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• Alex Navas Fonseca

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Mantenimiento Industrial II

Unidad VII

MONITOREO DE CONDICIÓN DE UNA PLANTA INDUSTRIAL (CONDITION MONITORING- VIBRATION) La visión tradicional del mantenimiento y el diagnóstico industrial está cambiando radicalmente. Hoy en día, el mantenimiento según condición se está convirtiendo en una poderosa herramienta de productividad, clave para enfrentar la creciente competitividad de mercados irregulares en expansión. Este cambio es parte de una transformación global que abarca toda la industria.

Figura 7.1

Monitore (monitoring) es la medición de una variable física que se considera representativa de la condición del equipo y su comparación con valores que indican si el equipo está en buen estado o deteriorado. Los objetivos del monitoreo por condición es indicar cuándo existe un problema, para diagnosticar entre condiciones buena y mala; y si es mala indicar cuán mala es. Evitando fallos catastróficos, diagnosticar fallos con problemas específicos, pronosticar la vida útil y cuánto tiempo más podría funcionar el equipo sin riesgo de fallo. Esta técnica permite el análisis paramétrico de funcionamiento cuya evaluación permite detectar un fallo antes de que tenga consecuencias más graves.

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En general, consiste en estudiar la evolución temporal de ciertos parámetros y asociarlos a la evolución de fallos, para así determinar en que período de tiempo ese fallo va a tomar una relevancia importante, para así poder planificar todas las intervenciones con tiempo suficiente para que ese fallo nunca tenga consecuencias graves. Una de las características más importantes es que no debe alterar el funcionamiento normal de los procesos, la inspección de los parámetros se pueden realizar de forma periódica o de forma continua, dependiendo de diversos factores como son: el tipo de planta, tipos de fallos a diagnosticar y la inversión que se quiere realizar. 1.

LOS OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO SEGÚN CONDICIÓN • Vigilancia de máquinas. Indicar cuándo existe un problema. Debe distinguir entre condición buena y mala, y si es mala indicar cuán mala es. • Protección de máquinas. Evitar fallas catastróficas. Una máquina está protegida, si cuando los valores que indican su condición llegan a valores considerados peligrosos, la máquina se detiene automáticamente. • Diagnóstico de fallos. Definir cuál es el problema específico. • Pronóstico de la esperanza de vida. Estimar cuánto tiempo más podría funcionar la máquina sin riesgo de fallos catastróficos. La finalidad del monitoreo según condición (Condition monitoring) es obtener una indicación de la condición (mecánica) o estado de salud de la máquina, de manera que pueda ser operada y mantenida con seguridad y economía. Las plantas que adoptan estrategias de mantenimiento por monitoreo pueden reducir tiempo fuera de servicio significativamente debido al prevenir el fallo de la máquina. El mantenimiento por monitoreo de condición reduce la necesidad de fijar tiempo fuera de servicio aumentando la continuidad operativa de la producción. Se desarrollan programas de mantenimiento y estrategias para descubrir fallos tempranos en equipo prioritarios, e identificando problemas antes de que ellos puedan afectar la producción. El mantenimiento por monitoreo aumenta la calidad del servicio, reduce los costes de mantenimiento, porque sabiendo de antemano que cuando una máquina particular necesita reparaciones previene fallos catastróficos potenciales.

2.

ALGUNOS SOFTWARES DE MONITOREO POR CONDICIÓN: • SKF Condition Monitoring Condition Monitoring de SKF ayuda a los ingenieros y técnicos de confiabilidad en el control de los factores de mantenimiento que impactan el ciclo de vida de los rodamientos y la operación de la máquina. Por medio de la detección de problemas lo más pronto posible, tanto de los rodamientos como de las máquinas. Los instrumentos y software de Condition Monitoring, permiten a

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los técnicos tomar las medidas necesarias para resolver los problemas evitando un posible paro técnico. Al utilizar la tecnología de Condition Monitoring, los ingenieros de mantenimiento son capaces de evaluar las condiciones de los rodamientos y la maquina cuando están operando. Actualmente se lanzo al mercado el modelo Microlog CMXA 50 Portable Data Collector/FFT Analyzer. • Bently Nevada Condition Monitoring System 1™. Este sistema supervisa las condiciones de la máquina a través de colectores de datos portátiles produciendo información online/offline unificada. Sin embargo, el sistema permite la supervisión de otros activos de las plantas industriales como recipientes, tuberías, intercambiadores de calor, válvulas, instrumentos y virtualmente cualquier equipo para las que la información de la condición se desea. Su plan escalable le permite ser usado como sistema supervisorio para cada recurso de la planta, permite la comunicación con sistemas CMMS, Sistemas de Control de Proceso, Hojas de Cálculo, Bases de Datos y Software de Instrumentación. • Machinery Condition Management (MCM2000). Es una aplicación poderosa que automáticamente y continuamente chequa los datos dinámicos y termodinámicos del rotor en las maquinas. Datos Manager® 2000 proporciona un monitoreo continuo de los fallos con respecto a los problemas de la máquinaria; con la incorporación RuleDesk™, se puede extender MCM2000’s incluyendo una extensa base de conocimiento agregando sus propias reglas al sistema, sin la necesidad de programación complicada. Ejemplo: En una planta industrial…

Figura 7.2

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… el profesional de Mantenimiento de Maquinaria de Planta realiza trabajos típicos de monitoreo de condición de los equipos.

Figura 7.3

• Ejemplos de las ventanas del PRISM 4

Para ASIGNAR RODAMIENTO al punto

Para configurar de PUNTO

Figura 7.4

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Para configurar ALARMAS en el punto

Para ASIGNAR RODAMIENTO al punto

Figura 7.5

2.1

EJEMPLO DE REPORTE A continuación se muestra un informe completo en este cuadro. El informe trata sobre el motor con el cojinete defectuoso, del cual todos los datos mostrados antes corresponden; se muestra como sigue:

Nombre de la máquina

COMPRESOR

Comentario

Recomendaciones

La vibración total aumentó en el cojinete externo del motor. Habría un aumento en los picos superiores de la gama de frecuencia de los datos espectrales asociados. El aumento de la frecuencia estaba en un pico calculado para ser una frecuencia de la falla del cojinete.

Debido a la significación del aumento substituya el cojinete externo del motor CUANTO ANTES.

Cuadro 7.1

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Severidad

3

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• Nivel de severidad 0. Ninguna acción requerida; la máquina funciona bajo condiciones de

funcionamiento normales. 1. Gráfico de tendencia estrechamente plana 2. Advertencia. Habría un aumento de inclinación al observar la tendencia plana.

Un análisis adicional puede ser requerido. 3. Crítico. Se requiere una acción correctiva

Las diversas columnas contienen la siguiente información: • El “Nombre de la máquina” la columna muestra el nombre y/o el otro codificación para una máquina • Los “Comentarios” y los detalles de los resultados del examen, pero está llenado solamente para las máquinas con niveles de severidad mayor de cero (0). Si hay una tendencia plana o aumentos de menor importancia en la tendencia no se hará ningún comentario. • La “Recomendación” explica qué se debe hacer en la máquina si hay un nivel de la severidad de 1-3. Para reducir los niveles de vibración en una máquina es necesario seguir con un proceso de reducción o eliminación. Los pasos de este proceso acompañarán el informe de esta naturaleza. La comunicación entre el analista y los encargados de la planta son de una vital importancia para poder implantar un buen Programa de Mantenimiento Predictivo (PDM). Las recomendaciones en el informe se basan en estándares de vibración (una carta de la severidad de la vibración debe incluirse junto con el informe), en la tendencia de los datos y el coeficiente de incremento en las tendencias de varios diagramas. La experiencia personal y la utilización adecuada de equipos de recolección de datos son importantes para analizar los datos. Las máquinas con nivel de severidad 3 serán enumeradas generalmente en páginas separadas para que los diagramas se puedan incluir junto con los datos. Las máquinas con nivel 0-2 serán puestas en las mismas páginas. En algunos casos se puede utilizar una cámara fotográfica digital para incluir la foto de la máquina en el informe. Esto es importante cuando se recomienda cambios estructurales o cambios en la base. Al usar una cámara fotográfica digital es imprescindible informarse de las medidas de seguridad de la planta. 2.2

EJEMPLO DE UN REPORTE Las siguientes recomendaciones se deben cumplir para la preparación de un informe típico. Los clientes pueden pedir información adicional que deben ser incluidos en el informe, pero el formato básico arriba demostrado es un estándar actualmente aceptado.

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Figura 7.6

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Figura 7.7

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2.3

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EJEMPLO DE UN GRÁFICO DE ESPECTRO QUE ESTÁ CONFIRMANDO DESGASTE EN UNO DE LOS COMPONENTES DEL RODAMIENTO Cuando los marcadores de la frecuencia de fallas de rodamientos (BPFO, BPFI, BSF ó FTF) coinciden con los espectros de la gráfica, se llega a determinar qué parte del rodamiento tiene desgaste. El marcador de la frecuencia de paso de los rodantes, de la pista exterior y de la pista interior del rodamiento “SKF 7202B 2°BSF, 1°BPFO y 1°BPFI” que fue configurado; y ahora en la gráfica esta coincidiendo con los espectros, esto confirma desgaste en los rodante, en la pista del aro exterior e interior del rodamiento.

Figura 7.8

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2.4

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PRESENTACIÓN DEL INFORME TÉCNICO

ÍNDICE

1.

Presentación

2.

Equipos Evaluados

3.

Procedimientos

4.

Norma de Severidad Vibracional ISO 10816 – 3

5.

Reporte Estadístico de Equipos Evaluados

6.

Estado, Diagnóstico y Recomendaciones de los equipos evaluados

7.

Anexos

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1.

PRESENTACIÓN EMPRESA

:

SERVICIO

:

OBJETIVOS

:

ANALISIS VIBRACIONAL DE EQUIPOS CRITICOS ROTATIVOS DE LA PLANTA

• Determinar el ESTADO de funcionamiento de los equipos críticos rotativos de la Planta. • Identificar los problemas específicos que presentan los equipos en estado TOLERABLE E INADMISIBLE. • Presentar las recomendaciones necesarias para la corrección de los problemas.

ALCANCE

:

Evaluación vibracional de 27 equipos críticos rotativos y 17 polines de la Planta. Velocidad Maquina Papelera MP1: 565 m/min. Tipo de Papel producido: EQUIPOS E INSTRUMENTOS UTILIZADOS: • Analizador de Vibraciones MICROLOG CMVA 65 – SKF • Luz estroboscópica MONARCH • Termómetro infrarrojo RAYTEK

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2.

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EQUIPOS EVALUADOS: Máquina Papelera 1 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27.

Motorreductor del Yankee Motorreductor de Prensa Motorreductor de Tela Motorreductor del Pope Ventilador VE 10 Ventilador VE 11 Ventilador VE 12 Ventilador VE 13 Ventilador VE 14 Ventilador VE 15 Ventilador VE 06 Ventilador VE 07 Bomba de Vacío 01 Bomba de Vacío 02 Bomba de Vacío 03 Bomba de Lubricación Bomba de Condensado Bomba de Alta Presión BB-22 Bomba de Alta Presión BB-23 Bomba BB-09 Bomba BB-10 Fan Pump BB-10 Colador CO-05 Zaranda ZA-03 Bomba BB-11 Bomba Celulosa BB-202A Oscilador de Cuchillas

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Polines: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.

3.

Polín Formador PL 001 Polín de Tela PL 002 Polín Tensor Tela PL 003 Polín de Tela PL 004 Polín de Tela PL 005 Polín de Fieltro PL 006 Polín de Fieltro PL 007 Polín de Fieltro PL 008 Prensa de Succión PL 009 Polín de Fieltro PL 010 Polín de Fieltro PL 011 Polín de Fieltro PL 012 Polín de Fieltro PL 013 Polín Tensor de Fieltro PL 013 Polín PL 015 Polín PL 016 Polín Pope Apoyos Yankee YK 001

PROCEDIMIENTOS

• Medición de los niveles de vibración presentados por los equipos rotativos • Medición en las direcciones vertical, horizontal y axial de los puntos de medición • Medición de la Envolvente de Aceleración para identificar rodamientos y engranajes defectuosos. • Definición del estado de los equipos mediante la Norma de Severidad Vibracional ISO 10816 - 3 • Medición de temperatura y ruido en las chumaceras o alojamientos de rodamientos. • Inspección visual de defectos en fajas, acoples, poleas, ventiladores, etc, con la lámpara estroboscópica.

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3.

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TABLA DE SEVERIDAD DE VIBRACIÓN Se especifica diferentes límites en la condición mecánica de la máquina de acuerdo con la potencia de ésta y el tipo de soporte. Estos indicadores contemplan la medición del NIVEL GLOBAL de velocidad (mm./s) RMS dentro de un rango de frecuencias de entre 10 Hz y 1000Hz (600CPM y 60000CPM).

Figura 7.9: Criterio de severidad de las vibraciones acorde con las normas ISO 2372, VDI 2056 y BS 4675

Figura 7.10

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• EJEMPLO DE LA DISTRIBUCIÓN DE LOS EQUIPOS A

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6

VENTILADOR VE 11

7

VENTILADOR VE 12

8

VENTILADOR VE 13 (MAKE UP)

*

*

*

*

*

*

T

*

*

I

I

DIAGNOSTICO Y RECOMENDACIONES

PRIORIDAD

OTROS

PROBLEMA ELECTRICO EN EL MOTOR

PROBLEMAS DE ENGRANE

INFLUENCIA VIBRACIONAL EXTERNA

CAVITACION

PROBLEMAS DE FAJA Y POLEA

RODAMIENTOS DEFECTUOSOS SOLTURA MECANICA ESTRUCTURAL SOLTURA MECANICA DE RODAMIENTOS

EQUIPO DESBALANCE

Nº

DESALINEAMIENTO

PROBLEMAS ENCONTRADOS

ESTADO DEL EQUIPO SEGÚN LA NORMA ISO 10816 - 3

ESTADO, DIAGNOSTICO Y RECOMENDACIONES DE LOS EQUIPOS EVALUADOS

1

MOTOR: Se incrementa envolvente de aceleración del rodamiento 2 en 111%: 2E = 3,0 gE., por defectos en elementos rodantes BSF. VENTILADOR: Rodamiento 4 presenta defectos en Pista Externa BPFO: 2,2 gE. RECOMENDACIONES: Lubricar rodamientos del motor y ventilador. Programar cambio del rodamiento 2 del motor y del rodamiento 4 del ventilador a mediano plazo (2 - 3 meses) previa evaluación vibracional.

2

MOTOR: Presencia de la frecuencia 6 421 y armónicos, generados por el variador influyendo en sus niveles de envolvente de aceleración: 1E = 7,1 gE. y 2E = 2,8 gE. VENTILADOR: Se incrementan niveles de envolvente de aceleración en más del 100%, especialmente del rodamiento 3: 3E = 8,9 gE., originado por soltura del rodamiento con respecto a su alojamiento. RECOMENDACIONES: Hacer seguimiento a rodamientos del motor. Realizar evaluación eléctrica al motor y al variador de frecuencia. Verificar ajuste de montaje del rodamiento 3 del ventilador.

2

MOTOR: Niveles de vibración predominantes en la dirección axial, debido a desbalance de ventilador: 1A = 8.9 mm/s. y 2A = 7.5 mm/s. Rodamientos presentan defectos iniciales. RECOMENDACIONES: Realizar limpieza exhaustiva al ventilador. Balancear de ser necesario.

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LEYENDA :

ESTADO DE LOS EQUIPOS SEGÚN LA NORMA ISO 10816 - 3 I

SEVERIDAD DEL PROBLEMA :

: INADMISIBLE

*

PROBLEMA MUY SEVERO, SE RECOMIENDA INTERVENIR EL EQUIPO A LA BREVEDAD POSIBLE

T

:

*

PROBLEMA POTENCIALMENTE SEVERO, SE RECOMIENDA PROGRAMAR INTERVENCION DEL EQUIPO

N

: NORMAL

*

PROBLEMA DE SEVERIDAD MODERADA, SE RECOMIENDA REALIZAR SEGUIMIENTO AL PROBLEMA

*

PROBLEMA EN FASE INCIPIENTE

B

:

TOLERABLE

BUENO

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ANOTACIONES ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................

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