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Análisis de Maquinaria por Vibraciones I

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Programa Del Curso 1.

Exámen escrito

2.

Introducción al Mantenimiento Predictivo

3.

Vibración: Principios básicos

4.

Configuración de las mediciones: consideraciones físicas

5.

Configuración de las mediciones

6.

Configuración de alarmas y manejo de datos

7.

Análisis espectral y de fase

8.

Análisis de problemas típicos de maquinaria

9.

Monitoreo de rodamientos

10.

Tabla de diagnóstico de vibraciones

11.

Exámen escrito

12.

Evaluación del curso

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1 Mantenimiento Predictivo

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Expectativas De Mantenimiento Con el paso de los años, las expectativas de mantenimiento han sido crecientes y cada vez, más exigentes. Tercera Generación •Mayor disponibilidad y confiabilidad de planta. •Mayor seguridad.

Segunda Generación Primera Generación • Reparar cuando se rompe. 1940

1950

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1960

• Mayor disponibilidad de planta. • Mayor vida de los equipos. • Menor costo. 1970

1980

•Mejor calidad. •Ningún daño al medio ambiente. •Mayor vida de los equipos. •Mayor costo-eficacia. 1990

2000

Técnicas De Mantenimiento Mantenimiento Basado en Condición

Por lo tanto, las técnicas de mantenimiento también han sufrido cambios evolutivos importantes.

Tercera Generación •Monitoreo de condición. •Diseño direccionado a la confiabilidad y facilidad para el mantenimiento. •Estudio de riesgos.

Mantenimiento Preventivo

Segunda Generación •Computadoras

Mantenimiento Correctivo

Primera Generación •Reparar cuando falla. 1940

1950

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•Reparaciones programadas. •Sistemas de planeamiento y control de trabajo. •Computadoras grandes y lentas.

1960

1970

pequeñas y rápidas. •Análisis de modo de falla y sus efectos. •Sistemas expertos. •Trabajo multifacético y en grupos.

1980

1990

2000

Tareas “A Condición” Fallos Potenciales...

...condiciones físicas identificables que indican que va a ocurrir un fallo funcional o que esta en el proceso de ocurrir. Nuevas técnicas se usan para determinar cuando ocurren los fallos potenciales de forma que se pueda hacer algo antes de que se conviertan en verdaderos fallos funcionales o para evitar las consecuencias de los mismos. Estas técnicas se conocen como tareas a condición. ¡¡ Mantenimiento Predictivo !! 2015-10-23 ©SKF Slide 7 [Code] SKF [Organisation]

Tareas “A Condición”: Categorías El monitoreo de condiciones responde a los efectos de los fallos como por ejemplo:

• Efectos dinámicos. • Efectos de partícula. • Efectos químicos. • Efectos físicos.

• Efectos de temperatura. • Corrosión.

Variación de la calidad del producto: control de defectos. Monitoreo de los efectos primarios: velocidad, caudal, presión, temperatura, potencia, corriente, etc. El sentido humano: mirar, oir, tocar y oler. 2015-10-23 ©SKF Slide 8 [Code] SKF [Organisation]

Tareas “A Condición” Estas técnicas se conocen como a condición, por que los elementos ó máquinas se dejan funcionando a condición de que continuen satisfaciendo los estandares de funcionamiento deseados. Si se usan de forma adecuada, las tareas a condición ó predictivas, son una buena forma para prevenir los fallos funcionales, pero también pueden ser una pérdida de tiempo costosa de no ser aprovechadas correctamente. 2015-10-23 ©SKF Slide 9 [Code] SKF [Organisation]

Mantenibilidad Manteniendo

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• Programas PdM: Análisis de Vibraciones, Termografía, Análisis de Aceites. • Tareas correctivas de alineación y balanceo. • Acompañamiento en montaje y desmontaje de rodamientos. • Revisión y optimización del programa de lubricación. • Buenas prácticas de mantenimiento con herramientas y equipos de última generación. • Capacitaciones continuas al personal de planta. • Análisis RCA e Informes de Mejora: Ingeniería y Tecnología.

Los Resultados Alcanzados • Mayor disponibilidad de maquinaria.

• Optimización de la eficiencia global de los activos. • Reducción de downtime asociado a paradas no planificadas. • Ahorro en costos de mantenimiento: reducción de inventarios, reducción de retrabajos de mantenimiento, etc. • Incremento en las comunicaciones internas de trabajo. • Mayor conocimiento en la operación y función de los equipos.

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Video: Mantenimiento Predictivo

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2 Vibración: Principios Básicos

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Introducción La medición y análisis de vibraciones es utilizada, en conjunto con otras técnicas predictivas, como técnica de diagnóstico de fallas y evaluación de la integridad de máquinas y estructuras. En el caso de los equipos rotatorios, la ventaja que presenta el análisis vibratorio respecto a otras técnicas como tintas penetrantes, radiografía, ultrasonido, etc., es que la evaluación se realiza con la máquina funcionando, evitando con ello la pérdida de producción que genera una detención.

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Qué Es Vibración? Todas las máquinas Vibran, aún en condiciones óptimas de Mantenimiento y Operación. La vibración es una forma de disipación de energía. Las vibraciones de máquinas son producto del movimiento oscilante de los componentes mecánicos de un lado hacia el otro alrededor de su punto neutro, y como resultado de la reacción a fuerzas internas o externas. La Vibración Cambia, cuando la condición de la maquina cambia. Lo que podemos Escuchar o Sentir, de la máquina, es solo “parte de la historia”. Mediante Análisis de Vibraciones, se puede detectar una amplia variedad de Condiciones de Falla. 2015-10-23 ©SKF Slide 15 [Code] SKF [Organisation]

Vibración

Un ciclo

resorte

límite superior desplazamiento

Posición neutral masa

límite inferior tiempo

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Algunos Conceptos

Periodo

Ángulo de fase Límite superior

Desplazamiento amplitud pico

1 seg....

tiempo

Señal de referencia

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Amplitud Debido a la adición de masa en el punto indicado, el nivel de Vibración aumenta, a medida que aumente la velocidad de giro. La máxima elongación de la onda es la Amplitud, y se puede expresar en Desplazamiento (mils, micras), Velocidad (pulg/seg, mm/seg), o Aceleración (G´s).

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Amplitud Cuando se comparan valores globales de amplitudes, ambas señales se deben medir en el mismo rango de frecuencias y con el mismo factor de escala.

RMS

PICO PICO A PICO

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Frecuencia Es el número de eventos que suceden en una escala de tiempo. Este Ventilador gira cinco veces cada segundo; Es decir, que su Frecuencia de giro es de 5 Hertz, o de 300 CPM (5 x 60). Período y Frecuencia son parámetros inversos.

Un Segundo de Tiempo

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Período = 1/Frecuencia

Parámetros Que Definen La Vibración La Amplitud de Vibración nos permite conocer el CUÁNTO ó severidad del problema del movimiento vibratorio. La Frecuencia de Vibración nos permite conocer el CUÁL de la Vibración, es decir: Cuál problema (p. Ej: Desalineamiento o Falla en Rodamientops), o Cuál componente es el causante del cambio en el comportamiento (p. Ej: Engranaje o Acople). La Fase de la Vibración nos responde el CÓMO de la Vibración, es decir que nos permite entre otras cosas, conocer Cómo se mueven los apoyos de una máquina a una frecuencia determinada. 2015-10-23 ©SKF Slide 21 [Code] SKF [Organisation]

Aumento De Frecuencia Y Amplitud Al duplicar el giro del ventilador, las ondas se aprecian más cercanas unas a otras, y la frecuencia de giro pasa a ser 10 hertz o 600 CPM. Al aumentar la masa en el punto indicado, la altura de la onda se incrementa.

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Vibración: Qué Medimos? • Desplazamiento: es la amplitud del movimiento/onda. • Velocidad: es la cantidad de desplazamiento en un tiempo. • Aceleración: es el cambio de velocidad en el tiempo.

0

90

180

Acceleration

aceleración

velocidad

Tiempo 2015-10-23 ©SKF Slide 23 [Code] SKF [Organisation]

Velocity

270

360

Displacement

desplazamiento

Desplazamiento Es la distancia que viaja un objeto desde su punto de equilibrio. Movimiento de la máquina o estructura relacionado con el esfuerzo. Es la medida dominante a bajas frecuencias (inferiores a 1200 cpm).

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Velocidad Es la rata de cambio del desplazamiento con respecto al tiempo y está relacionado con la fatiga (es el mejor indicador de la energía destructiva total). Es la medida dominante en el rango de frecuencias desde 600 cpm hasta 60.000 cpm.

Eventos en bajas y medias frecuencias (desbalanceo, desalineación, etc.) se aprecian mejor en velocidad. 2015-10-23 ©SKF Slide 25 [Code] SKF [Organisation]

Aceleración Se define como la rata de cambio de la velocidad con respecto al tiempo y esta relacionado con las fuerzas de impacto y/o choques presentes en los componentes de la máquina. Es la medida dominante en altas frecuencias superiores a 60.000 cpm.

Nos indica problemas causados por impactos/choques. Eventos de altas frecuencias (rodamientos, engranajes, lubricación, etc.) se aprecian mejor en aceleración. 2015-10-23 ©SKF Slide 26 [Code] SKF [Organisation]

Cómo Medimos La Vibración? engranaje rodamiento

Rotor

Vibración Global

TIEMPO

ONDA COMPLEJA EN EL TIEMPO

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Las señales individuales se combinan en una vibración compleja en el tiempo, denominada Vibración Espectral

Vibración Global

Es la energía vibratoria total en un rango de frecuencia: • Incluye la combinación de todas las señales vibratorias dentro de un rango de frecuencia. • No incluye las señales vibratorias fuera del rango de frecuencia especificado. • Lo representa un valor numérico en mm/s, in/s, g´s, gE. 2015-10-23 ©SKF Slide 28 [Code] SKF [Organisation]

Amplitud = Severidad

Espectro FFT

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Frecuencia = Tipo de Problema

Análisis de Espectros FFT Engranaje

Rodamiento

Espectro FFT Muestra las componentes de las vibraciones en sus respectivas frecuencias (dominio de frecuencias)

amplitud

Desbalanceo

frecuencia 2015-10-23 ©SKF Slide 30 [Code] SKF [Organisation]

Onda En El Tiempo

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Unidades De Medición

Inglés

Métrico

Desplazamiento

Mils: pico/pico (p-p)

Micrones: pico/pico (p-p)

Velocidad

in/sec: rms o pico (p)

mm/seg: rms

G: pico (p)

G: rms ó mm/sec2 : pico

Aceleracion

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Conversión Entre Medidas Para un movimiento armónico los valores pico para desplazamiento, velocidad y aceleración pueden ser calculados con las siguientes fórmulas: Velocidad

= 2πf * D

Aceleración = 2πf * V. = (2πf )² D. D: desplazamiento pico (pulg). pp

1mil pp =0,001” pp = 25,4 micras

F : frecuencia (ciclos/seg).

1hz.(Ciclo/seg) = 60 ciclos/min.

V: velocidad (pulg/seg).

1pulg/seg = 25,4 mm/seg.

A: aceleración (pulg/seg²)

1g = 386,1 pulg/seg² = 9,8 mm/seg²

Π : 3,1416 2015-10-23 ©SKF Slide 33 [Code] SKF [Organisation]

Video: Vibración Teoria Basica I

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Video: Vibración Teoria Basica II

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3 Configuración De Las Mediciones: Consideraciones Físicas

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Configuración De Las Mediciones Consideraciones físicas: •

Seleccionar las máquinas

•

Seleccionar los planos de medición

•

Seleccionar la posición del sensor

•

Preparar las superficies

•

Seleccionar la técnica de montaje del sensor

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Registro De Planta Es un listado de toda la planta, los equipos y los edificios que pertenecen o se usan como factoria y que están mantenidos por el personal de mantenimiento, aún si es subcontratado. Incluye las máquinas ó equipos que intervienen en el proceso productivo. Estas deben estar correctamente identificadas indicando su posición, tipo, consecutivo entre otros aspectos. También, es de igual manera importante, contar con un diagrama de flujo de proceso que indique las unidades ó lineas de proceso que constituyen el proceso productivo. 2015-10-23 ©SKF Slide 38 [Code] SKF [Organisation]

Registro De Planta

Planta

Unidad/Área/Línea Activos

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Matriz De Criticidad Provee una herramienta para establecer los niveles de criticidad de los equipos en la planta del cliente, en función de los impactos globales en cuanto a:

• Seguridad y Medio Ambiente.

• Calidad y Productividad. • Tiempos operacionales y/o de Ocupación. • Oportunidad de Producción. • Frecuencia de Falla. • Costos de reparación. Esto se efectúa con el objetivo de facilitar la toma de decisiones y prioridades de mantenimiento al momento de iniciar la implementación de un programa PdM. 2015-10-23 ©SKF Slide 40 [Code] SKF [Organisation]

Matriz De Criticidad

Intevalo a 6 meses. A - El Accidentes y/o de personales, reparación son elevados. al ambiente y la daños materiales. Nivel óA -menor Productos con defectos,agresiones reducción demedio la velocidad o de producción. 241tiempo horas por dia. PARA todo el costo proceso productivo. En promedio una vez por año. deo acidentes B - El Exposición y/o costo de aadministrativo. riesgos reparación son al medio ambiente o del patrimonio. Nivel 2tiempo óturnos B - Variación de la calidad de lasuportables. produtividad. Dos udel horario PARA parte proceso productivo. Raramente ocurre. C - El Ningún y/o costo de reparación son irrelevantes. Nivel 3tiempo ó C - No afecta. Ocasionalmente oriesgo. no hace parte del proceso productivo. No afecta el proceso productivo.

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Selección De Las Máquinas: Análisis De Criticidad Críticas - Si la falla o parada ocurre, se para la producción o crea serio riesgo para la seguridad. Equipos esenciales - Si la falla o parada ocurre, la producción es detenida Equipos no esenciales - Si la falla o parada ocurre, puede haber pérdida de producción, sin embargo una unidad de repuesto puede operar simultáneamente, o la reparación no afecta demasiado a la producción.

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Pensando En El Futuro

Rutas de mediciones Planillas de máquinas

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Sensores y/o Transductores “ Son Elementos que convierten una señal mecánica en una señal electrica análoga”

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Acelerómetros • Dispositivos resistentes • Operan en bandas anchas de frecuencias (desde cerca de 0 Hz hasta 40 kHz o más) • Buena respuesta en altas frecuencias • Algunos modelos son aptos para altas temperaturas • Requieren electrónica adicional (puede estar dentro del mismo)

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Acelerómetros

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Acelerómetros De Baja Frecuencia Ideal para máquinas de baja velocidad

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Sensores De Velocidad • Usualmente para medir la vibración del cuerpo de la máquina o soporte. • Efectivos en el rango de baja a media frecuencia (10 Hz a aprox. 1.500 Hz) • Generan su propia señal.

• Realmente, es un Acelerómetro Piezoeléctrico • Tiene un “integrador” interno, para convertir la señal a Velocidad. • Entrega una señal muy limpia. • Útil en aplicaciones On-Line. • También en balanceo de rotores 2015-10-23 ©SKF Slide 48 [Code] SKF [Organisation]

Sensores De Velocidad

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Construcción Básica De Un Sensor Sísmico 6

3 2

5

4 1

1. CAJA DEL CAPTADOR 2. BOBINA DE ALAMBRE 3. AMORTIGUADOR IMAN

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4. MASA 5. RESORTE 6.

Sensor de Desplazamiento por Corrientes Parásitas

• • • •

Miden distancias relativas entre dos superficies Respuesta con exactitud a bajas frecuencias Sensibilidad limitada en alta frecuencia Requieren de fuente externa de alimentación

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Planos De Medición





Radial – Vertical: reacción del anclaje. – Horizontal: reacción del rodamiento/soporte. Axial: En la trayectoria del eje. Empuje del eje.

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Localización Del Sensor

MOTOR

Los puntos siguen la cadena cinemática:

BOMBA Motor lado libre 1 Motor lado acople 2 Caja lado acople 3-4 Caja Eje intermedio 5 - 6 Caja Eje Salida 7–8 Bomba Lado Acople 9 Bomba Lado Libre 10 2015-10-23 ©SKF Slide 53 [Code] SKF [Organisation]

Video: Preparación Colección de Datos

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Monitoreo De Parámetros Múltiples: Velocidad Y Aceleración Espectro en Velocidad

Espectro en Aceleración

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Aplicación De Sensores 100 Desplazamiento (mils) 10

Amplitud (mils, in/sec, g’s)

Aceleración (g's)

1.0

velocidad (in/sec...)

0.1 Rango normal de operación

1 0.01 10

100

1,000

Frecuencia (Hz)

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10,000

Métodos De Montaje Es rápido y muy sencillo, pero esta sujeto a varias fuentes de error. Es por esto que se deben tener en cuenta los siguientes factores para garantizar una correcta medicion y la obtencion de un dato confiable: • Orientación del sensor

• Fuerza ejercida sobre el sensor • Posicionamiento del sensor

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Montaje Con Sensor Manual

Es rápido y muy sencillo, pero está sujeto a varias fuentes de error. Usar únicamente como último recurso en condiciones de difícil acceso.

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Montaje Con Base Magnética

Conveniente para proveer un montaje rápido y temporal.

Reduce la respuesta en frecuencia en una relación de aprox. 50 % respecto de la atorn.

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Disco Para Montaje Magnético De Sensores Vista Superior

Vista Lateral El disco se monta con adhesivo

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Montaje De Los Discos Para Sensores Bien

El perfil cóncavo permite el ingreso de aceite.

Mal

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Montaje Con Cemento Adhesivo

Cemento Adhesivo Epóxico

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Montaje Atornillado

mal

mal

Correcto

bien

mal

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mal

Rangos De Operación En Acelerómetros Según Tipo De Montaje

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Aspectos Importantes

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Aspectos Importantes

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Fijación Del Cable Protección por Salpicado

Sujeción del cable

Superficie de la Máquina

Protección

Fijo a la Máquina en Movimiento 2015-10-23 ©SKF Slide 67 [Code] SKF [Organisation]

Fijo

Video: Recolección de Datos

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4 Configuración De Las Mediciones

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Resolución En Un Espectro De Vibración • Un Colector de Datos ¨muestrea¨ la señal eléctrica proveniente de un sensor de vibración.

•A la señal en el dominio de la Frecuencia se le denomina espectro.

•La Resolución es la menor diferencia en frecuencia que puede ser detectada entre dos componentes cercanos.

•En un analizador de vibraciones el ancho de banda esta determinado por el Numero de Líneas escogido.

•Una Línea es el lugar de un dato en el dominio de la frecuencia.

•La Resolución es igual a la banda base dividida entre el numero de líneas.

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Determinación De Fmax Velocidad Eje

(RPM) 2.400

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Velocidad, fmax

Hz 100 200 500

RPM 6.000 12.000 30.000

Aceleración, fmax

Hz CPM 1 Khz 60 Kcpm 2 Khz 120 Kcpm 5 Khz 300 Kcpm

Rango De Frecuencias De Acuerdo Al Tipo De Componente

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Cálculo De La Frecuencia Maxima -EjercicioMotor: Velocidad Motor: 3585 rpm Rodamientos: 6312 y 6314 Reductor: Velocidad Entrada: 3585 rpm Velocidad Intermedia: 1800 rpm Velocidad Salida: 900 rpm Engranajes: Z1 30, Z2 60, Z3 25, Z4 50. Bomba: Velocidad Bomba: 900 rpm Número de Pistones: 9

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5 Configuración De Alarmas Y Manejo De Datos

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Tipos De Alarmas

Límites de valores globales Envolventes de espectros Bandas espectrales Alarmas de fase

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Norma ISO 10816

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Criterios De Evaluación De Severidad • Existen criterios Generales, Velocidad - in/sec. (peak)

que aplican para gran parte de equipos.

• Si se cuenta con historia confiable, se pueden ¨crear¨los niveles de Normalidad y de Alarma para cada máquina en particular.

• Los programas para PdM cuentan con herramientas estadísticas para estos fines.

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Frecuencia r.p.m.

Criterios De Evaluación De Severidad • Las Tendencias son una buena base para establecer periodicidad en las mediciones. • También permiten optimizar los tiempos para intervención de maquinaria. • En un programa de PdM deben establecerse Tendencias para múltiples parámetros: Velocidad, Aceleración, Señal Demodulada, SEE. • Los niveles de Alerta y Peligro deben ajustarse estadísticamente.

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REPARAR

ALERTA

NORMAL

Tendencia Del Valor Global

Fecha

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Tendencia Del Valor Global

Ajuste de Curva

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Envolvente De Espectro

Disparo de alarma

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Bandas Espectrales

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Alarmas De Fase

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Detección vs. Análisis 



Detección Los límites de alarmas son establecidos para cada medición. Cuando el valor medido supera este límite programado, el software de mantenimiento predictivo o el colector de datos avisa al analista del problema. Análisis El análisis de las medidas de excepción proveen información sobre el problema, y sobre la causa raíz de fallas.

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Video: Colección de Datos II

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6 Análisis Espectral y Análisis de Fase

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Análisis De Espectros FFT Engranaje

Rodamientos

Espectro FFT muestra las componentes de las vibraciones en sus respectivas frecuencias (dominio de frecuencias)

amplitud

Desbalanceo

frecuencia 2015-10-23 ©SKF Slide 87 [Code] SKF [Organisation]

Análisis Espectral

Colectar información de equipos Análisis

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Técnicas De Análisis Espectral • Obtener los datos históricos de las máquinas. • Identificar la frecuencia de rotación de las máquinas. • Observar cambios relevantes en sus valores históricos.

Motor: Velocidad Motor: 3585 rpm Rodamientos: 6312 y 6314

Reductor: Velocidad Entrada: 3585 rpm Velocidad Intermedia: 1800 rpm Velocidad Salida: 900 rpm Engranajes: Z1 30, Z2 50, Z3 25, Z4 60. Bomba: Velocidad Bomba: 900 rpm Número de Pistones: 9

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Técnicas De Análisis Espectral

Un análisis eficiente requiere: • Adquirir datos de vibraciones en Velocidad en tres planos, en cada cojinete (H, V, Ax). • Cuando sea posible, adquirir medición de fase relativa. Esto suele tener gran importancia en el diagnóstico.

• Evaluar las vibraciones globales de toda la máquina:  Dónde está la fuente de vibración (frecuencia/amplitud)  Qué dirección de medición es más importante

 La frecuencia dominante tiene relación con los elementos rotantes?

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Técnicas de Análisis Espectral • Una vez identificada la frecuencia de rotación, determinar el rango de frecuencias del espectro, • Verifique frecuencias sospechosas de fallas, • Determine la severidad de la falla.

1X

2X

3X

RPM x No. Elementos Asociados 4X

frecuencia 2015-10-23 ©SKF Slide 91 [Code] SKF [Organisation]

Funciones Forzantes En Un Espectro De Vibración • Mediante algunos cálculos, se establecen puntos específicos en un espectro, en los cuáles se centra gran parte del análisis. • La identificación de componentes dentro de un espectro, inicia al establecer la Frecuencia Fundamental, y a partir de allí, las frecuencias Sincrónicas, No-Sincrónicas, y SubSincrónicas. •

•

•

•

•

•

•

6 5 4 3 2 1 0 0

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5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Amplitud = Severidad

Modelo Espectral (Velocidad)

Baja Frecuencia •Desbalanceo •Desalineación •Eléctricos •Transmisión

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Media Frecuencia •Cavitación •Turbulencia •Rodamientos •Desajustes

Alta Frecuencia •Rodamientos •Engranajes •Lubricación

Frecuencia = Tipo de Problema

Ejemplos De Espectros 1 baseline de espectro (norm) Espectro referencia, normal

1X 2X

3X

bearing freq..

gearmesh freq.

Firma del equipo: Colectar mediciones cuando se sabe que la máquina está en buenas condiciones.

2 Mayor que lonormal normal higher than en1X 1 xvibración r.p.m. signal

3 Mayor que lo normal higher than normal en 1X 1 xand r.p.m. y bearing frecuencia vibración de signals cojinete

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1X velocidad de rotación es mayor que lo normal. Indica que la señal ocurre una vez por cada revolución. Típicamente causada por desalineación o desbalanceo. Un pico mayor que lo normal, en 1X r.p.m., y frecuencia de falla de cojinete, indica que la frecuencia rotacional ya ha causado daño en éste.-

Armónicas

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Bandas Laterales (Sidebands) Se ubican simétricamente, a lado y lado de una frecuencia determinada, y son factor clave en la determinación de la severidad y naturaleza de una falla

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Diagrama En Cascada

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Análisis De Fase: Concepto Es la posición de una pieza que vibra en un instante dado respecto a un punto fijo o a otra pieza que vibra.

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Análisis De Fase Periodo

Ángulo de fase Límite superior

Desplazamiento

amplitud pico

1 seg....

tiempo

Señal de referencia

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Análisis De Fase

Referencia angular Sensor de fase

Punto pesado

270º

Acelerómetro 0º

180 º

360 º

tiempo

90 º

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Interpretación De La Fase

1

4

2

5

3 2015-10-23 ©SKF Slide 101 [Code] SKF [Organisation]

En el transcurso de 360° de revolución del eje, el sensor mide la fuerza máxima positiva cuando el punto pesado está a 90° de su posición inicial (esta posición inicial fue determinada por el tacómetro). El ángulo de fase es = 90°.

Análisis De Fase Relación de fase entre planos vertical y horizontal de un cojinete

El equipo colector normalmente capturará el paso del punto pesado, con una diferencia angular equivalente al ángulo en que están dispuestos los sensores de vibración. Relación de fase normal entre ambos planos radiales: “90 grados” 2015-10-23 ©SKF Slide 102 [Code] SKF [Organisation]

Análisis De Fase Relación de fase en el plano axial de dos cojinetes

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Medición De Fase (Dirección Del sensor) Figura 1

En la misma dirección la medición de fase es real

Figura 2

En dirección opuesta, las fases medidas se oponen 180º a la real.º .

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7 Análisis De Problemas Típicos De Máquinas

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Desbalanceo Estático

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Desbalanceo Estático: Corrección

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Desbalanceo Cupla

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Desbalanceo Dinámico

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Desbalanceo - Diagnóstico Desbalanceo Estático Vibración en toda la máquina “en fase”

Desbalanceo Cupla Vibración en toda la máquina “desfasada” 180 grados

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Desbalanceo - Causa Y Efecto

Radial

1x Alta 1 x

Armónicas de 1 x bajas

2x

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3x

Desalineación

Desalineación Angular

Desalineación Paralela

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Desalineación - Causa Y Efectos Desalineación Angular

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Desalineación Paralela

Desalineación - Diagnóstico

Alta 1X y/o 2X, 3X

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Radial y/o Axial

Desalineación - Diagnóstico

Desalineación Angular Mediciones axiales en los cojinetes, a ambos lados del acoplamiento, desfasadas 180 grados Desalineación Paralela Mediciones radiales en los cojinetes, en ambos lados del acoplamiento, desfasadas 180 grados.

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Cojinetes Desalineados

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Soltura Mecánica

Principalmente Radial, como producto de la cantidad de impactos generados durante un giro del rotor 2015-10-23 ©SKF Slide 117 [Code] SKF [Organisation]

Soltura Mecánica - Diagnóstico

Vibración radial, con varios armónicos de la frecuencia de giro, y piso espectral levantado 2015-10-23 ©SKF Slide 118 [Code] SKF [Organisation]

La Fase En La Soltura Estructural

Comportamiento Normal: Mediciones verticales entre soporte, base metálica, y base de concreto, desfasadas menos de 30 grados.

Comportamiento Anormal: Mediciones verticales entre soporte, base metálica, y base de concreto, desfasadas entre 0 y 180 grados.

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Eje Doblado

Alta Vibración Axial 2015-10-23 ©SKF Slide 120 [Code] SKF [Organisation]

Eje Torcido - Diagnóstico 1 - Las mediciones axiales en los extremos de la máquina, tienen típicamente 180 de desfasaje, 2 - Las mediciones radiales están típicamente en fase.

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Resonancia

Margen de Separación

Primer Crítica

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Velocidad de Operación

Segunda crítica

Video: Resonancia

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8 Monitoreo De Rodamientos -Métodos de Procesamiento-

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¿Porqué Fallan Los Rodamientos? Lubricación inadecuada - excesiva - insuficiente - contaminada Excesiva carga causada por: - desalineación - desbalanceo - eje torcido excentricidad - etc.

Indentación en pista exterior

Incorrecta manipulación y/o montaje Tiempo

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Curva Típica De Falla De Rodamientos Vibración Período de alarma Falla del rodamiento

Detección por emisión acústica Detección por ruido

Inicio de la falla Detección por vibraciones

Tiempo

2015-10-23 ©SKF Slide 126 [Code] SKF [Organisation]

Frecuencias De Fallas De Rodamientos BPFI Frecuencia de falla en pista interior BPFO Frecuencia de falla en pista exterior BSF Frecuencia de rotación de los elementos rodantes FTF Frecuencia de rotación de la jaula

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Espectro De Frecuencias De Fallas

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Etapas De La Avería: Fase 1

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Etapas De La Avería: Fase 2

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Etapas De La Avería: Fase 3

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Etapas De La Avería: Fase 4

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Procesamiento De Señales  Envolvente

 SEE (spectral emitted energy)  HFD (high frequency detection)

Valor global de vibraciones ( incluida la señal de falla del rodamiento)

señal de falla del rodamiento

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Envolvente 1 - Espectro típico en velocidad

2 - Proceso de envolvente en aceleración

El filtro pasabanda es especificado teniendo en cuenta la frecuencia armónica de falla que sea de interés.

3 - Proceso de envolvente de aceleración Los eventos en bajas frecuencias son filtrados (eliminados). Se hace un zoom en las armónicas de alta frecuencia, dado que son bajas señales, dentro del ruido. Estas luego son demoduladas y expresadas en la frecuencia del defecto fundamental.

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4 - Espectro de envolvente de aceleración Frecuencia del defecto fundamental

Señal resultante de envolvente medida en gE Armónicas de la fundamental

Filtro De Envolvente Filtro Pasabanda

acelerómetro

Detector de envolvente

Espectro FFT

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Tablas De Severidad Envelope

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SEE Technology: Energía Espectral Emitida

Detección de: • Problemas de lubricación • Defectos incipientes en rodamientos y engranajes

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SEE Análisis Numérico 0 – 3 No identifica problemas

3 – 20 Problema de lubricación, contaminación, defecto de rodamiento con poca carga, o pequeña avería con carga normal. 20 - 100 Defecto de rodamiento o contaminación del lubricante > 100 Problema severo de rodamiento “Se recomienda que use esta carta solamente como guía. Su experiencia en la tendencia de las mediciones determinará el camino válido”.

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Zona de carga de rodamiento

SEE Análisis De Espectros

La medición SEE monitorea la frecuencia ultrasónica en que ocurre esta emisión (150 - 500 kHz) y filtra todos los eventos rotacionales. Las señales acústicas provenientes de defectos de rodamientos incipientes son resaltados y mostrados como picos a la frecuencia de defecto. 2015-10-23 ©SKF Slide 139 [Code] SKF [Organisation]

HFD - High Frequency Detection   

Monitoreo en el rango de alta frecuencia (defectos de rodamientos) Usa sensor en resonancia para amplificar la señal de baja energía Indica con un valor numérico el estado bueno-malo

frecuencia

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Video: Análisis De Datos

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9 Tablas de Diagnóstico de . Vibraciones

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ISO 10816: Tabla De Diagnóstico De Vibraciones (Eje Horizontal)

Desbalanceo

Excesiva Excesiva Excesiva Excesiva vibración vibración vibración vibración horizontal vertical axial estructural indica: indica: indica: indica: SI NO NO NO HORIZ. > AXIAL

Desalineación

NO

SI

SI

NO

AXIAL > HORIZ.

Flojedades

SI

SI

NO

SI

VERT. = HORIZ.

Fallas eléctricas

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.

.

.

.

Cortar la alimentación eléc. Si la vibración cesa el origen es eléctrico

ISO 10816: Tabla De Diagnóstico De Vibraciones (Cantilever)

Desbalanceo Desalineación Flojedades Fallas eléctricas

Excesiva Excesiva Excesiva Excesiva vibración vibración vibración vibración horizontal vertical axial estructural indica: indica: Indica: indica: SI NO SI NO HOR. Y AXIAL > VERTICAL SI NO SI NO HORIZ. Y AXIAL > VERTICAL SI SI NO SI VERT. = HORIZ. .

.

.

.

Cortar la alimentación eléc. Si la vibración cesa el origen es eléctrico

Usar fase para diferenciar desbalanceo de desalineación 2015-10-23 ©SKF Slide 144 [Code] SKF [Organisation]

ISO 10816: Tabla De Diagnóstico De Vibraciones (Eje Vertical) Excesiva Excesiva Excesiva Excesiva vibración vibración vibración vibración radial 1 radial 2 axial estructural Indica: indica: Indica: indica: SI NO NO NO RADIAL > AXIAL

Desbalanceo Desalineación

SI

NO

SI

NO

Flojedades

SI

NO

NO

SI

Fallas eléctricas

.

.

.

.

RADIAL > AXIAL

Cortar la alimentación eléc. Si la vibración cesa el origen es eléctrico

RADIAL 1 Y RADIAL 2 DIFIEREN EN 90 GRADOS

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Plano primario Masa

Radial

Masa voladizo Axial y radial Eje torcido Axial y radial

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Angular

Axial

Paralela

Radial

Combinación

Axial y radial

Estructural

Radial

Pata floja

Radial

Roce

Axial y radial

Frecuencia Relación de fase Dominante DESBALANCEO 1X 90° cuando el sensor se mueve de la posición hor a la vert.. 1X Lectura axial en fase 1X

180° de cambio en el sentido axial, radial en fase DESALINEACION 1X, 2X 180° de diferencia en el sentido axial y entre ambos equipos 1X, 2X 180° de diferencia en el sentido radial, en ambos lados del acople. De vertical a horizontal, en el mismo cojinete mostrará 0° o 180° 1X, 2X Diferencia de 180° radial y axial a ambos lados del acoplamiento FLOJEDADES MECANICAS 1X Cambio de fase de 180° entre la pata de la.máquina, fundación, base 1X,2X La fase cambia cuando se aprietan los bulones 1X , 2X ….10X La fase es inestable entre una lectura y otra

Práctica 1

Medición de la amplitud global producida por el desbalanceo

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Práctica 2

Toma de espectros FFT Utilización del colector analizador

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Fase - Revisión 1

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Fase - Revisión 2

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Fase - Revisión 3

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Prueba Escrita y Revisión

.

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