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MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

PRACTICO DE VIBRACIONES II

NOMBRE: Jaime Ruiz, Carlos Rivera CARRERA: Ingeniería en mantenimiento industrial ASIGNATURA: Análisis de Vibraciones II PROFESOR: Diohanic Bustos FECHA: 23/05/19 SECCION: 821 5V

MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

Contenido PRACTICO DE VIBRACIONES 2 .................................................................................................................... 1 1

2

Introducción ............................................................................................................................................ 3 1.1

Descripción del problema................................................................................................................ 3

1.2

Objetivo general .............................................................................................................................. 3

1.3

Objetivos específicos ....................................................................................................................... 3

1.4

Alcances ........................................................................................................................................... 3

Marco teórico .......................................................................................................................................... 4 2.1

2.1.1

Evaluación de severidad según ISO 2372 ................................................................................ 4

2.1.2

Diagnostico de fallas................................................................................................................ 5

2.2 3

Monitoreo de condición a partir de datos vibratorios .................................................................... 4

Adash A 4900, Vibrio M y software DDS ......................................................................................... 7

Monitoreo de la condición .................................................................................................................... 10 3.1

Diagrama de la maqueta ............................................................................................................... 10

3.2

Creación de la ruta ........................................................................................................................ 12

3.3

Tabla histórica de registro de vibraciones..................................................................................... 15

3.4

Evaluación de severidad según valores RMS................................................................................. 16

3.5

Diagnóstico de falla según graficas FFT ......................................................................................... 17

4

Discusiones ............................................................................................................................................ 19

5

Conclusiones.......................................................................................................................................... 20

6

Bibliografía................................................................................................ ¡Error! Marcador no definido.

1 Introducción 1.1 Descripción del problema En la actualidad en la industria moderna existen distintos tipos de técnicas para anticiparse y prevenir una falla en cualquier equipo, ya sea por medio de cámaras termográficas o acelerómetros ya que estos equipos analizadores son los que nos entregan más datos para diagnosticar el estado operacional de la máquina. Este informe se centrará en la toma de datos en un accionamiento, de motor eléctrico acoplamiento con elemento flexible y descansos omega. En esta máquina se tomarán distintos puntos de mediciones con un equipo llamado A 4900 Vibrio M donde por medio de un sensor de lápiz se medirán puntos, verticales, horizontales y axiales en el motor y descansos de rodamientos. Este equipo nos entregara valores de desalineamiento paralelo o angular y/o desbalanceo. Todos estos serán procesados por el software DDS donde se harán las lecturas de los espectros y se analizarán los valores en la tabla de severidad, quien entregara el real estado operacional del equipo.

1.2

Objetivo general

Generar un reporte técnico con las mediciones realizadas a la máquina e interpretar los datos obtenidos.

1.3 Objetivos específicos •

Estudiar el monitoreo de condición a partir de datos vibratorios según la norma ISO 2372

•

Estudiar el diagnostico de fallas según los vistos en clases

•

Aprender a ocupar Adash A 4900, Vibrio M y software DDS

•

Realizar un diagrama de la maqueta

•

Crear una ruta de medición en DDS

•

Generar una tabla histórica de registro de vibraciones

•

Evaluar la severidad según valores RMS

•

Diagnosticar fallas según graficas FFT

1.4 Alcances Obtener datos por medio de las mediciones y entregar un reporte técnico del estado operacional de la máquina.

3

2 Marco teórico 2.1 Monitoreo de condición a partir de datos vibratorios 2.1.1 Evaluación de severidad según ISO 2372 La norma ISO 2372 es aplicable a equipos rotativos cuyo rango de velocidad es entre 600 y 12.000 RPM y se requieren los valores globales de vibración en velocidad en un rango de frecuencia entre 10 y 1.000 Hz. La distinción de los equipos rotativos se realiza según la tabla 1.1

Tabla 1.1: Clasificación de equipos según la norma ISO 2372

Una vez clasificada la maquina dentro de la clase correspondiente y haber obtenido los valores globales de vibración se debe localizar en la tabla 1.2 la zona en la que se encuentra.

Tabla 1.2: Severidad de la vibración según norma ISO 2372

4

Donde se considerará: •

Zona A: Valores de vibración de máquinas recién puestas en funcionamiento o reacondicionadas.

•

Zona B: Maquinas que pueden funcionar indefinidamente sin restricciones.

•

Zona C: La condición de la maquina no es adecuada para una operación continua, sino solamente para un periodo de tiempo limitado. Se deberían llevar a cabo medidas correctivas en la siguiente parada programada.

•

Zona D: Los valores de vibración son peligrosos, la maquina puede sufrir daños.

2.1.2 Diagnostico de fallas 2.1.2.1

Desalineamiento

Es la dificultad que presenta la alineación de dos rotores con sus respectivos apoyos, las causas de esta pueden ser diversas tales como: excesiva confianza en la utilización de acoplamientos elásticos y rodamientos autoalineables, distorsión en la maquina durante su operación que producen desplazamientos del sistema conductor o conducido, etc. El resultado de esto serán altos niveles de vibración en las proximidades al acoplamiento los cuales pueden disminuir la vida útil de rodamientos, la rotura de pernos, sobrecalentamiento del sistema, etc. Normalmente la desalineación se manifiesta con una fuerte vibración en las direcciones axiales con los primeros armónicos de la velocidad de giro, 1x, 2x, 3x RPM. Y en las lecturas radiales presentan normalmente actividad a 1x y 2x RPM Bajas amplitudes en el tercer armónico y superiores. Desalineación angular:

se denomina desalineación angular cuando las líneas centrales de dos ejes se cortan formando un ángulo y se caracteriza por fuerte vibración axial en el 1x RPM además puede estar acompañado de armónicos de la velocidad de giro del eje con bajas amplitudes. Otros síntomas son fuerte vibración axial en 1x RPM posiblemente con armónicos en 2x y 3x. El armónico 2x RPM en dirección axial puede alcanzar un valor igual o incluso superior a 1x Vibración en dirección radial probablemente de menor amplitud que en dirección axial, en 1x, 2x y 3x Las medidas de fase axial a ambos lados del acoplamiento se encuentran desfasadas 180° Desalineación paralela:

Se denomina desalineación paralela cuando los ejes son paralelos y están separados una determinada distancia. Puede ser horizontal o vertical y se manifiesta espectralmente con una fuerte vibración radial a 1x y 2x RPM del eje. Otros síntomas son fuerte vibración radial en 1x RPM con armónicos en 2x y 3x 5

El armónico 2x RPM en dirección radial puede alcanzar un valor igual o incluso superior a 1x Las medidas de fase radial a ambos lados del acoplamiento se encuentran desfasadas 180° 2.1.2.2

Desbalanceo

El desbalanceo o desequilibrio de una maquina constituye la principal causa de avería de tipo mecánico en maquinas rotativas y se refiere a cuando el centro de masas del rotor no coincide con su centro de rotación o centro geométrico. Esto origina una fuerza centrifuga que parte desde el centro de rotación en dirección radial y gira sincrónicamente con el eje generando una vibración excesiva. Características: •

La amplitud es proporcional a la cantidad de desequilibrio

•

La variación en el desequilibrio originara una variación en el ángulo de fase de la vibración.

•

La variación en el desequilibrio originara una variación en el ángulo de fase de vibración.

Tipos de desequilibrio: Desequilibrio en un único plano: se produce generalmente por desgaste radial superficial no uniforme en rotores en los cuales su largo es despreciable en comparación con su diámetro. La causa de la vibración es una fuerza centrifuga que provoca un desplazamiento del eje de giro en la dirección radial. En ausencia de otros problemas el desequilibrio genera una onda sinusoidal pura, por tanto, el espectro presenta vibración dominante con una frecuencia igual al 1x RPM del rotor. Síntomas: •

Vibración radial en 1x

•

Diferencia de fase entre la dirección horizontal y vertical de un cojinete de aproximadamente 90° y permitiendo una variación aceptable de ±30°.

•

No existen diferencias de fase significativas en las lecturas de fase entre ambos lados del eje en las mismas direcciones radiales.

Desequilibrio en dos planos: aquí el origen del desequilibrio son dos fuerzas de igual magnitud y de sentidos opuestos. Este se da en rotores medianos y largos, debido principalmente a desgastes radiales y axiales simultáneamente. El espectro presenta vibración dominante y vaivén simultaneo a frecuencia igual a 1x RPM del rotor.

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Síntomas: •

Vibración radial en 1x RPM.

•

Diferencia de fase entre la dirección horizontal y vertical de un cojinete de aproximadamente 90°, permitiendo una variación aceptable de ±30°.

•

La lectura de fase radial nos indicara que ambos lados del eje tienen un desfase de 180°.

Rotor en voladizo: ocurre en rotores que se encuentran en el extremo de un eje. Es producido por desgaste en la superficie del rotor y doblamiento del eje. El espectro presenta vibración dominante en 1x RPM del rotor muy notoria tanto en dirección axial como radial. Síntomas: •

Vibración radial en 1x RPM.

•

Vibración axial en 1x RPM.

•

Diferencia de fase entre la dirección horizontal y vertical de un cojinete de aproximadamente 90°, permitiendo una variación aceptable de ±30°.

•

Lecturas de fase axial en los rodamientos normalmente en fase

•

Las medidas de fase en dirección radial entre los rodamientos podrían estar desfasadas

2.2 Adash A 4900, Vibrio M y software DDS En la tabla 1.3 se observan las principales características técnicas del A 4900 Vibrio M

Tabla 1.3 características técnicas A 4900 Vibrio M

Es un Sistema de Diagnóstico Digital

que funciona como una poderosa herramienta para

almacenar y evaluar la información de vibraciones y del diagnóstico técnico de sus máquinas. En 7

la imagen 1.4 se puede observar el inicio de una ruta de medición donde en primer lugar tenemos la industria, después viene la sala de máquinas, luego viene el equipo el cual se le realizara mediciones.

Tabla 1.4 Ruta de medicion DDS

En la imagen 1.5 en la parte izquierda de la pantalla se identifican los puntos de medición los cuales son verticales, horizontales y axiales, donde a cada punto se le medirá la velocidad RMS, velocidad y aceleración y FFT y también FASIT estas mediciones se realizarán al motor y descansos de rodamientos.

Tabla 1.5 Ruta medición DDS

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En la imagen 1.6 luego de haber realizado la ruta completa se procede a realizar las mediciones al equipo luego se transfieren los datos adquiridos al Vibrio M donde este procesa los valores y nos entrega los datos y la condición de la máquina dependiendo la forma de onda y espectros.

Tabla 1.6 Ruta de medición DDS

Permite al usuario la interconexión y trabajo con los datos colectados por equipos portátiles o sistemas de monitoreo en línea. En la configuración completa, incluye todas las funciones necesarias para la transferencia, análisis y almacenamiento de datos.

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3 Monitoreo de la condición 3.1 Diagrama de la maqueta En la imagen 1.6 se puede ver el diagrama de la maquina analizada y sus puntos de medición.

Tabla 1.6 diagrama de la maqueta

La medición comenzara de izquierda a derecha en la parte trasera del motor (este sería el componente que alimenta de rotación a la máquina), el ventilador del equipo el cual tiene 9 alabes es aquí en este punto donde se realizan mediciones verticales y horizontales, la medición axial no se puede realizar porque está el ventilador ocupando todo el diámetro del motor, luego se mide en la salida del eje aquí si se puede realizar las tres mediciones. •

2V: Medición vertical

•

2H: Medición horizontal

•

2A: Medición axial

Luego de esto se observan las mediciones en los descansos de rodamientos (descansos omega), vertical, horizontal y axial. Motor eléctrico Clase 1 (elemento rotatorio) 1410 RMP Rodamientos (6203-6204)

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Se utiliza principalmente para la unión de motores con bombas. El tipo F es un acoplamiento de cruceta que es una solución económica para un rango amplio de bajas potencias.

Para garantizar la funcionalidad y la seguridad bajo todas las condiciones de servicio, el rodamiento y el soporte están ajustados entre sí. Debido a la superficie envolvente esférica del anillo exterior del rodamiento y al agujero esférico del soporte, estas unidades compensan los errores de alineación estáticos del eje Nomenclatura (P206)

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3.2 Creación de la ruta En la imagen 1.7 en el lado izquierdo de la pantalla se observa el comienzo de la ruta de medición en primer lugar la Industria Inacap, la sala de máquinas TMAN, y luego está la máquina conformada por el motor eléctrico y los descansos de rodamientos.

Tabla 1.7 Creación ruta de medición DDS

En la imagen 1.8 en el motor se pueden ver los puntos de medición que se van a realizar en el equipo de accionamiento, en el software se observa el sensor y su respectivo punto de medición ya sea vertical, horizontal o axial. En la parte trasera del motor lado ventilador y en la salida del eje.

Tabla 1.8 Creacion ruta de medición DDS

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En la imagen 1.9 en el software se editan los parámetros del motor ya sea sus revoluciones máximas (1410 RPM) y sus respectivos rodamientos de nomenclaturas 6203 y 6204 los cuales nos entrega sus parámetros máximos de trabajo a plena carga.

Tabla 1.9 Creación ruta de medición DDS

A continuación, en el software DDS se editan los parámetros de medición del sensor como los son el tipo de sensor AC150 y el ángulo de medición. (Tabla 2.1)

Tabla 2.1 Creación ruta de medición DDS

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En la imagen 2.2 en esta etapa ya se han tomado las mediciones e ingresadas al software, en la pantalla se observa los datos de la velocidad y aceleración RMS, velocidad y aceleración FFT y FASIT los cuales nos entregan distintos tipos de ondas y espectros los cuales son analizados y calculando sus promedios globales se posicionan en una tabla y se puede obtener el diagnostico operacional del equipo.

Tabla 3.2 Creación de ruta de medición DDS

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3.3 Tabla histórica de registro de vibraciones

Tabla 4 Registro histórico de vibraciones

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3.4 Evaluación de severidad según valores RMS

M1

Horizontal Vertical

1,92 mm/s 8,84 mm/s

8,84 mm/s

zona D

Observación: Los valores de vibración son peligrosos, la maquina puede sufrir daños.

M2

Horizontal Vertical Axial

1,22 mm/s 7,39 mm/s 1,74 mm/s

7,39 mm/s

zona D

Observación: Los valores de vibración son peligrosos, la maquina puede sufrir daños.

D3

Horizontal Vertical Axial

2,57 mm/s 6,06 mm/s 4,07 mm/s

6,06 mm/s

zona D

Observación: Los valores de vibración son peligrosos, la maquina puede sufrir daños.

D4

Horizontal Vertical Axial

1,61 mm/s 3,19 mm/s 3,28 mm/s

3,28 mm/s

zona C

Observación: La condición de la maquina no es adecuada para una operación continua, sino solamente para un periodo de tiempo limitado. Se deberían llevar a cabo medidas correctivas en la siguiente parada programada.

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3.5 Diagnóstico de falla según graficas FFT La condición en zona D del punto M1 vertical según la norma ISO 2372 se debe a un posible desequilibrio ya que el espectro de velocidad FFT posee una vibración dominante igual al 1x RPM. En el punto M2 las mediciones horizontal y axial se obtuvo una vibración alta tanto en 1x RPM como en el 2x (gráficos 1 y 2) por lo tanto existe una desalineación combinada (paralela y angular) en el sistema.

Gráfico 1: medición axial M2

Gráfico 2: medición horizontal M2

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Las mediciones realizadas en D3 corroboran las mediciones realizadas en M2 ya que existen armónicos del 1x RPM hasta el 9x (grafico 3) en el caso de la medición horizontal y al 6x en la medición axial (Grafico 4).

Gráfico 3: medición horizontal D3

Gráfico 4: medición axial D3

Se recomienda corregir la alineación con un equipo laser apto para esta tarea y agregar peso para balancear correctamente el equipo, además de cambiar rodamientos y acoples por la mala condición de estos. 18

4 Discusiones Luego del monitoreo de la condición de la maqueta ubicada en TMAN de la universidad tecnológica de Chile Inacap se obtuvo que el equipo esta en mal estado ya que los valores globales RMS se encuentran en zonas de alta vibración según la norma estudiada previamente el análisis y esta sugiere reemplazar componentes porque puede sufrir daños mayores. Además el análisis del espectro en velocidad FFT y sus componentes se logro detectar desalineamiento combinado en el conjunto por lo que se sugiere alinear el sistema con un equipo laser apto para estar tarea, otra falla presente en la maqueta es desbalanceo, esta falla se podría diagnosticar de mejor forma si el quipos utilizado para tomar las mediciones permitiera medir la fase ya que se tiende a confundir el espectro con el de desalineamiento, con esta herramienta el diagnostico podría ser aún más certero. Junto con lo anterior se sugiere realizar una mantención completa al equipo idealmente cambio de rodamientos, alineación y equilibrio del sistema ya que al no corregir estos desperfectos otros componentes podrían sufrir daños incluso llegar a flectar el eje motriz lo que al llevarlo a un proceso productivo causaría una gran perdida para la industria.

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5 Conclusiones Dentro del análisis expuesto se infiere que se logró el objetivo ya que se estudio más a fondo el equipo A4900 Vibrio M, cuáles son sus aplicaciones dentro de la industria, sus partes principales y además que los sensores palpadores de vibración son frágiles y cualquier mala acción podría dañar el componente obteniendo como resultado realizar mediciones incorrectas entregando valores erróneos. Con este equipo se podrá determinar si la máquina tiene algún tipo de falla ya sea desalineamiento, desbalanceo, solturas mecánicas y rodamientos en mal estado, con el software DDS se obtienen los gráficos RMS y la frecuencia del espectro. Así con el dato global de las mediciones ubicarlo en una tabla de severidad (Norma 2372) y diagnosticar la falla, el tipo de falla, el nivel de gravedad de la falla, para poder las decisiones pertinentes y poder corregir o darle una mejora a la máquina. luego de realizado el análisis se procede a arreglar el desperfecto en la máquina ya sea un desalineamiento angular o paralelo o que exista un desequilibrio en el equipo, se aprendió que antes de realizar cualquier medición hay que medir si existe deformación de carcasa y así compensar esta diferencia con lainas y dejar nivelado el motor a la superficie a la cual está anclado. Gracias a este informe realizado se logró aprender y conocer de mejor forma una técnica de mantenimiento de última tecnología que nos entrega el real estado operacional de las maquinarias industriales.

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6 Bibliografía Gonzalez, P. S. (1993). Curso analisis de vibraciones, Categoria I.

M. Luft, P. A. (2010). Teconologia productiva de mantenimiento.

Power MI . (s.f.). Manual analisis de vibraciones .

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