Diagnóstico de condición de desgaste en cojinetes de biela y bancada motor Waukesha L7044 GSI mediante el análisis de vibraciones

El Mantenimiento Basado en Condición (CBM), es una metodología que ha sido introducida en los últimos años a través del área de CBM en la empresa TGI, la cual se encarga de asegurar y garantizar el funcionamiento óptimo de las unidades de las estaciones de compresión; aplicando algunas de las técnicas predictivas, recopilando información, que una vez analizada, se diagnostica y se generan las recomendaciones pertinentes para encontrar fallas potenciales que pudiesen volverse fallas catastróficas afectando la confiabilidad y disponibilidad de los diferentes equipos de las estaciones de compresión; esto ha arrojado como resultado ahorros importantes y optimación de los mantenimientos. Es por ello por lo que se presenta el siguiente estudio donde se demuestra la efectividad de la aplicación de las técnicas CBM.

Como parte del desarrollo de PDT asociado a la ejecución de actividades de CBM se realiza el monitoreo de condiciones de la unidad motocompresora TAG MAQUINA: TGI-CMP-CPADU-SCG-U3 la cual cuenta con 23.383 horas de operación y se encuentra ubicada en la Estación Compresora Padua; Colombia. El equipo utilizado para la colección de los registros es el quipo analizador WINDROCK 6320 PA, con el objetivo de determinar el estado de los componentes internos del motor; con lo cual se descartan desgastes, rupturas, metrología fuera de parámetros, des-calibración de válvulas, etc. Utilizando los principios de análisis de vibraciones en equipos reciprocantes.

Para el diagnostico de condiciones en equipos reciprocantes bajo la filosofía de mantenimiento basado en condición se usa el análisis de vibraciones como técnica principal. El análisis de vibraciones en equipos reciprocantes se ejecuta mediante la colección y análisis de registros de vibración FFT y vibración sincronizada con el TDC del motor en este caso; el cual representó la base para el diagnóstico de condiciones que se presenta.

Análisis técnico

Luego de realizado el monitoreo se hace el análisis respectivo de los registros de vibraciones; primeramente, en vibración sincronizada, donde los resultados obtenidos se muestran a continuación:

Fig 1. Forma de onda en Low Frequency bancadas.
Fig 1. Forma de onda en Low Frequency bancadas.
Fuente: Propia
Fig 2. Forma de onda en raw Frequency bancadas.
Fig 2. Forma de onda en raw Frequency bancadas.
Fuente: Propia

En las formas de onda de baja (Low Frequency) y media (Raw Frequency) frecuencia; se presentan picos simétricos de vibración espaciados @ 360 grados con mayor amplitud en la bancada 2, en las bancadas 1 y 3 se presenta un comportamiento similar, sin embargo, de menor amplitud por lo que se determina que el origen de la vibración proviene de la bancada 2 y bielas adyacentes a esta. Los eventos vibratorios se evidencian 2 veces por vuelta con diferente amplitud y ubicado en diferente carrera, por lo que se determina que la frecuencia de vibración es de 2X @rpm del motor.

En los registros de los espectros de vibración FFT en particular en forma de onda se obtuvieron los siguientes resultados:

Fig 3. Forma de Onda de Vibración FFT Aceleración
Fig 3. Forma de Onda de Vibración FFT Aceleración.
Fuente: Propia

En forma de onda de vibración FFT en aceleración se evidencian eventos periódicos de vibración a la frecuencia 2X @rpm lo cual corrobora la condición evidenciada en vibración sincronizada. Desde el punto de vista de las frecuencias asociadas al funcionamiento de los componentes del motor, esta frecuencia está asociada al funcionamiento de las bielas y el origen de la vibración se inclina hacia una condición asociada a estas.

Recomendación de CBM

Basado en el análisis de vibraciones se decide recomendar la revisión del cojinete de bancada 2 y el cojinete de biela más próximo a esta, ubicado entre la bancada 1 y 2, ya que la amplitud de la bancada 1 es presenta mayor amplitud que la bancada 3, por tal motivo el cojinete de biela a verificar es del conjunto 1L.

En conjunto con el supervisor, planeación, programación y asesores especialistas de la dirección de mantenimiento, se recomienda realizar la inspección y el reemplazo de los cojinetes de biela en mención.

Hallazgos y acciones correctivas

Se realiza la programación de la inspección del motor; el personal técnico atendió el aviso de mantenimiento y procede a realizar las recomendaciones.

Encontrándose fretting y desgaste adhesivo en los cojinetes, se evidencia exposición del babbit. Este caso es muy particular por el golpe de lubricación, pero se observa también que presenta desgaste en un solo borde del casquete lo cual podría tratarse de desalineación de bancada también.

Con estos hallazgos se evita problemas de mayor severidad que implicarían la afectación del cigüeñal.

Fig 4. desgaste abrasivo cojinete bancada
Fig 4. desgaste abrasivo cojinete bancada.
Fuente: Propia
Fig 5. desgaste adhesivo cojinete biela.
Fig 5. desgaste adhesivo cojinete biela.
Fuente: Propia

Verificación de condiciones de vibración posterior a la intervención

Se realizó monitoreo de vibraciones posterior al remplazo de los componentes antes mencionados, obteniendo los siguientes resultados:

Fig 6. Forma de onda en Low Frequency bancadas
Fig 6. Forma de onda en Low Frequency bancadas.
Fuente: Propia

Reducción de la amplitud de los eventos vibratorios en baja frecuencia, de 15 g´s a 8 g´s en promedio en la bancada 2, lo cual representa una mejora significativa de las condiciones de vibración 46,7% en pro del resguardo de la integridad del componente más importante y costoso del motor (el cigüeñal).

Beneficios del diagnostico

Los beneficios impactaron positivamente en ahorros por afectación al lucro cesante por incumplimiento en la entrega de gas a los clientes por parte de la empresa; se realizó la correcta planeación y programación para realizar la actividad.

Tabla 1. Evaluación de costos en dólares
Tabla 1. Evaluación de costos en dólares.
Fuente: Propia
Fig 7. Comparativo costo de mantenimiento
Fig 7. Comparativo costo de mantenimiento.
Fuente: Propia
Tabla 2. Relación costo-beneficio
Tabla 2. Relación costo-beneficio.
Fuente: Propia
Fig 8. Curva P-F
Fig 8. Curva P-F.
Fuente: Propia

Conclusiones

  • Se demuestra la efectividad del análisis de vibraciones para determinar condiciones anormales en el funcionamiento de componentes.
  • Se demuestra la relación costo beneficio que representa la detección oportuna de fallas en fase potencial antes de llegar a la fase de falla.
  • Se evidencia el aporte significativo del mantenimiento CBM dentro de la compañía, donde la eficiencia de este ha evitado daños que pudieron haber afectado los indicadores corporativos.

Autor: Leonardi Jaimes Gil
Colombia
Empresa: TGI S.A ESP
Centro de Conocimiento y Experiencia
Correo: leonardi.jaimes@tgi.com.co

0 comentarios

Enviar un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Edición 29 Predictiva21

ver todas las ediciones

Suscríbete a Predictiva21

Síguenos en Linkedin

Sistemas de Indicadores (KPI) para Evaluar la Gestión del Mantenimiento

  • Sistemas de medición del desempeño en mantenimiento
  • Balanced scorecard y la gestión de mantenimiento
  • Indicadores técnicos de mantenimiento
  • Overall equipment effectiveness (OEE) y el mantenimiento
  • Indicadores de la SMRP y de la EFNMS- en 15341
  • Sistema jerárquico-funcional de indicadores para mantenimiento

Taller de Análisis de Criticidad (Detección de Oportunidades)

  • Fundamentos del Análisis de Criticidad
  • Pasos para la realización de un Análisis de Criticidad
  • Modelos Cuantitativos
  • Modelos Cualitativos
  • Modelos Probabilisticos
  • Selección de Matriz de Criticidad

Fundamentos Técnicos de Tribología y Lubricación

  • Conocer los fundamentos de tribología y lubricación, así como su uso y aplicación.
  • Importancia de la Lubricación para mejorar la confiabilidad en los procesos.
  • Conocer características de los diferentes productos empleados en lubricación y criterios de uso.
  • Conocimientos para facilitar un proceso de cambio en el enfoque de mantenimiento.
  • Identificar el vinculo Mantenimiento-Lubricación-Diseño.
  • Identificar que una adecuada Lubricación contribuye en ahorrar energía y reduce costos.

Auto Evaluación de Mantenimiento

  • Formación del Comité de Análisis y Diagnostico.
  • Establecimiento de parámetros para evaluar el mantenimiento.
  • Elaboración y aplicación de cuestionarios.
  • Principios y reglas de investigación eficaz.
  • Grado de madurez del área de mantenimiento.
  • Establecimiento da la Matriz de Esfuerzos versus Impacto.

Análisis de Costo de Ciclo de Vida LCC

  • Comprender la teoría del Análisis del Costo del Ciclo de Vida acorde a las normas ISO 15663 y UNE EN 60300-3-3 para la selección de alternativas económicas.
  • Evaluar el impacto económico de la Confiabilidad y de la Mantenibilidad en los costos de ciclo de vida de un equipo industrial.
  • Identificar los puntos de atención, barreras y debilidades relacionados con la utilización de las técnicas de Análisis del Costo del Ciclo de Vida y Evaluación Costo Riesgo Beneficio.
  • Determinar la Vida Útil Económica para decidir cuándo es el momento oportuno para reemplazar un activo físico instalado en una planta industrial.

Gestión y Optimización de Inventarios para Mantenimiento

  • Aspectos claves en gestión de inventarios
  • Clasificación de inventarios en mantenimiento
  • Análisis de Criticidad jerarquización de repuestos
  • Cantidad económica de Pedido
  • Indicadores en la Gestión de Inventarios

Generación de Planes Óptimos de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad RCM

  • Fundamentos del MCC
  • Desarrollo del MCC
  • Beneficios del MCC
  • Desarrollo del AMEF
  • Generación de Planes de Mantenimiento

Planificación, Programación y Costos de Mantenimiento

  • Modelo de la Gestión de Mantenimiento
  • Sistemas indicadores de la Gestión
  • Planificación del Mantenimiento
  • El sistema de Orden de Trabajo
  • Análisis de Mantenibilidad
  • Programación del Mantenimiento

Técnicas de Análisis de Fallas y Solución de Problemas a través del Análisis de Causa Raíz RCA

  • Fundamentos del falla
  • Modos de falla
  • Tipos de falla
  • Análisis Causa Raiz
  • Tipos de ACR
  • Aplicación de ACR con Árbol Logico
  • Jerarquización de Problemas
  • Desarollo de Hipótesis
  • Evaluación de resultados

Análisis de Confiabilidad, Disponibilidad y Mantenibilidad (RAM)

  • Definiciones y conceptos.
  • Relación de un análisis RAM con la vida del activo.
  • Información requerida para realizar un análisis RAM.
  • Etapas para efectuar un análisis RAM.
  • Construcción del modelo en el análisis RAM.
  • Ajuste de distribuciones de probabilidad.
  • Incorporación de la opinión de experto.
  • Combinación de fuentes (Teorema de Bayes).
  • Simulación Montecarlo.
  • Análisis de Resultados.
  • Jerarquización de activos según criticidad.

Mantenimiento Productivo Total (TPM)

  • Evolución del mantenimiento.
  • Objetivos del TPM.
  • Eficiencia operacional global.
  • Pilares de sustentación del TPM.
  • Implementación del TPM.
  • Evaluación de la eficacia de los equipos.
  • Control administrativo (Las 5 S – housekeepig).

Introducción a la Confiabilidad Operacional

  • Los fundamentos de confiabilidad, así como su uso y aplicación.
  • Visión de Confiabilidad Operacional como estrategia para mejorar la confiabilidad en los procesos
  • Conocimientos para facilitar un proceso de cambio del enfoque de mantenimiento hacia un enfoque de Confiabilidad Operacional, que apunta hacia la reducción sistemática en la ocurrencia de fallas o eventos no deseados en los Sistemas.
  • Obtener criterios para aplicar la estrategia de Confiabilidad Operacional.
  • El diseño de estrategias y la selección de acciones técnicamente factibles y económicamente rentables en minimizar la ocurrencia de fallas.

Mantenimiento por Condición para Equipos Estáticos y Dinámicos (Mantenimiento Predictivo)

  • Mantenimiento por monitoreo de condición
  • Estimación de intervalos P-F
  • Costo riesgo beneficio
  • Planes de Monitoreo de Condición

Mantenibilidad y soporte a la Confiabilidad Operacional

  • Conocer conceptos que soportan el enfoque de Mantenibilidad.
  • Importancia de la Mantenibilidad para mejorar la confiabilidad en los procesos.
  • Entender y comprender los factores que influyen y afectan la Mantenibilidad en las operaciones.
  • Diferenciar función y funcionalidad para aplicar mejoras.
  • Identificar que una adecuada valoración de Mantenibilidad permite aumentar la rentabilidad.
  • Identificar el vinculo Mantenibilidad-Disponibilidad.
  • Mantenibilidad y los factores: personales, condicionales, del entorno organizacional y ambientales.

Análisis de Vibración Nivel I

  • Fundamentos de las vibraciones Mecánicas
  • Características de la vibración
  • Tipos de medición de vibración
  • Posición para medir vibración
  • Sistemas de monitoreo continuo y portátiles de vibración
  • Criterios para la selección de un sistema de medición y/o protección de vibración

Aplicación de la Norma ISO 14224 en sistemas CMMS para gestión de Activos

  • Protocolos para definición del Plan de Mantenimiento
  • Plan de Mantenimiento
  • Estándar Internacional ISO-14224
  • Sistemas de información para Gestión de Mantenimiento – CMMS
  • Administración de información de mantenimiento.
  • Limites jerárquicos de los equipos
  • Equivalencia taxonómica SAP-PM e ISO-14224.

Estándares de Planeamiento y Control de Mantenimiento

  • Formación del Comité de Análisis y Diagnostico.
  • Establecimiento de parámetros para evaluar el mantenimiento.
  • Elaboración y aplicación de cuestionarios.
  • Principios y reglas de investigación eficaz.
  • Grado de madurez del área de mantenimiento.
  • Establecimiento da la Matriz de Esfuerzos versus Impacto.

Administración del Mantenimiento

  • Identificación de los Activos.
  • Planificación y programación de mantenimiento
  • Plan / Programa maestro de mantenimiento
  • Las órdenes de trabajo, su evolución y metodologías de generación y recolección de registros
  • Los registros de materiales
  • Recolección de Datos de Mantenimiento

Gestión de Mantenimiento

  • Identificación de los Activos.
  • Planificación y programación de mantenimiento
  • Plan / Programa maestro de mantenimiento
  • Las órdenes de trabajo, su evolución y metodologías de generación y recolección de registros
  • Los registros de materiales
  • Recolección de Datos de Mantenimiento