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CURSO DE ANÁLISIS VIBRACIONAL I

MODULO I: ANALISIS VIBRACIONAL I

 

 1.- REVISION DE LOS CONCEPTOS BASICOS DE VIBRACION   INTRODUCCION EN  ESTA  SECCIÓN,  EFECTUAREMOS  UNA  REVISIÓN  BREVE  DE  ALGUNOS  TÓPICOS  TÍPICOS  QUE  ABARCA  EL    CURSO  DE  “ANÁLISIS  I”,  PARTICULARMENTE RESPONDEREMOS A TEMAS COMO: - ¿QUE ES LA VIBRACION Y COMO PUEDE SER APLICADA  PARA EVALUAR LAS CONDICIONES DE LA     MAQUINARIA? - RESUMEN DE LAS VENTAJAS Y DEBILIDADES DE LOS INSTRUMENTOS TIPICOS DE VIBRACION - RESUMEN DE LOS TRANSDUCTORES DE VIBRACION Y COMO PUEDEN SER SELECCIONADOS     CORRECTAMENTE. - COMPRENSION DE FASES DE VIBRACION Y SU APLICACIÓN. ADEMÁS DE ESOS TEMAS, HABRÁN OTROS QUE SERÁN ABARCADOS EN EL CURSO DE “ANÁLISIS I” Y QUE SERÁN BREVEMENTE REVISADOS EN EL  CURSO  DE  “ANÁLISIS  II”  ;  SIN  EMBARGO,EL  PROPÓSITO    DE  ESTA  INTRODUCCIÓN  ES  HACER  QUE  RECORDEMOS  CONCEPTOS  FUNDAMENTALES  ANTES DE SEGUIR AVANZANDO CON MÁS TEMAS. ¿QUE ES VIBRACION Y COMO PUEDE SER APLICADA PARA EVALUAR LAS CONDICIONES DE LA MAQUINARIA? INTRODUCCIÓN LA VIBRACIÓN ES LA RESPUESTA DE UN SISTEMA A ESTÍMULOS EXTERNOS Y/O INTERNOS QUE CAUSAN OSCILACIONES O PULSACIONES. ECUACIÓN 1

RESPUESTA DE AMPLITUD DE VIBRACIÓN α FUERZA DINAMICA RESISTENCIA DINAMICA

 

 FIGURA 1. MASA EN POSICIÓN DE REPOSO SIN PRESENCIA DE UNA FUERZA DE APLICACIÓN. - LA VIBRACION TIENE TRES PARÁMETROS IMPORTANTES QUE PUEDEN SER MEDIDOS EN:   1.- FRECUENCIA 2.- AMPLITUD  3.- FASE ¿QUE ES LA FRECUENCIA VIBRACIONAL Y COMO ESTA RELACIONADA CON LA FORMA DE ONDA EN EL TIEMPO? LA  FIGURA  2 NOS  MUESTRA  COMO  LA FRECUENCIA  PUEDE  SER CALCULADA ATRAVEZ  DEL  PERIODO DEL TIEMPO (T)  EN UN  CICLO  (SEGUNDO/  CICLO)  E  INVIRTIENDO SU VALOR, DETERMINAMOS LA FRECUENCIA (CICLOS/ SEGUNDO). 

FIG. 2 DESPLAZAMIENTO Y FRECUENCIA DE LA FORMA DE ONDA EN EL TIEMPO

¿CUÁNDO ES CONVENIENTE USAR LA ONDA EN EL TIEMPO EN EL ANÁLISIS? LA ONDA EN EL TIEMPO SON EXCELENTES HERRAMIENTAS DE ANÁLISIS CUANDO EVALUAMOS CAJA DE ENGRANAJES. 

FIG. 3 COMO PUEDE SER VISTO UN DIENTE ROTO EN UN ENGRANAJE EN LA ONDA EN EL TIEMPO Y EN UN ESPECTRO FFT. ¿QUE ES LA AMPLITUD VIBRACIONAL? ¿QUE ES EL DESPLAZAMIENTO EN LA VIBRACION? EL DESPLAZAMIENTO ES LA MEDIDA TOTAL DEL RECORRIDO DE LA MASA ENTRE SUS POSICIONES INFERIOR Y SUPERIOR. ESTE DESPLAZAMIENTO PUEDE SER  EXPRESADO EN MILS. ¿QUE ES LA VELOCIDAD VIBRACIONAL? OBSERVEMOS EN LA FIGURA 4 COMO LA OSCILACIÓN DE LA MASA SUSPENDIDA DE UN RESORTE, ALCANZA SU MAXIMO VALOR DE VELOCIDAD (PICO) AL PASAR  POR SU POSICION NEUTRAL. 

FIGURA 4 LA VELOCIDAD EN LA CURVA DE DESPLAZAMIENTO 

SI OBSERVAMOS EN UNA PANTALLA DE UN OSCILOSCOPIO, LA VELOCIDAD PICO SERÍA EL PICO MAS ALTO, TAL COMO SE MUESTRA EN LA FIG.5.

FIGURA 5 COMO SE PUEDE DETERMINAR LA VELOCIDAD DEL PICO DE UN OSCILOSCOPIO.

¿QUE ES LA ACELERACION VIBRACIONAL?   CUANDO LAS ESTRUCTURA DE UNA MÁQUINA ESTA VIBRANDO. EXPERIMENTA LA PRESENCIA DE LA ACELERACIÓN, TODA VEZ, QUE CONTINUAMENTE SE  PRODUCEN CAMBIOS DE VELOCIDADES EN LAS OSCILACIONES DE ATRÁS HACÍA ADELANTE.  ¿QUE ES LA FASE EN LA VIBRACION? LA FASE ES LA MEDIDA DE CÓMO UNA PARTE ESTÁ EN MOVIMIENTO (VIBRANDO) EN RELACIÓN CON OTRA PARTE O A UN PUNTO FIJO DE REFERENCIA. LA FIGURA  6 NOS MUESTRA DOS MASAS VIBRANDO CON UNA DIFERENCIA DE FASE DE 90 GRADOS.

FIGURA 6 DOS MASAS VIBRANDO CON 90 GRADOS DE DIFERENCIA DE FASE   LA FIGURA 7 NOS MUESTRA DOS  MASAS  IGUALES VIBRANDO CON 180 GRADOS DE DIFERENCIA DE FASE.  LA FIGURA 8 NOS MUESTRA COMO LA FASE SE RELACIONA CON LA VIBRACIÓN DE LA MÁQUINA. 

  FIGURA 7 DOS MASAS CON 180° DE DIFERENCIA DE FASE                

FIGURA 8 RELACION DE FASES EN UNA MAQUINA

COMO LEER LAS FASES EN LA PANTALLA EN LAS SIGUIENTES ILUSTRACIONES, SE PRESENTAN LA DISTRIBUCIÓN DE LOS VALORES ANGULARES DE LAS FASES EN VARIAS ONDAS EN EL TIEMPO. ESTO ES  90° EN LA POSICIÓN SUPERIOR, 270° EN LA POSICIÓN INFERIOR, MIENTRAS QUE 0° / 360° y 180° SE UBICA CUANDO LA AMPLITUD ES CERO.   

     

FIGURA 9 COMO PODEMOS DETERMINAR LA DIFERENCIA DE FASE ENTRE DOS ONDAS EN EL TIEMPO 

FIGURA 10 COMO PODEMOS DETERMINAR LA DIFERENCIA DE FASE ENTRE DOS PUNTOS SOBRE LA MISMA DE ONDA EN EL TIEMPO

RELACIÓN DE FASES EN LAS ONDAS EN EL TIEMPO DE LA ACELERACIÓN, VELOCIDAD Y DESPLAZAMIENTO. LA FIGURA 11 NOS MUESTRA LA RELACIÓN DE FASES ENTRE LAS ONDAS EN EL TIEMPO DE LA ACELERACIÓN, VELOCIDAD Y DESPLAZAMIENTO. 

FIGURA 11 RELACION DE FASES ENTRE LAS ONDAS EN EL TIEMPO DE LA ACELERACION, VELOCIDAD Y DESPLAZAMIENTO

¿QUE ES UN ESPECTRO DE VIBRACIÓN? LA  FIGURA  12  MUESTRA  COMO  LA  ONDA  TOTAL  ESTA  COMPUESTA  POR  UNA  SERIE  DE  ONDAS  PEQUEÑAS,  EN  LA  QUE  CADA  UNA  CORRESPONDE  A  UNA  FRECUENCIA  INDIVIDUAL  (1X  RPM,2X  RPM,3X  RPM,ETC.);  CADA  UNA  DE  ESAS  ONDAS  INDIVIDUALES  SE  AÑADIRÁN  ALGEBRATICAMENTE  CON  LAS  RESTANTES  COMPONENTES, DANDO COMO RESULTADO LA ONDA TOTAL, LA CUAL PUEDE SER OBSERVADA EN UN OSCILOSCOPIO Ó EN LA PANTALLA DEL ANALIZADOR. 

 

 

  FIGURA 12 COMPARACION DE LOS DOMINIOS DEL TIEMPO Y FRECUENCIA     

 

 

   FIGURA 13 DIAGRAMA GENERAL DE BLOQUE DE UN ANALIZADOR FFT, PARA OBSERVAR LOS DOMINIOS DEL TIEMPO YFRECUENCIA.

EL PROPÓSITO DE LA FIGURA 13 ES MOSTRAR LA ONDA EN EL TIEMPO O EL ESPECTRO FFT QUE ES GENERADO EN LA ENTRADA DE UNA SEÑAL DE VIBRACIÓN.  LA FIGURA 14 NOS RESUME LOS PASOS IMPLICADOS EN LA CAPTURA TOTAL DE VIBRACIÓN DE LA ONDA Y LA TRANSFORMACIÓN DE ÉSTA EN UNA FRECUENCIA. 

FIGURA 14 PASOS EN LA CONVERSION DE LA VIBRACION EN UN ESPECTRO FFT.

EN  LA  TABLA  I  SE  PRESENTA  UNA  RELACIÓN  DE  FÓRMULAS,  LAS  CUALES  PUEDEN  SER  USADAS  PARA  CONVERTIR  DE  UN  PARÁMETRO  DE  AMPLITUD  VIBRACIONAL  EN  OTRO.  ESTO  ES,  QUE  NOS  PERMITE  CONVERTIR  EL  DESPLAZAMIENTO  A  VELOCIDAD  O  DE  VELOCIDAD  A  ACELERACIÓN,  ETC.  A  UNA  ESPECIFICA FRECUENCIA. 

TABLA I FORMULAS PARA CONVERSION ENTRE PARAMETROS DE AMPLITUD VIBRACIONAL

FIGURA 15 COMPARACION DE MEDIDAS DE VIBRACION– SISTEMA METRICO /INGLES

LA FIGURA 16 MUESTRA COMO UNA UNIDAD DE AMPLITUD PUEDE SER CONVERTIDA EN OTRA, ESTO ES, DE RMS A PICO, PICO-PICO Y VICEVERSA. 

FIGURA 16 COMPARACION DE AMPLITUDES DE UNA ONDA SINUIDAL PURA EN EL TIEMPO (PICO-PICO, PICO, RMS Y AVERAGE) CUANDO SE USA EL DESPLAZAMIENTO, LA VELOCIDAD O LA ACELERACIÓN. SE  PIENSA  QUE  EL  DESPLAZAMIENTO  ES  NORMALMENTE  EL  PARAMETRO  MÁS  ÚTIL  DE  LA  VIBRACIÓN  EN  LOS  RANGOS  DE  BAJA  FRECUENCIA;  HASTA  APROXIMADAMENTE LOS 600 CPM(10HZ).  LA ACELERACIÓN, TAMBIEN ES DEPENDIENTE DE LA FRECUENCIA.  LA VELOCIDAD, PRACTICAMENTE ES INDEPENDIENTE DE LA DE LA FRECUENCIA PARA EVALUAR LA SEVERIDAD  VIBRACIONAL. 

VIBRATION FREQUENCY -CPM

  FIGURA 17 – CARTAS DE SEVERIDAD PARA DESPLAZAMIENTO Y VELOCIDAD VIBRACIONAL – MAQ. ROTATIVA HORIZONTAL (ENTEK- IRD)

FIGURA 18 CARTA DE SEVERIDAD DE VELOCIDD Y ACELERACIÓN VIBRACONAL- MAQ. ROTATIVA HORIZONTAL (ENTEK-IRD)

 FIGURA 19 COMPARACIÓN DE LA SEVERIDAD VIBRACIONAL EN DESPLAZAMIENTO, VELOCIDAD Y ACELERACIÓN.

 FIGURA 20 COMPARACIÓN DEL DESPLAZAMIENTO, VELOCIDAD Y ACELERACIÓN EN ESPECTROS DE UN VENTILADOR DE 300 RPM CON RODAJES DETERIORADOS. 

¿CUAL ES LA VENTAJA EN EL USO DE LA VELOCIDAD?   LA FIGURA 19 NOS MUESTRA LA AMPLIA CONSISTENCIA QUE MUESTRA LA VELOCIDAD, EN EL RANGO DE FRECUENCIA (RESPUESTA PLANA), COMPARÁNDOLA  CON EL DESPLAZAMIENTO Y LA ACELERACIÓN.  LA  FIGURA  20,  NOS  MUESTRA  3  ESPECTROS  (A)  DESPLAZAMIENTO,  (B)  VELOCIDAD  Y  (C)  ACELERACIÓN  DE  IGUALES  ONDAS,  DONDE  CUIDADOSAMENTE  SE  ANALIZAN ESTOS ESPECTROS POR POSIBLES PROBLEMAS. 

¿CUANDO ES DEMASIADO LA VIBRACIÓN? A TRAVÉS DE LOS AÑOS, LA SEVERIDAD DE LA VIBRACIÓN EN GENERAL HAN SIDO EVALUADA CON LAS CARTAS DE LAS FIGURAS 17 Y 18, SIN EMBARGO NO  CUBREN TODOS LOS TIPOS DE MÁQUINA. CON EL PROPÓSITO DE SUPERAR LO INDICADO EL TECHNICAL ASSOCIATES OF CHARLOTTE, HA DESARROLLADO UNA CARTA AMPLIA PARA LA COMPRENSIÓN  DE SEVEROS PROBLEMAS EN LA VIBRACIÓN, TAL COMO NOS MUESTRA LA FIGURA 21. 

 

FIGURA 21

2. REVISION Y SELECCIÓN DE TRANSDUCTORES (SENSORES) INTRODUCCION EL PROPÓSITO DE ESTE CAPÍTULO, ES DAR A CONOCER LOS DIVERSOS TIPOS DE SENSORES; Y COMO ELLOS PUEDEN SER UTILIZADOS  A CONTINUACIÓN SE PRESENTA LA RELACIÓN DE SENSORES DISPONIBLES:   1)

ACELERÓMETROS

2)

PICK- UP O SENSOR DE VELOCIDAD

3)

PROBETAS DE EDDY DE  NO COCTACTO (SENSORES DE PROXIMIDAD)

4)

PROBETAS DE CONTACTO AL EJE (INCLUYE SHAFT STICKS AND SHAFT RIDERS).

       LA FIGURA 1 CONTIENE LAS ILUSTRACIONES DE CADA UNO DE LOS SENSORES Y DE AQUELLOS TRES QUE SON LOS MÁS USADOS, COMO SON: PROBETAS DE  DESPLAZAMIENTO  DE  NO  COCTACTO,  PICK-  UP  DE  VELOCIDAD  Y  ACELERÓMETROS.  LA  TABLA  I  INCLUYE  UN  RESUMEN  GENERAL  DE  ALGUNAS  CARACTERÍTICAS  IMPORTANTES Y ESPECIFICACIONES PARA CADA CATEGORÍA DE  ACELERÓMETROS  ACELERÓMETROS  LA FIGURA 2, 3 Y 4 NOS ILUSTRA LOS TRES TIPOS MÁS COMUNES DE ACELERÓMETROS QUE SE USAN EN LA ACTUALIDAD. LA FIGURA 2 Y 3 NOS MUESTRA UNO DE  LAS MÁS IMPORTANTES ACELEROMETROS PIEZO- ELÉCTRICOS LLAMADO “COMPRESSION MODE ACCELEROMETER”. LA FIGURA 4 MUESTRA OTRO TIPO IMPORTANTE  DE ACELEROMETRO LLAMADO “SHEAR MODE ACCELEROMETER”

 

1. Mounting Stud 2. Frame 3. Piezoelectric Disks 4. Mass

 FIGURA 1 EJEMPLOS DE VARIOS TIPOS DE TRANSDUCTORES

TABLA I CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS TRANDUCTORES

EN  LA  FIGURA  6  VEMOS  EL  COMPORTAMIETO  DE  UN  ACELERÓMETRO  EN  UN  RANGO  DE  FRECUENCIAS  Y  EN  PRESENCIA  DE  SU  FRECUENCIA  RESONANTE  DE  MONTAJE. 

FIGURA 5 COMPARACIÓN DE ACELEROMETROS “CHARGE MODE” E “ ICP”     

 FIGURA 6 ESQUEMA DE LA SENSIBILIDAD DE UN ACELEROMETRO EN FUNCIÓN DE SU FASE Y FRECUENCIA.

PICKUPS DE VELOCIDAD HAY DOS TIPOS DE PICKUPS DE VELOCIDAD; EL TRANSDUCTOR SÍSMICO Y EL PIEZO ELÉCTRICO. LAS FIGURAS 7,9 Y10 NOS MUESTRAN EJEMPLOS DE ELLOS  LOS TRANSDUCTORES  SÍSMICOS NO REQUIEREN DE UNA FUENTE DE ENERGÍA EXTERNA (SE AUTOGENERAN). PICKUPS DE VELOCIDAD TIENE MONTADOS EN  SU CARCASA , MAGNETOS PERMANENTES Y UNA BOBINA OSCILANTE SOSTENIDA POR RESORTES.

 

 FIGURA 7 PICKUP DE VELOCIDAD SÍSMICO

MULTIPLICATION FACTOR

(MULTIPLY BY OBSERVED AMPLITUDE READING)

CARTA CON LOS FACTORES DE CORRECCIÓN A APLICARSE A LAS MEDIDAS EFECTUADAS POR UN PICKUP DE VELOCIDAD IRD 544  CUANDO SE MIDEN AMPLITUDES A  FRECUENCIA POR DEBAJO DE LOS 600 CPM (10 HZ).

FIGURA 8 CARTA DE FACTOR DE CORRECCIÓN PARA UN PICKUP DE VELOCIDAD IRD 544 EN APLICACIONES POR DEBAJO DE LOS 600 CPM.

 

 FIGURA 9 ACELEROMETRO PIEZO – ELÉCTRICO IRD 560 PROBETAS DE EDDY DE NO CONTACTO LA FIGURA 11 NOS MUESTRA UN DIAGRAMA DE UN SISTEMA DE SONDA EDDY DE NO CONTACTO. PARA SU OPERACIÓN SE APLICA UNA SEÑAL ELÉCTRICA DE ALTA  FRECUENCIA A LA BOBINA A FIN DE GENERAR UN CAMPO MAGNÉTICO.  LA FIGURA 12 MUESTRA UNA PROBETA DE NO CONTACTO MONTADO EN LA CARCASA DE UN COJINETE, QUE PERMITIRÁ MEDIR EL DESPLAZAMIENTO RELATIVO DEL  EJE  CON  RESPECTO  AL  COJINETE,  TAMBIÉN  LA  SEÑAL  DE  ESTA  PROBETA  PUEDE  SER  DIRECTAMENTE  ENVIADA  A  UN  ANALIZADOR  USANDO  LOS  CONECTORES  EXTERNOS DEL TRANSDUCTOR. 

Magnetic Field

  Gap

Non-Contact Pickup

Pickup Coil

Shaft

Pickup Tip

oscilator

Detector

D.C

Amplifier

Displacement signal to Analyzer or Monitor

Signal Sensor

Gap Meter

FIGURA 11 DIAGRAMA DE UN SISTEMA DE PROBETA EDDY DE NO CONTACTO

FIGURA 12 PROBETA EDDY DE NO CONTACTO MONTADA EN LA CARCASA DE UN COJINETE.

 

LA FIGURA 13 MUESTRA UNA CURVA DE RESPUESTA TÍPICA DE UNA PROBETA DE NO CONTACTO Y  SU SEÑAL SENSADA. ESTA CURVA REPRESENTA EL CAMBIO  DEL RENDIMIENTO EN EL VOLTAJE DEL SENSOR  CON LA DISTANCIA ENTRE LA PUNTA DEL SENSOR AL EJE. 

FIGURA 13 CURVA TÍPICA DE UNA PROBETA EDDY DE NO CONTACTO.

ES  MUY  IMPORTANTE  QUE  CUANDO  SE  EFECTUA  LA  INSTALACIÓN  DE  PROBETAS  DE  NO  CONTACTO,  LA  SUPERFICIE  –  OBJETIVO  DEL  EJE  TENGA  UNA  SUPERFICIE  UNIFORME  Y  LISA.  DE  HECHO,  DEBE  ASEGURARSE  QUE  EL  MATERIAL  DEL  EJE  DEBERÍA  ESTAR  LIBRE  DE  IMPERFECCIONES,  TALES  COMO  RAYADURAS O MANCHAS. FIG. 14.

EN EL CASO DEL RUNOUT ELÉCTRICO, FRECUENTEMENTE ES NECESARIO CORREGIRLO CON UN PROCESO DE DESMAGNETIZACIÓN, CUANDO SE HA EFCTUADO  UNA  INSPECCION  POR  PARTICULAS  MAGNETICAS.  TAMBIÉN  ES  IMPORTANTE  QUE  LA  PROBETA  DE  NO  CONTACTO  SEA  CALIBRADA  PARA  EL  MATERIAL  ESPECÍFICO DEL EJE. FIG 15. 

 

FIGURA 14 ONDA EN EL TIEMPO TOMADA DE UNA PROBETA DE NO CONTACTO SOBRE UN EJE CON RASGUÑO.  

FIGURA 15 RESPUESTA DE VOLTAJE VS. GAP PARA DIVERSOS MATERIALES DE EJES.

 

SENSORES DE DESPLAZAMIENTO EN CONTACTO CON EL EJE LAS PROBETAS DE CONTACTOS CON EL EJE (SHAFT STICKS Y SHAFT RIDERS) SON PROBETAS QUE REALMENTE SE MONTAN SOBRE LA SUPERFICIE DEL EJE DE  LA MÁQUINA PARA MEDIR LA VIBRACIÓN. 

SHAFTS STICKS EN LA FIGURA 16, SE MUESTRA COMO SE USA UN “SHAFT STICK”.  LA FIGURA 17 MUESTRA EL USO DEL SHAFT STICK EN LAS MEDICIONES DE AMPLITUD VIBRACIONAL Y FASE PARA CONFIRMAR SI EL EJE ESTA DOBLADO.

FIGURA 16 SHAFT STICK

FIGURA 17 LECTURAS DE FASES USANDO SHAFT STICK PARA CONFIRMAR LA PRESENCIA DE UN EJE DOBLADO.

SHAFT RIDERS UN SHAFT RIDER TAL SE COMO MUESTRA LA FIGURA 18 ES SIMILAR A LA PROBETA EDDY DE NO CONTACTO, YA QUE ESTÁ PERMANENTEMENTE MONTADO EN  LA CARCASA Y SE EXTIENDE DENTRO DE ELLA A FIN DE MEDIR EL DESALINEAMIENTO VIBRACIONAL DEL EJE. 

FIGURA 18 SHAFT RIDER

CRITERIO DE SELECCIÓN DE LOS TRADUCTORES. CON EL PROPÓSITO DE QUE EL LECTOR PUEDA ENTENDER MEJOR LOS TRADUCTORES DE VIBRACIÓN, LA TABLA I NOS PRESENTA LAS CARACTERÍSTICAS DE  LOS TRADUCTORES COMUNES  A CONTINUACIÓN DETALLAREMOS ALGUNOS ARTÍCULOS QUE ENCONTRAMOS EN LA TABLA I  Y QUE DEBERÍAN TOMARSE EN CUENTA CUANDO ELEGIMOS UN  TRANSDUCTOR.

1) RANGO TÍPICO SENSIBLE  2) RANGO TÍPICO DE FRECUENCIA 3) RANGO DE FRECUENCIA NATURAL 4) RANGO TÍPICO DE PESO 5)RANGO TÍPICO DE TEMPERATURA 6) LA DIRECCIÓN DE LAS MEDICIONES 7)TAMAÑO DEL TRANSDUCTOR 8) SUMINISTROS DE ENERGÍA AL TRANSDUCTOR  9) CABLE  10) SENSIBILIDAD DE MONTAJE 11) INTERFERENCIA MAGNÉTICA  12)  SELLADO 

MONTAJE DE TRANSDUCTORES TRADICIONALMENTE,  HAY  CINCO  MÉTODOS  DE  MONTAJE  DE  TRANSDUCTORES,  CONFORME  SE  LISTA  EN  LA  TABLA  II  Y  CADA  UNO  TIENE  UN  RANGO  DE  RESPUESTA TÍPICA. 

PARA MAS INFORMACION: www.ctconline.com - SECCION TECNICA

TABLA II RANGO DE FRECUENCIAS DISPONIBLE EN EL MONTAJE DE TRANSDUCTORES

 

FIGURA 19 METODOS ILUSTRADOS DE MONTAJE

3. REVISIÓN DE LA INSTRUMENTACIÓN DISPONIBLE EN LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES   INTRODUCCION EL PROPÓSITO DE LA INSTRUMENTACIÓN DE VIBRACIONES ES OBTENER MEDIDAS DE VIBRACIÓN EXACTAS, YA SEAN DE AMPLITUD, FRECUENCIA Y FASES, DE  TAL FORMA QUE SE PUEDA DETERMINAR CONFIABLE LA CONDICIÓN DE LA MÁQUINA.  HAY CINCO TIPOS DE INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE LA VIBRACIÓN:       1) OVERALL LEVEL VIBRATION METERS (HAND-HELD) - VIBRÓMETROS       2) SWEPT-FILTER ANALYZERS – ANALIZADORES SINTONIZABLES O DE FILTROS DE BARRIDO       3) FFT DATA COLLECTORS (TAMBIÉN HAND-HELD) – ANALIZADORES/COLECTOR DE DATOS       4) REAL TIME SPECTRUM ANALYZERS – ANALIZADORES DE TIEMPO REAL       5) INSTRUMENTO QUALITY TAPE RECORDER – GRABADORA DE CINTA DE ALTA CALIDAD COMPARACIÓN DE INSTRUMENTOS PARA AYUDAR AL LECTOR A ENTENDER MEJOR LA INSTRUMENTACIÓN PARA LA MEDICIÓN DE LA VIBRACIÓN PRESENTAREMOS UN GLOSARIO DE LOS TIPOS QUE  EXISTEN: A. PORTÁTIL B. TÍPICA RANGO DE FRECUENCIA  C. FORMATO DE DATOS DE MEDIDAS, EL USUARIO PUEDE VERLO DE LA SIGUIENTE MANERA:   * NIVEL TOTAL    * FILTRO DE BARRIDO   * ESPECTRO DE FRECUENCIA   * LA ONDA EN EL TIEMPO    D. TIPOS TÍPICOS DE PANTALLA, BÁSICAMENTE HAY TRES TIPOS DIFERENTES:   * PRESENTACIÓN EN CRISTAL LÍQUIDO (LCD)    * PANTALLA MACROMÁTICA    * MEDIDOR ANÁLOGICO 

 

TABLA I CARACTERÍSTICAS TIPICAS DE INSTRUMENTOS PARA MEDICION DE LA VIBRACION

E. TIPOS DE TRANSDUCTORES TÍPICOS.- SENSORES QUE RECOGEN LA VIBRACIÓN DE LAS MAQUINARIAS: 1) ACELERÓMETRO.- MIDE LA ACELERACIÓN (G,PUL/SEG2, MM/SEG2 ) 2) TRANSDUCTORES DE VELOCIDAD.-MIDE LA VELOCIDAD (PULG/SEG O MM/SEG) 3) PROBETA DE PROXIMIDAD.-MIDE EL DESPLAZAMIENTO (MILS O MICRONES) F. CAPACIDADES DE FOTOTACÓMETRO Y LUZ ESTROBOSCOPICA  G. DISPONIBILIDAD MULTICANAL  H. CAPACIDAD DE MEDIR  SPIKE ENERGY, HFD O SHOCK PULSE  I. CAPACIDAD DE MEDIR HIGH FRECUENCY ENVELOPED SPECTRUM MEASUREMENT  J. SPECTRAL DISPLAY UPDATE  K. FÁCIL DE USAR  L. CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO DE  LA ONDA EN EL TIEMPO  M. ALMACENAMIENTO DEL ESPECTRO FRECUENCIAL N. SOFTWARE DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO O. CAPACIDAD DE PERFORMAR PRUEBAS DE FRECUENCIA NATURAL P. CAPACIDAD DE EFECTUAR “OPERATING DEFECTED SHAPE”  Q. CAPACIDAD DE EFECTUAR EL ANÁLISIS MODAL R. CAPACIDAD DE EFECTUAR SYNCHORONOUS TIME AVERAGING(STA).  S. CAPACIDAD EN EL DIAGRAMA DE CASCADA T. COSTO RELATIVO 

CAPACIDAD GENERAL DE CADA TIPO DE INSTRUMENTO DE VIBRACIÓN MEDIDOR TOTAL DEL NIVEL DE VIBRACIÓN EL MEDIDOR TOTAL EN EL NIVEL DE LA VIBRACIÓN NO ES ACTUALMENTE UNA HERRAMIENTA ÚTIL EN EL PROGRAMA DE ANÁLISIS DE LA VIBRACIÓN DEBIDO A SU  FALTA DE CAPACIDAD DE ANÁLISIS. ELLOS SOLAMENTE PUEDEN SER ÚTILES EN MÁQUINAS QUE NO ESTEN EN CONDICIONES CRÍTICAS. EL MEDIDOR TOTAL DE LA  VIBRACIÓN NO TIENE LA CAPACIDAD PARA MEDIR LA AMPLITUD DE LA VIBRACIÓN VERSUS LA FRECUENCIA DEL ESPECTRO.

ANALIZADORES DE FILTROS DE BARRIDO (SWEPT-FILTER ANALYZER)  ESTE INSTRUMENTO ES DE UNA TECNOLOGÍA ANTIGUA, QUE PARTIO DE UN MEDIDOR TOTAL MEJORADO. AL CUAL SE LE INTALO FILTROS SINTONIZABLES A VARIAS  FRECUENCIAS. ES  USADO CON UN DIAL SINTONIZADOR DE UNA DETERMINADA RESOLUCIÓN DE LA FRECUENCIA (FILTRO).  DATA COLLECTORS FFT PROGRAMABLE  LOS  RECOLECTORES  DE  DATOS  FFT  SON  INSTRUMENTOS  DE  USO  CORRIENTE  EN  LA  ACTUALIDAD  Y  SON  DE  USO  PREFERENCIAL  EN  EL  PROGRAMA  DE  MANTENIMIENTO PREDICTIVO, PUDIENDO TAMBIÉN SER ÚTILES EN CUALQUIER VARIEDAD DE SITUACIONES QUE QUERAMOS ANALIZAR.  ANALIZADORES EN TIEMPO REAL  UN  ANALIZADOR    DE  TIEMPO  REAL  USUALMENTE  ES  CAPAZ  DE  VER  LAS  OSCILACIONES  SIMUTÁNEAMENTE  EN  TODOS  LOS  PICOS  EN  EL  ESPACIO  FRECUENCIAL  SELECCIONADO.  GRABADORAS DE CINTA DE CALIDAD  SON  MUY  ÚTILES  PARA  MAQUINARIAS  CON  DIFICULTADES  CRÍTICAS  Y  SIMULTÁNEAMENTE  GRABA  DIFERENTES  SEÑALES,  SEA  DE  PICKUPS  DE  VIBRACIÓN,  TRANSDUCTORES DE PRESIÓN, SEÑALES DE TACOMETRO, TRANSDUCTORES ELÉCTRICO, FOTOTACÓMETRO, ETC. 

MODULO II : TEORÍA DE LAS VIBRACIONES 1.-FUNDAMENTOS DE LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES LA MEDICIÓN DE LA VIBRACIÓN ES UNA MEDICIÓN DE UN  MOVIMIENTO PERIÓDICO.  UN EJEMPLO SIMPLE ES EL USO DE¡ SISTEMA MASA-RESORTE (FIG. 9)

AMPLITUDE

TIME

FIGURA 9 EXISTEN DOS MEDIDAS DERIVADAS DEL DESPLAZAMIENTO: LA VELOCIDAD Y LA ACELERACION - VELOCIDAD: ES LA PRIMERA DERIVADA DEL DESPLAZAMIENTO EN FUNCIÓN DEL TIEMPO (VARIACIÓN DEL DESPLAZAMIENTO EN LA UNIDAD DE TIEMPO). -ACELERACIÓN: ES LA SEGUNDA DERIVADA DEL DESPLAZAMIENTO EN FUNCIÓN DEL TIEMPO (VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD EN LA UNIDAD DE TIEMPO).

EN RESUMEN, EL MOVIMIENTO PERIÓDICO TIENE. TRES CARACTERÍSTICAS QUE PUEDEN SER MEDIDAS: EL DESPLAZAMIENTO, LA VELOCIDAD V LA ACELERACIÓN;  LAS RELACIONES ENTRE ELLAS SE MUESTRAN GRÁFICAMENTE EN LA SIGUIENTE FIGURA 10.

FIGURA 10 A CONTINUACIÓN  (FIG. 11.), OBSERVAREMOS UN CONJUNTO  EJE-ROTOR DE UNA MAQUINA  ROTATIVA QUE RELACIONAREMOS CON EL SISTEMA MASA-RESORTE  ANTERIORMENTE MENCIONADO.

FIGURA 11: CONJUNTO EJE-ROTOR  

EN LA FIGURA 12 SE MUESTRA EL DIAGRAMA AMPLITUD-TIEMPO, LAS SEÑALES DE DESPLAZAMIENTO, VELOCIDAD Y ACELERACIÓN.

FIGURA 12 UNO DE LOS DIAGRAMAS TÍPICOS USADOS EN LA EVALUACIÓN DE EQUIPOS ES DEL ANÁLISIS DE ONDA AMPLITUD TIEMPO, MOSTRADO EN LA FIGURA 13. 

5 MILS

Del C9 (Green) - 1.29 Mils 0.026367 sec.

0.0

FIGURA 13 GRÁFICO DE UNA ONDA AMPLITUD-TIEMPO 

RPM: 1382

- 5 MILS 0.0

SECONDS

0.50

2.- ANÁLISIS DE SEÑALES ANÁLISIS DE ONDA AMPLITUD-TIEMPO LA ONDA AMPLITUD-TIEMPO MOSTRADA EN LA FIGURA 12, ES PRODUCTO DE LA SEÑAL VIBRACIONAL TOMADA CON LA ASISTENCIA DE UN ACELERÓMETRO O PÍCKUP DE VELOCIDAD Y PERMITE GRAFICAR LA ONDA AMPLITUD-TIEMPO.  ESTE TIPO DE REGISTRO VIBRACIONAL ES LLAMADO GRÁFICO O PLOTEO  "EN EL DOMINIO DEL TIEMPO".

ANÁLISIS DE ESPECTRO FFT

PK Velocity in/sec

COMO  MENCIONAMOS  ANTERIORMENTE,  LA  MEJOR  FORMA  DE  INICIAR  EL  ANÁLISIS  VIBRACIONAL  DE  UN  EQUIPO  ES  APLICANDO  LA  TRANSFORMADA  RÁPIDA  DE  FOURIER  -  FFT  FAST  FOURIER  TRANSFORM).    EN  TÉRMINOS  COMUNES,  SIGNIFICA  QUE  LA  SEÑAL  VIBRACIONAL  ES  DESCOMPUESTA  EN  COMPONENTES  FRECUENCIALES CON SU RESPECTIVA AMPLITUD VIBRACIONAL.  ESTOS VALORES O AMPLITUDES SON GRAFICADAS SOBRE LA ESCALA DE FRECUENCIAS (FIG. 14).

Frequency in Hz

FIG. 14: EJEMPLO DE ESPECTRO FFT

ALARMA DE ENVOLVENTE CON ESPECTRO FFT   EL  MÉTODO  CONSISTE  EN  APLICAR  UNA  ENVOLVENTE  PATRÓN  SOBRE  EL  ESPECTRO  REGISTRADO  (BASELINE).    ESTA  ENVOLVENTE  ES  MATEMÁTICAMENTE  CREADA  AL  APLICAR  UN  FACTOR  MULTIPLICADOR  DEL  130  AL  150  %  SOBRE  EL  ESPECTRO  REGISTRADO  NORMAL  (BASELINE),  CONFORME  SE  MUESTRA  EN  LA  FIGURA 15.

PK Velocity in/sec

Frequency in Hz

FIG. 15 UN ESPECTRO FFT CON UNA ENVOLVENTE DE ALARMA.

3.-MÉTODOS ALTERNATIVOS DE PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL DE VIBRACIÓN ADICIONALMENTE A LA "ONDA EN EL DOMINIO DEL TIEMPO" Y EL "ESPECTRO FFT", LAS SEÑALES VIBRACIONALES PUEDEN PROCESARSE POR OTROS MÉTODOS A  FIN DE MEJORAR EL ANÁLISIS DEL EQUIPO Y SUS CONDICIONES DE OPERACIÓN. LAS SIGUIENTES SON ALGUNOS EJEMPLOS DE MÉTODOS ALTERNATIVOS DE PROCESAMIENTO. 

-MEDIDAS DE FASE

 

Vector

Acceptance región

FIG. 16 UNA GRÁFICA DE FASE

TABLA I CARTA DE DIAGNOSTICO DEL TECHNICAL ASSOCIATE OF CHARLOTTE

-DETECCIÓN DE ALTA FRECUENCIA HFD

-DETECCIÓN POR ENVOLVENTE -TECNOLOGÍA "SEE"

4.-SENSORES DE VIBRACIÓN EL PRIMER PASO EN EL MONITOREO DE LAS CONDICIONES DEL ESTADO DE LA MAQUINARIA ES LA TOMA DE LAS MEDIDAS VIBRACIONALES.  PARA ESTO SE UTILIZAN  SENSORES  QUE  SE  INSTALAN  O  ACOPLAN  AL  EQUIPO  A  FIN  DE  CAPTAR  LA  ENERGÍA  MECÁNICA  (INDUCIDA  POR  LA  VIBRACIÓN)  Y  CONVERTIRÍA  EN  UNA  SEÑAL  ELÉCTRICA, LA MISMA QUE ES MEDIDA Y ANALIZADA CON LA INSTRUMENTACIÓN DISPONIBLE (VIBROMETROS Y ANALIZADORES). EXISTEN TRES TIPOS BÁSICOS DE SENSORES, QUE MIDEN: *DESPLAZAMIENTO:LA DISTANCIA RELATIVA A SU PUNTO DE REFERENCIA *VELOCIDAD: ES LA RELACIÓN DEL DESPLAZAMIENTO CON RESPECTO AL TIEMPO. *ACELERACIÓN: ES LA VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD VIBRACIONAL EN EL TIEMPO. A CONTINUACIÓN SE PRESENTAN LAS VENTAJAS Y LIMITACIONES EN EL USO DE LOS SENSORES PARA REGISTROS VIBRACIONALES.

DESPLAZAMIENTO  

EL DESPLAZAMIENTO ES MUCHAS VECES MEDIDO CON UN SENSOR DENOMINADO PROBETA DE EDDY.  

FIG. 16 SENSOR DE DESPLAZAMIENTO EDDY

SI IMAGINAMOS QUE PODEMOS OBSERVAR EL EJE AXIALMENTE, EL MOVIMIENTO ORBITAL SERÁ SIMILAR AL DE LA FIG. 17. cursor

FIG. 17 GRAFICO ORBITAL  2 SENSORES EDDY

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS SENSORES EDDY.  VENTAJAS  -MIDE LA DISTANCIA RELATIVA ENTRE DOS SUPERFICIES.  -RESPUESTA SEGURA A BAJA FRECUENCIA  -PUEDE MEDIR EL MOVIMIENTO ESTÁTICO V DINÁMICO DEL EJE.   -NO SE DESGASTAN.  -SON PEQUEÑOS  -FACILES DE CALIBRAR.  -MIDEN DIRECTAMENTE EL DESPLAZAMIENTO.   DESVENTAJAS:  -SU SENSIBILIDAD SE VE LIMITADA EN ALTA FRECUENCIA.   -SU INSTALACIÓN O REEMPLAZO ES DIFICULTOSO.   -REQUIERE, DE UNA FUENTE DE ENERGÍA EXTERNA.  -PRESENTA SENSIBILIDAD EN LA CALIBRACIÓN SEGÚN EL TIPO DEL MATERIAL DEL EJE.

VELOCIDAD: LOS SENSORES DE VELOCIDAD (PICK-UP) MIDEN LA VIBRACIÓN RECEPCIONADA EN LAS CAJAS DE COJINETES O EN LA CARCASA DE LA MÁQUINA.  UN TÍPICO SENSOR  DE VELOCIDAD CONSISTE EN UN NUCLEO MAGNÉTICO SUSPENDIDO POR RESORTES Y QUE SE ENCUENTRA RODEADO POR UNA BOBINA, TAL COMO SE MUESTRA EN LA  FÍG. 18

FIG. 18  TÍPICO SENSOR DE VELOCIDAD. PICK-UP VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UN SENSOR DE VELOCIDAD.   VENTAJAS:  -TIENE MUY BUENA RESPUESTA EN MEDIA FRECUENCIA.   -PUEDE SER INSTALADO SOBRE BASES TEMPORALES.   -FACÍL DE INSTALAR.  -NO REQUIERE DE FUENTE EXTERNA DE PODER.

DESVENTAJAS:  -SU USO SE VE LIMITADO EN AMBIENTES RUDOS O DONDE EXISTEN FUERTES CAMPOS MAGNÉTICOS  -SU COMPORTAMIENTO SE VE AFECTADO POR EL USO.   -DIFICIL DE CALIBRAR.

ACELERACIÓN.   LA  ACELERACIÓN  ES  MEDIDA  CON  ACELERÓMETROS.    ESTOS  ACELERÓMETROS  CONTIENEN  UNO  O  MÁS  CRISTALES  PIEZO-ELÉCTRICOS  Y  UNA    MASA  QUE  LOS  PRESIONA.

FIG. 19  ACELERÓMETRO DEL TIPO CRISTAL PÍEZO-ELÉCTRICO.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL ACELERÓMETRO.   VENTAJAS -BUENA RESPUESTA A ALTA FRECUENCIA.  -EXISTEN ALGUNOS MODELOS PARA AMBIENTES A ALTA TEMPERATURA.    -SON BASTANTE CONFIABLES.  -SON SIMPLES DE INSTALAR.  -SON PEQUEÑOS. DESVENTAJAS-. - POSIBILIDAD DE CAPTAR RUIDOS DE BAJA FRECUENCIA (DISTORSIÓN DE LA SEÑAL) - REQUIERE DE ELEMENTOS ELECTRÓNICOS ADICIONALES PARA SUPERAR LOS PROBLEMAS DE IMPEDANCIA EN LA SEÑAL DE SALIDA.  

- LAS PROBETAS DE DESPLAZAMIENTO (SENSORES EDDY) OPERAN ADECUADAMENTE EN UN RANGO DE CERO HASTA LOS 1000 HZ, EL SENSOR DE VELOCIDAD (PICK  UP)  DE  10  A  1500  HZ.  Y  LOS  ACELERÓMETROS  HASTA  LOS  400  KHZ.    EN  LA  FIG.  20,  SE  MUESTRA  LOS  RANGOS  DE  APLICACIÓN  DE  FRECUENCIA  DE  LOS  DIVERSOS  SENSORES MENCIONADOS.

FIG 20 RELACIÓN ENTRE LOS SENSORES DE DESPLAZAMIENTO, VELOCIDAD Y ACELERACIÓN  CON RESPECTO A LA FRECUENCIA

ESPECTROS FFT:

Ejemplo 1 La pantalla del MICROLOG muestra un espectro FFT de una señal de un equipo que opera en forma normal y pareja

Ejemplo 4 La pantalla del MICROLOG muestra un diagrama de una onda en el dominio del tiempo

Ejemplo 2 La pantalla el MICROLOG muestra un desbalance  con el cursor en un pico alto a IX

Ejemplo 3 La pantalla del MICROLOG muestra un pico alto a 2X debido aun desalineamiento

Ejemplo 5 La pantalla del MICROLOG con la pantalla dividida en dos muestra un espectro FFT y diagrama de la onda en el dominio del tiempo

MÓDULO III: TECNICAS DE ANALISIS VIBRACIONAL ALGUNOS MODOS DE USAR LA VIBRACIÓN PARA DETERMINAR LA CONDICIÓN DE MAQUINARIA INCLUYEN LA MEDICIÓN DE NIVELES DE VIBRACIÓN TOTAL, ANÁLISIS DE  FRECUENCIA DE VIBRACIÓN (ANÁLISIS DE ESPECTRO FFT - TRANSFORMADA RÁPIDA DE FOURIER ), Y ANÁLISIS DE SEÑAL EN EL DOMINIO TIEMPO EN CADA COJINETE DE  LA MAQUINA. 1.- NIVEL DE VIBRACIÓN TOTAL EL NIVEL DE VIBRACIÓN TOTAL ES UNA  MEDIDA DE LA ENERGÍA TOTAL ASOCIADA A TODAS LAS FRECUENCIAS DE VIBRACIÓN PROCEDENTES DE UN PUNTO DE  MEDICIÓN DADO. 

6.00 Mils

3.12 Mils 01/16/92 10:32:23

0.00

Fig 21 Ejemplo de un Gráfico de Tendencia Total

2.- ANÁLISIS ESPECTRAL FFT   LA  CANTIDAD  DE  VIBRACIÓN  QUE  OCURRE  A  UNA  DETERMINADA  FRECUENCIA  ES  LLAMADA  LA  AMPLITUD  DE  VIBRACIÓN  A  DICHA  FRECUENCIA.    EL  GRAFICO  DE  AMPLITUD VS FRECUENCIA ES LLAMADO ESPECTRO FFT.

Running Frequency - X

2X

3X

4X

FIGURA 22. UN ESPECTRO FFT SIMPLE NORMALIZADO EN ORDENES, MOSTRANDO UN ALTO PICO A IX (PICO A LA VELOCIDAD DE GIRO)

MUCHOS ESPECTROS NO SON TAN SÍMPLES COMO EL QUE SE MUESTRA EN LA FIGURA PREVIA Y CONTIENEN COMPONENTES ADICIONALES.  SI LAS AMPLITUDES DE  DICHOS COMPONENTES SON PEQUEÑAS, MENOS QUE 1/3 DE LA AMPLITUD A LA VELOCIDAD DE GIRO Y ESTÁN DECRECIENDO EN AMPLITUD A MEDIDA QUE  AUMENTA  LA FRECUENCIA, EL ESPECTRO SE CONSIDERA  NORMAL (FIGURA 23)

Running Frequency - X

2x

3x

4x

FIGURA 23.   ESPECTRO TÍPICO FFT DE BAJA FRECUENCIA MOSTRANDO UN GRAN PICO A IX 3, PICOS DE ORDENES 2, 3 Y 4. SI EL ESPECTRO CONTIENE COMPONENTES (PICOS) ANTES O DESPUÉS DEL PICO A LA VELOCIDAD DE GIRO, CON AMPLITUDES MAYORES QUE LA MITAD DE MISMO, UN  PROBLEMA PUEDE ESTAR PRESENTE Y EL ESPECTRO ES ANALIZADO PARA UNA EVALUACIÓN LE CONDICIÓN (FIGURAS 24,25 Y 26). 

 FIGURA 24. CARACTERÍSTICAS ESPECTRALES DE DESALINEAMIENTO

LA VIBRACIÓN A DOS VECES LA VELOCIDAD DE GIRO IMPLICA DESALINEAMIENTO.  SI LA AMPLITUD A DOS VECES LA VELOCIDAD DE GIRO ES MÁS DE 75% DE LA DE LA  VELOCIDACL DE GIRO, ESTÁ A PUNTO DE OCURRIR DAÑO.  LA CONDICIÓN DEBE SER MONITOREADA DE CERCA Y CORREGIDA A LA PRIMERA OPORTUNIDAD.

FIGURA 25. CARACTERÍSTICAS ESPECTRALES DE DESBALANCE

EL DESBALANCE: CASI SIEMPRE SE OBSERVA COMO UNA ALTA AMPLITUD A LA VELOCIDAD DE GIRO MEDIDA EN DIRECCIÓN RADIAL. 

FIGURA 26. CARACTERISTICAS ESPECTRALES DE SOLTURA MECÁNICA.&

LA SOLTURA MECÁNICA: GENERALMENTE SE CARACTERIZA POR UNA LARGA CADENA DE ARMÓNICOS DE LA FRECUENCIA DE GIRO CON ANORMALMENTE ALTAS  AMPLITUDES. EN RESUMEN, LAS FIGURAS DE ESPECTRO FFT SON MUY, USADAS EN LA EVALUACIÓN DE CONDICIÓN MECÁNICA.  

0.00 09 0.00 09 0.00 38 0.00 09 0.00 09 0.00 09 0.00 09 0.00 19 0.00 07 0 FIGURA 27. TENDENCIA DE FFTS EN UN DIAGRAMA DE CASCADA. RESONANCIA OTRA  FRECUENCIA  CLAVE  ES  LA  FRECUENCIA  RESONANTE  (TAMBIEN  LLAMADA  FRECUENCIA  NATURAL  O  CRÍTICA)  DE  LA  MÁQUINA  O  ESTRUCTURA.    LA  RESONANCIA ES PROBABLEMENTE LA CAUSA MÁS COMÚN DE ALTA VIBRACIÓN. EXCESIVA VIBRACIÓN DE ESTE TIPO PRODUCIRA FALLAS.  

FIGURA 28.

FIGURA 29 GRAFICA MOSTRANDO FRECUENCIAS RESONANTES FUERA DEL RANGO DE OPERACIÓN  SEGURA A LA VELOCIDAD DE GIRO.

3.- ONDAS EN EL DOMINIO TIEMPO UNA  ONDA  EN  EL  DOMINIO  TIEMPO  ES  UNA  REPRESENTACION  GRAFICA  DE  UNA  MUESTRA  EN  UN  TIEMPO  CORTO  DE  LA  VIBRACION  TOTAL  ANTES  DE  QUE  SEA  CONVERTIDA EN UN ESPECTRO DE FRECUENCIA (FIGURA 30)

FIGURA 30 GRAFICA DE ONDA EN DOMINIO TIEMPO MOSTRANDO DESALINEAMIENTO

PLOTEOS ORBITALES UN  PLOTEO    ORBITAL  SE  PRODUCE  POR  LA  COMBINACION  DE  SEÑALES  DE  DOS  SENSORES  DE  VIBRACION  EN  DIRECCION  RADIAL  SITUADOS A 90 GRADOS UNO DE OTRO.

FIGURA 31 EJEMPLO DE UN PLOTEO ORBITAL

4. NUEVA TECNOLOGIA DE FASES MULTI-PUNTOS (DIAGRAMA DE BURBUJAS) I). DIAGNOSTICO DE DESBALANCE A CONTINUACIÓN SE PRESENTA EL TÍPICO DIAGRAMA DE BURBUJAS Y EL PROCEDIMIENTO DE DIAGNÓSTICO CON LA ASISTENCIA DE LA TÉCNICA DE FASES.

ANALISIS DE FASES RADIALES

- Si es >30°; el problema puede que no sea desbalance. -Si es  30% DE LA RADIAL, EL PROBLEMA PROBABLEMENTE NO SEA DESBALANCE.

EJEMPLO N° 1 II. DIAGNOSTICO DE DESALINEAMIENTO EXISTIRA DESALINEAMIENTO SI SE CUMPLE : - QUE LA DIFRENCIA DE LAS FASES RELATIVAS VERTICALES CON LAS HORIZONTALES SEA IGUAL                                .

A 180° FASES RELATIVAS VERTICALES : 180° FASES RELATIVAS HORIZONTALES : 0° DIFERENCIA : 180° - 0° = 180° POR LO TANTO EXISTE DESALINEAMIENTO                 

                                          

                                          EJEMPLO

N° 2

VER NOTAS EN LA SIGUIENTE PAGINA

EJEMPLO N° 3

- SI SE OBSERVAN AL MENOS CUATRO (04) FASES RELATIVAS (DIFRENCIAS) DE 180° Y 0°, ENTRE LAS MISMAS VERTICALES (IB - OB) Y HORIZONTALES (IB - OB), ASI COMO DE LAS COMPONENTES VERTICALES - HORIZONTALES Y DE LAS AXIALES ADYACENTES A LAS VERTICALES U HORIZONTALES. EN NUESTRO CASO : - VERTICAL MOTRIZ : 180° - HORIZONTAL MOTRIZ : 0° - VERTICAL / HORIZONTAL (EXTERIOR-MOTRIZ) : 180° - VERTICAL / HORIZONTAL (INTERIOR - MOTRIZ) : 0° - AXIAL - VERTICAL OB (MOTRIZ) : 0° - AXIAL - HORIZONTAL OB (MOTRIZ) : 180° - HORIZONTAL CONDUCIDA : 0° - VERTICAL / HORIZONTAL (INTERIOR-CONDUCIDA) : 0° CONCLUSION ; LECTURAS DE 180° : TRES (03) LECTURAS DE 0° : CINCO (05) TOTAL : OCHO (08) POR LO TANTO EXISTE DESALINEAMIENTO

5. ANALISIS DE ENVOLVENTE DE ACELERACION PARA RODAMIENTOS Y ENGRANAJES 1.¿QUÉ ES LA ENVOLVENTE (ENVELOPING)? LA DETECCIÓN DE ENVOLVENTE ES UN MÉTODO BASADO EN LA INTENSIFICACIÓN DE LOS  COMPONENTES REPETITIVOS DE UNA SEÑAL DINÁMICA QUE  PERMITE  OBTENER  UNA  ALARMA  TEMPRANA  DE  LAS  CONDICIONES  MECÁNICAS  DE  DETERIORO,  QUE  ESTÁN  ASOCIADOS  A  RODAMIENTOS  Y  ENGRANAJES.

3RA. SESIÓN PRACTICA 'ANÁLÍSIS" OBJETIVO UTILIZAR LOS DATOS OBTENIDOS PARA EL ANÁLISIS  Y DIAGNÓSTICO, TANTO DE VALORES TOTALES DE  VIBRACIÓN COMO DE LOS ESPECTROS  VIBRACIONALES. PROCEDIMIENTO ANÁLISIS CON VALORES TOTALES V  TENDENCIAS ANÁLISIS CON ESPECTROS FFT ANÁLISIS CON ONDA REAL ANÁLISIS CON ÁNGULOS DE FASE

RODAMIENTOS CON ELEMENTOS DESGASTADOS

1 0.5 0

0

80

160

240

320

400

(H ) 0 .003 9 (G) 0 .001 9 (F) 0 .003 9 (E) 0 .007 8 (D ) 0 .007 8 ( C) 0 .007 8 (B) 0 .007 8 (A) 0 .00

Frequency Hz

EJEMPLO 3:PRESENTACIÓN EN CASCADA DE LOS ESPECTROS  DE LOS ELEMENTOS DESGASTADOS DE UN RODAMIENTO EN EL ESPECTRO MOSTRADO ARRIBA, LOS ESPECTROS MUESTRAN UN RODAMIENTO QUE SE VA DETERIORANDO CON EL TIEMPO.  EL ESPECTRO  A  FUE TOMADO DESPUÉS DE QUE EL RODAMIENTO FUE REMPLAZADO.

COJINETE DE EMPUJE GASTADO

EJEMPLO 4: PRESENTACIÓN EN CASCADA DE LOS ESPECTROS DEL COJINETE DE EMPUJE GASTADO EN  EL  ESPECTRO  ARRIBA  MOSTRADO,  LOS  ESPECTROS  A  Y  B  SON  SEÑALES  DE  VIBRACIONES  TOMADAS  DESPUÉS  DE  QUE  EL  COJINETE GASTADO FUE REEMPLAZADO.  ESTAS SEÑALES "BUENAS" AHORA ACTUAN COMO LOS PATRONES DE REFERENCIA.

RODAMIENTO CON LA PISTA DAÑADA

EJEMPLO 5: PRESENTACIÓN EN CASCADA DE UN  RODAMIENTO CON LA PISTA DAÑADA EN LA VISTA SUPERIOR EN LA PRESENTACIÓN EN CASCADA DE LOS ESPECTROS DE UN RODAMIENTO CON LA PISTA DAÑADA, LOS ESPECTROS A  Y B FUERON TOMADOS DESPUÉS QUE EL RODAMIENTO FALLADO FUÉ REMPLAZADO.

EJE FLEXIONADO

FREQUENCY Hz

EJEMPLO 6: PRESENTACIÓN EN CASCADA DE ESPECTROS DE EJE FLEXIONADO.

MODULO IV: ANALISIS VIBRACIONAL Y ANALISIS DE CORRIENTE EN MOTORES ELECTRICOS EQUIPOS ROTATIVOS Y MOTORES ELECTRICOS: DIAGNOSTICO POR: ANALISIS VIBRACIONAL Y ANALISIS DE CORRIENTE DIAGNOSTICO DE DEFECTOS EN BARRA DE ROTOR Y ENTREHIERRO EXCENTRICO EN MOTORES DE INDUCCION CON LA ASISTENCIA DE ANALISIS DE CORRIENTE Y ANALISIS VIBRACIONAL. INTRODUCCION EL ANALISIS VIBRACIONAL (ESPECTROS FFT) VIENE SIENDO UTILIZADO PARA DETECTAR PRINCIPALMENTE PROBLEMAS MECÁNICOS; SIN EMBARGO EN LOS ÚLTIMOS  AÑOS SU USO TAMBIEN VIENE SIENDO APLICADO EN EL DIAGNÓSTICO DE ANOMALÍAS ELÉCTRICAS EN MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA Y CONTINUA. PARA EL DIAGNÓSTICO POR ANÁLISIS VIBRACIONAL (ESPECTROS FFT) CONSIDERAREMOS LA CARTA DE DIAGNÓSTICO DEL TECHNICAL ASSOCIATES OF CHARLOTTE  (TABLA I), ASÍ COMO LAS FIGURAS N° 1,2 Y 3. FIGURA N° 1   DIAGRAMA DE UN MOTOR DE INDUCCION A LO LARGO CON SU ESTATOR, BARRAS ROTORICAS, ENTREHIERRO Y CAMPO MAGNETICO

FIGURA N° 2 VISTA ISOMETRICA DE UN ROTOR INCLUYENDO LAS BARRAS ROTATORIAS, ANILLOS DE CORTOCIRCUITO Y ROTOR DE LAMINILLAS

FIGURA N° 3 ENTREHIERRO ENTRE MOTOR Y ESTATOR

2. ESPECTROS FFT TIPICOS DE DIAGNOSTICO A CONTINUACIÓN PRESENTAMOS ALGUNAS CONSIDERACIONES QUE DEBEN TOMARSE EN CUENTA EN EL DIAGNÓSTICO POR ANÁLISIS VIBRACIONAL. A CONTINUACIÓN SE PRESENTAN LAS FIGURAS 5 A 12, DONDE SE PUEDE APRECIAR LOS ESPECTROS FFT TÍPICOS DE DIAGNÓSTICO DE MOTORES DE INDUCCIÓN, CON  LA ASISTENCIA DEL ANÁLISIS VIBRACIONAL. FIGURA N° 5A ESPECTRO DE MOTOR CON FRECUENCIA DE 12,000 CPM (Fmax)

FIGURA 5B ESPECTRO AMPLIFICADO DE MOTOR CON AMPLITUD LOG

FIGURA N° 6A ESPECTRO CON AMPLITUD LOG MOSTRANDO CLARAMENTE BANDAS LATERALES DE FRECUENCIA DE PASO DE POLOS DE 1X A 4X RPM

FIGURA 6B ESPECTRO DE AMPLITUD LINEAL, NO MOSTRADO ADECUADAMENTE BANDAS LATERALES DE FRECUENCIA  DE PASO DE MULTIPLES POLOS

FIGURA N° 6C ESPECTRO AMPLIFICADO DE AMPLITUD LOGARITMICA INDICANDO CLARAMENTE 1X RPM  Y BANDAS LATERALES DE PASO DE POLOS

FIGURA N° 7A ESPECTRO NORMAL PMP CON Fmax: 50X RPM

FIGURA 7B ESPECTRO AMPLIFICADO INDICANDO PROBLEMA CENTRO DEL ESTATOR

FIGURA N° 8A ESPECTRO DE 30,000 CPM PARA MOTOR DE BOMBA DE AGUA DE RECIRCULACION

FIGURA N° 3B ESPECTRO AMPLIFICADO INDICANDO UN ROTOR EXCENTRICO (NO SOLTURA MECANICA O DESALINEAMIENTO)

FIGURE 9A 30,000 CPM ESPECTRUM ON A CENTAC MOTOR (POS. 2H)

FIGURA 9B ZOOM SPECTRUM AROUND 1XRPM SHOWING MULTIPLE  POLE PASS SIDEBANDS (BROKEN OR CRAKED ROTOR BARS/SHORTING RING PROBLEMS INDICATED) FIGURA 9A, B ANCHO DE BANDA Y ESPECTRO AMPLIFICADO PARA UN MOTOR CON BARRAS DE ROTOR FISURADAS O ROTAS O PROBLEMAS DE ANILLO DE  CORTOCIRCUITO 

FIGURE 9C ZOOM SPECTRUM AROUND 2X RPM  (POLE PASS SICEBANDAS ALSO HERE)

FIGURE 9D ZOOM SPECTRUM AROUND 3x RPM (NOTE POLE PASS SIDEBANDS HERE ALSO) FIGURA 9C, D. ANCHO DE BANDA Y ESPECTRO AMPLIFICADO PARA UN MOTOR CON BARRAS DE ROTOR FISURADOS O ROTAS O PROBLEMAS DE ANILLO DE  CORTOCIRCUITO

FIGURA N° 10A PROBLEMAS SEVEROS DETECTADOS EN BARRAS DE ROTOR A 2X RBPF, PERO COMPLETAMENTE PERDIDO A 1X FREC, DE PASO DE  BARRAS DEL ROTOR (1X. RBPF)

FIGURA 10B PROBLEMA SEVERO DE BARRAS DE ROTOR  (DETECTADO A FREC. DE PASO DE BARRAS DE ROTOR A 2X).

FIGURA 11 AJUSTE DE BANDAS DE  ALARMA ESPECTRAL PARA UN MOTOR (6 POLOS) DE  BOMBA DE CONDENSADO

FIGURA 12 :EJEMPLO DE ESPECTRO DE UN MOTOR CON PROBLEMAS DE TORQUE PULSANTE

 

3.- ANALISIS DE CORRIENTE EN MOTORES DE INDUCCIÓN 3.1.- BENEFICIOS DEL ANALISIS DE CORRIENTE  A)  EL  ANALISIS  PUEDE  SER  EFECTUADO  DESDE  EL  CENTRO  DE  CONTROL  O  TABLERO  DE  DISTRIBUCIÓN  (LEJOS  DEL  EQUIPO),  SOBRETODO  EN  EQUIPOS  DE  ALTO  RIESGO. B) DETECCIÓN DE ANORMALIDADES EN EL MOTOR CONFORME SE DETALLA EN LA TABLA II. TABLA II PROBLEMAS DETECTADOS CON EL ANALISIS DE CORRIENTE EN MOTORES EN  FUNCION DE PARAMETROS/ FRECUENCIAS.

(*) FRECUENCIA DE CONTACTO DEL ROTOR: FAG (ROTOR SLOT FREQUENDY)

FAG= FL [(NRT R ± E) (1-S) ± N WE] ECUACIÓN 1 P DONDE: FAG:FRECUENCIA DE CONTACTO DEL ROTOR (HZ O CPM) FL: FRECUENCIA DE LA LÍNEA (HZ O CPM) NRT :NÚMERO ENTERO (1,2,3,...) R : NÚMERO DE BARRAS DEL ROTOR E : NÚMERO ENTERO (0 PARA EXCENTRICIDAD ESTÁTICA), (1,2,3.... PARA EXCENTRICIDAD DINÁMICA)  S : DESLIZAMIENTO PORCENTUAL DEL MOTOR P : NÚMERO DE PARES DE POLOS NWE: NÚMERO DE ORDEN ARMÓNICO (1,3,5,7..)

C).- SI NO EXISTE UN DIAGNÓSTICO PRECISO, LAS ANORMALIDADES INDICADAS EN LA TABLA II, PUEDEN EVENTUALMENTE MOTIVAR FALLAS COMO ROCE DEL ESTATOR/  ROTOR, DAÑO TÉRMICO EN EL ESTATOR, EXCESIVOS ARRANQUES, FLEXIONAMIENTO DEL ROTOR Y EN GENERAL INESTABILIDADES OPERATIVAS Y VIBRACIONALES. D).- EL ANÁLISIS DE CORRIENTE PUEDE ELIMINAR LA NECESIDAD DE DESMONTAJE E INSPECCIÓN VISUAL. E).- CONSIDERANDO QUE EL ANÁLISIS DE CORRIENTE PUEDE DETECTAR PROBLEMAS COMO BARRAS DE ROTOR FISURADAS,  F).- PERMITE DETECTAR LOS PROBLEMAS A TIEMPO, EVITANDO CONSUMOS DE ENERGÍA INNECESARIOS.  3.2.-INSTRUMENTACION REQUERIDA EN LA FIGURA N° 13, SE PUEDE APRECIAR LOS INSTRUMENTOS REQUERIDOS PARA ANÁLISIS DE CORRIENTE,  - ANALIZADOR DE ESTADO DE CONDICIÓN (EQUIVALENTE A UN MICROLOG CMVA –55) - PINZAS AMPERIMÉTRICAS COMPATIBLE AL ANALIZADOR CMVA – 55 (EN UN RANGO DE 20A / 200A Y 40A /400A CON     CAPACIDAD HASTA 600A A 750 VOLTIOS). - SOFTWARE  ANÁLISIS DE CORRIENTE (EQUIVALENTE AL WIZARD UTILIZANDO CON EL MICROLOG CMVA – 55) 

FIGURA N° 13 ESPECIFICACIONES TIPICAS DE INSTRUMENTOS PARA ANALISIS DE CORRIENTE DE MOTORES ELECTRICOS

FIGURA N° 14  ESPECTRO DE CORRIENTE MOTOR SIN BARRAS ROTAS

FIGURA N° 15 ESPECTRO DE CORRIENTE, ROTOR CON UNA BARRA ROTA (EL MISMO MOTOR DE LA FIGURA 14)

3.3 PROCEDIMIENTO Y CARACTERISTICAS DE LA MEDICION Y DIAGNOSTICO   TABLA III GUIA PARA EL DIAGNOSTICO Y ACCIONES CORRECTIVAS RECOMENDADAS EN ROTORES DE MOTORES DE INDUCCION

EN LAS FIGURAS 14 Y 15, TENEMOS DOS EJEMPLOS DE DIAGNÓSTICO CON ANÁLISIS DE CORRIENTE; LA PRIMERA (FIG 14) INDICA UN MOTOR SIN PROBLEMAS, MIENTRAS  QUE LA SEGUNDA (FIG. 15) MUESTRA UN MOTOR CON UNA BARRA ROTA EN EL ROTOR.

EN LAS FIGURAS N° 16 Y 17 SE PUEDE APRECIAR LOS ESPECTROS DE ANÁLISIS DE CORRIENTE DE UN MOTOR ELECTRICO PARA UN CARGA DEL 50% Y 100%  RESPECTIVAMENTE. (CON DOS BARRAS ROTAS). FIGURA N° 16 ESPECTRO DE CORRIENTE, ROTOR CON DOS BARRAS ROTAS BAJO CARGA REDUCIDA

FIGURA N° 17 ESPECTRO DE CORRIENTE ROTOR CON DOS BARRASW ROTAS BAJO PLENA CARGA

SI NOS GUIAMOS DE LA FIG N° 16, EL MOTOR NO ESTARÍA INDICANDO ANORMALIDADES (FL/FP= 52 dB), CON UN 50% DE CARGA; SIN EMBARGO EN LA FIG N° 17, SI SE  DETECTA LAS DOS BARRAS ROTAS (FISICAMENTE VERIFICADAS), LO CUAL EL DIAGNÓSTICO FL/FP= 37.2 dB LO CONFIRMA (VER TABLA III).

CASO HISTORICO DIAGNOSTICO POR ANALISIS VIBRACIONAL Y CORRIENTE DE UN MOTOR DE INDUCCION DE UN VENTILADOR DE TIRO FORZADO 1.- CARACTERISTICAS DEL EQUIPO

2.- RESULTADOS DE EVALUACION 2.1.-ANALISIS VIBRACIONAL LOS  NIVELES  VIBRACIONALES  TOTALES  (OVERALL)  REGISTRARON  VALORES  BASTANTES  BAJOS  (0.025  PULG/SEG-PICO  =  0.45  MM/SEG-RMS),  QUE  A  PRIMERA  VISTA  ESTARÍA  INDICANDO  CONDICIONES  SATISFACTORIAS,  SIN  EMBARGO  DURANTE  LAS  PRUEBAS  A  VELOCIDAD  VARIABLE  SE  ESCUCHÓ  UN  ZUMBIDO  DE  CONSIDERABLE  INTENSIDAD Y NIVELES PUNTUALES DE 4 G’S DE ACELERACIÓN VIBRACIONAL.

EN LA FIG. N° 3 SE PUEDE APRECIAR UN ZOOM APLICADO A LA AL ENTORNO DE LA FRECUENCIA 1X (746 RPM) PROCEDENTE DE LA FIGURA N° 2. EN ESTA FIG. N° 3, SE  PUEDE APRECIAR CLARAMENTE LAS BANDAS LATERALES (SIDEBANDS) DE LA FRECUENCIA DE PASO DE POLOS (FP).  2.2. ANALISIS DE CORRIENTE DEL MOTOR  LA  FIGURA  6  MUESTRA  EL  ESPECTRO  DE  CORRIENTE  TOMADO  EN  EL  MOTOR,  CON  LA  APLICACIÓN  DE  UN  ZOOM  AL  ENTORNO  DE  LA  FRECUENCIA  DE  LÍNEA  (FL):  51.023 HZ Ó 3061 CPM, CON UNA AMPLITUD DE 1.89 AMPS, MIENTRAS QUE LA BANDA LATERAL DE LA FRECUENCIA DE PASO DE POLOS UBICADA A LA IZQUIERDA DE  LA FL, TIENE UNA AMPLITUD DE 0.0510 AMP., LO QUE EQUIVALE A UNA RELACIÓN DE 37.1 (1.89/0.0051) Ó 31.4 DB. CON ESTOS RESULTADOS NOS REMITIMOS A LA TABLA III, DONDE SE APRECIA QUE EL DIFERENCIAL DE 31.4 DB SE ENCUENTRA EN EL RANGO DE LA CLASE N°6, ES  DECIR QUE EL MOTOR DEBE SER SOMETIDO A UNA REPARACIÓN GENERAL (OVERHAUL).

FIGURA 2 ESPECTRO VIBRACIONAL DEL MOTOR, MOSTRANDO  EXCESIVAS ARMONICAS NX

FIGURA 3 ZOOM ESPECTRAL MOSTRANDO, BANDAS LATERALES  ALREDEDOR DE LA VELOCIDAD DE GIRO 1X

FIGURA 4 ZOOM ESPECTRAL MOSTRANDO, BANDAS LATERALES  A LA FRECUENCIA 2X

FIGURA 5 ZOOM ESPECTRAL MOSTRADO BANDAS LATERALES  ALREDEDOR DE LAS FRECUENCIA  22X A 25X

FIGURA 6 ANALISIS ESPECTRAL DE CORRIENTE DEL MOTOR

FIGURA  7 ANALISIS ESPECTRAL DE CORRIENTE DE UN MOTOR SIMILAR AL MOSTRADO EN LA FIG. 6

MÓDULO V: DIAGNOSTICO DE PROBLEMAS TIPICOS 1.-IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA Y TÉCNICAS DE SOLUCIÓN.LA  DIFERENCIA  ESTRIBA  EN  QUE  LOS  SIGNOS  VITALES  DE  LA  MÁQUINA  SON  SUS  PATRONES  DE  VIBRACIÓN.    CUANDO  LA  MÁQUINA  ENFERMA,  LAS  AMPLITUDES  Y/O  FRECUENCIAS QUE NORMALMENTE GENERAN,  TAMBIÉN  CAMBIAN; Y A MENUDO, INCLUSO, APARECEN NUEVAS  FRECUENCIAS.   TODO LO QUE  HAY QUE HACER PARA  SOLUCIONAR UN PROBLEMA DE VIBRACIÓN ES DETERMINAR LA CAUSA DE LOS CAMBIOS.

SIGNAL OUT

ACCELEROMETER

SIGNAL OUT

2.-DESBALANCE UN  DESBALANCE  PURO  RESULTA  EN  UNA  FRECUENCIA  DE  VIBRACIÓN  A  LA  VELOCIDAD  DE  OPERACIÓN  FUNDAMENTAL  DE  LA  MÁQUINA.    SIN  EMBARGO,  DEBEMOS  TENER CUIDADO CON NUESTROS DIAGNÓSTICO PORQUE HAY OTRAS CONSIDERACIONES QUE TAMBIÉN RESULTAN EN LA FRECUENCIA FUNDAMENTAL, ADEMÁS DEL  HECHO DE QUE EXISTEN VARIOS TIPOS DE DESBALANCE.  VEAMOS LAS OTRAS CONDICIONES QUE SUELEN DARSE CON LA FRECUENCIA FUNDAMENTAL: 2. 1.-AFLOJAMIENTO 2.2.-DOBLAMIENTO DEL EJE 2.3.-DESALINEAMIENTO 2.4.-ACOPLAMIENTO BLOQUEADO 2.5.-RESONANCIA 2.6.-TENSIÓN EN LA CARCASA 2.7.-VELOCIDADES CRITICAS 2.8.-HOLGURA EXCESIVA DEL COJINETE 2.9.-ESFUERZOS DEL ROTOR 2.10.-DESCARGA ELECTROMAGNÉTICA

CASOS HISTORICOS 1.Caso de desbalance 1.1 Turbocompresor de 1. 8 MW de Refinenía de Petróleo  2.Casos de desalineamiento 2.1. Turbogenerador a Gas de 50 MW de Central Térmica  2.2. Turbocompresor de 3.6 MW de Refinería de Petróleo 3.Casos de soltura mecánica 3.1. Turbosoplador de Refinenía de Zinc    3.2. Ventilador de caldera de fábrica papelera 4.Caso de desbalance hidraúlico 4.1. Grupo de generación hidraúlico de 21 MW 5.Caso de fallas en rodamientos 5.1. Tornamesa de Fundición 6.Caso de Lubricación 6.1 Turbogenerador a Gas de 100 MW de Central Térmica 7.Caso de Limitaciones Eléctricas 7.1 Fallas en motores de inducción  8.Anomalías en Apoyos de empuje de Turbomáquinas 8.1 Análisis de Diagnóstico vibracional de anomalías en apoyos de empuje de Turbosoplador de Mina

1.

CASO DE DESBALANCE 1.1

TURBOCOMPRESOR DE 1. 8 MW DE REFINENÍA DE PETRÓLEO  CASO DE DESBALANCE DESBALANCE DINÁMICO/ROTOR FLEXIONADO

1.

INTRODUCCIÓN

LUEGO DE  36  MESES  DE  OPERACIÓN  CONTINUA,  LA UNIDAD DE FCC DE LA REFINERÍA LA PAMPILLA FUE INTERVENIDA PARA SU MANTENIMIENTO  INTEGRAL. EL TURBO-COMPRESOR DE ESTA UNIDAD (1.8 MW, 7,000 RPM), SÓLO SE INSPECCIONÓ EL SISTEMA SE GOBIERNO, YA QUE LOS NIVELES  VIBRACIONALES  PREVIOS  A  LA  PARADA  ESTABAN  ACEPTABLES.  AL  TÉRMINO  DE  LA  PARADA  SE  PROCEDIÓ  AL  ARRANQUE,  OBSERVÁMDOSE  INCREMENTOS INADMISIBLES EN EL TURBO COMPRESOR. 2.

DESARROLLO CRONOLÓGICO DE LA FALLA

Fecha 25-11-89 21-12-89 23-12-89 10-01-90 11-01-90 17-01-90 3.

Hora 06:00 07:00 11:00 03:00

Suceso Inicio de la parada de mantto Arranque de Unidad FCC Alta vibración pero inferior  al  límite de parada Puesta fuera de servicio Inicio de reparación Arranque con niveles satisfactorios

ANALISIS DE FALLA

AL  DETECTARSE  ALTAS  VIBRACIONES  EN  LA  TURBINA  LUEGO  DEL  ARRANQUE  DEL  22.12.89,  SE  EFECTUARON  LOS  BARRIDOS  DE  VIBRACIÓN  VS.  FRECUENCIA ANEXO I, SIENDO LOS RESULTADOS MÁS NOTABLES LOS SIGUIENTES: PTO. 6A AXIAL CAJA/GOBERNADOR 6H HORZ 8V VERT. TURBINA 9V VERT. TURBINA

NIVEL/FRECUENCIA 5.4/5000 CPM 5.7/5000 CPM 5.5/5000 CPM 3.6/5000 CPM

COMENTARIOS SUBÍO DE 1.4 A 5.4 MM/SEG  SUBÍO DE 2.6 A 5.7 MM/SEG  SUBÍO DE 0.6 A 5.5 MM/SEG  SUBÍO DE 1.5 A 3.6 MM/SEG 

4. REPARACIONES EFECTUADAS 4.1. CAMBIO DEL ROTOR DE LA TURBINA: EL ROTOR SALIENTE QUEDA EN CONDICIÓN DE IRREPARABLE POR LA ALTA DEFLEXIÓN. EL ROTOR ENTRANTE ES EL USADO  ANTES DE LA INTERVENCIÓN DE NOV – 88, EL CUAL FUE BALANCEADO Y VERIFICADO EN CUANTO  A SU DEFLEXIÓN. 4.2.

REHABILIATCIÓN DE LABERINTOS: SE ENDEREZARON LOS LABIOS Y ELIMINARON REBABAS, CAMBIÁNDOSE TRESFILAS DEL SELLO DE 1RA ETAPA.

5. RESULTADOS DE LA REPARACIÓN: RECUPERACIÓN PLENA DE LOS NIVELES NORMALES DE VIBRACION: AUNQUE PRESENTA UN LIGERO DECREMENTO DE LA EFICIENCIA DEBIDO A LOS SELLOS. 6. CONCLUSIONES A. EL ORIGEN DEL SINIESTRO FUE EL DESPRENDIMIENTO DE UNA PESA DE BALANCE DE LA PLACA PORTA-ÁLABES DE LA SEXTA ETAPA DE LA TURBINA, ELLO DEBIDO AL  DEBILITAMIENTO TANTO DEL CANAL SOPORTE, COMO DE LA PESA, LO QUE FUE OCASIONADO POR EL IMPACTO DE PARTÍCULAS DE AGUA A ALTA VELOCIDAD RELATIVA  PRESENTES EN LA DESCARGA DE VAPOR DE LA TURBINA. B. EL ORIGEN DE LA ALTA VIBRACIÓN RADICA EN EL DEFICIENTE ESTADO DEL ROTOR SALIENTE, DESBALANCE Y DEFLEXIÓN PERMANENTE. C. EL PROBLEMA REMANENTE DE PÉRDIDAD DE EFICIENCIA SE DEBE CORREGIR CON EL CAMBIO DE SELLOS EN LA PRÓXIMA PARADA. 7. RECOMENDACIONES 7.1 EFECTUAR EL CAMBIO DE LABERINTOS EN AL SIGUIENTE PARADA. OCTUBRE 90 7.2 EFECTUAR  UN  CONTROL  ESTRICTO  DE  LAS  CONDICIONES  DE  OPERACIÓN  DEL  VAPOR,  INSTALÁNDOSE  UN  CALORÍMETRO  EN  LA  LÍNEA  DE  DESCARGA  A  FIN  DE  CONTROLAR LOS INCREMENTOS INDESEABLES DE HUMEDAD.

2. CASO DE DESALINEAMIENTO 2.1 TURBOGENERADOR A GAS DE 50 MW DE CENTRAL TÉRMICA ANALISIS VIBRACIONAL Y DIAGNOSTICO DE TURBOGENERADORA A GAS DE CENTRAL TERMICA 1.

INTRODUCCION

EL  PRESENTE  CASO  ILUSTRA  EL  DIAGNÓSTICO  MEDIANTE  EL  ANÁLISIS  VIBRACIONAL  DE  UN  CASO  DE  DESALINEAMINETO,  MUY  FRECUENTEMENTE  CONFUNDIDO  CON DESBALANCE, POR PRESENTAR PRODOMINANCIA A LA FRECUENCIA FUNDAMENTAL. 2. METODOLOGIA 2.1. TÉCNICAS DE ANÁLISIS VIBRACIONAL EMPLEADAS -ANÁLISIS ESPECTRAL FFT -ANÁLISIS EN LA ONDA DEL TIEMPO -ANÁLISIS SÓNICO 2.2. SISTEMA DE MPD, EMPLEADO -SISTEMA DE MPD. SKF MICROLOG /PRISM2 -ESTETOSCOPIO ELECTRÓNICO  SKF TMST2 2.3. UBICACIÓN DE LOS PUNTOS DE MAYOR VIBRACIÓN EN EL GENERADOR. 2.4. ANÁLISIS VIBRACIONAL DETALLADO DE LOS PUNTOS UBICADOS EN EL PASO ANTERIOR A PLENA CARGA. 2.5. ANÁLISIS VIBRACIONAL DEL PUNTO DE MÁXIMA VIBRACIÓN DEL GENERADOR A CARGAS PARCIALES Y SIN CARGA: 40MW, 30MW, 20MW, 10MW Y 00MW. 2.6. DESCARGA  DE  DATOS  ALMACENADOS  EN  EL  COLECTOR  ANALIZADOR  MICROLOG  AL  SOFTWARE  PRISM2,  PARA  CLASIFICACIÓN,  FORMATEO  Y  ANÁLISIS  DETALLADO.

3. SECUENCIA DE ANALISIS 3.1. EN EL  GENERADOR,  EL PUNTO  DE MÁS  ALTA  VIBRACIÓN SE UBICÓ EN EL COJINETE PLANO LADO EXCITATRIZ, EN DIRECCIÓN HORIZONTAL (1H).  SITUACIÓN QUE SE MANTIENE EN TODAS LAS CARGAS. EN EL ANÁLISIS  FFT  EL  PUNTO  MENCIONADO  (1H)  SE MUESTRA CLARAMENTE LA CONCENTRACIÓN DE LA ENERGÍA VIBRANTE A LA FRECUENCIA DE  GIRO DE LA MÁQUINA (1X: 98% DE LA VIBRACIÓN).  EL ANÁLISIS DE SEÑAL EN EL DOMINIO TEMPORAL NOS MUESTRA EL SINCRONISMO: DE ARMÓNICAS 1X Y 2X. 4. CONCLUSION 4.1 EN EL GENERADOR ES POSIBLE CONCLUÍR LO SIGUIENTE: 4.1.1.

EL ROTOR DEL GENRADOR NO ESTA DESBALANCEADO

4.1.2.

EL ORIGEN ELÉCTRICO DE LA VIBRACIÓN ES DE IMPORTANCIA SECUNDARIA

4.1.3.

NO HAY INDICACIONES DE RESONANCIA EN EL SISTEMA 

4.1.4.

HAY SIGNOS DE DETERIORO DE COJINETES PLANOS Y DE EMPUJE

4.1.5. LA  FUENTE  PRINCIPAL  DE  VIBRACIÓN  ES  EL  DESALINEAMIENTO  DE  EJES  GRUPO  TURBINA  –  GENERADOR  Ó  EJES  –  COJINETES  DEL  GENERADOR,  4.1.6. EL  NIVEL  DE  VIBRACIÓN  DE  5.9  MM/SEG,  ESTA  MUY  CERCA  AL  LÍMITE  IMPUESTO  POR  EL  FABRICANTE  (6.60  MM/SEG  RPM)  EN  CONDICIONES  NORMALES DE OPERCIÓN EN VACÍO,  5. RECOMENDACIONES 5.1 MEDIDA A MEDIANO PLAZO PROGRAMAR EL ALINEAMIENTO DEL CONJUNTO COMO TAREA MECÁNICA PRINCIPAL DEL PRÓXIMO OVERHAUL. 5.2 INTERVENCIÓN A CORTO PLAZO SIGNIFICA  DESCARTAR  EL  PRIMER  LUGAR  LA  PRESENCIA  O  ASOCIACIÓN  DEL  SFT-FOOT  AL  PROBLEMA,  PARA  LO  CUAL,    EN  CONDICIONES  CONTROLADAS, PROCEDER CON EL DESAJUSTE SECUENCIAL DE LOS PERNOS DE ANCLAJE DEL GENERADOR OPERANDO EN VACÍO. 5.3 MEDIDAS DE CONTROL INMEDIATAS SIGNIFICA  DESCARTAR  LA  PRESENCIA  DEL  SOFT-FOOT  Y  POSTERIORMENTE,  DE  ACUERDO  A  LOS  RESULTADOS,  PROGRAMAR  EL  CONTROL  VIBRACIONAL SEMANAL O QUINCENAL DEL EQUIPO.

COMENTARIO POSTERIOR SECUENCIAS DE EVENTOS POSTERIORES AL ANÁLISIS VIBRACIONAL Y DIAGNÓSTICO: FECHA JULIO  –  95 NOV  -  95

EVENTO Y COMENTARIO OVERHAUL  DE  TURBOGENERADOR.  SE  COMPRUEBA  QUE  EL  CONJUNTO  SE  ENCUENTRA         SUMAMENTE DESALINEADO (VER GRÁFICO 5), SE PROCEDE AL ALINEAMIENTO EMPLEADO TECNOLOGÍA LÁSER. BALANCEO  DINÁMICO  DEL  ROTOR  DE  GENERADOR  Y  VERIFICACIÓN  DEL  ALINEAMIENTO,  EL  T URBOGENERADOR  QUEDA  EN  ÓPTIMAS CONDICIONES OPERATIVAS, VER ESPECTRO FFT 6.

GRAFICO N° 1

GRAFICO N° 2

GRAFICO N°2A

GRAFICO N° 3

0.000 +- 0.010” 0.000 +- 0.1163/1”

GRAFICO N° 5

0.061 +- 0.010” 0.2419/1” +- 0.1163/1”

Desalineamiento paralelo >0.098” Desalineamiento angular > 0.2/1”

Desalineamiento paralelo > 0.098” Desalineamiento angular >0.4/1”

GRAFICO N° 6

2. CASO DE DESALINEAMIENTO 2.2  TURBOCOMPRESOR DE 3.6 MW Y 4400 RPM DE REFINERÍA DE PETROLEO DIAGNOSTICO Y CORRECCION DE UN TURBOCOMPRESOR DE 3.6 MW y 4400 RPM 1.- INTRODUCCION.LAS MÁQUINAS MATERIA DE ESTE TRABAJO COMPRENDEN UNA TURBINA EBARA DE CONDENSACIÓN DE 6 ETAPAS Y UN COMPRESOR  CENTRÍFUGO  ELLIOTT  DE  5  ETAPAS  ENCARGADO  DE  PROPORCIONAR  AIRE  A  UN  PROCESO  DE  REGENERACIÓN.    LA  POTENCIA  Y  VELOCIDAD NOMINAL DE LA TURBINA SON 3.6 MW  Y 4400 RPM  RESPECTIVAMENTE.  EL ESQUEMA  CORRESPONDIENTE SE MUESTRA  EN EL ANEXO I. EL OVERHAUL DE ESTAS MÁQUINAS COMPRENDIÓ: TURBINA: INCLUÍA LA VERIFICACIÓN DE LA DEFLEXIÓN Y BALANCEO DINÁMICO. DEFLEXIÓN MÁXIMA ENCONTRADA           : 0.002 PULG. DESBALANCE REMANENTE                    : 1.2 ONZA-PULGADA COMPRESOR : - INSTALACIÓN DE UN NUEVO ROTOR PREVIA VERIFICACIÓN DE LA DEFLEXIÓN Y BALANCEO DINÁMICO. DEFLEXIÓN MÁXIMA ENCONTRADA  :      0.0025 PULGADAS DESBALANCE REMANENTE.           :        6.1   ONZA-PULGADA 2.- DIAGNOSTICO DEL DEFECTO SE PROCEDIÓ A EFECTUAR LAS EVALUACIONES VIBRACIONALES COMPLEMENTARIAS COMO SON: -CONTROL VIBRACIONAL EN MODO DESPLAZAMIENTO EN LOS SOPORTES DÉ LAS MÁQUINAS (VER ANEXO IV). -BARRIDOS FRECUENCIALES (FFT) Y LECTURAS DE FASE EN LOS PUNTOS MAS RELEVANTES,(VER ANEXOS V.1.AL V.6) DE LOS BARRIDOS FRECUENCIALES MOSTRADOS EN LOS ANEXOS V, : - DESBALANCE DINÁMICO, QUE SE DESCARTA,  (ANEXO V) - DESALINEAMIENTO, QUE A SU VEZ PUEDE TENER SU ORIGEN EN  LOS SIGUIENTES CASOS:

A.-DESALINEAMIENTO PARALELO / ANGULAR ENTRE, EJES,  B.-EJES DOBLADOS, DIAGNÓSTICO QUE SE RECHAZA POR LA VERIFICACIÓN DE FASES EN LOS CUATRO PUNTOS AXIALES, YA QUE SE  OBTUVIERON FASES SIMILARES (VER- ANEXO V.) C.DESALINEAMIENTO CAUSADO POR LAS TENSIONES INDUCIDAS POR LAS LÍNEAS CONEXAS A LA MÁQUINA, ESTO PRODUCIDO POR LA  LÍNEA DE SUCCIÓN SOBRE LA CARCASA DEL COMPRESOR, QUE INCLUSO DEFORMO LA JUNTA DE EXPANSIÓN, ESTE DIAGNÓSTICO ES  CORROBORADO POR. LAS SIGUIENTES  VERIFICACIONES: - DESPLAZAMIENTOS VIBRACIONALES EN LOS SOPORTES DE LAS MÁQUINAS QUE RESPONDEN A LA DEFORMACIÓN OBSERVADA EN LA  JUNTA DE EXPANSIÓN (VER ANEXO IV). -  VERIFICACIÓN  DE  LA  TENSIÓN  INDUCIDA  AL  MOMENTO  DE  DESACOPLAR  LAS  BRIDAS  DEL  CODO  Y  DE  LA  JUNTA  DE  EXPANSIÓN,  OBTENIÉNDOSE LO SIGUIENTE: * OFF-SET LATERAL DE 2" ENTRE LÍNEA DE CENTROS DE LA JUNTA AL CODO (VER ANEXO III).   •LECTURAS  DE  HASTA  0.010"  EN  LOS  RELOJES  COMPARADORES  INSTALADOS  RADIAL.  Y  AXIALMENTE  SOBRE  EL  SEMICOPLE  DEL  COMPRESOR 3.- ANALISIS DE FALLA CONFORME SE INDICÓ EN EL DIAGNÓSTICO, LOS ALTOS NIVELES VIBRACIONALES SE DEBIERON AL DESALINEAMIENTO CAUSADO POR  LOS ESFUERZOS INDUCIDOS POR LA LÍNEA DE SUCCIÓN SOBRE LA CARCASA DEL COMPRESOR. (VER ANEXO III) 4.- PROCEDIMIENTO DE REPARACION CON EL PROPÓSITO DE CORREGIR EL DEFECTO SE DETECTÓ, SE EFECTUARON LAS SIGUIENTES ACCIONES: A.- CORRECCIÓN DE LA DEFORMACIÓN DE LA JUNTA DE EXPANSIÓN INSTALADA EN LA SUCCIÓN DEL COMPRESOR,  B.- DESMONTAJE DEL CODO DE 36" Ø Y 3/4" DE ESPESOR A FIN DE CORREGIR SU DEFORMACIÓN,  C.-LUEGO DEL MONTAJE DEL CODO, SE EFECTUÓ LA VERIFICACIÓN DE LA NO EXISTENCIA DE TENSIONES INDUCIDAS EN EL ENSAMBLE  DE LAS BRIDAS DEL CODO Y LA JUNTA (LÍNEA DE SUCCIÓN DEL COMPRESOR). D.-VERIFICACIÓN DEL ALINEAMIENTO ENTRE EJES.  5.- CONCLUSIONES LA  FALLA  SE  HA  DEBIDO  AL  DESALINEAMIENTO  CAUSADO  POR  LOS  ESFUERZOS  INDUCIDOS  POR  LA  LÍNEA  DE  SUCCIÓN  SOBRE  LA  CARCASA  DEL  COMPRESOR,  QUE  A  SU  VEZ  FUE  MOTIVADO  POR  LA  DEFORMACIÓN  DEL  CODO  DE  36"  Ø  PRODUCTO  DE  LOS  ESFUERZOS TÉRMICOS PROVENIENTES DEL PROCESO DE SOLDADURA DEL BAFFLE Y PLANCHA DE REFUERZO SOBRE EL CODO.

6.- RECOMENDACIONES - VERIFICAR LA NO EXISTENCIA DE TENSIONES INDUCIDAS EN LAS LÍNEAS CONEXAS AL EQUIPO ROTATIVO, PARA LO CUAL SE UTILIZARÁN RELOJES COMPARADORES  (INDICADORES DE DIAL), - ARRIOSTRAR ADECUADAMENTE AQUELLOS ELEMENTOS QUE NECESITEN SER REPARADOS POR PROCESO DE SOLDADURA A FIN DE IMPEDIR SU DEFORMACIÓN.

3. CASO DE SOLTURA MECÁNICA 3.1 TURBO SOPLADOR DE AIRE DE REFINERÍA DE ZINC INFORME TECNICO – SOPLADOR 016 –B ANALISIS VIBRACIONAL, DIAGNOSTICO Y VERIFICACIONES MECANICAS 1. INTRODUCCION EL  SOPLADOR  DEL  HORNO  DE  CALCINA  016-B,  LUEGO  DE  SU  MANTENIMIENTO  PROGRAMADO,  SE  EVALUÓ  VIBRACIONALMENTE,  DETECTANDOSE  NIVELES  CONSIDERABLES DENTRO DE LOS LÍMITES TOLERABLES PERO NO ACONSEJABLES PARA UNA MÁQUINA DE ESTE TIPO RECIÉN REPARADA. 2. ALCANCES DE LAS EVALUACIONES LOS RESULTADOS QUE SE INDICAN EN EL ANEXO I Y COMO A CONTINUACIÓN SE RESUMEN: ETAPA I (17.04.95):

EVALUACIÓN VIBRACIONAL QUE PERMITIÓ DIAGNOSTICAR LAS LIMITACIONES DEL EQUIPO.

ETAPA II (18.04.95):

EVALUACIÓN POST-CORRECCIÓN MECÁNICA Y OPERACIÓN EN CONDICIONES SIMULADAS  (DESCARGA A LA ATMOSFERA).

ETAPA III (20.04.95): EVALUACIÓN POST-CORROSIÓN MECPANICA Y OPERACIÓN EN CONDICIONES REALES (DESCARGA AL HORNO9. ESTA ÚLTIMA EVALUACIÓN  INDICÓ RESULTADOS DENTRO DE LA  CATEGORÍA DE “NIVELES BUENOS” CONFORM LO CLASIFICA EL FABRICANTE DEL EQUIPO. 3. ANALISIS DE LOS RESULTADOS 3.1 ETAPA I (16.04.95) LOS RESULTADOS DEL ANALISIS VIBRACIONAL PRACTICADO EL 17.04.95, SE MUESTRAN EN EL ANEXO II.

3.2 ETAPA II (17.06.95) CON EL PROPÓSITO  DE CORREGIR LOS DEFECTOS DETECTADOS EN LA ETAPA I, SE RECOMENDÓ DESENSAMBLAR EL PILLOW BLOCK DE LOS COJINETES DEL  SOPLADOR Y VERIFICA ALINEAMIENTO. EL CUAL DIO LOS SIGUIENTES RESULTADOS:

LOS  RESULTADOS  DEL  ANÁLISIS  VIBRACIONAL  POST  –  CORRECCIÓN  Y  OPERACIÓN  SIMULADA  (DESCARGA  A  LA  ATMÓFERA)  SE  PRESENTAN  EN  EL  ANEXO  II,  PERO  PUEDE RESUMIRSE A CONTINUACIÓN:

3.3. ETAPA III CON EL PROPÓSITO DE GARANTIZAR LA CONFIABILIDAD OPERATIVA DEL EQUIPO EL 20.04.95 SE EFECTUÓ EL ANÁLISIS VIBRACIONAL EN CONDICIONES REALES. LOS  REGISTROS SE MUESTRAN EN EL ANEXO IV. RESUMEN DE DICHOS RESULTADOS:

3. CONCLUSIONES - LOS NIVELES VIBRACIONALES PREVIOS A LA CORRECIÓN INDICARON QUE SI LA MÁQUINA HUBIESE ENTRADO EN OPERACIÓN EN ESAS CONDICIONES MECÁNICAS,  -EL  DEFECTO  FUNDAMENTAL  SE  DEBIÓ  A  LA  PRESENCIA  DE  LA  FLUCTUACIÓN  GIRATORIA,  CUYA  CORRECIÓN  SE  EFECTUÓ  A  TIEMPO  EVITANDO  DAÑOS  A  LA  MÁQUINA. -LOS NIVELES VIBRACIONALES REMANENTES SON ASIGNABLES AL DESALINEAMIENTO QUE POSTERIORMENTE PUEDE SER CORREGIDO. 4. RECOMENDACIONES -CONSIDERANDO QUE ESTE EQUIPO ES CRÍTICO, EL CONTROL VIBRACIONAL DEBE EFECTUARSE DIARIAMENTE. -EN LA PRÓXIMA INTERVENCIÓN, PREVIO ANALISIS VIBRACIONAL, PREVEER EL MEJORAMIENTO AL ALINEAMIENTO. -COMO ACCIÓN PREVENTIVA, EFECTUAR EL PEDIDO DE MATERIAL POR UN SET DE COJINETES DEL MOTOR ELÉCTRICO.

3. CASO DE SOLTURA MECÁNICA 3.2  VENTILADOR DE CALDERA DE FABRICA PAPELERA ANALISIS VIBRACIONAL Y DIAGNOSTICO VENTILADOR DE CALDERA ACUOTUBULAR 1. INTRODUCCION EL  PRESENTE  CASO  ILUSTRA  EL  DIAGNÓSTICO  MEDIANTE  EL  ANÁLISIS  VIBRACIONAL  DE  UNA  SITUACIÓN  MUY  FRECUENTE  EN  LOS  VENTILADORES  DE  AIRE  DE  COMBUSTIÓN DE CALDEROS PIROTUBULARES Y ACUOTUBULARES EXISTENTES EN AL GRAN MAYORÍA DE PLANTAS INDUSTRIALES. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL VENTILADOR VER ANEXO I. INSTRUMENTOS DE MPD EMPLEADOS: -SISTEMA BÁSICO DE MPD. SKF  -SISTEMA PARA ANÁLISIS DE MPD. SKF MICROLOG /PRISM2 2. INSPECCIONES EFECTUADAS: -EVALUACIÓN VIBRACIONAL CON LA MÁQUINA EN OPERACIÓN A PLENA CARGA. 3. ANALISIS 3.1 RESULTADOS DEL CONTROL Y ANÁLISIS VIBRACIONAL CUADRO N°1

3.2 ANÁLISIS DE VALORES TOTALES AL  RESPECTO  DEBEMOS  MENCIONAR  QUE  TODOS  LOS  PUNTOS  HAN  SOBREPASADO  EL  NIVEL  DE  ALARMA  RECOMENDADO  SEGÚN  LA  NORMA  ISO  2372, SEGÚN LA CUAL EL VENTILADOR SE CLASIFIA COMO MÁQUINA CLASE II,  3.3 ANÁLISIS FRECUENCIAL SE APRECIAN VALORES PREDOMINANTES A LA FRECUENCIA DE GIRO (1X), ASÍ COMO SUB-ARMÓNICAS Y ARMÓNICAS (0.5X, 1.5X, 2X, 2.5X, 3X, 3.5X, 4X,  ETC), CONCLUYÉNDOSE CON EL SIGUIENTE DIAGNÓSTICO. 3.4 DIAGNÓSTICO EXISTE DESBALANCE DINÁMICO DEL CONJUNTO: ROTOR DEL MOTOR ELÉCTRICO – RODETE DEL VENTILADOR. HAY  SOLTURA  MECÁNICA  EN  EL  ENSAMBLE  DE  LOS  RODAMIENTOS  CON  SUS  TAPAS,  EXISTIENDO  LA  POSIBILIDAD  DE  UN  AFLOJAMIENTO  EN  EL  RODETE DEL VENTILADOR (EJE-CHAVETAS, POSIBLES FISURAS EN LOS CORDONES DE SOLDADURA): 4. RECOMENDACIONES 4.1  INTERVENIR  EL  EQUIPO  DENTRO  DE  LO  PRÓXIMOS  15  DÍAS,  HASTA  ESE  DÍA,  SE  EFCTUARÁ  UN  ESTRICTO  CONTROL  VIBRACIONAL  DIRIGIDO  A  OBSERVAR LA TENDENCIA. 4.2 LA INTERVENCIÓN COMPRENDERÁ: -DESMONTAR  EL  COJUNTO  ROTOR  DEL  MOTOR  ELÉCTRICO-RODETE  DEL  VENTIOLADOR  A  FIN  DE  VERIFICAR  SU  DEFLEXIÓN  ENTRE  CENTROS  DEL  TORNO (NO SERÁ MAYOR A 0.05) -VERIFICAR  LOS  AJUSTES  DE  MONTAJE  DE  LOS  RODAMIENTOS  CON  EL  EJE,  Y  TAMBIEN  CON  SUS  ALOJAMIENTOS  (UTILIZAR  MICRÓMETRO  DE  INTERIORES Y EXTERIORES). DE SER NECESARIO SE EFECTUARÁ UN EMBOCINADO. -DESCARTAR LA SOLTURA MECÁNICA DEL ENSAMBLE RODETE DEL VENTILADOR CON SU EJE, ASÍ COMO EVALUAR LOS CORDONES DE SOLDADURA  DE FABRICACIÓN DEL RODETE (USAR TINTES PENETRANTES)

4. CASO DE DESBALANCEO HIDRAÚLICO 4.1 GRUPO DE GENERACIÓN HIDRAÚLICA DE 21 MW TIPO PELTON ANALISIS VIBRACIONAL Y DIAGNOSTICO GRUPO DE GENERACION DE CENTRAL HIDRAÚLICA 1.INTRODUCCION EL PRESENTE CASO TIENE POR OBJETO ILUSTRAR LA OCURRENCIA DE DESBALANCE PRODUCIDO POR CAUSAS HIDRAÚLICAS. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL GRUPO 1 - VER ANEXO I (GRÁFICO 1) INSTRUMENTOS DE MPD. EMPLEADOS: - SISTEMA SKF MICROLOG /PRISM2 2. INSPECCIONES EFECTUADAS: - EVALUACIÓN VIBRACIONAL CON LA MÁQUINA EN OPERACIÓN A: 21.0 MW 3. ANALISIS CUADRO N°1 3.1 RESULTADO S DEL CONTROL Y ANÁLISIS VIBRACIONAL

3.2 ANÁLISIS DE VALORES TOTALES CONFORME A LA CLASIFICAIÓN DE LA NORMA ISO 3945 TODOS LOS PUNTOS HAN SOBREPASADO EL NIVEL DE ALRMA FIJADO EN 1.8 MM/SEG., Y LOS PUNT OS 2HV Y  2AV – I HAN PASADO INCLUSO LOS VALORES ESTIMDOS DE PARADA, 4.6 MM/SEG. 3.3 ANÁLISIS FRECUENCIAL EL COMÚN DENOMINADOR EN LOS ESPECTROS FFT ES LAPRESENICA DE PICOS A LA FRECUENCIA DE 22X, QUE COINCIDEN CON EL NÚMERO DE CUCHARAS,  3.4 DIAGNÓSTICO EXISTE DESBALANCE HIDRAÚLICO DE CHORROS, CON MAYOR SEVERIDAD EN LA TURBINA DEL LADO EXCITATRIZ. SE OBSERVAN INDICIOS DE DESGATE EN EL COJINETE DE LADO EXCITATRIZ. 4. RECOMENDACIONES 4.1 ES MUY URGENTE PROCEDER A ALINEAR EL FLUJO DE LOS CHORROS; CON MAYOR CUIDADO EN LA TURBINA DEL LADO EXCITATRIZ. 4.2  VERIFICAR  LA  LUZ  ENTRE  EL  COJINETE  DEL  LADO  EXCITATRIZ  Y  SU  EJE,  PARALELAMENTE  EFECTAUR  EL  ANÁLISIS  DE  ACEITE  PARA  DETECTAR  EN  PPM  LA  PRESENCIA DE ESTAÑOI, ANTIMONIO, PLOMO Y COBRE (COMPONENTES DEL BABBIT).

5. CASO DE FALLAS DE RODAMIENTOS 5.1 TORNAMESA DE FUNDICIÓN 1. INTRODUCCION EL  PRESENTE  CASO  CUBRE  LA  EVALUACIÓN  VIBRACIONAL  COMO  HERRAMIENTA  DE  DIAGNÓSTICO  PARA  DETERMINAR  EL  ESATDO  DE  UN  RODAMIENTO DE RODILLOS ESFÉRICOS INSTALADO EN LA BASE DE UNA TORNAMESA DE CARRIL QUE GIRA A UNA REVOLUCIÓN CADA 4 MINUTOS CON  18 SEGUNDOS. LA  NUEVA  TÉCNICA  DE  LA  ENVOLVENTE    “ENVELOPING”  DESARROLLADA  POR  SKF  CONDITION  MONITORING  PERMITIÓ  O  IDENTIFICAR  UN  DEFECTO  TEMPRANO EN LA PISTA EXTERIOR. 2. DESCRIPCION DE LA MAQUINA COMO ES DE CONOCIMIENTO GENERAL, LA CHATARRA ES UNO DE ELEMENTOS QUE SE UTILIZA EN GRAN ESCALA EN EL PROCESO DE FABRICACIÓN  DEL ACERO Y REQUIERE LA DISPONIBILIDAD DE MAQUINARIAS DE ENVERGADURA. EL CARRO-TORNAMESA ES UN EQUIPO CRITICO EN EL PROCESO DE TRANSPORTE Y MANIPULEO DE LA CHATARRA Y SUS REPUESTOS NO COMUNES.  EL  RODAMIENTO  AXIAL  DE  RODILLOS  ESFÉRICOS  ES  UN  PUNTO  FUNDAMENTAL  PARA  LAS  ACTIVIDADES  DE  MONITOREO,  DEBIDO  A  QUE  SU  FALLA  OCASIONARÍA LA PARADA DEL PROCESO PRODUCTIVO CON GRANDES PÉRDIDAS ECONÓMICAS. 3. CONSIDERACIONES TEORICAS HISTÓRICAMENTE HA SIDO VIRTUALMENTE IMPOSIBLE USAR MEDIDAS DE VIBRACIÓN CONVENCIONALE TALES COMO DESPLAZAMINETO O VELOCIDAD  PARA DETECTAR TEMPRANAMENTE FALLAS DE RODAMIENTO A BAJAS VELOCIDADES.  POR LO QUE A LA VELOCIDAD DE GIRO DE 0.233 RPM, SE TENDRÁ LAS SIGUIENTES FRECUENCIAS DE FALLA: BPFO: 2.5298 CPM BPFI: 2.1214 CPM BSF: 0.8330 CPM FTF: 0.1061 CPM

- DATOS DEL REDUCTOR DE VELOCIDAD: PIÑON : NO DISPONIBLE ENGRANAJE: 954 DIENTES GEARMESH (FRECUENCIA DE ENGRANE) = 0.233 X 954 = 221.86 CPM - PARÁMETROS QUE FUERON FIJADOS POR MEDIO DEL SOFTWARE “PRISM2” AL ANALIZADOR  RANGO DE FRECUENCIA: 0-4000 CPM LÍNEAS FFT: 6,400 RANGO DEL FILTRO “ENVELOPING”: 5HZ – 100 HZ (LECTURA 1) RANGO DEL FILTRO “ENVELOPING”: 50 HZ – 1 KHZ (LECTURA 2)

LA  INTRODUCCION  DE  LA  TECNICA  DE  LA  ENVOLVENTE POR  MEDIO DEL RECOLECTOR  /  ANALIZADOR  ESPECTRAL  MICROLOG  DE  SKF INCREMENTA LA VERSATIBILIDAD EN EL DIAGNÓSTICO DE ESTADO DE RODAMIENTOS QUE GIRAN A BAJAS VELOCIDADES. LAS  TÉCNICAS  DEL  “ENVELOPING”  SON  EFECTIVAS  EN  APLICACINE  DE  BAJA  VELOCIDAD  GRACIAS  A  QUE  LA  SEÑAL  DE  VIBRACIÓN  TOTAL  ES  DISGREGADA  A  LAS  FRECUENCIAS  DE  DEFECTOS  DEL  RODAMIENTO,  PERO  LIMPIANDO  POR  MEDIO  DE  FILTROS  AQUELLAS FRECUENCIAS TÍPICAS REFERENTES A OTRO TIPO DE FALLAS COMO SON DESBALANCE, DESALINEAMIENTO, ETC. 4. OBSERVACIONES PARA EL CASO QUE SE PRESENTA EN ESTE TRABAJO LAS LECTURAS DE VIBRACIÓN DEL LA ENVOLVENTE (ENVELOPING) FUERON  TOMADAS Y REGISTRADAS CON EL ANALIZADOR ESPECTRAL MICROLOG CMVA 10 Y EL ACELERÓMETRO CMSS 93A. A CONTINUACIÓN PRESENTAMOS LOS DATOS REGISTRADOS DEL TORNAMESA: VELOCIDAD DE ROTACIÓN DEL CARRO TORNAMESA: 1 REVOLUCIÓN CADA 4 MINUTOS CON 18 SEGUNDOS, LO QUE EQUIVALE A: 258 SEG/REVOLUCIÓN = 0.233 RPM RODAMIENTO DEL CARRO TORNAMESA: AXIAL DE RODILLOS ESFÉRICOS SKF 29452 EL RODAMIENTO 29542 TIENE LAS SIGUIENTES, ÓRDENES DE FRECUENCIA DE FALLA: BPF1 (PISTA INTERIOR) : 10.878 BPFO (PISTA EXTERIOR) : 9.122 BSF (RODILLOS) : 3.582 FTF (CANASTILLA ) : 0.456 5. DISCUSION EL PRIMER PUNTO DE DISCUSIÓN ES REFERENTE A LA RELACIÓN EXISTENTE ENTRE LA FRECUENCIA ARMÓNICA DE FALLA DE LA  PISTA EXTERIOR DEL RODAMNIENTO Y LAS FRECUENCIAS GENERADAS POR LA SEÑAL DE LA VIBRACIÓN ENVOLVENTE.  EL BENEFICIO DE LA TÉCNICA DE LA ENVOLVENTE ES CLARA EN SU APLICACIÓN DE DETECCIÓN DE FALLAS PRECOCES DE  RODAMIENTOS DE BAJAS VELOCIDADES, 

5. CASO DE FALLAS EN RODAMIENTOS 5.2 DETERIOROS DE RODAMIENTOS POR LUBRICACIÓN INADECUADA INFORME TECNICO ANALISIS VIBRACIONAL Y DIAGNOSTICO DE CENTRIFUGA N°3 CIA. PEQUERA AA – PLANTA CHANCAY 1. INTRODUCCION EN ATENCIÓN A LO SOLICITADO, PERSONAL DE ADEMINSAC SE APERSONÓ A LAS INSTALACIONES DE LA CÍA. PESQUERA AA – PLANTA CHANCAY,  CON EL PRPÓSITO DE EFECTUAR EL ANÁLISIS VIBRACIONAL Y DIAGNÓSTICO DE LA CENTRIFUGA N°3. LAS CARACTERÍSTICAS DE ESTE EQUIPOS SON: -CENTRÍFUGA ALFA LAVAL -TIPO: AFP 517 XGV -N° DE SERIE: 4072551 -UBICACIÓN: SALA DE TRATAMIENTO DE CALDO. -MOTOR ELECTRICO: 37 KW – 1740 RPM -SISTEMA DE REDUCCIÓN : ENGRANAJES DE 85 Y 37 DIENTES (R:2.297) -VELOCIDAD DE LA CENTRIFUGA: 4,000 RPM (APROX.) DISTRIBUCIÓN DE LOS RODAMIENTOS INSTALADOS Y FRECUENCIAS TÍPICAS DE FALLA CONSIDERANDO EL DIAGRAMA DEL ANEXO II.

2. RESULTADOS DEL ANALISIS -SE  RESUME A CONTINUACIÓN:

3. RECOMENDACIONES -RETIRAR  UNA  MUESTRA  DE  ACEITE  Y  ANALIZAR  SU  CONTENIDO  DE  AGUA,  ASÍ  COMO  LAS  PROPIEDADES  DEL  LUBRICANTE  Y  EL  CONTENIDOI  DE  METALES EN PPM (FE, CR). -EVALUAR  LAS  POSIBLES  FUENTES  DE  CONTACMINACIÓN  DEL  LUBRICNATE  (PUNTOS  DE  HERMETICIDAD  DE  AGUA,  VÁLVULA  CHECHK,  ETC),  ASÍ  COMO CUALQUIER FACTOR QUE PROMUEVA UNA LUBROICACIÓN INADECUADA. -PREVER EL REEMPLAZO DE LOS RODAMIENTOS DE LOS PUNTOS 3.4.5. Y 6. ASIMISMO SE EVALUARÁ VIBRACIONALMENTE EL MOTOR EN VACÍO, 

0.5 0.45 0.4 0.35 0.3

0.15 0.1

0.05 0 0

66000

132000

198000

264000

330000

6. CASO DE LUBRICACION 6.1 TURBOGENERADOR A GAS DE 100 MW DE CENTRAL TÉRMICA INFORME TECNICO ANALISIS VIBRACIONAL Y DIAGNOSTICO GRUPO TURBOGAS DE CENTRAL TERMICA 1.OBJETIVO EL  PRESENTE  CASO  ILUSTRA  LA  OCURRENCIA  DE  ELEVACIÓN  DE  LOS  NIVELES  VIBRACIONALES  POR  CAUSAS  ATRIBUÍDAS  AL  SISTEMA  DE  LUBRICACIÓN. 2. ANTECEDENTES SECUENCIA DE LOS EVENTOS OCT.  95  MEDIANTE  EL  ANALIZADOR  MICROLOG  SE  REALIZAN  UNA  SERIE  DE  PRUEBAS  VIBRACIONALES,  PUESTO  QUE  EL  GRUPO  PRESENTA  DISPAROS POR ALTA VIBRACIÓN DURANTE EL ARRANQUE, TAMBIEN AUMENTA LA VIBRACIÓN DURANTE LAS PARADAS Y CUANDO HAY CAMBIOS  DE CARGA. NOV  95  SE  HACE  UNA  TOMA  DE  DATOS  VIBRACIONALES  CON  ANALIZADOR  MICROLOG    DESDE  EL  MONITOR  BENTLY  NEVADA  3300  Y  TAMBIEN  DIRECTAMENTE CON SENSORES ACELERÓMETROS Y EL MICROLOG. CARACTERISTICAS TECNICAS DEL GRUPO 1 -VER ANEXO I. INSTRUMENTOS DE MPD. EMPLEADOS -SISTEMA SKF MICROLOG /PRISM2 (DOS UNIDADES) -SENSOR OPTICO DE FASE -02 SENSORES SKF CMSS 786M 3. INSPECCIONES EFECTUADAS -NOV 95: CONTROL VIBRACIONAL DESDE EL ARRANQUE HASTA ALCANZAR LOS PARÁMETROS NORMALES DE OPERACIÓN.

4. ANALISIS 4.1 RESUMEN DE VALORES DE ESPECTROS FFT (MILS PICO A PICO)

4.1 SINTOMATOLOGIA -LOS ALTOS NIVELES VIBRACIONALES SOLAMENTE SE REGISTRAN DURANTE EL ARRANQUE,  -POR REFERENCIAS TAMBIEN SE CONOCE QUE SE PRESENTAN  EN LA PARADA O CUANDO HAY CAMBIOS BRUSCOS DE CARGA. -UNA VEZ QUE SE LOGRAN LOS PARÁMETEROS OPERATIVOS NORMALES, LOS NIVELES DE VIBRACIÓN SON BAJOS Y ESTABLES. 4.2. ANALISIS ESPECTRAL -EXAMINANDO LAS CURVAS ESPECTRALES FFT TOMADAS EL 27-11-95 DURANTE EL PROCESO DE ARRANQUE Y ESTABILIZACIÓN DE PARÁMETROS   OPERATIVOS, SE OBSERVA. -LOS  MÁXIMOS  VALORES  DE  VIBRACIÓN  SE  ALCANZAN  A  38  MW.,  TENDIENDO  A  BAJAR  A  PARTIR  DE  66  MW.;  LA  VIBRACIÓN  SE  ESTABILIZA  EN  VALORES RELATIVAMENTE BAJOS. -EL DESCENSO DE LOS VALORES TOTALES ES MUY SIGNIFICATIVO EN TODOS LOS PUNTOS, SIENDO LOS MAS NOTORIOS LOS REGISTROS EN LOS  PUNTOS  1X  Y  1Y,  TURBINA  EXHAUST,  DONDE  BAJA DE 5.81 A 1.55 MILS (274.8%) EN UN CASO Y DE 4.49 A 1.93 MILS (132%) EN EL OTRO. EN LOS  PUNTOS RESTANTES EL DESCENSO ES DE APROX. 30%

-LOS ESPECTROS FFT DE LOS PUNTOS 2X Y 2Y /TURBINE INTEL) A 38 MW Y A 66 MW PRESENTAN SIMILARES CARACTERISTICAS,  -LOS  ESPECTROS  FFT  DE  LOS  PUNTOS  3X  Y  #Y  CORRESPONDIENTES  AL  GENERADOR  LADO  COPLES,  A  38MW  Y  66MW  TAMBIEN  MANTIENEN  EL  MISMO PATRÓN QUE EL RESTO DE LA MÁQUINA,  - EN LOS PUNTOS 4X Y 4Y, CORRESPONDIENTES AL GENERADOR LADO LIBRE, LOS ESPECTROS FFT MANTIENEN EL PATRÓN GENERAL, SIENDO LAS  VARIACIONES A 38 MW Y 66MW MENOS NOTORIAS QUE EN LOS OTROS PUNTOS. 5. CONCLUSIONES 5.1 ESTE  ATÍPICO  Y  ERRÁTICO  FENÓMENO  ES  MUY  PROBABLE  QUE  TENGA  SU  ORIGEN  EN  LA  INESTABILIDAD  DE  LA  LUBRICACIÓN,  PROVOCADA  POR EL INGRESO Y MEZCLA DE AIRE O GASES CON EL LUBRICANTE, BURBUJAS DE AIRE Y/O GASES QUE REACCIONAN FISICAMENTE AL CIRCULAR  MEZCLADOS CON EL ACEITE POR LA ZONA CARGA DE LOS COJINETES,  LA ANTERIOR CONCLUSIÓN SE DEMUESTRA POR LO SIGUIENTE: 5.1.1 LA ATIPICIDAD DEL FENÓMENO SE EVIDENCIA POR LA DESPROPORCIONADA VARIACIÓN DE LA CONDICIÓN DE LA MÁQUINA AL ARRANCAR Y  TORNAR CARGA HASTA ESTABILIZARSE.  5.1.2 ES ERRÁTICO PORQUE NO OCURRE SIEMPRE NI CON LA MISMA INTENSIDAD, TAMPOCO CON PROPORCIONALIDAD. 5.1.3.  EL  ANÁLISIS  ESPECTRAL  Y  DE  FASES  DURANTE  EL  ARRANQUE  Y  EL  PERÍODO  DE  ESTABILIZACIÓN,  INDUCEN  A  DIAGNOSTICAR  UN  “DESBALANCE”,  PUESTO  QUE  LA  CASI  TOTALIDAD  DE  LA  ENRGÍA  VIBRACIONAL  SE  CONCENTRA  A  LA  FRECUENCIA  NATURALES  DEL  ROTOR  3600  CPM. 6. RECOMENDACIONES 6.1  REVISAR  TODAS  LAS  CONDICIONES  OPERATIVAS  QUE  INTERVIENEN  EN  EL  ARRANQUE,  TOMANDO  ESPECIAL  CUIDADO  EN  EL  SISTEMA  DE  LUBRICACIÓN. 6.2  VERIFICAR  TEMPERATURAS  Y  PRESIONES  EN  TODOS  LOS  PUNTOS  DEL  CIRCUITO  DE  LUBTRICACIÓN,  ESPECIALMENTE  EN  EL  DEPÓSITO  Y  COJINETES. 6.3  ASÍMISMO,  VERIFICAR  TODOS  LOS  COMPONENTES  DEL  SISTEMAS:  CALEFACTORES  DEL  DEPÓSITO DE  ACEITE, VÁLVULA  DE  CONTROL PARA  –  PASEAR  EL  ACEITE  DEL  ENFRIADOR  EN  EL  ARRANQUE,  VÁLVULA  REGULADORA  DE  PRESIÓN  DE  ACEITE,  SISTEMA  EXTRACTOR  DE  VAPOR  Y  CONDENSADOR  (RETORNO  AL  ATANQUE),  FILTROS  DE  ACEITE  (CHEQUEANDO  EL  DELTA  DE  PRESIÓN  DP),  SISTEMA  DE  VACIO  DE  TANQUE  DE  ACEITE.

7. CASOS DE LIMITACIONES ELECTRICAS 7.1 FALLAS EN MOTORES DE INDUCCIÓN INFORME TECNICO ANALISIS VIBRACIONAL Y DIAGNOSTICO DE LAS NUEVAS ELECTROBOMBAS DE COMBUSTIBLE DE CENTRAL TERMICA 1.INTRODUCCION EN  ATENCIÓN  A  LO  SOLICITADO  POR  LOS  FUNCIONARIOS  DEL  CONSORCIO  AA  ,  PERSONAL  DE  ADEMINSAC  SE  CONSTITUYÓ  EN  LAS