Autor. TSU. José López, 11 enero 2023.
Introducción
A través de un análisis de vibraciones, los técnicos de mantenimiento predictivo de equipos rotativos, son capaces de monitorear, analizar las fallas y condición de los componentes de las maquinarias y obtener el diagnóstico más acertado posible.
En este artículo se realiza una breve exposición sobre los métodos de análisis típicos como, por ejemplo: dominio de tiempo, dominio de frecuencia, análisis modal, onda de tiempo, medición de fase, entre otros; así como, los conceptos más importantes y las herramientas necesarias para realizar el análisis de las maquinarias.
Existe una gran diferencia entre detectar una condición anormal de un equipo rotativo y analizar la causa raíz de un problema en ese equipo. Por ejemplo, si reemplazamos un rodamiento que presenta desgaste por alta vibración, puede resolver el problema. Sin embargo, cuando otra posible condición anormal está presente en el equipo rotativo y no es detectada, puede ocasionar que el rodamiento se desgaste prematuramente.
De no hacer estos trabajos, no se está ejecutando un programa de mantenimiento predictivo de monitoreo de condición, en todo caso solo se estaría realizando un cambio de piezas sin otras consideraciones.
Por otra parte, es esencial que las incipientes señales de condición anormal que presente el equipo, se detecten con suficiente antelación para poder planificar y ejecutar acciones de reparación y normalización con el fin de minimizar el tiempo de inactividad de la máquina.
Una vez detectado la anomalía, se efectuará un estudio de causa y efecto, bajo la metodología Análisis Causa Raíz (ACR) para dirigir nuestras acciones hacia la ubicación de causa raíz del problema detectado. De esta manera se evitará que el evento que ocasionó la falla pueda repetirse.
¿Qué es la vibración?
Se define como la reacción o comportamiento de los componentes mecánicos de una máquina cuando son sometidos a fuerzas internas y externas.
La mayoría de los problemas de los equipos rotativos se manifiestan como vibraciones excesivas, utilizamos estas señales como una indicación de la condición mecánica de la máquina.
Puntos de medición de vibraciones
Es importante conocer dónde colocar el sensor de vibraciones”, por ejemplo, en una bomba centrífuga (Figura1), los puntos de inspección para vibraciones deben corresponder con la línea central del eje, sobre las cajeras de rodamientos o cojinetes. Asegurar un montaje firme sobre una parte sólida. Siempre que sea posible, hacer mediciones en las direcciones horizontal (H), vertical (V) y axial (A) de cada rodamiento.
La seguridad es la prioridad para seleccionar los puntos de monitoreo de vibraciones. En el lado acoplamiento no se debe medir en dirección axial a no ser que se cuente con todas las garantías de seguridad. Algunas partes de la bomba, como por ejemplo los sellos mecánicos y sus tuberías, suelen ser calientes, se debe tener el cuidado de no hacer contactos con estas partes, un cable del instrumento de medición en contacto con una tubería caliente puede quemarse (Figura 2).
¿Por qué analizar las vibraciones?
Cada defecto mecánico genera vibración de una manera única. Por lo tanto, analizamos el tipo de vibración para identificar su causa y recomendar las medidas de normalización adecuadas. Cuando realizamos el análisis de la data recolectada, observamos dos componentes de la señal de vibración: su amplitud y su frecuencia, (Figura 3).
La frecuencia es el número de veces que ocurre un evento en un periodo dado (un periodo denotado por T), es el tiempo necesario para que un ciclo completo de vibración pase por un punto dado. Siendo el evento un ciclo de vibración.
La frecuencia a la que se produce la vibración indica el tipo de fallo. Es decir, ciertos tipos de fallas presentan un comportamiento típico que ocurren a ciertas y determinadas frecuencias. Cuando logramos establecer la frecuencia a la que se produce la vibración, obtenemos una imagen más definida de lo que podría estar causándola.
La amplitud es el tamaño de la señal de vibración. Esta amplitud determina la gravedad de la falla. Cuanto mayor sea la amplitud, mayor será la vibración y obviamente será mayor el problema.
La vibración general (OVERALL)
Es la energía de vibración total medida dentro de un rango de frecuencia. Cuando procedemos a medir la vibración general de la máquina (Overall) de una máquina y comparamos esa lectura con su valor normal determinado en las tablas de criterios de severidad de vibración para las máquinas, esta nos indicara el estado actual de la máquina. Una lectura Overall más alta de lo normal obviamente nos estará indicando que algo está ocasionando que algún componente de la máquina vibre más.
La vibración es considerada como el mejor parámetro operativo para medir las condiciones dinámicas de baja frecuencia, como el desbalance, la holgura mecánica, la desalineación, la resonancia estructural, la base blanda, la deflexión del eje, el desgaste de los cojinetes. Los límites de vibración permisibles para bombas centrífugas se pueden encontrar en la norma API 610 o ISO 10816-7, (Figura 4).
Los métodos más eficientes y confiable para evaluar la severidad de la vibración es comparar la lectura general más reciente con las lecturas anteriores; para la misma medición, lo que permite ver como los valores de vibración de la medición están cambiando, esta es la tendencia en el tiempo.
El método más utilizado para detectar problemas en una máquina, es comparar los valores predeterminados a lo largo del tiempo, ya que cada dispositivo tiene un comportamiento único en su funcionamiento. Tomando como base que algunos componentes de la maquina presentan cierta cantidad de vibración que se consideraría una condición anormal para la mayoría de las maquinas, pero que es normal para ellas. Dependiendo de estos resultados se recomienda realizar el control de la alineación del equipo, (Figura 5).
Para finalizar el análisis de vibraciones es una técnica empleada para identificar y poder predecir anomalías mecánicas en máquinas industriales, midiendo la vibración y detectando en que frecuencias se presentan. Estas vibraciones son registradas por un acelerómetro y los datos procesados por un analizador de espectros. Cuando se aplica esta técnica para el mantenimiento predictivo mejora notablemente la eficiencia y la fiabilidad de la máquina.
Para mantener el buen funcionamiento de la máquina se recomienda monitorear regularmente la vibración de sus equipos.
- Estudiar y conocer la máquina.
- Mantener limpia la máquina
- Conocer los ruidos y diferencie de cambios repentinos en los ruidos.
- Observar y verificar posibles fugas de lubricantes, tornillos flojos o sueltos.
- Y muy importante, en caso de detectar un inusual comportamiento de cualquier máquina, notifíquelo inmediatamente. No solo podría evitar una falla repentina, también puede salvar la vida de sus compañeros.
Conclusión
El uso del análisis de vibración es muy valioso, a través del mismo, se puede determinar problemas causados debido a una instalación incorrecta, errores de maquinado, lubricación insuficiente, alineación incorrecta de ejes o poleas, tornillos sueltos, ejes doblados y un largo etc. En la mayoría de los casos, se pueden detectar estos problemas mucho antes de que el daño pueda ser visto por el técnico de mantenimiento, y mucho antes de que dañe otros componentes de la máquina. La aplicación del análisis de vibración, monitoreo de las condiciones, o mantenimiento predictivo ha hecho grandes avances aumentando la vida útil de la maquinaria.
Referencias Bibliográficas:
[1]Web Site: www.skfreliability.com
[2] Moubray JM, Development in Reliability – centred Maintenance.
[3] Bowers, SV; Integrated Strategy for Predictive Maintenance of AC induction motors.
[4] David Trocel GTS Confiabilidad C.A. www.confiabilidad.com.ve
Sobre el autor
TSU con más de 40 años de experiencia profesional en la Industria Petrolera Venezolana, específicamente en la actividad de Líder Ejecutor Técnico en el Arranque en el área de Equipos Rotativos y Estáticos. Técnico especialista en reparación, arranque y mantenimiento de equipos dinámicos de propósitos especiales (turbogeneradores, compresores centrífugos, axiales, sopladores, turbinas), Técnico en análisis e interpretación de vibración y mantenimiento predictivo.
