N° 11 SETIEMBRE 2004 El presente documento tiene por objeto registrar y difundir internamente los casos, novedades y experiencias propias dentro del Mantenimiento Predictivo /Proactivo y ponerlos a disposición del Mantenedor de Planta para conocimiento y discusión de causas que producen fallas. N uevamente volvemos a encontramos para compartir Casos y experiencias dentro del Mantenimiento Predictivo / Proactivo, y en esta ocasión con la satisfacción de haber alcanzado el tan anhelado objetivo como es la Certificación Personal ISO como Analista Internacional en Vibraciones Nivel II, ISO 18.436, llevado a cabo la semana del 23/08/04 al 27/08/04 en Bs. As. Mediante el auspicio de la firma JPS de Argentina. Aquí algunas fotos ilustrativas de aquel evento para compartir. INSPECCION POR ULTRASONIDO EN PLANTA COMPRESORA CNEL. CORNEJO (SALTA) El pasado mes de Julio realizamos una visita de inspección de fugas de presión por Ultrasonido (40 KHz.) con uso de módulo Scanner, con método de detección de grueso a fino y sonda de concentración en equipos e instalaciones de Planta. Fuga Press. Fuga Press. Yac. Ramos, Salta Arg. AñoII,, N° 11, Setiembre 2.004 Edición / Publicación: M. Sánchez Mto. Pred./ Proact. E-Mail: [email protected] 1 Introducción: L os rodamientos se encuentran entre los componentes más importantes en la inmensa mayoría de las máquinas, y se exige de ellos gran capacidad de carga y fiabilidad. En consecuencia, es absolutamente natural que los rodamientos jueguen un papel de tal importancia, que, durante años han sido objeto de extensa investigación. Desgraciadamente sucede algunas veces que un rodamiento no alcanza su vida nominal calculada. Puede haber varias razones para esto, por ejemplo, cargas más pesadas que las previstas, lubricación inadecuada o insuficiente, manipulación negligente, obturaciones ineficaces, o ajustes demasiados fuertes que provocan insuficiente juego interno del rodamiento, ect. Cada de estos factores originan su propio tipo de avería e imprime su particular huella en el rodamiento. Consecuentemente, examinando un rodamiento averiado, en la mayoría de los casos es posible formar un a opinión sobre la causa del fallo y adoptar la medida precisa para evitar su repetición. Desarrollo: * Diferentes tipos de daños en Rodamientos Cada una de las diferentes causas de averías del rodamiento genera su propio y peculiar deterioro. Tal deterioro, conocido como daño primario, da lugar después a daños secundarios que inducen a la avería (desconchado y rotura). También el deterioro inicial puede exigirnos prescindir del rodamiento, por ejemplo, debido a un juego interno excesivo, vibración, ruido y así sucesivamente. Un rodamiento averiado, ostenta frecuentemente una combinación de daño inicial y daño secundario. Daño Inicial o Primario: • • • • • • Desgaste Indentación Adherencia Fatiga superficial Corrosión Daño por corriente eléctrica Daño Secundario: • • Desconchado (descascarillado) Roturas * Análisis espectral para distintas fallas en Rodamientos: Amplitudes Relativas de las Pistas Internas y Externas: Normalmente, la amplitud de la pista externa es más alta que la de la pista interna. Esto probablemente se deba al hecho de que el transductor está más cerca de la pista externa. Además, la señal vibratoria de la frecuencia de la pista interna (o armónicas) debe pasar a través de varias interfaces más, incluyendo los elementos rodando constantemente, en su camino hacia el transductor de vibraciones. Yac. Ramos, Salta Arg. AñoII, N° 11, Setiembre 2.004 Edición / Publicación: M. Sánchez Mto. Pred./ Proact. E-Mail: [email protected] 2 Orden de Aparición Usual de las Frecuencias de Defecto: Habitualmente los defectos aparecerán primero en las pistas antes que los problemas se propaguen a las bolillas y el canasto. Por ello las frecuencias de las pistas internas y externas se establecen normalmente antes de la aparición de una frecuencia de giro de bolillas. Luego, la frecuencia del canasto puede aparecer normalmente tanto como una frecuencia fundamental o como una banda lateral de otra frecuencia. Probablemente la frecuencia de giro de bolillas aparecerá a veces como una banda lateral por encima y por debajo de la frecuencia de defecto de la pista interna o externa. Donde aparece Normalmente la Frecuencia de Canasto: Aunque generalmente se piensa en los problemas de los rodamiento como problemas de alta frecuencia, las frecuencias fundamentales del canasto siempre serán subsincrónicas, abarcando desde aproximadamente .33X RPM hasta .48X RPM, con la mayoría cayendo entre .35X RPM y .45X RPM. De todos modos la frecuencia del canasto no aparecerá normalmente en su frecuencia fundamental. En cambio, más a menudo aparecerá como bandas laterales alrededor de la frecuencia de giro de bolas (BSF), o al rededor de las frecuencias de pistas (BPFO o BPFI), con la frecuencia de diferencia de bandas laterales igual a la frecuencia de canasto (FTF). Frecuencias generada por Fallas en Bolas o Rodillos: Cuando se produce un defecto en los elementos rodantes, a menudo generará una frecuencia no solo en la frecuencia de giro (BSF) sino también en la frecuencia de canasto (FTF, también conocida como frecuencia de avance fundamental). La Frecuencia de Giro de Bolas Puede Aparecer si el Canasto Está Roto: La aparición de una frecuencia de giro de bolas no siempre significa necesariamente que hay un defecto en las bolas o rodillos. De todos modos, todavía significa que hay un problema presente. En este caso, puede indicar que el canasto está roto en un remache y si las bolas están empujando con fuerza contra el canasto. Frecuencia Generada si Más de un Elemento Tiene Fallas: Si más de un elemento rodante tiene defectos, se generará una frecuencia igual al número de bolas teniendo defectos X a la frecuencia de giro de bolas. En otras palabras, si hay defecto en 5 bolas o rodillos, la mayor parte de las veces aparecerá una frecuencia de giro de bolas de 5X. Vibración Permitida en las Frecuencias de Defecto de los Rodamientos: Es muy difícil asignar niveles de severidad de vibración definidos para las frecuencias de defecto de los rodamientos, como a lo que se hace comúnmente con la amplitud del desbalanceo en 1X RPM. Por ejemplo, hay una gran variedad de rodamientos en una variedad de máquinas diferentes, cada una de las cuales puede tener diferentes recorridos desde la señal de vibración al transductor. De todos modos, se puede hacer una afirmación que se aplicará casi uniformemente para todos los tipos y combinaciones – la vibración permitida para el desbalanceo en 1X RPM es mucho más grande que la permitida para la frecuencias de defecto de los rodamientos. Mucha investigación ha probado que no hay una repuesta absoluta que pueda darse para las amplitudes de vibración permitida en frecuencias de defectos de los rodamientos. No solo depende de la máquina en particular donde se halla instalado el rodamiento y a qué velocidad operativa está, sino que también depende mucho de qué tipo de falla presenta. De las pruebas y experiencias se rescata que los más importante que se observa para indicar un desgaste significativo del rodamiento es la presencia de un número de armónicas de la frecuencia de defecto de los rodamientos, particularmente si están rodeadas por bandas laterales espaciadas tanto en 1X RPM como en otras frecuencias de defectos en el rodamiento – independientemente de la amplitud. Si están presentes en el espectro, reemplace el rodamiento lo más pronto posible. Yac. Ramos, Salta Arg. AñoII, N° 11, Setiembre 2.004 Edición / Publicación: M. Sánchez Mto. Pred./ Proact. E-Mail: [email protected] 3 * Nuestro Caso de Análisis: La experiencia en esta ocasión quedó perfectamente encuadrada dentro del tipo de falla “Desconchado en camino de rodadura”, producido probablemente por corrosión de contacto y fatiga prematura. El equipo en cuestión es un Aeroenfriador de Propano, cuyos datos de placa y esquema de máquina se ven mas abajo. UNIDAD CONDUCTORA UNIDAD CONDUCIDA Motor eléctrico: 3 x 380 Volt. Marca: WEG Modelo: 180 L 0694 Serie N°: 142437 N R.P.M: 1.470 Reductor (Caja portarodamientos) Marca: Modelo: Serie N°: R.P.M. 332 ESQUEMA DE MAQUINA DE EQUIPO AEROENFRIADOR E-401-A1 4 1 MOTOR 2 3 Lo primero que llamó la atención fue el crecimiento repentino de una componente de frecuencia en el gráfico de cascada de Velocidad correspondiente al punto 1 (lado opuesto al ataque). Aparición de nuevo componente de Fc. Yac. Ramos, Salta Arg. AñoII, N° 11, Setiembre 2.004 Edición / Publicación: M. Sánchez Mto. Pred./ Proact. E-Mail: [email protected] 4 Al realizar la consulta directamente en el espectro correspondiente pudo deducirse que esta nueva componente de frecuencia era coincidente con la frecuencia de defecto de pista interior (BPFI) para un rodamiento 6611 Z C3. Frecuencia de Defecto Pista Interior (BPFI) El espectro de Envolvente de aceleración (Gs. Env.) también confirmó presencia de picos componentes coincidentes con Pista Interior, modulada por RPM del Eje. Componente de Pista interior (BPFI) Yac. Ramos, Salta Arg. AñoII, N° 11, Setiembre 2.004 Edición / Publicación: M. Sánchez Mto. Pred./ Proact. E-Mail: [email protected] 5 La consulta al gráfico de tendencias de ese punto determinó la decisión de ordenar la detención del equipo en su próximo Mantenimiento para realizar reemplazo de los rodamientos, obsérvase en la misma que los valores ya venían transitando una amplitud por arriba del valor prefijado como alarma hasta que este superó un 50 % y es tomada la decisión. Luego, al realizarse el desmontaje y apertura del Motor pudo observarse el tipo de falla “desconchado en camino de rodadura” producida en Pista interior del Rodamiento 6611 Z C3 del lado opuesto al ataque. El análisis posterior concluyó que la misma pudo haber sido producto de una corrosión de contacto avanzada en la superficie de contacto con el Eje, pudo observarse en ambas pistas que las mismas presentaban corrosión avanzada (ver fotografías adjunta). Probablemente el desarrollo de esta corrosión ha ido acompañada de un incremento en volumen que ha conducido a la deformación del aro de rodamiento y sobrecarga localizada. El resultado ha sido fatiga prematura y desconchado. Valor máx. alcanzado antes del cambio de Rodam. Valor luego del cambio de Rodam. Desconchado en Pista Interior de Rodamiento 6211 Z C3. Obsérvase presencia de óxido en cavidades. Vista de Pista Interior y Exterior, obsérvase presencia generalizada de oxido en aro de pista exterior y agujero del eje en pista interior. Yac. Ramos, Salta Arg. AñoII, N° 11, Setiembre 2.004 Edición / Publicación: M. Sánchez Mto. Pred./ Proact. E-Mail: [email protected] 6 * Arribos / Conclusiones: Generalmente, un rodamiento no puede girar eternamente. A menos que las condiciones de funcionamiento sean ideales y no se alcance la carga límite de fatiga, antes o después se producirá la fatiga del material. El período hasta que aparece el primer signo de fatiga es función del número de revoluciones a que es sometido el rodamiento y de la magnitud de la carga. La fatiga es el resultado del esfuerzo de cortadura que surge cíclicamente, inmediatamente debajo de la superficie que soporta la carga. Después de algún tiempo, estos esfuerzos causan grietas que se extienden gradualmente hasta la superficie. Conforme los elementos rodantes alcanzan los fragmentos agrietados del material, rompen, y esto es conocido como “flaking” o “spalling” (desconchado o descascarillado). El desconchado se incrementa progresivamente en extensión y finalmente deja al rodamiento inservible. La vida de un rodamiento se define como el número de revoluciones que el rodamiento puede efectuar, antes de que se produzca el desconchado incipiente. Esto no significa que el rodamiento no pueda ser utilizado después. El descascarillado es un proceso continuo y relativamente prolongado y anuncia su presencia por el incremento de los niveles de ruido y vibración en el rodamiento. En consecuencia, y por regla general, hay mucho tiempo para preparar un cambio de rodamiento. Carlos M. Sánchez Predictive Maintenance Vibration Analyst Certified: Category II Vibration Institute USA: ISO 14836-2 Ruta Nac. N° 34, Km. 1431, Gral. Mosconi C/P 4560 Salta, Argentina Tel: 054-03875-4-23333 Int: 680 E. Mail: [email protected] Yac. Ramos, Salta Arg. AñoII, N° 11, Setiembre 2.004 Edición / Publicación: M. Sánchez Mto. Pred./ Proact. E-Mail:[email protected] 7