maneras de aplicar esta tecnología es mediante
Mantenimiento centrado en confiabilidad (RCM).
Lo que realmente importa, es que el programa de monitoreo de condición esté dirigido a
la causa de falla y que puedan identificarse los indicadores de su deterioro.
Técnicas y tecnologías de monitoreo de condición, el monitoreo de condición es
un concepto que ha sido utilizado desde hace mucho tiempo.
Por lo general los operadores y mecánicos perciben señales de la maquinaria con
sus propios sentidos. Ahora lo que se pretende es amplificar estas señales y aislarlas
para incrementar su percepción mediante tecnología y medición.
Las técnicas de monitoreo las podemos clasificar en:
¾ Inspecciones de la maquinaria
¾ Mediciones de desempeño de la maquinaria
¾ Monitoreo de las condiciones dinámicas de la maquinaria
¾ Monitoreo de los fluidos
¾ Monitoreo de las partículas de desgaste
Un análisis de nuestras causas de falla y veamos cuál técnica o tecnología tiene
la capacidad de responder a la mayor cantidad de las 5 preguntas planteadas arriba.
Ahora veamos cuáles de ellas tienen la capacidad de avisarnos antes que las otras y
como estas tecnologías y técnicas se interrelacionan entre sí, Ver Fig. 3.2.1
Figura 3.2.1 Interrelación de técnicas y tecnologías.
3.3 La condición de monitoreo y las técnicas a utilizar
¾ Inspecciones visuales.
¾ Tes no destructivo NDT
¾ Colección de los datos de la vibración y análisis.
¾ Muestra y análisis de aceite
¾ Medición de temperatura y tendencias.
¾ Imagen termografía.
¾ Ultrasonido
Es crucial seleccionar estos métodos objetivos ya sea uno o combinación de ellos
en lugar de métodos subjetivos. Por ejemplo usar un termómetro en lugar de sentir un
componente por calor.
3.4 Técnica para monitorear los equipos en plantas con System1
¾ Inspecciones visuales.
¾ Colección de los datos de la vibración y análisis.
¾ Medición de temperatura y tendencias.
¾ Parámetros de operaciones.
¾ Velocidad de rotación RPM.
¾ Referencia de fase (keyphasor).
La aplicación adoptada considera el permanente diagnóstico de la condición
mecánica de los equipos rotatorios, un equipo multidisciplinario de Confiabilidad,
formado por las áreas principales como:
Operaciones,
Ingeniería,
áreas
operativas
de
Mantenimiento,
Vendor,
Fabricantes, etc., serán los protagonistas en el mecanismo de aplicación.
Durante el análisis del diagnóstico se deben realizar recomendaciones proactivas/predictivas cada vez que se considere necesario, con el propósito de
implementar planes de contingencia que ayuden a minimizar los riesgos y maximizar la
disponibilidad de operación de los equipos.
CAPITULO IV
Definición de los puntos de monitoreo
DEFINICIÓN DE LOS PUNTOS DE MONITOREO
La correcta definición o instalación de los sensores portátiles dependerá de lo
que deseemos medir, así por ejemplo en los motores eléctricos debemos ubicar los
sensores como se muestra en la Fig. 4.1.1 y Fig. 4.1.2 para detectar principalmente las
zona de trabajo de los rodamientos, cabe destacar que la posición de los transductores
o sensores debe colocarse siempre en la misma posición al igual que la medición de la
temperatura, así podemos llevar una mejor tendencia.
4.1. Criterio para instalar sensores portátiles
CAJA REDUCTORA
NOMENCLATURA
ONDE
Corona
ODE
VERTICAL
AXIAL
HORIZONTAL
NDE
LADO NO CONDUCTOR
DE
LADO CONDUCTOR
IDE
PIÑON LADO CONDUCTOR
INDE
PIÑON LADO NO CONDUCTOR
ONDE
CORONA LADO NO CONDUCTOR
ODE
CORONA LADO CONDUCTOR
IDE
INDE
Piñón
Cable de conexión
Recolector portátil
(Snapshot)
MOTOR - BOMBA
NDE
DE
DE
NDE
Fig. 4.1.1. Criterio en equipos en posición horizontal
Nomenclatura
Axial
Horizontal 1
Paralelo al eje
De línea descarga
Horizontal 2
Perpendicular al eje
De línea descarga
Fig. 4.1.2. Criterio en equipos en posición Vertical
CAPITULO V
Definir frecuencia de monitoreo y grupos de equipos
DEFINIR FRECUENCIA DE MONITOREO Y GRUPOS DE EQUIPOS.
5.1 Frecuencia de monitoreo:
Una vez que hemos seleccionado las técnicas y tecnologías para monitorear la
causa de falla y sus efectos, es necesario determinar la frecuencia con la que
aplicaremos este monitoreo, que garanticen su eficiencia.
El criterio utilizado para determinar la frecuencia del monitoreo, está basado
fundamentalmente en las experiencias desarrolladas en la planta los últimos 20 años y
apoyada en gran parte por la información vigente de los asesores externos.
Por otra parte la cantidad de equipos a monitorear con sus respectivos puntos
versus las horas hombre es un factor determinante en definir la frecuencia de
monitoreo.
En la Fig.5.2.1 Se muestra una planilla donde están ordenados por plantas y
áreas para una más expedita realización de la ruta.
5.2 Grupos de equipos.
DEFINIR PLANTAS
PLANTA 1
PLANTA 2
PLANTA 3
PLANTA 4
DEFINIR AREAS O UNIDAD
AREA
HORNO
H1– H2 –H3
AREA
LOOP
L1 - L2 - L3
AREA
SERVICIOS
S1 – S2 – S3
AREA
OFF SITE
OF1–OF2-OF3
PLANTA 4
Unidad 1300/100/500
200/300/600/650/700/1200
DEFINIR MAQUINAS Y TRENES
TURBO
COMPRESORES
MOTO
BOMBAS
TURBO
GENERADOR
AERO
ENFRIADORES
DEFINIR LOS DATOS Y PUNTOS A
TOMAR
INGRESAR LOS DATOS DEL
EQUIPO A CADA UNIDAD.
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Vibración
Temperatura
Presión
Flujo
Velocidad
Delta P
Fig. 5.2.1 Equipos ordenados por plantas y áreas.
CAPITULO VI
Plataforma de software System1
PLATAFORMA DE SOFTWARE SYSTEM1
6.1 Que es System1
Es una plataforma de software unificado, abierto e integrado, para la
administración de datos y el gerenciamiento de condición activos fijos y rotantes de toda
la planta indiferente de la fuente de adición de datos.
Este sistema requiere entrenamiento y mantención para muchas aplicaciones
separadas y actualizaciones varias veces con diferentes requerimientos de hardware y
software.
System1 es la única plataforma de software que acepta datos desde una
variedad de fuentes, es compatible con sistema operativo Microsoft Windows NT.
Además utiliza una única plataforma de datos desde una interfase con muchos
diferentes dispositivos, el DCS (sistema control digital), Snapshot, y todos los otros
datos usan las mismas pantallas, bases de datos y componentes de System1.
Comunicación
procesador
Tren master 2000
System1 maneja datos de
vibraciones provenientes
de diferentes tipos de
instrumentación
Snapshot colector
de datos
Fig. 6.1.1 Diagrama de comunicación entre varias fuentes
6.2 System1 Enterprise
Enterprise es literalmente una organización de una empresa (es como un árbol),
por ejemplo una Intranet, un tren de máquinas, turbina – generador - excitratiz - caja de
engranajes, etc.
Los componentes de un Enterprise normalmente utilizado para combinar o
agrupar ítems similares en forma conveniente para su monitoreo, ejemplo todos los
puntos de inspección. También se utiliza para identificar equipos similares o de un
mismo proceso, ejemplo; bombas centrifugas, motobombas de lubricación.
A continuación definiremos algunos componentes mas usados en Enterprise
¾ MÁQUINA: (Machinery) Usado para diferenciar los elementos o componentes
principales de un tren, turbina, motor, compresor, bomba, acoplamiento, etc.
¾ ROTOR: se refiere al componente rotativo principal, usualmente el eje, al qué
están asociados los demás componentes, todos los templates (plantillas) de
maquinas incluyen al menos un rotor.
¾ RODAMIENTO: (Bearing) Un rotor tiene uno o mas soportes, descansos o
cojinetes, ubicación mas común de sensores de vibración.
¾ PUNTO: (Point) todo punto de medición colecta un tipo de datos en particular,
pudiendo ser entrada manual, recolectado por transductores o sensores, o
transferido por otros dispositivos. Ejemplos:
ƒ
Vibración
ƒ
Temperatura
ƒ
Presión
ƒ
Inspección
¾ VARIABLE: Las variables describen los diferentes tipos de información
disponible en un punto de medición. Algunos proporcionaran distintas variables,
otros solo una.
ƒ
Directo
ƒ
Directo Máximo / Mínimo / Promedio ( Average)
ƒ
1X , 2X
ƒ
Primer Salto (Prime Spike)
ƒ
Región rotor (Rotor Región)
6.2.1 Construir un Enterprise en System1
Construir un Enterprise en System1 es configurar la ruta en System1 lo que
desarrollaremos en el capitulo VII. Agrandes rasgos estos son algunos pasos a seguir:
¾ Iniciar System1 Configuración.
¾ Conectarse a un Enterprise.
¾ Arrastrar y pegar componentes a la jerarquía del Enterprise
¾ Construir un tren de maquinas en Enterprise.
CAPITULO VII
Configuración de rutas en System1
CONFIGURACIÓN DE RUTAS EN SYSTEM1
7.1 Configurar ruta System1
Para configurar un punto se debe trabajar en System1 configuración.
Abrir System1 configuración
Ingresar Nombre y Password
Fig. 7.1.1 Ventana de inicio System1
Conectar a System1
Fig.7.1.2 Conexión al servidor
Open Ir a Enterprise
Fig. 7.1.3 Ventana System1 Configuración
Llegamos a esta ventana Enterprise – System 1
Fig. 7.1.4 Conexión a System1
Clic en Botón derecho agregamos de acuerdo al flujo establecido anteriormente las
Plantas a monitorear.
Fig. 7.1.5. Lista de diferentes componentes
Una vez realizado clic en Planta se abre la ventana propiedades de planta en User
Name colocamos el nombre que identificaremos la planta Ejemplo: Planta1, Planta 3,
etc.
Fig. 7.1.6 Identificación de las Plantas
Fig. 7.1.7 Muestra las cuatro plantas ingresadas
Una vez agregado las plantas hacemos clic botón derecho y agregamos las áreas
correspondientes a cada planta.
Fig. 7.1.8 Agregar áreas a las plantas
De acuerdo al flujo grama agregamos las áreas a las plantas.
Planta 1: H1 Horno – L1 Loop – S1 Servicio – OF1 off Site - ST Equipos estáticos
Planta 2: H2 Horno – L2 Loop – S2 Servicio – OF2 off Site - ST Equipos estáticos
Planta 3: H3 Horno – L3 Loop – S3 Servicio – OF3 off Site - ST Equipos estáticos
Planta 4: Unidad 1300 – 0100 – E-03003 – 0500 – 0150 – 0200 – 0300 – 0600 – 0650 –
0700 - 1200
Fig. 7.1.9 Ventana donde muestras las áreas agregadas a las plantas
7.2 Agregar equipos a System1 configuración
Clic en botón derecho en área y agregamos los equipos definidos para el
monitoreo, estos equipos están agrupados e identificados de acuerdo a su nombre
(Tag) designado por Methanex, ejemplo 2002 J/JA Incluye los equipos 2002 J / 2002
JA, esto facilita la ruta de monitoreo.
Fig. 7.2.1 Ventana donde muestras los equipos agregados a las áreas
Seleccionar un equipo: hacer clic derecho y agregar una o varias maquinas, como se
observa el la figura, Tenemos un gama amplia de equipos para seleccionar.
Fig. 7.2.2 Equipos para ser agregados a las áreas
En
la
figura 7.2.3 Vemos seleccionados algunos equipos con su nombre
correspondiente (Tag), Ejemplo Motor Eléctrico 2002 JM y Bomba Centrifuga 2002J.
Fig. 7.2.3 Equipos con sus nombres y Tag
Al hacer clic derecho en el equipo nos encontramos con esta ventana que nos da la
posibilidad de colocar:
¾ Datos de Procesos
¾ Datos Mecánico
¾ Asociar a una Velocidad de referencia
Fig. 7.2.4 Datos en general, Equipos, Procesos, etc.
Clic derecho en el equipo el elemento a monitorear por ejemplo en el Motor Eléctrico
y Bomba Centrifuga agregamos los Rodamientos.
Podemos elegir diferentes tipos de Rodamientos de acuerdo al equipo.
Fig. 7.2.5. Agregar Rodamientos
Ejecutar clic en propiedades (Properties), podemos agregar: Datos de los
rodamientos, Frecuencia de falla, Datos de trabajo (temperatura, tipo de carga).
Fig. 7.2.6 Datos de los Rodamientos
Clic derecho sobre el Rodamiento del equipo escogemos punto de vibración, en este
caso escogimos medir velocidad, pero tenemos la alternativa de medir:
¾ Aceleración
¾ Velocidad
¾ Desplazamiento
Fig. 7.2.7 Selección de los puntos de medición
En esta ventana nos indica lo siguiente:
¾ Rodamiento del equipo 2002JM N.D.E (Lado Libre) del Motor eléctrico, al cual a
mediremos vibración, temperatura (la temperatura fue escogida en puntos de
procesos, (Process Point). La velocidad de entrada (Speed Input) la asociamos a
la medición de vibración que esta relacionada con la velocidad de rotación.
¾ Vib. ME/ NDE Bearing, en donde ME= motor eléctrico, NDE= lado no conductor,
Bearing = Rodamiento.
Fig.7.2.8 Tipo de medición en cada equipo
Clic derecho en Vib. ME/NDE – ir a Propiedades (Properties) nos despliega la
siguiente ventana, cada viñeta representa:
¾ General : Se ingresa el nombre del punto
¾ Transductor: Se Ingresa el tipo de Transductor, unidad de medición, orientación y
parámetros de escala.
¾ Waveforms: (Tipo de onda)
utiliza para elegir asíncrono y sincrónico para las
propiedades de forma de onda.
¾ Filter: estos filtros se utilizan para separar los componentes de frecuencia no
deseada de los datos recogidos.
¾ Association: lo usamos para asociar algún punto o equipo.
¾ Custom Properties: custon propiedades ofrece la capacidad de describir las
características las máquinas que no están incluidos en los parámetros de
configuración normal para los componentes.
Fig. 7.2.9 Propiedades del punto de medición de vibraciones.
7.3 Configuración de los valores de alarma
¾ Alto, (high).
¾ Bajo, (Low).
¾ Dentro de banda, (In Band).
¾ Fuera de banda, (Out Band).
Fig. 7.3.1 Valores de alarma vibración
Rodamiento del equipo 2002JM N.D.E (Lado Libre) del Motor eléctrico, clic derecho en
temperatura abrimos la ventana propiedades:
¾ General : Colocamos el nombre o Tag del punto a medir
¾ Variable: Configuramos las variables de medición, podemos colocar la fuente de
entrada y unidades de medición, podemos entrar la temperatura en forma
manual o por conexión.
Fig. 7.3.2 Propiedades del punto de medición de temperatura
Con formato: Numeración y
viñetas
Configurar los valores de alarma:
Con formato: Numeración y
viñetas
¾ Máximo.
¾ Mínimo.
¾ Dentro de bandas. (In Band)
¾ Fuera de banda. (Out Band)
Fig. 7.3.3 Valores de alarma de temperatura
7.4 Representar en figuras o esquemas la configuración.
En View – toolbars – templates Existe la posibilidad de representar esquemáticamente
todo el sistema configurado, plantas, áreas, máquinas, puntos etc.
Fig. 7.4.1 Representación grafica Esquemas de la unidad P-101A.
CAPITULO VIII
Configurar ruta en Snapshot
CONFIGURAR RUTA EN SNAPSHOT
8.1 Configurar ruta en Snapshot:
La configuración de la ruta en Snapshot es la que ocuparemos para realizar el
monitoreo en terreno.
En el icono ruta (Route) podemos agregar todo lo que esta configurado en
system1, lo que agregamos lo podremos ver en recolector portátil Snapshot.
Fig. 8.1.1 Ruta en sytem1
Clic derecho en Ruta (Route) agregar Ruta (Add Route)
Fig. 8.1.2 Agregar Ruta en System1
8.2 Propiedades de la Ruta (Properties of router):
¾ En la ventana General podemos colocar el nombre o equipo al cual realizaremos
el monitoreo con el recolector portátil.
¾ Schedule es la fecha con la cual queremos que gatilla la partida de la ruta ( es
opcional)
Fig. 8.2.1 Colocar nombre a la Ruta
Una vez puesto el nombre “se arrastra desde Enterprise a Add Router”
Para finalizar “Salvar – Save Enterprise”
La nueva ruta es transferida a la ventana Route “lado derecho”.
Fig. 8.2.2 Equipos agregados a la Ruta
8.3 Ver datos recolectados
Abrir System1 Display – Conectar
Ingresar Nombre y Password
Fig. 8.3.1 Ventana de inicio a display
Seleccionar:
¾ Equipo para analizar
¾ Clic en + despliega la los componentes del equipo.
¾ Clic en lo que deseas analizar. Ejemplo, Espectro, Directa, Etc.
Fig. 8.3.2 Componentes a analizar
Otra forma de ver los datos tomados:
•
Clic botón derecho en equipo
•
Ir a Plot
•
Escoger la variable o datos a analizar. Ejemplo; Espectro, Trend, etc.
Fig. 8.3.3 Resultados a través del Plot.
En System1 display
Podemos ver diferentes tipos de pantallas de los datos tomados o recolectados para su
estudio y análisis.
Fig. 8.3.4 Resultados mostrados por pantallas
CAPITULO IX
Recolector portátil Snapshot
RECOLECTOR PORTÁTIL SNAPSHOT
9.1 Introducción a Snapshot
Es un Instrumento con 2 canales para la adquisición de datos de Vibración, temperatura,
velocidad, potencia consumida por un motor, lecturas de calibración y medición,
observación de operaciones y notas.
Sistema operativo Windows CE, recolección de datos de puntos seleccionados, entrada
de puntos no seleccionados, tendencias, espectros.
Conectividad a través de citrix, Ruta de colección de datos definida por el usuario,
Entrada de puntos “fuera de ruta” ,Jerarquía de la estructura de la planta
Especificaciones:
¾ Peso: 1,75 Kg.
¾ Pantalla LCD táctil
¾ Membrana del Teclado de Poli
carbonato
¾ Duración de 8 Horas de
Batería
¾ Dimensiones:
Altura =250mm
Ancho = 163mm
Espesor = 60mm
Fig. 9.1.1 Características y Accesorios
Entradas: Son herméticas y de conexión rápida
•
Acelerómetro
•
Velocímetro
•
Proximitor
•
Keyphasor u otra referencia de fase
•
Temperatura (sonda IR)
•
Voltaje
Entradas de canal
Keyphaser
Extensión
de puntos
Fig. 9.1.2 Diferentes entradas a Snapshot.
9.2 Accesorios
Batería: tiene una duración de 8 horas, la duración de esta es afectada por:
¾ Luz del panel
¾ Tarjeta PCMCIA instalada
¾ Poder de transductores
Utilice el modo Dormir (sleep) del Snapshot para conservar poder cuando la unidad no
esta en uso.
Posee un cargador de batería para conectarse a una red de 220 Volts, se necesita 2
horas para recargar la batería
Nota: al sacar la batería no se pierde información
Transductores: Los transductores son de conexión rápida, se conecta por pernos de
conexión rápida y son el método preferido para recolectar datos desde la máquina. Los
traductores pueden ser montados de diferentas maneras:
¾ Montaje de pernos permanentes
¾ Base magnética
¾ Base de conexión rápida
¾ Extensión Handheld “ Stinger”
La mejor forma de asegurar consistencia, repetividad y datos confiables, es colocar
exactamente el transductor en el punto de prueba en el mismo lugar y orientación cada
vez que una muestra es tomada.
Se enfatiza en recomendar el uso de conectores rápidos, superficies spot faced y
transductores montados en pernos, si usa una base magnética, marque el área donde el
imán debe ser puesto para asegurar la repetividad en los datos.
Acelerómetro
Trae un Kit. De 2 acelerómetros 330400 2
bases magnéticas, stinger
largos y
cortos, 2 cables para acelerómetros.
Fig. 9.2.1 Acelerómetros
Velomitor.
Trae un kit de 2 transductores velomitor
2 bases magnéticas, stinger largos y
cortos, 2 cables Snapshot - Velomiter.
Fig. 9.2.2 Velocímetros.
Bases magnéticas
Los transductores ligados a bases magnéticas también pueden ser usados para la
recolección de datos y proporciona una mayor seguridad en la toma, debido a su
adhesión.
Fig. 9.2.3 Diferentes tipos de bases
9.3 Técnicas del recolector portátil Snapshot.
¾ Directo
¾ Entrehierro ( GAP)
¾ 1X, 2X amplitud y fase
¾ Envolvente Directa
¾ Medición de transductores
¾ Integración.
¾ Filtros pasa bajo, alto y banda, configurables
(3Hz a 40KHz en pasos de 1 Hz)
Fig. 9.3. A Medición de Datos Estáticos
.
Con formato: Numeración y
viñetas
¾ Temperatura
¾ Velocidad (60 a 100.000 rpm)
¾ Voltaje proporcional (incluyendo dinámicos)
¾ Entrada manual de datos
lámpara estroboscopia
Indicador de Temperatura
Fig. 9.3. B Medición de velocidad y Temperatura
9.3.1 Medidor de Temperatura
Es un Pirómetro infrarrojo, mide en grados °F y °C puede entregar resultados como
máximo, mínimo, y average, además se puede conectar directamente al canal de
entrada del Snapshot Solo el canal B
Estroboscopio: Mide velocidad y se conecta a entrada Keyphasor
Sensor Óptico: Produce un pulso Keyphasor usando cinta reflectante y sensor óptico
¾ Formas de onda Directas y Filtradas
¾ Formas de onda Sincrónicas y
Asincrónicas
¾ Forma de onda Envolvente
¾ Espectro Asincrónico
¾ Espectro Sincrónico
¾ Espectro de Envolvente
¾ Puntos fuera de Ruta
Fig. 9.3.1.1 Medición de Datos Dinámicos
9.3.2 Transferencia de Datos
Comunicación Ethernet, la comunicación es a través de un cable de red desde cualquier
servidor.
Fig. 9.3.2.1 Comunicación con cable de red
El recolector portátil acepta dos entrada
de canales al mismo tiempo y deben
estar asociado en la configuración al
Software, pueden ser dos accelerometer
transducers,
pero
nunca
un
Acelerometer transducers y uno velocity
transducers.
Fig. 9.3.2.2 Advertencia sobre entrada de canales
9.3.3 Captura eventos específicos:
¾ Inusual alineamiento del sistema.
¾ Condiciones de operación especial.
¾ Antes y después de un balanceo.
¾ Grabando eventos y otros.
Fig. 9.3.3.1 Conexión para capturar datos de otras fuentes
9.4 Operar con recolector portátil Snapshot
Con formato: Numeración y
viñetas
9.4.1 Bajar y/o subir una ruta.
Con formato: Numeración y
viñetas
Para bajar una ruta desde System1 al recolector portátil Snapshot o subir una ruta
desde el recolector portátil Snapshot a System1, debe estar conectado el cable de red.
El cual se conecta a un servidor llamado Citrix, se puede hacer desde cualquier punto
de red.
Fig. 9.4.1.1 Conexión a cable de red
¾ Pasar una ruta y lo pueda leer Snapshot (recolector portátil) se debe hacer lo
siguiente:
¾ Abrir System1 configuración
¾ Lado derecho aparece Routes. En la cual deben estar el o los equipos a
monitorear.
• Aparecen los equipos
bajados al recolector
portátil.
• Estos equipos son
para monitorear en
terreno.
Snapshot
System1
• Aparecen los datos
de ruta (Route).
• Estos equipos son
para bajar al
recolector Snapshot
Fig. 9.4.1.2 Pantalla recolector Snapshot
Con formato: Numeración y
viñetas
¾ Encender el equipo, Aparece esta pantalla. (Display).
¾ Nos muestra todos una gama de iconos, para este caso seleccionar Colector de
datos (data collector).
Fig. 9.4.1.3 Pantalla principal de aplicación
Con formato: Numeración y
viñetas
Con formato: Numeración y
viñetas
¾ Enter - Data Collector.
¾ Route Manager.
Enter
Desplazar
Fig. 9.4.1.4 Route Manager
¾ Enter - Transfer Manager (Transferencia del gerenciamiento).
Fig. 9.4.1.5 Transfer Manager
Con formato: Numeración y
viñetas
Aparece la pantalla Transfer Manager Connect
•
Clic en System1 (172.233.0.8)
Tranfer Manager Connect
Add
connection
System1
(172.233.0.8)
Snapshot ID: 00e046001a85
Fig. 9.4.1.6 Transfer Manager Connect
Clic en System1 (172.233.0.8) aparece en pantalla Transfer Manager: Data Control
manager.
¾ Snapshot (Pantalla lado izquierdo) están las rutas a realizar o realizadas.
Con formato: Numeración y
viñetas
¾ En System1 (Pantalla lado derecho) están las rutas configuradas en System1
para transferir a Snapshot.
Transfer Manager: Data Control manager
Snapshot
System1
101 CA/CB
S1 Área Servicio
101 CA/CB
Connected to 172.23.30.8
Fig. 9.4.1.7 Ruta a Transferir
Con formato: Numeración y
viñetas
¾ Marcar la ruta a transferir de System1 – Snapshot ( S1 Área Servicio)
¾ Marcada la ruta apretar Enter o
y la ruta se transferirá a Snapshot
¾ Para subir la ruta realizada Snapshot – System1 apretar Enter o
y la ruta
se transferirá a System1.
Transfer Manager: Data Control manager
Snapshot
System1
101 CA/CB
101 CA/CB
S1 Area Servicio
Connected to 172.23.30.8
Fig. 9.4.1.8 Transferir Ruta a System1
9.5 Configuración de un punto fuera de ruta
Con formato: Numeración y
viñetas
Los puntos fuera de rutas se utiliza cuando tenemos la necesidad de medir algún punto
de un equipo y no esta configurado o bien no se bajo la ruta.
¾ Encender el recolector portátil (ON) se despliega la pantalla Application Manager.
Enter en Icono Data Collector.
¾ Seleccionar el icono Análisis.
Enter
Desplazar
ON / Off
Fig. 9.5.1 Punto fuera de ruta
Con formato: Numeración y
viñetas
Off Tour es el punto fuera de ruta el cual se medirá, podemos cambiar el nombre, en el
icono configuración de parámetros, ejemplo 203J.
Retornar a la pantalla anterior.
Nos lleva a una pantalla mostrando los tipos de medición.
Configuramos los parámetros a medir de la maquina, ejemplo, punto,
Agrega un nuevo punto a la ruta.
Quita un punto de la ruta.
Fig. 9.5.2 Iconos de configuración de puntos fuera de ruta
Apretar Enter y comienza a tomar la lectura para la cual se configuro el punto, los
valores de lectura se pueden ver directamente en pantalla, también se puede subir a
System1 para analizarlo en el computador.
Enter
Fig. 9.5.3 Valores de lecturas
CAPITULO X
Tipos de vibraciones mecánicas
TIPOS DE VIBRACIONES MECANICAS
Interés principal para el Mantenimiento deberá ser la identificación de las
amplitudes predominantes de la Vibraciones detectadas en el elemento o máquina, la
determinación de las causas de la vibración, y la corrección del problema que ellas
representan. Las consecuencias de las Vibraciones Mecánicas son el aumento de los
esfuerzos y las tensiones, pérdidas de energía, desgaste de materiales, y las más
temidas: daños por fatiga de los materiales.
10.1 Análisis Espectral
Cuando se mide una máquina, se genera una 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 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.
Fig. 10.1.1 Esquema de un análisis espectral
10.2 Desbalance
Desbalance Estático
Producido generalmente por desgaste radial superficial no uniforme en rotores en
los cuales su largo es despreciable en comparación con su diámetro. El espectro
presenta vibración dominante con una frecuencia igual a 1 X RPM del rotor.
Fig. 10.2.1 Desbalance Estático
Desbalance Dinámico
El desbalance dinámico ocurre en rotores medianos y largos. Es debido
principalmente a desgastes radiales y axiales simultáneos en la superficie del rotor. El
espectro presenta vibración dominante y vaivén simultáneo a frecuencia igual a 1 X
RPM del rotor Se recomienda para corregir la falla balancear el rotor en dos planos
Fig. 10.2.2 Desbalance Dinámico
10.3 Desalineamiento
Desalineación General
La mayoría de los casos de desalineación son una combinación de los tipos
angular y paralelo. El diagnóstico presenta picos 2x más fuertes que los picos 1x y en la
existencia de picos axiales 1x y 2x. Noten que altos niveles axiales 1x no están
causados por desbalance en rotores sobresalientes.
Efectos de la Temperatura en la Alineación
La mejor alineación de cualquier máquina siempre ocurrirá solamente a una
temperatura de operación y se espera que esta sea su temperatura de operación
normal. Es imperativo que las mediciones de vibración para el diagnóstico de
desalineación sean hechos con la máquina a su temperatura de operación normal.
Causas de Desalineación
La desalineación esta causada por las condiciones siguientes:
¾ Armado impreciso de los componentes, como motores, bombas etc.
¾ La posición relativa de los componentes se altera después del montaje.
¾ Distorsión debido a fuerzas en tuberías.
¾ Distorsión en soportes flexibles debido a torque.
¾ Expansión de la estructura de la maquina debido al alza de la temperatura.
¾ El frente del acoplamiento no está perpendicular al eje.
¾ "Pie Suave", esto es cuando una máquina se altera cuando los pernos de fijación
son puestos bajo fuerzas de torque.
Desalineación Angular:
Ocurre cuando el eje del motor y el eje conducido unidos en el acople, no son
paralelos Caracterizado por altas vibraciones axiales. 1X RPM y 2X RPM son las más
comunes, con desfase de 180 grados a través del acople. También se presenta 3X
RPM. Estos síntomas también indican problemas en el acople.
Fig. 10.3.1 Desalineación Angular
Desalineación Paralela:
Los ejes del motor y del rotor conducido están paralelos, pero no son colinéales.
Se pueden detectar altas vibraciones radiales o tangenciales en los rodamientos en
cada lado del acoplamiento a 2X RPM, predominante, y a 1X RPM, con desfase de 180
grados a través del acople. Cuando aumenta la severidad, genera picos en armónicos
superiores 4X y 8X.
Fig. 10.3.2 Desalineación Paralela
10.4 Remolino de Aceite / Latigazo de Aceite (Oil Whirl)
Este tipo de vibración es una condición muy destructiva que ocurre solamente en
maquinas equipadas con descansos lubricados a presión, y que funcionan a
velocidades relativamente altas, el Oil whirl es una condición en la que ocurre una
fuerte vibración entre 0. 38x 0. 48x, nunca aparece en exactamente 0. 5x, pero siempre
está más bajo de la frecuencia de rotación.
El problema de los torbellinos de aceite normalmente se atribuye a diseño
incorrecto del descanso, desgaste excesivo y un aumento de la presión del lubricante o
un cambio de la viscosidad del aceite. Las llamadas velocidades críticas son
velocidades en las que se excita una frecuencia natural del eje. La mayoría de las
máquinas con ejes largos tendrán varias velocidades críticas y la velocidad de
operación estará por lo general arriba de la primera velocidad crítica.
Fig. 10.4.1 Remolino de aceite (Oil Whirl)
10.5 Holgura Mecánica Eje-Agujero
Fig. 10.5.1 Holgura Mecánica
Aflojamiento de manguitos, tolerancias de manufactura inadecuadas (con juego),
y holgura entre el impulsor y su eje en bombas. Causa un “corte” en la forma de onda
en el dominio del tiempo.
La falla genera múltiples armónicos y sub-armónicos de 1X RPS, destacándose
los armónicos fraccionarios 1/2 X, 1/3 X, 1.5 X, 2.5 X, Frecuentemente la fase es
inestable y el nivel máximo tiende a una dirección notable realizando lecturas radiales
espaciadas 30 grados entre si.
10.6 Soltura Estructural
Fig. 10.6.1 Soltura Estructural
Ablandamiento o desplazamiento del pié de la máquina, por holgura en los
pernos de la base o por deterioro de los componentes de la sujeción El espectro
presenta vibración a 1X RPM en la base de la máquina con desfase a 180 grados entre
los elementos sujetados en el anclaje. Altamente direccional en la dirección de la
sujeción.
10.7 ROTOR O EJE PANDEADO
Fig. 10.7.1 Rotor o eje pandeado
Se produce por esfuerzos excesivos en el eje Genera Vibración AXIAL alta con
diferencia de fase de 180 grados medida en los dos soportes del rotor. La vibración
dominante es de 1X RPM si el pandeo está cercano al centro del eje, y es de 2X RPM
si el pandeo está cerca del rodamiento.
10.8 Correas O Bandas
Excentricidad de Poleas: Fácilmente confundible con desbalance. Ocurre
cuando el centro de rotación no coincide con el centro geométrico en una polea o
engranaje La mayor vibración ocurre a 1 X RPM del elemento con excentricidad, en
dirección de la línea que cruza por los centros de los dos rotores.
Fig. 10.8.1 Excentricidad de Poleas
Desgaste de la Correa: Ocurre por sobrepaso de la vida útil de la banda, o por
desgaste excesivo de la misma Las frecuencias de bandas siempre están por debajo de
la frecuencia del motor o máquina conducida. Normalmente se encuentran cuatro picos
y generalmente predomina el de 2x frecuencia de banda.
Fig. 10.8.2 Desgaste de Correas
Resonancia de Correas:
Sucede si la frecuencia natural de la banda coincide o se aproxima a las RPM del
motor o de la máquina conducida. El espectro muestra altas amplitudes de la frecuencia
de resonancia y la frecuencia de excitación de banda, siendo la frecuencia de
resonancia la predominante.
Fig. 10.8.3 Resonancia de Correas
Desalineación entre Poleas:
Se dan tres tipos, desalineación paralela, desalineación angular y casi todas las
desalineaciones que se observen en la práctica son una combinación de las 2
anteriores.
Estas generan vibraciones anormales en sentido axial y radial excitación del pico
representativo de la velocidad 1X RPM, especialmente en sentido axial.
Fig. 10.8.4 Desalineación de Poleas
10.9 Flujo De Líquidos
Frecuencia De Aspas: Frecuencia a la cual, cada aspa pasa por un punto de la
carcaza. Producida por obstrucciones, cambios abruptos de direcciones o desgastes de
juntas La BPF (frecuencia de paso de aspas) es excitada en sus primeros dos
armónicos con bandas laterales. La BFP es igual al número de aspas por la frecuencia,
algunas veces coincide con la frecuencia natural lo cual causa altas vibraciones.
Fig. 10.9.1 Frecuencia de Aspas
Cavitación: Es la entrada de aire o vaporización de un fluido dentro de la bomba.
Ocurre cuando la presión de fluido es menor que la presión de vapor a esta
temperatura. La cavitación causará erosión a las partes internas de la bomba, el
espectro muestra una vibración a altas frecuencias del orden de 2000 Hz.
Fig. 10.9.2 Cavitación
10.10 Bombas Con Engranes
Bombas con engranes se usan para bombear aceite de lubricación, y casi
siempre tienen un componente de vibración fuerte en la frecuencia del engranaje, que
es el número de dientes en el engrane por las RPM. Este componente dependerá
fuertemente de la presión de salida de la bomba.
Si la frecuencia del engranaje se cambia de manera significativa, y hay una
aparición de armónicos o de bandas laterales, en el espectro de vibración, este podría
ser una indicación de un diente roto o dañado de otra manera.
Fig. 10.10.1 Espectro de bombas con engranes
10.11 Fallas En Rodamientos
Falla en pista interna:
Grietas o picaduras del material en la pista interna, Se produce una serie de
armónicos siendo los picos predominantes 1X y 2X RPM la frecuencia de falla de la
pista interna, en dirección radial. Además el contacto metal - metal entre los elementos
rodantes y las pistas producen pulsos en el dominio del tiempo del orden de 1-10 Khz.
Fig. 10.11.1 Falla rodamiento pista interna
Falla en pista externa:
Grietas o picaduras del material en la pista externa, Se produce una serie de
armónicos siendo los picos predominantes 1X y 2X RPM la frecuencia de falla de la
pista externa, en dirección radial. Además el contacto metal - metal entre los elementos
rodantes y las pistas producen pulsos en el dominio del tiempo del orden de 1-10 Khz.
Fig. 10.11.2 Falla rodamiento pista externa
Falla En Elementos Rodantes:
Se produce una serie de armónicos siendo los picos predominantes 1X y 2X RPM
la frecuencia de falla de los elementos rodantes, en dirección radial. Además el
contacto metal - metal entre los elementos rodantes y las pistas producen pulsos en el
dominio del tiempo del orden de 1-10 Khz.
Fig. 10.11.3 Falla en elemento rodante
Deterioro de jaula:
Deformación de la jaula, caja o cubierta que mantiene en su posición a los
elementos rodantes.
Se produce una serie de armónicos de la frecuencia de la jaula siendo los picos
predominantes 1X y 2X RPM de la frecuencia de falla en jaula, en dirección radial o
axial.
Fig. 10.11.4 Falla de la jaula
10.12 Fallas En Engranajes
Estado Normal: Espectro característico de un engranaje en estado normal
Espectro característico del engrane: El espectro mostrará armónicos 1 X y 2 X RPM del
piñón conductor y de la rueda conducida. Adicionalmente, mostrará bandas laterales
alrededor de la Frecuencia de Engrane GMF (Gear Mesh Frecuency).
Fig. 10.12.1 Espectro característico de un engranaje en estado normal
Desgaste En Diente: Ocurre por operación más allá del tiempo de vida del
engranaje, contaminación de la grasa lubricante, elementos extraños circulando en la
caja del engrane o montaje erróneo Su espectro se caracteriza por la aparición de
bandas laterales alrededor de la frecuencia natural de vibración (FN) del engrane
defectuoso. El espaciamiento de las bandas laterales es 1 XRPM del engrane
defectuoso.
Fig. 10.12.2 Espectro de un engranaje con desgaste
Sobrecarga En Engrane
Fig. 10.12.3 Espectro de sobrecarga en engranaje
La excentricidad ocurre cuando el centro de simetría no coincide con el centro de
rotación. El backlash se produce cuando, al terminar el contacto entre dos dientes, los
dos siguientes no entran inmediatamente en contacto el espectro muestra aumento
considerable de las bandas laterales alrededor del la GMF y Fn. El engranaje con
problemas es indicado por el espaciado de las bandas laterales.
Si el problema es blacklash, la GMF debe disminuir con el aumento de la carga
Para corregir el problema, el engranaje debe ser reensamblado o reemplazado si se
encuentran problemas de manufactura.
CAPITULO XI
Casos de fallas reales
CASOS DE FALLAS REALES
11.1 Descripción del Aero-nfriador.
Para el enfriamiento de condensado de las plantas se utilizan aero-enfriadores
los cuales se monitorean las vibraciones del motor eléctrico y rodamientos del Fin-Fan,
en total son 180 aero-enfriadores por Planta. El Fin-Fan tiene un rodamiento inferior de
carga axial y un rodamiento superior de carga radial, al igual que el motor eléctrico, el
movimiento se transmite mediante correa de una banda y poleas.
El rodamiento inferior del fan es de rodillos a rótula auto-alineables y muy robustos. Las
dos hileras de rodillos hacen que los rodamientos puedan absorber cargas elevadas.
Fig. 11.1.1. Esquema del Aero-enfriador
Correa
Motor
Eléctrico
Rodamiento Inferior
Fig. 11.1.2 Rodamiento
Inferior del Fan desarmado
se aprecia las 2 corridas de
polines con sus jaulas.
11.2 Falla de Rodamiento Inferior E-305-20F
Espectro tomado en Marzo
2007,
muestra
niveles
normales de vibraciones,
solo se aprecia un Peak al
1x
1x que son las rpm del
Fan. Se debe considerar
que aunque los valores
• La zona entre 10 y 40 KCPM presenta levemente
picos con una amplitudes promedio 0.2 mm/seg.
son bajos ya hay una falla
• También presenta zona de pasto (ruido)
insipiente del rodamiento
(seguir monitoreando).
Fig. 11.2.1 Espectro de Rodamiento sin falla
Fig. 11.2.2 Espectro de Rodamiento con falla
En Marzo 2008 los valores
de vibraciones aumentaron
debido al mayor daño del
rodamiento inferior del FinFan. Se producen bandas
laterales alrededor de la
frecuencia del rodamiento.
También se observa una
serie de picos muy cortos al
ritmo
de
los
polines
pasando por zona dañada.
Fig. 11.2.3 Daño en pista de cubeta inferior y pista interior
La frecuencia de falla del rodamiento se
presenta a los 15KCPM
Fig. 11.2.4 Frecuencia de falla del rodamiento
Formas de Ondas Asincrónicas
Fig.11.2.5 La forma de onda
asincrónica
no
se
presenta
limpia debido a que esta en el
inicio de la falla. La forma de
onda es periódica, típica de los
rodamientos.
Fig.11.2.6 Los periodos son
mas compactos, los impulsos
por
la
falla
de
las
pistas
aumentan En esta etapa de la
falla.
Fig.11.2.7 La tendencia de las
vibraciones en valores absolutos
va en aumento debido a la falla
del elemento rodante.
11.3 Falla de rodamiento Inferior E-405-21F
El rodamiento presenta una falla
en la pista exterior. Comparado con la
falla anterior cabe destacar que los
niveles de amplitud son alrededor de
0.5 a 0.6 mm/seg. Estos impactos son
Tono de rodamiento
más bajos que la falla anterior, lo que
indica
que
la
falla
de
estos
rodamientos dependen más de la
frecuencia que de la amplitud para
decidir el cambio. Fig. 11.3.1
Fig. 11.3.1
La Fig. 11.3.2 muestra la pista externa del rodamiento con el daño producido por
los polines, estas grietas producen impactos que son los primeros estados de la falla
del rodamiento el que producirá frecuencias de vibración no sincrónicas que se llaman
"tonos de rodamientos", y sus armónicos. La Fig. 11.3.3 indica la forma de onda
asincrónica indicando los impactos por cada periodo de tiempo.
Fig. 11.3.2 Pista externa con el daño
Fig. 11.3.3 Forma de onda asincrónica
11.4 Correa suelta y Pérdida de paso del Fin-Fan E-405-27F
En el primer caso tenemos la correa que esta suelta debido a una tensión
incorrecta como se ve en el espectro, la frecuencia natural de la banda coincide o se
aproxima a las RPM del motor 1x o de la máquina conducida e indica altas amplitudes
de la frecuencia de resonancia ( entra en resonancia).
La frecuencia natural puede ser alterada cambiando la tensión de la correa o
banda. Cuando hay desgaste por cumplimiento de la vida útil de la correa, o por
desgaste excesivo de las poleas. Las frecuencias de bandas siempre están por debajo
de la frecuencia del motor o máquina conducida y generarán vibración a la frecuencia
fundamental de paso de correa y sus armónicos. Se puede corregir el problema siempre
y cuando si la correa no presenta demasiado desgaste es tensionarla.
Fig. 11.4.1 Espectro la frecuencia natural de la Correa
Fig. 11.4.2 Correa con desgaste
Fig. 11.4.3 desgaste de Polea M. Eléctrico
En el segundo caso tenemos un severo desgaste de la correa Fig.11.4.2 Con lo
que provoca la pérdida del paso de esta con las poleas causando altas vibraciones al
1x, también se pierde tensión de la correa produciendo resonancia, El excesivo
desgaste de la polea del motor eléctrico Fig. 11.4.3 y desalineamiento son los factores
causales de la falla. En este tipo de espectro normalmente se encuentran cuatro picos y
generalmente predomina el de 2x frecuencia de banda con amplitudes inestables.
Fig. 11.4.4 Espectro de Correa y polea desgastada
11.5 Falla Turbina a vapor por desbalance
Fig. 11.5.1 Turbina a Vapor
Fig. 11.5.2 Rotor de Turbina 106UJT
¾
Servicio: Se utiliza para mover un
ventilador que suministra aire a una
caldera de vapor 106U.
¾
La turbina esta acoplada a una caja
reductora y posteriormente a un Fan.
¾
La velocidad de operación en servicio
4570 RPM y Potencia 200 HP
¾
Historia: Al colocarse en servicio
presenta ruido y altas vibraciones, se
toma los datos vibraciones y temperaturas. Los espectros y análisis se indican en
las siguientes láminas.
Valores de vibraciones debida al desbalance
Espectro tomado lado no
conductor, en la posición
vertical
manifiesta
un
desbalance dinámico, la
frecuencia
de
vibración
predominante esta al 1x
de las RPM de la pieza
desbalanceada.
La amplitud de la vibración
es mayor en el sentido de
medición radial, vertical,
con algunos armónicos 1X.
Fig. 11.5.3 Espectro al 1x y sus múltiplos
El desbalance de este tipo
de
1x RPM
rotor
(rotor
saliente)
presenta a menudo como
resultado una gran amplitud
de la vibración en sentido
axial al 1x y al mismo tiempo
en la dirección radial.
Fig. 11.5.3 Espectro Rotor Turbina al 1x típico de desbalance
Fig.11.5.3 Mecanismo de sobre velocidad
Fig. 11.5.4 Rodamiento axial
Mecanismo
Sobre velocidad
Rodamiento
Posición 2
Posición 1
Shim
Causa de la falla: Para balancear el rotor el mecanismo de sobre velocidad se
instala en una posición fija (posición 1), Fig.11.5.3 Después de balanceado se
desmosta (mecanismo de sobre velocidad) para poder instalar otras piezas,
posteriormente se instala definitivamente en su posición final.
Cuando se volvió a colocar este dispositivo de sobre velocidad se instaló una
laina entre la cara de este y el rodamiento Fig. 11.5.4 Quedando en la posición 2,
cambiando el centro de la masa lo que provoca que el rotor quede desbalanceado
provocando vibraciones a la
turbina.
• Fig.11.5.5
Espectro
después de la reparación
del rotor de la turbina a
vapor.
11.6 Problema de balance Motor Eléctrico PM-3002B
En la prueba del motor eléctrico (3000 RPM) en terreno presenta altas
vibraciones en dirección radial 2.5 a 5 mm/seg.
La frecuencia de vibración
predominante se manifiesta a 1x de rpm, La amplitud de la vibración es mayor en el
sentido de medición radial, tipo de desbalance dinámico, predominante en la dirección
Vertical y con algunos armónicos al 1X.
Fig.10.6.1 Espectro Motor Eléctrico con falla
Origen de la falla: la causa se debió a que se balanceo sin media chaveta y
según la norma IEC 34 – 14. En Talleres se volvió a girar nuevamente el motor, sin la
media chaveta esta vez los valores de la vibración aumentan y quedan al límite de lo
recomendado.
Se recomienda usar la norma ISO 1940 G2, 5 para compensar el rotor, ya que
eventualmente estaría en el umbral de la inestabilidad, Lo que hace riesgoso dejarlo en
las condiciones actuales.
Se determina que para un requerimiento G2, 5 existe desbalance en ambos
planos. Se procede a corregir por medio de aporte de masa en las aletas 14 grs. y 10
grs. En el plano 1 y 2 respectivamente. Luego de la corrección, la verificación del
residual arroja valores muy por dentro del requerimiento G2, 5 para este equipo.
Finalmente se realiza la prueba con y sin chaveta y en ambos casos se obtiene
una mejora significativa del nivel de vibraciones, mencionando si, que siempre sin la
media chaveta las magnitudes se incrementa.
PLANILLA DE MEDICIÓN DE VIBRACIONES
Lectura Inicial
(norma IEC 34-14)
Punto
Con Chaveta
Lectura Final
(Norma G2,5)
Sin Chaveta
Peak
RMS
Con Chaveta
Peak
RMS
Sin Chaveta
Peak
RMS
medición
Peak (medido)
RMS
1
1.120
0.79
2.430
1.72
0.756
0.53
1.490
1.05
2
2.020
1.43
6.710
4.74
0.593
0.42
1.540
1.09
3
0.660
0.47
4.970
3.51
0.797
0.56
2.030
1.44
4
2.060
1.46
3.690
2.61
0.194
0.14
1.610
1.14
5
1.020
0.72
0.593
0.42
0.193
0.14
0.871
0.62
6
1.090
0.77
6.070
4.29
0.882
0.62
2.460
1.74
(medido)
(medido)
Tabla de severidad
Valor rms máximo de vibración
Clase de
Rotación
Balanceo
RPM
80 a 132
132 a 225
225 a 400
N
600 a 1800
1800 a
3600
1.8
1.8
2.8
( norma )
R
( Reducido )
E
( Especial )
1.8
2.8
4.5
600 a 1800
1801 a
3600
0.71
1.12
1.8
1.12
1.8
2.8
600 a 1800
1801 a
3600
0.45
0.71
1.12
0.71
0.12
1.8
Fig.10.6.2 Planilla de medición de vibraciones
(medido)
CAPITULO XII
Conclusiones
CONCLUCIONES
11.1 La integración de tecnologías, la tendencia del monitoreo de condiciones de los
equipos rotatorios ha unificado a los departamentos de Mantenimiento a utilizar un
conjunto de tecnologías orientadas a los principales modos de falla, la utilización
de sistemas expertos pueden diagnosticar, generar alarmar y en ocasiones
corregir automáticamente el comportamiento de la maquinaria para hacer más
eficiente esta estrategia de operación y el mantenimiento.
11.2 Se reconocen que esta estrategia no es capaz de localizar todas las fallas de la
maquinaria ya que depende de la cantidad de técnicas y tecnologías aplicadas y
frecuencia de monitoreo.
11.3 System1, con su nueva tecnología actualmente ofrece una amplia variedad de
aplicaciones, para monitorear variables, crear tendencias y guardar datos para el
análisis de maquinas rotatorias.
11.4 La configuración en System1 depende de las necesidades a monitorear en cada
equipo. Los factores de éxito para obtener un resultado del monitoreo y
posteriormente un adecuado análisis dependerá:
¾ De la selección adecuada de las tecnologías, las cuales deben estar dirigidas a
las causas de falla y sus síntomas.
¾ Determinación adecuada de la frecuencia de monitoreo.
¾ Habilidades y destrezas para interpretar los resultados y las tendencias,
Métodos y programas de almacenamiento y análisis de la información.
¾ Establecimiento de límites y alarmas adecuados, lo cual fomentara a realizar un
proceso de monitoreo de alta calidad, aumentando el tiempo medio entre falla,
reducir fallos prematuros a equipos de planta y el costo del mantenimiento;
aumentando la productividad, la seguridad personal y medioambiental.
ANEXO
Terminología
ANEXOS.
Terminología
Diagnóstico
Proceso para determinar con alta probabilidad de certeza, la condición
mecánica de los equipos rotatorios utilizando los datos del monitoreo y
experiencias de todas las áreas de la Organización.
Monitoreo
Mediciones en los equipos en forma periódica de acuerdo a un programa
preestablecido.
Monitoreo en línea
Tienen sensores disponibles para monitorear las variables mecánicas de los
equipos críticos y están configurados en el programa dedicado DM-2000 y la
administración de la información es automática.
Puntos
Lugar determinado en cada equipo para realizar sucesivos monitoreos en un
mismo lugar.
Configuración
Especificación del punto a monitorear configurado el Programa, vale decir
las unidades de medición, el tipo de sensor (vibración, temperatura, presión,
etc.), la frecuencia de monitoreo, las escalas máximas, las descripciones,
etc.
Rutas
Grupo de equipos con sus respectivos puntos, asociados de tal forma que
permiten un monitoreo ordenado en terreno.
Colector
Micro-computador destinado a colectar y acondicionar las señales de los
sensores instalados en los equipos ó sensores portátiles, que luego
transfiere al software dedicado en forma de rutas.
Snapshot
Recolector portátil de toma instantánea.
Banda Ancha
Un nivel de vibración general ,que abarca un largo rango de frecuencias se
llama una medición de banda ancha, opuesto a una medición de angosta,
donde la energía se mide en bandas angostas de frecuencia.
Espectro
Sinónimo de dominio de la frecuencia. El espectro es el resultado de
transformar la señal del dominio del tiempo en el domino de la frecuencia. Es
la descomposición de una señal de tiempo en una colección de ondas
senoidales. .
Acelerómetro
Es un transductor, cuya salida eléctrica es directamente proporcional a la
aceleración en un rango ancho de frecuencias. La respuesta de alta
frecuencia de un acelerómetro está limitada por su resonancia interna
mecánica inevitable. La mayoría de los acelerómetros tiene una respuesta
hasta un o dos hertzios.
Forma de onda
Es la forma de una señal en el dominio de tiempo como se ve en la pantalla
de un osciloscopio. Es una representación visual o gráfica del valor
instantáneo de la señal, trazado contra el tiempo. La inspección de la forma
de onda puede a veces proporcionar información acerca de la señal que el
espectro de la señal no enseña.
Filtro de paso alto
Un filtro que deja pasar frecuencias arriba de una frecuencia específica,
llamada la frecuencia límite. Los filtros de alto paso se usan en
instrumentación para eliminar el ruido de baja frecuencia y para separar
componentes alternantes de componentes CD en una señal.
Filtro de paso bajo
Un filtro de paso bajo es un filtro que pasa componentes de señales a
frecuencias más bajas que una frecuencia específica, llamada la frecuencia
límite.
Filtro de paso de Banda
Es un filtro que solamente deja pasar energía entre dos frecuencias que se
llaman las frecuencias límites superior e inferior. Los filtros de paso de
banda pueden ser fijos, con frecuencias límites constantes, y pueden ser
variables, donde las frecuencias límites varían con el tiempo.
Onda
Una onda es un disturbio que se propaga a través de un medio, y que
resulta en un movimiento oscilatorio local del medio. Las ondas transmiten
energía en el medio y viajan a velocidades características que dependen del
medio.
Transductor
Es un aparato que convierte un tipo de energía como vibración o sonido en
un tipo diferente de energía. Generalmente una corriente eléctrica o un
voltaje. Transductores son el corazón de los sistemas de monitoreo.
Algunos tipos de transductores son mucho más confiables y más lineales
que otros; un ejemplo es el acelerómetro piezo eléctrico que es el mejor tipo
para medición de vibración.
BIBLIOGRAFIA
¾ Bently Nevada Corporation.
¾ www.bently.com
¾ Tutorial de vibraciones para mantenimiento mecánico (Internet).