Monitoreo de condición a equipos dinámicos

El monitoreo a equipos dinámicos de condición o mantenimiento predictivo para equipos dinámicos, consiste en la observación y medición del comportamiento de variables físicas. Entonces, para compararlas con valores estándares y correlacionarlas con variables operacionales que permitan detectar y/o predecir el deterioro de los equipos o sistemas.

Objetivos del monitoreo de condición a equipos dinámicos

El CBM se considera Predictivo si cumple con los siguientes aspectos: Desde el punto de vista técnico:

• La medida sea no intrusiva. Es decir, que se realice con el equipo en condición normal de operación.
• El resultado de la medida pueda expresarse en unidades físicas, o también en índices adimensionales correlacionados.
• La variable medida ofrezca una buena repetibilidad.
• La variable predictiva pueda ser analizada y/o parametrizada para que represente algún modo típico de fallo del equipo, es decir, ofrezca alguna capacidad de diagnóstico.

Desde el punto de vista Organizativo:

• La medida de las variables se realice de forma periódica en modo de rutina.
• El sistema permita la coordinación entre el servicio de verificación predictiva y la planificación del mantenimiento.
• La organización de mantenimiento (planificación, taller) y la de producción (operación) esté preparada para reaccionar ante la eventualidad de un diagnóstico crítico.

Análisis de vibración para el monitoreo de condición a equipos dinámicos

El análisis de vibraciones pretende anticiparse al fallo funcional del equipo, pudiendo ver en qué estado se encuentran sus componentes. Todo esto, sin necesidad de hacer una parada preventiva previa, para ver el estado de los mismos. El objetivo primordial es garantizar que el activo cumpla su ciclo de vida útil, de la manera más segura, eficiente, y económica posible. Asimismo, buscando de evitar en la medida de lo posible, que se produzca un fallo funcional en el equipo o sus componentes.

Causas de la Vibración

La vibración de un objeto es causada por una fuerza de excitación. Esta fuerza se puede aplicar externamente al objeto o puede tener su origen adentro del objeto. Sabemos que la frecuencia y la magnitud de la vibración de un objeto dado, están completamente determinados por la fuerza de excitación, su dirección y frecuencia. Esa es la razón porque un análisis de vibración puede determinar las fuerzas de excitación actuando en una máquina. Esas fuerzas, dependiendo del estado de la máquina, el conocimiento de sus características e interacciones permiten diagnosticar un problema de la máquina. En la práctica, se requiere del uso de diferentes indicadores y técnicas de análisis, debido a que problemas diferentes pueden presentar síntomas similares. Este síntoma puede tener su origen en numerosos problemas de vibración debido a:

• Desbalance (maquinas rotativas).
• Desalineación (maquinaria rotativa)
• Excentricidad (maquinaria rotativa).
• Soltura o Aflojamiento Mecánico.
• Cavitación.
• Falla de Rodamientos y Cojinetes (Holguras, falta de lubricación, roces, etc.).
• Problemas de Engranajes y Correas de Transmisión.
• Problemas de Pulsaciones de Presión,
• Fallas de Naturaleza Eléctricas (motores eléctricos), entre otras.
• Problemas de lubricación.

Para poder discernir cual es el problema específico, es necesario utilizar en forma integrada un conjunto de técnicas de diagnóstico. En los siguientes capítulos, te presentaremos las técnicas para identificar estos problemas, establecer su severidad y pronosticar su comportamiento.

Objetivos del análisis de vibración para el monitoreo de condición a equipos dinámicos

Detectar oportunamente:

• Desbalance
• Desalienación.
• Daños en rodamientos.
• Daños en engranajes.
• Soltura metálica.

Con qué se mide las vibraciones mecánicas

Tipos de medición de vibración: Los transductores de vibración son dispositivos diseñados para captar y convertir la vibración en señales eléctricas equivalentes (analógicas) para su medición y análisis. El tipo de medición dependerá del dispositivo a utilizar, a saber, sensores o transductores de contacto y de no contacto. Es un dispositivo electrónico que censa una magnitud física como vibración y la convierte en una señal eléctrica, proporcional a la magnitud medida para su posterior, medición y análisis. Las unidades de la señal eléctrica son los voltios (V) o los milivotios (mV). Los transductores más comunes son:

• Transductores de contacto:
• Sísmicos de velocidad.
• Sísmico de aceleración.
• Transductores de no contacto:
• Proximidad o desplazamiento.

Criterios para la selección de un sistema de medición de vibración

En la producción de bienes de consumo o industriales se utilizan sistemas que le permitan tener control sobre los procesos. De esta forma, se pueda garantizar la calidad de dichos productos bajo estándares y medidas de seguridad establecidas. Por lo tanto, en la actualidad muchas empresas emplean sistemas para vigilar el comportamiento dinámico de los equipos rotativos y garantizar así la confiabilidad durante la operación. Entre estos sistemas se encuentran los sistemas de monitoreo de vibración, que dependiendo del tipo de monitoreo y su aplicación los podemos dividir en:

• sistemas de monitoreo portátil (registro de datos periódico);
• sistemas de monitoreo permanentes (registro de datos continuo).

Elegir alguno de estos sistemas, dependerá de aspectos tales como tipo de cojinete, relación de masa carcasa-rotor, etc. En cualquier caso, estos sistemas constan de una serie de dispositivos, que en conjunto contribuyen a censar la señal de vibración para vigilar su comportamiento (magnitud y modo) y alertar en caso de desviaciones que reflejen el malfuncionamiento de los componentes del equipo dinámico. Además, cuando se presenten situaciones de alta severidad se plantee detener la operación de la unidad en forma manual (sistemas de medición portátil) o disparo automático del paro, en los sistemas de medición permanente que cuenten con dispositivos de protección (alarma y paro) para evitar fallas catastróficas. Transductor de vibración:

• Sistema de Cableado.
• Calibración del sensor proximidad.
• Hoja de calibración del acelerómetro.

Acondicionamiento de la señal:

• (Paso alto y paso bajo, etc.).
• Integración.
• Amplificación.
• Demodulación.

Transmisión de la señal:

• Equipo de portátil de recolección periódica.
• Equipo de permanente de monitoreo continuo.
• Calibración del monitor/instrumento recolector.

Análisis de la señal y tendencia de datos:

• Uso de software.
• Análisis de tendencias.
• Análisis de frecuencias.
• Análisis de forma de onda.

Introducción al diagnóstico de vibración

La principal razón para analizar y diagnosticar el estado de una maquina rotativa, es conocer la condición dinámica de operación de la misma y cuando ésta no es favorable, determinar las medidas necesarias para corregir la condición que origina el incremento de vibración y reducir el nivel de las fuerzas vibratorias no deseadas y no necesarias. De manera que, al estudiar los datos, el interés principal deberá ser la interpretaron de los perfiles de la señal de vibración (amplitud y forma) y los síntomas de los parámetros asociados, determinación de las causas (desbalance, desalineación, etc.) pronosticar el tiempo de vida del componente (antes de la pérdida total de la función “Falla”), para el establecimiento de acciones correctivas (en un tiempo suficiente para ejecutar la acción) que eliminen o mitiguen el problema.