Mantenimiento predictivo - Guía Practica

Charlas para la gestión del mantenimiento
Fernando Espinosa Fuentes

 Es aquella que indica la necesidad de intervención
con base en el estado del equipamiento.
 La evaluación del estado se da a través de la
medición, acompañamiento o monitoreo de
parámetros.
◦ Acompañamiento o monitoreo subjetivo.
◦ Acompañamiento o monitoreo objetivo.
◦ Monitoreamiento continúo.
Mantenimiento de Equipos Mecánicos
Prof.: Fernando Espinosa F., U.de Talca
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 Es aquella que indica la necesidad de intervención
con base en el estado del equipamiento.
 La evaluación del estado se da a través de la
medición, acompañamiento o monitoreo de
parámetros.
◦ Acompañamiento o monitoreo subjetivo.
◦ Acompañamiento o monitoreo objetivo.
◦ Monitoreamiento continúo.
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 Estos procedimientos serán más confiables
mientras más experiencia tenga el mantenedor:
◦ Colocar la mano sobre una caja de engranajes.
◦ Probar la viscosidad de un aceite por el tacto.
◦ Escuchar el ruido de un rodamiento.
◦ La holgura entre dos piezas vista al trasluz.
Este tipo de monitoreo no debe adoptarse como
regla para las manutenciones.
Hay que verificar las condiciones de seguridad
antes de aplicar este tipo de monitoreo.
4

 El monitoreo es objetivo por que es realizado en
base a instrumentación especial.
◦ Entrega un valor de medición del parámetro que está
siendo acompañado.
◦ Es un valor medido independiente del operador que lo
realice.
El personal que opera los instrumentos debe estar
altamente capacitado.
Los instrumentos deben estar siempre calibrados.
Tiene que existir personal que sepa interpretar los
datos recogidos y emitir un diagnóstico
5

6
Área de la variable a
ser monitoreada
Analizador e
indicador (lectura)
Cable de extensión
Sensor o “probe”
transductor

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Equipamientos mecánicos rotatorios
Bombas centrífugas y rotatorias, motores eléctricos, generadores, compresores, ventiladores, reductores
y multiplicadores, turbinas a vapor y a gas.
Condición Análisis Instrumento
Lubricación.
Calidad del
aceite
Análisis espectrografito.
Ferrografía.
Viscosidad.
Cromatografía gaseosa
Espectrógrafo.
Espectrómetro de absorción atómica.
Cromatógrafo gaseoso.
Ferrógrafo de lectura directa.
Viscosímetro.
Fuerzas.
Vibración
Deformación.
Tensión.
Ruido.
Análisis de vibraciones.
Verificación del balanceamiento.
Verificación del alineamiento de
los ejes.
Verificación del ruido.
Tensión de líneas.
Medidor, recolector y analizador de
vibraciones.
Analizador de tiempo real.
Lámpara estroboscópica.
Alineador mecánico, Alineador con laser.
Shock pulse meter, Estetoscopio
Dinamómetro, Células de carga.
Verificador de tensión de correas.
Balanceadora.
Calor.
Temperatura.
Temperatura de los descansos.
Temperatura de la carcaza.
Termómetro de contacto.
Cintas, lápiz, tiza indicadores de temperatura
Termómetros infrarrojos, termopares,
termógrafos.

Equipamientos mecánicos estacionarios
Vasos, torres, intercambiadores, válvulas, calderas, tubulaciones, aislamientos, estructuras
Condición Análisis Instrumento/equipamiento
Espesor, integridad
Corrosión, abrasión,
erosión
Pitting (agujeros
pequeños), grietas,
desgastes.
Medición del espesor.
Detección de grietas.
Detección de doble laminación.
Defectos en soldaduras.
Medición del espesor en películas de
pintura.
Medidor de espesor ultrasonido.
Ultra sonido. Emisión acústica.
Líquidos penetrantes.
Rayos X y rayos gamma, Magna flux
Zyglo (líquido penetrante fluorescente)
Medidor de espesura de pinturas.
Registros de pérdida de peso.
Escanner, lamparoscopia
Fuerzas.
Fatiga, Deformación
Impacto, Ruido
Vibraciones
Análisis de vibraciones
Células de carga
Testes de presión,
Testes hidrostáticos, Teste de vacio
Detección de grietas
Analizador de vibraciones.
Strain-gages
Bancos de pruebas.
Conjunto de pruebas hidráulicas.
Estetoscopio
Calor
Temperatura
Conducción de calor
Pérdida de calor
Integridad de la aislación
Vazamiento en purgas
Termómetros de contacto,
Cintas, lápiz, tiza indicadoras de temperatura
Termómetros infrarrojos
Termógrafos.
Tinta termosensible

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Equipamientos eléctricos de potencia
Motores eléctricos, generadores, capacitores, transformadores, alimentadores, conductores
Condición Análisis Instrumentos
Aceite
Calidad del aceite
Rigidez dieléctrica
Viscosidad
Cromatografía gaseosa
Espectrógrafo
Espectrómetro de absorción atómica
Cromatógrafo gaseoso
Viscosímetro
Aparato de prueba de la rigidez
dieléctrica.
Fuerzas
Vibración Electromagnética
Energía de choque en
rodamientos
Análisis de vibraciones Analizador de vibraciones
Shock pulse meter (medidor de pulso
de choques)
Calor
Temperatura
Temperatura de contactos.
Temperatura de conductores
Temperatura de la carcaza
Termómetro de contacto
Termómetro infrarrojos
Termógrafos
Energía
Tensión, Corriente
Resistencia, Capacitancia
Medición de corriente
Medición de tensión
Medición de resistencia
Medición de capacitancia
Medidor de resistencia de paso
Registro de tensión/corriente
Teste de sobre tensión DC
Testes dobles

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Equipamientos eléctricos de protección y control
Disyuntores, relees, partidores
Condición Análisis Instrumentos
Calor
Temperatura
Temperaturas de contactos
Temperatura conductores
Termómetros infrarrojos
Termógrafos
Energía
Tensión
Corriente
Resistencia
Capacitancia
Medición de corriente
Medición de tensión
Medición de resistencia
Medición de capacitancia
Calibración de relees
Medidor de resistencia ohm/micro-ohm
Pruebas de carga con alta corriente
MultiAmp
Testes dobles

 También es un acompañamiento objetivo que fue
inicialmente adoptado en situaciones donde el
tiempo de desarrollo del defecto era muy corto y
en equipamientos de alta responsabilidad.
 Esto significa una excelente protección, ya que,
usualmente, el monitoreo continuo viene asociado
a dispositivos que en un primer momento dan la
alarma y en seguida continúan con la desconexión
o detención del equipamiento una vez que se
alcanzó el umbral del peligro.
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 Independiente del personal
 Efectúa monitoreo efectivamente continuo lo que no se puede
conseguir con personas operando instrumentos.
 Puede enviar los datos en tiempo real para unidades lógicas
de procesamiento
 Puede ser configurado de acuerdo a las necesidades del
cliente, entregando redundancia donde se exija alta
confiabilidad.
 Algunos fenómenos son de rápido acontecimiento, de
evolución transciente, en paradas o partidas, o se necesitan
de varias variables a la vez.
 Entrega mejores antecedentes para plantas críticas o de alta
confiabilidad conforme con las normas ambientales o de
certificación.
12

13
Algunos sistemas de monitoreamiento
Equipamiento/instalación Variable Sensor
Máquinas rotativas Vibración
Desplazamiento axial
Temperatura de descansos
Rotación
Alineamiento
Presión, temperatura del fluido o
aceite lubricante
Probe sin contacto, acelerómetro,
piezoeléctrico, pick-up magnético.
Probe sin contacto
RTD (resistance temperature detector),
termopar.
Sensores ópticos de laser.
DodiBars-probe sin contacto, presostato,
termostato, termopar.
Máquinas alternativas Temperatura de los descansos
Rotación
Carga en la estructura
Desgaste en la estructura
Fugas en las válvulas
Ángulo de la manivela X presión
RTD, termopar, sensor de temperatura
Keyphasor
Equipos estacionarios y
estructuras
Corrosión
Temperatura
Sondas
Termopar
Equipamientos eléctricos Temperatura
Corriente, tensión, resistencia,
capacitancia
RTD, termopar, sensor infrarrojo.
Amperímetro, voltímetro, ohmmetro.
Registrador de tensión

 Consiste en el análisis de las partículas de desgaste que contiene el
aceite de lubricación con el fin de determinar el estado de la
maquinaria.
◦ Conteo de Partículas de Partículas
◦ Examen microscópico
◦ Karl Fischer
◦ Análisis Espectrométrico
◦ Ferrografía Analítica
 Con este servicio se consigue que el cliente conozca de una manera
rápida y fiable el estado de la máquina "a través del aceite".
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El conteo de partículas mide la
limpieza de un aceite. Las
partículas se evalúan en cinco
categorías de tamaños y se
reportan por 1 ml de fluido.
Se cuentan todas las
partículas incluyendo las de
desgaste, y contaminantes de
proceso y ambientales. Este
test es particularmente
importante para sistemas
limpios.
 Verificar la eficacia de la
filtración
 Detectar contaminación por
el proceso y ambiental
16

17
Las muestras que contienen
cantidades anormales de impurezas
visibles a simple vista deben ser
filtradas. La muestra se filtra a 8 µm
y son examinadas a través de un
microscopio óptico. El analista es
capaz de identificar los
contaminantes y partículas de
desgaste presentes en el
aceite.
•Identificar contaminantes del
proceso y ambientales
•Identificar grandes partículas de
desgaste

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El Karl Fischer nos da una medida muy exacta
de la cantidad de humedad, o agua presente
en la muestra de aceite. El agua puede entrar
al sistema a partir de:
• Enfriadores o intercambiadores dañados
• Conductos de respiraderos
• Filtro defectuoso de llenado de aceite
• Tornillos flojos, abrazaderas, tapas de
inspección, tapas de filtros …
• Corrosión química.
• En combinación con otros contaminantes,
forma lodos.
• Se combina con aditivos formando
decapados, que aumentan las
temperaturas de funcionamiento.
• Evita la lubricación correcta formando bolsas
de agua y vapor.
• Emulsiona el aceite.
• En sistemas hidráulicos reduce la vida del
aceite a la mitad

19
El análisis espectrométrico nos
da un informe cuantitativo de los
elementos presentes en el aceite.
Los elemento se pueden dividir
en tres categorías; metales de
desgaste, contaminantes y
aditivos. Permite al analista
determinar cuando existe
presencia de contaminantes
ambientales y del proceso o
cuando se ha producido un
relleno de aceite incorrecto.
• Detecta contaminantes del
proceso y ambientales
• Identifica rellenos de aceite
incorrecto

TECTION 15W40
AL (ppm ) 0 0 0 0 10 10 20 21 9999
Cr (ppm ) 0 0 0 0 30 31 50 51 9999
Cu (ppm ) 0 0 0 0 50 51 100 101 9999
Fe (ppm ) 0 0 0 0 80 81 100 101 9999
Ni (ppm ) 0 0 0 0 5 6 15 16 9999
Pb (ppm ) 0 0 0 0 50 51 100 101 9999
Sn (ppm ) 0 0 0 0 10 11 20 21 9999
Zn (ppm ) 1390 1250 1520 1150 1600 800 1149 0 799
SI (ppm ) 0 0 0 0 10 11 20 21 9999
Mo (ppm ) 0 0 0 0 50 50 100 101 9999
Na (ppm ) 0 0 0 0 10 11 30 31 9999
K (ppm ) 0 0 0 0 5 6 30 31 9999
Mg (ppm ) 0 0 0 0 100 101 300 301 9999
B (ppm ) 50 30 70 0 80 81 150 151 9999
Ba (ppm ) 0 0 0 0 5 6 10 11 9999
Ca (ppm ) 2920 2620 3200 2300 3800 1000 2299 0 999
AGUA (% vol ) 0 0 0 0 0,2 0,21 0,5 0,51 20
VISC.100°C (cSt ) 15 12,5 16,3 12,5 16,3 11 12,5 0 11
FLASHPOINT (°C ) 235 210 240 200 235 180 200 100 180
TBN (mg KOH/gr ) 10 9 12 7 9 5 7 0 4,9
DILUCION (%vol ) 0 0 0 1 2 2 5 5 100
INSOLUBLES
(%peso ) 0 0 0 0 1 1 2 2 99
PARTICULAS ( ) 0 0 0 0 0 0 0 99 99999
PQIndex ( ) 0 0 0 0 20 21 100 101 9999
Usado Normal Usado Alerta Usado CondenatorioControl Calidad

 Alto nivel de Aluminio: Las partículas de desgaste de aluminio provienen de los cojinetes,
bujes (varios), pistones, arandelas de empuje y el turbo. Normalmente los cojinetes y
bujes trabajan 100% en lubricación hidrodinámica. Solamente cuando falla esta
lubricación o se contamina el aceite ocurre contacto entre las piezas y desgaste
adhesivo.
 Alto nivel de Cromo: El cromo viene de la camisa, las válvulas de escape, los anillos, y
algunos cojinetes. El desgaste de cromo normalmente se origina con la contaminación
del aceite.
 Alto nivel de Cobre: El cobre normalmente viene de cojinetes, bujes, enfriador de aceite,
arandela de empuje. Los cojinetes y bujes normalmente son aleaciones y capas de
diferentes metales blandos diseñados para absorber impacto y desgaste en lugar del
cigüeñal y las bielas. El residuo de estos elementos viene de desgaste o corrosión.
 Alto nivel de Hierro: El primer elemento que miramos es el hierro. Normalmente el hierro
viene de la fricción entre las paredes de los cilindros (sean camisas o el bloque mismo) y
los anillos. Pero también puede ser del árbol de levas, el cigüeñal, las válvulas, los
cojinetes, la bomba de aceite, los engranajes de la cadenilla, el turbo, las guías de
válvulas, o las bielas.
 Alto nivel de Níquel: Alto desgaste de níquel normalmente indica alta contaminación por
hollín y tierra.
 Alto nivel de Plomo: El plomo viene de cojinetes, bujes de bielas. La causa más común
del plomo en el aceite es la corrosión de los cojinetes en motores que son guardados un
mes o más con aceite semi-usado o sucio. Los contaminantes y los ácidos que se
forman en el aceite causan corrosión cuando no está circulando para refrescar los
aditivos en contacto con los cojinetes.
 Alto nivel de Estaño: Operación del motor a bajas revoluciones con alta carga causa la
degradación de los cojinetes. El estaño viene de las aleaciones de metales en los
cojinetes y bujes (varios).

 Alto nivel de Silicio: La presencia superior a 10Ppm de Silicio en una muestra de aceite
es indicador de falla en el sistema de admisión, filtros saturados, tuberías rotas.
Motores nuevos o rectificados pueden tener un cambio o dos con niveles mayores.
Después de ello, todo es tierra entrando para lijar las piezas. El Silicio es el enemigo uno
para el motor.
 Alto nivel de Boro: El Boro es utilizado en algunas formulaciones de aceites sintético y
que actúa como aditivo antidesgaste y modificador de fricción
 Alto nivel de Sodio: Si la muestra fue tomada con el motor caliente, cualquier ingreso de
agua normalmente debería haberse evaporado y solo dejar residuos de sus
minerales. En algunos casos el sodio puede entrar con la humedad del aire al motor,
pero generalmente es un residuo de agua. Esta agua puede haber entrado por una
empaquetadura de culata “soplada”, camisa o bloque perforado o simplemente por
lavado del motor con agua a alta presión. De todas maneras, siempre hay que controlar
este contaminante.
 Alto nivel de Molibdeno: Algunos aceites para motores contienen disulfuro de
molibdeno para reducir el desgaste en altas temperaturas y presiones.
 Alto nivel de Potasio: La contaminación por potasio es similar a lo que ocurre con el
sodio, pero en menor cantidad.

 Alto nivel de Magnesio Calcio: Estos dos aditivos son detergentes/dispersantes. Son
utilizados para combatir el hollín, neutralizar los ácidos formados por la humedad en la
combustión, mantener los contaminantes y lodos en suspensión hasta llegar al filtro, sin
dejar que se aglomeren y formen grumos, ni que se adhieran a las superficies
metálicas.
 Como cualquier antiácido, estos se consumen. Entre más ácido se forma por la calidad
de combustible, falta de temperatura en el motor o combustión incompleta, más rápido
se degradan los detergentes/dispersantes. Ambos aditivos trabajan bien para este
propósito, pero el magnesio deja 45% más cenizas sulfatadas al quemarse, causando
problemas de válvulas y depósitos en el motor. Por esta razón normalmente se
encuentra solamente calcio o una mezcla con un máximo de 30% del
detergente/dispersante en forma de magnesio.
 Alto nivel de Zinc, Fósforo: El zinc y el fósforo trabajan en conjunto para proveer
lubricación límite cuando la lubricación hidrodinámica no alcanza las necesidades de
presiones y fricción. Esta protección se llama anti-desgaste.

 Es una vibración mecánica con un rango mayor al
audible por el oído humano que se transmite a
través de un medio físico y es orientado, registrado
y medido en Hertz con ayuda de un aparato creado
para ese fin.
 Rangos de sonido:
Infrasónica = 1 – 16 Hz
Sónica o audible = 16 Hz a 20 KHz
Ultrasónica = 20 KHz en adelante
 Para la prueba de ultrasonido en materiales
metálicos es de 0.2 a 25 MHz.
26

 TEST DE ESTANQUEIDAD: puede ser totalmente integrado en
los medios de producción ó realizado como un control
posterior.
 DETECCIÓN DE FUGAS: en tuberías de agua y fluidos en
general. En sistemas de aire comprimido, tuberías de vapor e
instalaciones de calor.
 Indica con precisión problemas de:
◦ Circuitos de oxígeno, aire comprimido, vapor y fluidos gaseosos,
válvulas, compuertas electromagnéticas, gatos hidráulicos, y
turbinas.
◦ Intercambiadores de calor, cajas de cambios, cavitación de
bombas, condensadores, calderas, colectores de distribución de
aire, etc.
◦ Objetos inflables (globos, correderas, etc.)
◦ Pérdidas de presión y vacío.
◦ Coronas y arcos en equipos eléctricos (transformadores, relés,
cortocircuitos, etc.)
27

 MANTENIMIENTO PREDICTIVO: para detectar deterioros y
desgastes en aplicaciones mecánicas como:
 Rodamientos de bolas, reductores de piñón, inyectores,
conmutadores, válvulas de cierre, muelles y rodamientos.
 Otras aplicaciones:
◦ Vibraciones puntuales y parásitas de máquinas.
◦ Funcionamiento de bombas, motores, turbinas y cajas de
engranajes.
 Se pueden tomar medidas de precisión como:
◦ Control de temperatura, con ó sin contacto.
◦ Velocidad de rotación, con ó sin contacto.
◦ Niveles de ruido.
◦ Flujos de masa de aire.
28

29

Prof.: Fernando Espinosa F., U.de
Talca 30

32
Determinar cuando lubricar y en que
cantidad son dos de las preguntas más
frecuentes en la manutención de
rodamientos y partes con roce.
La condición del rodamiento determina
cuando lubricar. Si el rodamiento está
trabajando apropiadamente y no
demuestra señales que necesita nueva
lubricación, el rodamiento debe dejarse tal
cual, caso contrario hay que lubricar.
Monitorear los cojinetes cuando son
lubricados ayudará a determinar cuando y
cuanta cantidad de lubricantes debe ser
usada en cada aplicación.

 Un nivel de referencia indica cual es el nivel de decibeles para
una condición de operación normal donde no se observan
defectos y con una adecuada lubricación. Hay tres formas de
ubicar ese nivel:
 Por comparación: cuando hay más de un rodamiento del mismo
tipo, carga y r.p.m, estos múltiples rodamientos pueden ser
comparados. Cada rodamiento es inspeccionado en el mismo
punto y ángulo. El nivel de dB y la calidad del sonido es
comparado. Si no hay diferencias sustanciales (menos que 8 dB)
la referencia es definida para cada rodamiento.
 Definirla durante la lubricación: mientras la lubricación está
siendo aplicada, ubique el punto donde el nivel de sonido
producido por las gotas de lubricación comienza a elevarse. En
este punto no se agrega más lubricante y este nivel de dB para a
ser la referencia.:
 Usando un histórico: El nivel de dB del rodamiento es obtenido a
partir de su estado inicial (nuevo y recién lubricado) y comparado
30 días después. Si la diferencia es pequeña (menos de 8 dB)
está será la referencia y puede ser usada en inspecciones
posteriores.
Mantenimiento de Equipos Mecánicos Prof.:
Fernando Espinosa F., U.de Talca
33

 Generalmente todos los equipos
electromecánicos comienzan con un
calentamiento anormal antes de
fallar.
 Las cámaras de rayos infrarrojos (IR)
son muy efectivas como
herramientas de diagnóstico.
 Las inspecciones usando cámaras IR
pueden detectar muchos problemas
antes que la falla ocurra.
 En muchos casos el tiempo para la
falla puede ser proyectado y así
planificar convenientemente la
manutención preventiva.
35

 Nuestros ojos son sensores diseñados para detectar luz visible (o
radiación visible). Existen otras formas de luz (o radiación) que
no podemos ver. El ojo humano sólo puede ver una pequeña
parte del espectro electromagnético. En uno de los extremos del
espectro no podemos ver la luz ultravioleta, mientras que en el
otro nuestros ojos no pueden ver la infrarroja.
 Radiaciones infrarrojas se encuentran entre las zonas visibles e
invisibles del espectro electromagnético. La principal fuente de
radiación infrarroja es el calor o radiación térmica. Cualquier
objeto que tenga una temperatura por encima del cero absoluto
(-273,15 grados centígrados ó 0 K) emite una radiación en la
zona de infrarrojos.
Talca 36

37
Visión general
Detalle del elemento con sobrecalentamiento

38

• Son tan fáciles de usar como una cámara de vídeo
• Dan una imagen completa de la situación
• Realizan inspecciones con los sistemas funcionando bajo
carga
• Identifican y localizan el problema
• Miden temperaturas
• Almacenan información
• Dicen exactamente las medidas a tomar
• Encuentran el problema antes de que éste se produzca
• Ahorran un tiempo y dinero valiosísimos
41

 De una manera simple, la vibración puede ser considerada
como la oscilación o movimiento repetitivo de un objeto
alrededor de una posición de equilibrio.
 La posición de equilibrio es la posición del objeto cuando la
fuerza que actúa sobre él alcanza el valor cero. Este tipo de
vibración es llamada “de movimiento de cuerpo entero”, lo
que significa que todas las partes del cuerpo se mueven en la
misma dirección y al mismo tiempo.
 El movimiento vibratorio de todo el cuerpo puede ser descrito
como la combinación de seis movimientos individuales, y
estos son de traslación en la dirección de los ejes ortogonales
y la rotación en estos tres ejes.
 La vibración de un cuerpo es siempre causada por una fuerza
excitatriz. Esta fuerza puede ser aplicada externamente o
bien puede originarse desde el interior del objeto.
43

 La posición o desplazamiento es descrito por:
donde: d = desplazamiento instantáneo
D = desplazamiento máximo, o peak
= frecuencia angular
t = tiempo.
 La velocidad del movimiento es descrita por :
donde v = velocidad instantánea
 Se ve que la forma de la función velocidad es también una sinusoidal,
pero por estar descrita por el coseno está desplazada en 90 grados.
 La aceleración de el movimiento es:
donde a = aceleración instantánea.
 Si se examinan estas ecuaciones se ve que la velocidad es proporcional
al desplazamiento por la frecuencia y que la aceleración es proporcional
a la frecuencia al cuadrado por el desplazamiento. Esto significa que
altos desplazamientos con alta frecuencia pueden resultar en muy alta
velocidades y extremadamente altos niveles de aceleración.
)( tDsend
)cos( tD
dt
dD
v
44
)(2
2
2
tDsen
dt
Dd
dt
dv
a

45
Las tres curvas muestran la misma
información, pero el énfasis es otro.
Note que la curva de desplazamiento
es difícil de leer a altas velocidades, y
la aceleración está agrandada para
niveles de frecuencias altas. La curva
de velocidad es la más uniforme en
una amplia gama de frecuencias.
Esto es típico en la mayoría de las
máquinas rotatorias, pero en algunos
casos las curvas de desplazamiento o
aceleración serán más uniformes.
Es una buena idea seleccionar las
unidades así se obtendrán curvas
más suaves lo que provee al usuario
mayor información. La velocidad es el
parámetro de trabajo más común
para el diagnóstico de las máquinas.

 El transductor es un aparato que produce una señal eléctrica que
es una réplica, o análogo, del movimiento vibratorio que está
captando.
Nombre Sensitivo a
Probe (punta de contacto) de proximidad Desplazamiento
Probe de velocidad Velocidad
Acelerómetro Aceleración
Talca 46

47

49
Mecanísmo de excitación: Primero se genera una excitación al sistema,
fuerza F(t) o desplazamiento x(t).
Registro de la respuesta: Se emplean transductores que registran la
respuesta del sistema. Principales: acelerómetros, células de carga, galgas
extensiométricas, sismógrafos, vibrómetros y medidores de desplazamiento.
Además se necesitan equipos acondicionadores y equipos para registrar la
señal.
Análisis de señal: El analizador de señal se encarga de analizar la señal
registrada frente a la excitación.
Analizador de señal: Incluido registro y análisis.

 Todas las máquinas producen algún tipo de vibraciones como
parte de su funcionamiento normal.
 Son los niveles de vibraciones de referencia:
◦ • Zumbido de un motor con frecuencia de120 Hz.
◦ • Frecuencia de giro de un aspa.
◦ • Tonos puros de motores, en especial aquellos con variadores
de frecuencia.
◦ • Sonidos de las turbulencias de máquinas hidráulicas.
◦ • Frecuencias de engranes.
 Un cambio no explicado sobre estos niveles normales que no
son explicados por un correspondiente cambio en la carga de
trabajo es una razón para investigar, pero no para alarmar.
50

 Niveles preocupantes son:
◦ • Amplitudes de 1xRPM sobre los límites del balance
◦ • Pulsos de choque
◦ • Amplios movimientos de choque
◦ • Ruidos no normales
Talca 51

52

 Las vibraciones de una máquina tiene varias causas que son
descubiertas a veces una vez efectuada la reparación. Las
causas más comunes son:
◦ • Defectos en el diseño
◦ • Defectos en la operación
◦ • Fatigas o tensiones operacionales
◦ • Acciones de mantención
◦ • Envejecimiento
53

54

56

 GALGAS
 REGLAS
 RELOJES
COMPARADORES
57

58
Las caras internas y
externas de la pista de
rodadura deben estar
paralelas
Instalación del indicador
para medir :
La cara exterior de
rodadura
La cara interior de
rodadura

Materiales comunes y su coeficiente de dilatación
Material C (in./in./F)
Aluminio 0.0000126
Bronce 0.0000101
Fundición 0.0000059
Cobre 0.0000092
Aceros aleado 0.0000063
Acero inoxidable 0.0000074
59

60

61

 El estado desalineado de ejes forma parte, junto con el
desequilibrio y los fallos de rodamientos, del grupo que
cubre el 85% de los problemas encontrados en maquinaria
rotativa.
 Cuando dos ejes se encuentran desalineados, se generan
esfuerzos adicionales en los acoplamientos que, de
entrada, suponen un mayor consumo de energía. Estos
esfuerzos se transforman en una carga adicional sobre los
rodamientos o cojinetes, e incluso con cambio de
dirección en dicha carga, lo que puede conducir a una
avería imprevista. Como poco conducirá a un desgaste
prematuro de los rodamientos, y por tanto, a un
acortamiento de la disponibilidad de la máquina.
 Un alineado de precisión aumenta la fiabilidad de la
máquina y por tanto la disponibilidad de la planta de
producción.
 La desalineación es una de las causas más frecuentes de
generación de vibraciones máquinas.
62

Talca 63

Talca 64

Talca 65

 ¿Por qué algunas máquinas hacen más ruido que
otras?
 ¿Por qué vibra el volante del coche a determinadas
velocidades?
 Casi a diario con un fenómeno - que a menudo es
subestimado - el desequilibrio.
67

 En una balanza hay equilibrio si en ambos lados tenemos
el mismo peso.
 De la misma manera hay que imaginarse la distribución
del peso de un rotor con respecto a su eje de giro. Cuando
el peso no está distribuido de manera igual hablamos de
desequilibrio.
 Cuando gira un rotor con desequilibrio se generan fuerzas
centrífugas, vibraciones y ruidos, que aumentan al subir la
velocidad.
68

Vida útil
Rodamientos, apoyos, carcasa y fundaciones reciben
mayor carga y sufren mayor desgaste. Productos mal o
no equilibrados suelen tener una vida bastante más
corta.
Seguridad
Vibraciones pueden aflojar tornillos y tuercas, hasta
soltar fijaciones. Interruptores y conexiones eléctricas
pueden dañarse por vibraciones.
Desequilibrio puede influir negativamente en el
funcionamiento correcto y seguro, incrementando el
peligro para personas y máquinas.
69

Calidad
Trabajando con una máquina manual con altas
vibraciones el resultado no tendrá mucha precisión y
el esfuerzo es mayor. También en máquinas
herramientas las vibraciones influyen negativamente
en el resultado. Una rectificadora o máquina
herramienta de altas revoluciones mal equilibrada
deja la superficie de mala calidad y produce más
pérdidas.
Competitividad
Un funcionamiento suave sin ruidos siempre será
también una señal de calidad. De esta manera
desequilibrio puede bajar considerablemente su
competitividad. Un electrodoméstico vibrando o un
coche ruidoso no tendrán éxito en el mercado.
70

 La fuerza del desbalanceo se
expresa como:
2
rmF
m
71
r
donde:
F: fuerza del desbalance
r: radio de la masa
m: masa
velocidad angular
Vibración de desbalanceo = Fuerza del desbalance/Rigidez dinámica
La respuesta del desbalanceo
depende esencialmente de la
velocidad de giro, de las
proporciones geométricas y de la
distribución de la masa del rotor,
tanto como de la rigidez dinámica
de el eje, de los cojinetes y de las
fundaciones.

Desequilibrio estático: Dos
desequilibrios pueden tener el mismo
tamaño y ángulo, y la misma distancia
del centro de gravedad. Las mismas
condiciones existen si hay un
desequilibrio del doble de tamaño
actuando en el centro de gravedad. Si
apoyamos este rotor sobre dos apoyos
giraría hasta que su "lado pesado"
estaría hacia abajo. Este tipo de
desequilibrio, por lo tanto, actúa
también sin rotación. Por eso se llama
"desequilibrio estático". En este caso el
centro de gravedad del rotor está fuera
del centro geométrico. Esto resulta en
que el rotor vibra de una manera que
siempre está paralelo a su eje.
Un desequilibrio estático siempre
debería ser corregido en el plano del
centro de gravedad. Para eso se quita
material en el "lado pesado" o se añade
material a 180º. La corrección del
desequilibrio estático en un plano
suele aplicarse en casos de rotores en
forma de disco.
72

Desequilibrio de par: Dos
desequilibrios pueden tener el
mismo tamaño, pero con una
diferencia de ángulos de
exactamente 180º. Este rotor no
giraría si lo apoyamos sobre dos
apoyos. Sin embargo el rotor vibra
cuando está girando. El
desequilibrio quiere girar el rotor
(alrededor de su eje vertical) y las
dos fuerzas de desequilibrio
generan un par sobre el rotor. Por
esta razón se habla de
desequilibrio de par.
Para corregir el desequilibrio de
par se necesita un par que acciona
en la dirección contraria, o sea una
fuerza en cada extremo del rotor,
que actúan en sentido contrario
que las fuerzas de desequilibrio.
Hay que tener en cuenta los pares
de desequilibrio sobre todo en
rotores en forma de rodillos, de
forma alargada. Para medirlo se
utilizan sobre todo máquinas
horizontales.
73

Desequilibrio dinámico: El rotor
real no solamente tiene un único
desequilibrio sino teóricamente un
sinfín de desequilibrios, los cuales
se encuentran en el eje del rotor
sin ningún orden. Esta infinidad de
desequilibrios, sin embargo, se
pueden reemplazar por dos
desequilibrios en dos planos a
elegir. Estos dos desequilibrios por
lo general serán distintos en valor
y ángulo. Como solamente se
puede determinar este estado de
desequilibrio cuando el rotor está
girando, hablamos de
desequilibrio dinámico, el cual se
puede dividir en una parte estática
y un desequilibrio de par.
Para corregir completamente el
desequilibrio dinámico se
necesitan dos planos. El
desequilibrio dinámico existe
prácticamente en todos los
rotores. Para equilibrar se utilizan
máquinas horizontales y verticales.
74

75

Son la solución más
adecuada para
equilibrar un amplio
espectro de rotores
con propio eje, como
por ejemplo motores
eléctricos,
ventiladores,
cigüeñales o rotores
de bombas.
Empleando un eje
auxiliar se pueden
también equilibrar
rotores en forma de
discos como poleas,
volantes o ruedas
dentadas con una
máquina horizontal.
76

Rotores típicos sin eje propio,
como poleas, volantes, discos
de freno, ventiladores,
embragues y rotores de
bombas. Para este tipo de
rotores lo ideal es una
máquina vertical.
No hay necesidad de ejes
auxiliares, ya que la pieza
está fijada por un utillaje
directamente al husillo de la
equilibradora. La carga y
descarga del rotor es fácil y
rápido. Por la calibración
permanente de la
equilibradora no hay
necesidad de pesas de
calibración. Los resultados de
desequilibrio se muestran de
una manera clara y directa sin
necesidad de cálculos. Un
dispositivo para la corrección
del desequilibrio ya puede
estar integrado en la máquina Mantenimiento de Equipos Mecánicos
Prof.: Fernando Espinosa F., U.de Talca 77

 Es capaz de medir la temperatura de
un objeto a distancia. Este sensor
esta formado en realidad por una
matriz de 8 sensores colocados
linealmente de forma que puede
medir 8 puntos adyacentes
simultáneamente. No necesita que
haya movimiento para detectar el
calor, por lo que su aplicación en el
campo de la robótica y la
mantención, abre gran cantidad de
aplicaciones no disponibles hasta
ahora.
 El sensor se conecta por bus I2C y
además se le puede conectar un
servo estándar que es controlado
por el propio sensor para hacer un
barrido y tomar 32 mediciones
diferentes, obteniéndose un mapa
térmico de 180 grados. Es capaz de
detectar la llama de una vela a 2
metros de distancia y además no le
afecta la luz ambiental.
79

 Específicamente diseñado para
la detección del movimiento y la
vibración. No le afecta la
posición de montaje, ofreciendo
un nivel similar de sensibilidad
independientemente de ésta,
siendo adecuado para circuitos
analógicos o digitales.
 El sensor reacciona cuando es
desequilibrado por un impacto o
vibración, produciendo un breve
cambio de estado (pasa de
abierto a cerrado o viceversa). El
tiempo de perturbación
dependerá de la cantidad de
energía recibida en el momento
del impacto. El estado en el que
se estabilizará será arbitrario, a
menos que la posición de
montaje sea elegida para una
salida NC.
 Dimensiones aprox: 10 x 8 mm.
80

 Formado por una cápsula
hermética que contiene un
contacto normalmente
abierto y que se cierra
cuando se produce una
aceleración o impacto
superior a 5 G +-1,5 G.
 Cuando en nivel de
aceleración decrece por
debajo del umbral de
disparo, el contacto se abre
de nuevo. Este sensor resulta
útil para detectar impactos y
agresiones.
 Dado la brevedad del
contacto en caso de impacto,
es recomendable utilizarlo
junto con alguna entrada de
interrupción, o con algún
circuito de tipo bi-estable
con memoria que permita
reconocer el evento ocurrido.
 Dimensiones 7 x 5 mm.
81

 Completamente exento de
mercurio y totalmente
autocontenido en una cápsula
metálica. El sensor es para
montaje horizontal, su estado
de conmutación cambia al ser
inclinado unos 10º de la
horizontal.
 Los contactos del sensor estarán
normalmente abiertos o
cerrados, según en la posición
en que se monte. La
sensibilidad cambia según la
posición de montaje. Muy útil
para detectar si un elemento
está perdiendo su posición
original.
 Dimensiones aprox.: 10 x 5
mm.
82

84
Limpiar el área de
inspección. Rociar
con spray de
limpieza/removedor.
Secar con un paño
Aplicar el penetrante.
Permitir un período
corto de penetración.
Rocíe el
limpiador/removedor
sobre una toalla
absorbente y limpie
la superficie
Rocíe una capa fina
y uniforme del
revelador
Inspeccionar. Los
defectos se mostraran
como una línea roja
brillante sobre el fondo
blanco del revelador
Como usar

Talca 85
Como usar
Limpiar el área de
inspección. Rociar
con spray de
limpieza/removedor.
Secar con un paño
Aplicar el penetrante.
Permitir un período
corto de penetración.
Rocíe el
limpiador/removedor
sobre una toalla
absorbente y limpie
la superficie
Rocíe una capa fina
del revelador. De un
período corto para
revelar. Para
superficies rugosas,
agregue secador para
revelador.
Inspeccione bajo la luz
negra. Grietas y falta de
unión serán mostradas
como líneas
fluorescentes, las
porosidades como
círculos

Prof.: Fernando Espinosa F., U.de Talca 86
Limpiar el área de
inspección. Rociar con
spray de
limpieza/removedor.
Secar con un paño
Como usar
Ubique el yugo
magnetizador sobre la pieza
a probar en forma
perpendicular a la dirección
de la grieta sospechosa
Energice el yugo. Un
campo magnético se
desarrollará en la
pieza testada.
Aplicar el polvo
magnético o preparar
el baño mientras el
yugo es energizado
La indicación de la
grieta se revela de
inmediato

 La introducción de los rayos X para pruebas no
destructivas está siendo usada en un amplio
campo de aplicaciones industriales
 La gran variedad de equipos de rayos X ofrece
un campo amplio de poder de penetración en el
material que puede satisfacer casi cualquier
requerimiento, ya sea una instalación
permanente o bien en pruebas de campo.
88

 Las tuberías de petróleo
y gas, calderas y
contenedores similares
pueden estar sujetos a
severas tensiones,
esfuerzos y otros
efectos que pueden
alterar su eficiencia pero
en especial la seguridad.
 Un sistema de rayos x
estacionario de alta
eficiencia y con un
potencial constante
representa el mejor
sistema de inspección
para tales
89

 Inspección mediante
rayos x de una pieza
fundida usando un
sistema estacionario
con potencial
constante en
conjunto con un
intensificador de
imagen.
90

 Industria de la aviación
 En esta importante industria la inspección total y apropiada
de soldaduras, fundiciones y materiales tales como fibras de
carbono, fibras de vidrio, plásticos reforzados entre otros son
prácticas obligadas como rutinas de inspección y mantención.
Talca 91

 Una producción de
calidad requiere una
seguridad en la
calidad del producto,
pero en la industria
electrónica las pruebas
son principalmente no
destructivas.
 En este caso la
inspección por rayos X
se adecua
perfectamente para el
análisis de los
componentes
electrónicos que son
de tamaños muy
pequeños.
92

 En los últimos años la
demanda por productos
de alta calidad y
confiabilidad, en
especial de la empresa
automovilística, hacen
del uso de la tecnología
de rayos X una
herramienta
importante.
 Detección de
porosidades, grietas
internas, aleaciones
imperfectas, antes de
ser entregado al
consumidor, hacen al
producto altamente
confiable.
93

 Layer 7
En este composite de carbón
laminado ComScan claramente
detectó una falta de material. Las
diferencias de densidad son
visibles.
Layer 18
Con ComScan se examina una
panal de aluminio adelante de un
plato de aluminio. Se detectan
cavidades llenas de agua.
 Layer 5
La deslaminación y quiebre es
revelado por ComScan en un
estabilizador hecho de carbón, la
cual no habría sido detectada por
medios tradicionales de rayos X.
94

 Video-escopia ofrece una
mejor imagen a través de
un cable flexible.
 Los cables son flexibles
así que ellos pueden ser
insertados en muchas
aplicaciones, desde
turbinas de gas hasta
procesos productivos.
Ellos incluyen
articulaciones y
adaptadores ópticos para
maximizar la eficiencia de
la aplicación.
96

97

 Borescopes son aparatos
de pequeño diámetro,
rígidos, útiles cuando la
inspección es en línea
recta. Borescopes son
también de bajo costo y
transportables
Talca 98

 Los “fiberscopes” están
disponibles en 2 y 4
articulaciones , en
diámetros de 2 y 4 mm
y en largos de 1 a 3
metros. Se pueden
adaptar a cámaras de
video o máquinas
fotográficas digitales.
99

103

 Cuando una corriente parásita presente en una máquina utiliza
un rodamiento como camino de descarga a tierra, el daño
resultante se denomina 'daño del rodamiento por erosión
eléctrica'.
 Entre las causas más comunes del daño de los rodamientos por
erosión eléctrica se encuentran: la asimetría en el circuito
magnético del motor, cables sin blindaje y los variadores de
frecuencia (VFD) de conmutación rápida para los motores de
velocidad variable.
104

 La formación de arcos eléctricos tiene lugar si existe diferencia de potencial
entre el eje del motor y el soporte del rodamiento. (Hasta una diferencia de
potencial de tan solo unos voltios puede producir el efecto). El nivel de
tensión cuando tiene lugar la formación del arco depende del tamaño de las
bolas, la velocidad de funcionamiento, la frecuencia de la corriente y la
geometría del rodamiento.
 Una vez iniciado el daño por erosión eléctrica, diversos factores como el
exceso de vibración, el aumento de la temperatura y de los niveles de ruido,
y la reducción de la eficacia del lubricante presente en el rodamiento del
motor, contribuirán a acortar su vida útil.
 El alcance del daño en los rodamientos dependerá de la cantidad de energía
y su duración. Sin embargo, el efecto que tendrá sobre ellos será
normalmente el mismo: daños por picaduras en los elementos rodantes y
caminos de rodadura, rápida degradación del lubricante y averías prematuras
de los rodamientos del motor (y de la aplicación).
105

 Los motores eléctricos controlados por un variador de frecuencia
son más propensos a sufrir la erosión eléctrica en los rodamientos.
 Si se incorpora a un programa de mantenimiento predictivo, el
detector puede ayudar a identificar los rodamientos susceptibles de
sufrir averías, evitando en gran medida las paradas no planificadas
de la maquinaria.
106

 El efecto que esto tiene en un
rodamiento es similar al de una
serie de pequeños 'relámpagos',
que funden y vuelven a templar
las superficies internas del
rodamiento. Como resultado,
parte del material superficial se
desconcha y descascarilla,
provocando una picadura muy
pequeña que contribuye a
aumentar el ruido en el
rodamiento y a acortar
potencialmente su vida útil.
 La formación de cráteres es
quizá el efecto más común del
daño por erosión eléctrica. Se
caracteriza por deposiciones de
metal fundido invisibles a
simple vista. Cuando la
superficie del elemento rodante
es gris mate, se trata de una
señal visual de formación de
cráteres que advierte del
deterioro del rodamiento.
107

 En la búsqueda por 'aislarse' contra el problema, los avances recientes en
tecnología y materiales han demostrado ser de utilidad. Una solución
consiste en utilizar rodamientos de bolas híbridos, que sustituyen las bolas
de acero por elementos rodantes cerámicos.
 Estas alternativas a los rodamientos totalmente de acero cuentan con aros
hechos de acero para rodamientos, mientras que los elementos rodantes
están fabricados con nitruro de silicio.
 Debido a la alta resistividad del nitruro de silicio, los rodamientos híbridos
ofrecen un aislamiento idóneo contra las corrientes eléctricas, tanto en
motores de CA como de CC. Además, los rodamientos híbridos poseen una
alta capacidad de velocidad de giro y pueden alcanzar, por diversas razones,
una vida útil más larga que los rodamientos totalmente de acero en la
mayoría de aplicaciones.
108

110
El caso de el arranque de un auto

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