SlideShare una empresa de Scribd logo
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
MANTENIMIENTO PREDICTIVO (POR CONDICION)
El mantenimiento predictivo es un control metódico y planeado que usa, entre
otras, lecturas de vibración para predecir efectivamente cuando una maquina en
particular necesitara atención de acuerdo con su condición operativa,
individualmente.
La vibración mecánica es un muy buen indicador de dicha condición operativa y,
esta es la razón por la cual la forma más común de control de condición de
maquinaria usa las mediciones de vibración como indicador. El axioma de
mantenimiento por CONDICION o PREDICTIVO, es que el servicio es permitido
solamente cuando las mediciones muestran que es necesario. Por medio de una
medición regular de vibración, las condiciones de falla pueden ser detectadas y se
puede seguir su desarrollo, además las mediciones pueden ser extrapoladas para
predecir cuando serán alcanzados los niveles de vibración y cuando la maquina
debe ser atendida.
Esto es lo que se llama CONTROL DE TENDENCIA y permite al personal de
mantenimiento planear con anticipación la reparación.
PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO (PMP)
Objetivo de un programa de mantenimiento predictivo PMP
1) PREVENIR PARADAS NO PROGRAMAS DE MAQUINARIAS
La ley de Murphy dice que si una maquina va a fallar, esta lo hará en el momento
más inoportuno. Este problema lo podemos eliminar mediante la medición de
vibración, conociendo la SALUD MECANICA de una máquina podemos visualizar
los problemas en desarrollo antes de que ellos se conviertan en críticos y causen
la falla de la maquina. Podemos predecir cuando una maquina necesitara
atención. Podemos programar el mantenimiento de la maquina cuando sea mejor
para nosotros. Podemos prevenir paradas no programadas
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 2 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
2) REDUCIR EL TIEMPO DE PARADA DE MAQUINARIA
El análisis de vibración nos permite determinar cual es el problema de una
maquina mientras ella continua en operación, esto quiere decir que cuando se
programa un mantenimiento, no tenemos que adivinar que parte debe ser
reparada o cambiada puesto que ya lo sabemos. Cuando la maquina es
parada, las partes necesarias para su reparación estarán listas, el personal
necesario estará listo, la reparación se ejecutara mas rápidamente y mas
rápidamente la regresaremos a la línea de producción.
3) EXTENDER LA VIDA UTIL DE LAS MAQUINAS Y COMPONENTES
La maquinaria es costosa y a menudo imposible de reemplazar en un corto
periodo de tiempo, por ello, manteniendo el equipo existente en operación, el
mayor tiempo posible, podemos obtener ahorros sustanciales. Midiendo su
vibración y manteniendo la maquina mecánicamente sana, extenderemos su
vida útil.
Citemos un ejemplo: tenemos un motor que puede pesar alrededor de tres mil
libras (3.000 lbs.), anclado rígidamente a un piso de concreto, vibrando con
amplitud de 1 mil (0.001”). Un mil es la mitad del diámetro de un cabello
humano, ¿parecería muy pequeño verdad? Pero piense que dentro del motor
existen fuerzas torciendo, dilatando, deformando, y moviendo este motor 1 MIL.
Esto requiere mucho energía! Energía destructiva! Energía que hace que las
maquinas fallen.
4) PREVENIR FALLAS CATASTROFICAS
Por monitoreo continuo de la vibración de una maquina podemos normalmente
detectar un problema mayor, permitiendo pararla antes de que se autodestruya.
Los ahorros aquí son obvios: costo de la maquina, posibles lesiones en
personal, destrucción de la planta y perdidas de producción.
5) REDUCIR COSTO DE ENERGIA
Una maquina con problemas mecánicos cuesta mas operarla que una maquina
sana, ya que se necesita mas energía para moverla. Un compresor o una
bomba que se encuentren desbalanceados consumen más energía, por que se
requiere suministrar mas fuerza a sus motores para mantener la carga,
incluyendo la energía de la vibración. La energía suministrada, bien puede ser
en forma de electricidad, vapor, combustible, etc.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 3 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
DESARROLLO DE UN PMP
1) DEFINIR LAS MAQUINAS A MEDIR
2) ORGANIZARLAS EN UN ORDEN LOGICO PARA COLECTAR SUS DATOS
3) REGISTRO DE SUS CARACTERISTICAS
Consiste en abrir o actualizar las hojas de datos particulares e inherentes a
cada maquina y que representan información necesaria para el análisis y el
diagnostico de problemas por vibraciones.
4) GRABACION DE INFORMACION DINAMICA INICIAL
Es el conocimiento detallado y la evaluación del estado inicial en que se
encuentra vibracionalmente cada maquina. Este análisis servirá como base de
comparación en el futuro, en el caso de existir algún problema, generara una
acción correctiva programada, con base en el diagnostico.
5) COLECTAR DATOS EN FORMA PERIODICA
Son mediciones preferiblemente mensuales que cubre el nivel total de vibración
(si no existen problemas). Estas mediciones darán origen a las curvas de
tendencia donde se evalúa la rata de deterioro de la maquinaria.
a) Buscar cambios en niveles de vibración o sobrepaso de niveles de
alarma preestablecidos, en cualquiera de las maquinas medidas.
b) Grabación de información dinámica en maquinas que hayan
experimentado lo anterior, es decir, con problemas, para efectos de
evaluación y diagnostico.
c) Organizar la información de tal forma que pueda ser usada para
definir ágilmente la situación o condición individual de cada maquina.
PERSONAL REQUERIDO PARA EL PROGRAMA DE MANTENIMIENTO
Para implementar mediciones de vibración dentro de un plan de
mantenimiento, se debe contar con personal con habilidad y adiestramiento
básico en maquinaria, mecanismos, interacción de fuerzas y electricidad.
Luego de colectar la información y datos adquiridos se realizara un posterior
análisis y diagnostico, basados en parámetros estándares industriales de la
norma ISO 10816.
Para la labor de análisis y diagnostico de fallas. Dicha información es:
velocidad de rotación de los ejes, carga de la maquina, características de
rodamientos y cojinetes, numero de elementos rodantes, numero de dientes y
tipos de engranajes, numero de alabes, cuchilla, aletas, barras, numero de
correas, numero de pistones, etc., la cual debe ser alimentada en forma
concisa y organizada en archivos dentro de un programa adecuado para tal fin
y de manera particular para cada maquina.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 4 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
La definición adecuada de los
niveles límites aceptables es uno de
los factores claves en la
configuración de todo programa
de inspección de maquinaria
industrial, los llamados niveles de
advertencia y alarma son los
elementos que nos ayudan a
identificar la salud global de un
determinado equipo, ellos indican la
necesidad o no de profundizar en el
análisis de la condición de la
máquina monitoreada.
El objetivo es presentar una
referencia sobre los estándares
usados en la industria en el caso
del monitoreo de vibraciones de
equipos rotativos. Se pretende dar
una guía general, para aplicaciones
específicas.
Actualmente la industria cuenta
con diferentes referencias para
establecer los niveles de amplitud
de vibración permisible para sus
equipos rotativos:
• Estándares industriales como
las normas API, ISO, AGMA,
VDI, NEMA.
• Recomendaciones de los
fabricantes de instrumentación y
equipos para el Monitoreo y
análisis de vibraciones.
Los estándares son criterios
establecidos por autoridades,
organizaciones o consenso general.
Un estándar debe representar un
amplio consenso de opiniones de
una gran variedad de usuarios, debe
ser aceptado y aplicado en toda su
plenitud. Los estándares deben ser
claros, concisos y fácilmente
entendibles. En materia de monitoreo
y análisis de la señal de vibración en
equipos rotativos se cuenta hoy en
día con una variedad de estándares
que regulan los limites máximos
aceptables de amplitud para diversos
tipos de máquinas y aplicaciones, los
estándares además regulan los
procedimientos de medición y
adquisición de los datos.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 5 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
TABLA 1. CARTA DE SEVERIDAD RATHBONE
NORMAS ISO
La Organización Internacional de Estándares (ISO) actualizó las antiguas normas que
regían el monitoreo de vibraciones: ISO 2372, ISO 2954 e ISO 3945
agrupándolas actualmente como ISO 7919 (1-5) e ISO 10816 (1-6), la última revisión de
estas normas se realizó en el año 2001. La serie ISO 7919 regula los criterios de
evaluación y medición de vibración en máquinas no reciprocantes para mediciones en el
eje de máquinas rotativas. La serie ISO 10816 establece estos criterios para mediciones
hechas sobre los pedestales o carcasa de las máquinas no reciprocantes. La tabla 2
resume el alcance de las series ISO 7919 y 10816.
AMPLITUD DE VELOCIDAD DE VIBRACION
PULGADAS / SEG. (VALOR PICO)
SEVERIDAD DE LA VIBRACION
0,628 MUY RUDO
0,314 RUDO
0,157 LIGERAMENTE RUDO
0,0785 JUSTO
0,0392 BUENO
0,0186 MUY BUENO
0,0096 SUAVE
0,0049 MUY SUAVE
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 6 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
NIVELES DE AMPLITUD DE VIBRACION PERMISIBLES
PARA EQUIPOS ROTATIVOS
ESTANDARES INDUSTRIALES NORMAS ISO 10816
La norma ISO 10816-3 clasifica cuatro zonas de condiciones de trabajo:
Zona A, Verde: Amplitudes máximas para máquinas nuevas recién puestas en
operación.
Zona B, Amarillo: Amplitudes máximas para operación continua.
Zona C, Naranja: La condición es aceptable solo por un limitado periodo de
tiempo.
Zona D, Rojo: Vibración perjudicial y peligrosa, una falla catastrófica puede
ocurrir en cualquier momento.
TABLA 2. ESTANDAR ISO 10816
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 7 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Adicionalmente al tipo de apoyo - Rígido o Flexible - se definen además cuatro
grupos de máquinas:
Grupo 1: Máquinas grandes y motores eléctricos con altura de eje mayor a
315 mm, generalmente apoyada en cojinetes planos.
Grupo 2: Máquinas medianas y motores eléctricos con altura de eje entre
160 y 315 mm, generalmente apoyadas en rodamientos y con velocidad de
operación superior a 600 RPM.
Grupo 3: Bombas de una o varias etapas con motores externos con potencia
superior a 15 KW apoyadas en cojinetes planos o rodamientos.
Grupo 4: Bombas de una o varias etapas con motores integrados apoyadas
en cojinetes planos o rodamientos.
CONSIDERACIONES ECONOMICAS
El objetivo de un Programa de Mantenimiento Predictivo y los beneficios derivados de el,
encierran un no despreciable ahorro económico que debe ser considerado por la
gerencia de todas las empresas.
Ing.Gustavo Adolfo Chávez
Mantenimiento Predictivo
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 8 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Introducción
Ya se ha demostrado muchas veces que la señal de vibración de una máquina en
operación dá mucha más información acerca del funcionamiento interno de la máquina
que cualquier otra clase de prueba no destructiva. Un rodamiento con un pequeño
defecto incipiente, provocará un cambio delator en la vibración de la máquina de la
misma manera que un desbalanceo, una desalinación o una cantidad de otras fallas.
El análisis de vibraciones, cuando está aplicado correctamente, permite detectar
pequeños defectos mecánicos incipientes mucho antes que representen una amenaza en
contra de la integridad de la máquina. De esa manera, nos dá el tiempo suficiente para
programar el mantenimiento para acomodar las necesidades de la gerencia de planta. De
esa manera es la gerencia de planta la que controla las máquinas en lugar que sea
viceversa.
La medición de vibración y su análisis son las bases del Mantenimiento Predictivo, que
forma un fuerte contraste con la práctica de mantenimiento del tipo histórico "funcionar
hasta fallar. " Varios estudios, como el que llevó a cabo el Instituto de la Investigación de
la Energia Electrica (EPRI) demostraron que en promedio, la indústria gasta $17 por año
por caballo vapor, en el mantenimiento de la maquinaria. , si se practica, "funcionar hasta
fallar". Técnicas de mantenimiento predictivas aplicadas correctamente redujeron esta
cantidad hasta $9 por caballo vapor.
Historia del análisis de vibración y su uso en el mantenimiento de
maquinaria
El primero analizador de vibración fué el cerebro humano, combinado con los sentidos
del oido y del tacto, y todavia es uno de los mejores cuando el sujeto está bien
entrenado. Muchos operadores de máquinas y gente de mantenimiento son capaces de
diagnosticar problemas de máquinas por el tacto y con el uso de su fiel mango de escoba
o desarmador para transmitir el sonido de un rodamiento al oido. El mecanismo del oido
humano es extremadamente apto para reconocer patrones y muchas veces es capaz de
reconocer las señales distinctivas, causadas por un defecto tal como una astilla en el
anillo de un rodamiento con bolas.
Desgraciadamente el analizador de vibraciones humano no tiene salida eléctrica, tiene
una memoria deficiente y por lo general se jubila en la cumbre de su productividad.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 9 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Para incrementar la consistencia y para poder recordar las historias en el tiempo,
necesitamos poder poner números a las mediciones de vibraciones y guardar archivos.
Esos son las áreas donde el analizador de vibración humano falla. Era inevitable que
fueran desarrollados métodos mecánicos y electrónicos para ese propósito.
Los primeros medidores de vibración fueron introducidos en los años 1950. Ellos medían
el nivel general o nivel de banda ancha de vibración en maquinaria, o bien en mils
(milésimos de pulgada) pico a pico de desplazamiento vibratorio o en pulgadas por
segundo ( PPS ) de velocidad vibratoria. Un poco más tarde, los filtros análogos fueron
agregados para poder hacer la diferencia entre los componentes de frecuencia diferente
y de esta manera producir una especie de espectro de vibración.
Los años 1970 vieron la llegada de la computadora personal y el procesador de las
señales digitales que lleva al analizador TRF y eso posibilitó el cálculo de un espectro de
frecuencias muy rápido. , desde una señal de vibración grabada. Los primeros
analizadores eran muy voluminosos y pesaban hasta 35 kilogramos. , y eso les hacia
más adecuados como instrumentos de laboratorio que como unidades portátiles para uso
en la industria.
Los años 1980 vieron la explotación del microprocesador en un único chip de silicón. y
éste fue seguido muy rapidamente por el verdadero analizador de señales digitales
portatil. , activado por baterias. Es un aparato que junto con un programa de
computadora almacena los datos y maneja los aspectos lógicos de la recopilación de
datos, que revolucionó la aplicación del análisis de vibración en el diagnóstico de
maquinaria.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 10 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
EQUIPOS ANALIZADORES DE VIBRACION O COLECTORES FFT
Un proceso de análisis de vibraciones en maquinaria, inicia por la obtención de una
buena señal. Si no se tiene el cuidado de aplicar una configuración de la medición acorde
a la respuesta en frecuencia, muy posiblemente se entrará a trabajar con información
distorsionada: tendencias no confiables, espectros con amplitudes no reales y formas de
onda sesgadas.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 11 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
CONCEPTOS BÁSICOS
Que es Vibración?
En su forma más sencilla, una vibración se puede considerar como la oscilación o el
movimiento repetitivo de un objeto alrededor de una posición de equilibrio. La posición de
equilibrio es la a la que llegará cuando la fuerza que actua sobre él sea cero. Este tipo de
vibración se llama vibración de cuerpo entero, lo que quiere decir que todas las partes del
cuerpo se mueven juntas en la misma dirección en cualquier momento.
El movimiento vibratorio de un cuerpo entero se puede describir completamente como
una combinación de movimientos individuales de 6 tipos diferentes. Esos son
traslaciones en las tres direcciones ortogonales x, y, y z, y rotaciones alrededor de los
ejes x, y, y z. Cualquier movimiento complejo que el cuerpo pueda presentar se puede
descomponer en una combinación de esos seis movimientos. De un tal cuerpo se dice
que posee seis grados de libertad. Por ejemplo un barco se puede mover desde adelante
hacia atras ( ondular )desde abajo hacia arriba y de babord hacia tribord. También puede
rodar en el sentido de la longitud (rodar), girar alrededor del eje vertical, (colear) y girar
alrededor del eje babor-tribor (arfar)
Supongamos que a un objeto se le impide el movimiento en cualquiera dirección excepto
una. Por ejemplo un péndulo de un reloj solamente se puede mover en un plano. Por
eso, se le dice que es un sistema con un grado único de libertad. Otro ejemplo de un
sistema con un grado único de libertad es un elevador que se mueve hacia arriba y hacia
abajo en el cubo del elevador.
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 a dentro del objeto. Mas
adelante veremos que la proporcion (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 dependen del estado de la máquina, y el conocimiento de sus caracteristicas e
interacciones permite de diagnosticar un problema de la máquina.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 12 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
CARACTERÍSTICAS DE LA VIBRACIÓN
Una máquina puede analizarse como la analogía del modelo masa-resorte. La masa, es
la masa misma de la máquina, incluyendo la parte fija y la parte rotativa. El resorte, es la
capacidad de deformación del sistema cuando se somete a esfuerzos mecánicos. Hay
una tercera variable que es el amortiguamiento y es la capacidad de restablecimiento de
la máquina cuando es deformada por algún tipo de esfuerzo mecánico.
La causa de la vibración, independientemente de cuál sea ésta, es una fuerza que
cambia tanto en magnitud como en dirección en el tiempo. Estas causas tienen sus
propias características que dependen de la manera como dichas fuerzas se hayan
generado.
Las causas o perturbaciones más frecuentes que pueden producir vibraciones son:
desbalanceo, desalineamiento, daño en rodamientos, defectos en engranajes, juego
mecánico, problemas en bases y estructuras, defectos eléctricos, disturbios
aerodinámicos e hidrodinámicos, entre otros.
Lo que podemos Escuchar o Sentir de la máquina, es solo “parte de su historia”.
Mediante el Análisis de Vibraciones, se puede detectar una amplia variedad de
condiciones de falla.
límite inferior
límite superior
Posición neutral
resorte Un ciclo
desplazamiento
tiempo
masa
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 13 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
En la tabla siguiente se presenta una lista de posibles fuentes de vibración y las causas
que originan las mismas.
FUENTES DE
VIBRACIÓN
DESCRIPCIÓN
Accionamiento
Equipo que proporciona la potencia motriz que puede
ser motor eléctrico, turbina, motor diesel, motor
hidráulico.
Transmisión
Corresponde a manchones, uniones, cadenas,
acoplamientos, engranajes, poleas, correas,
reductores.
Máquina
Es la unidad accionada. Bombas, compresores,
ventiladores, refinadores, molinos, alimentadores,
cintas, etc.
Conducción
Se trata de las instalaciones de conducción de
termofluidos, tales como ductos y tuberías con sus
singularidades.
Fluido
Es el líquido o gas transportado o tratado y sus
características físico – químicas.
Rotores
Desbalanceo, rodete excéntrico, flexionamiento de
ejes, desalineación angular y radial, manchón
excéntrico – acoplamiento dañado – desalineación de
poleas – correas tirantes
Aerohidrodinámicos
Álabes dañados, objeto extraño en rodete, desajuste
axial, flujo pulsante, cavitación, golpe de ariete.
Engranajes
Apretado, suelto, diente dañado, engranaje
desalineado, excéntrico o desgastado.
Rodamientos
Pistas dañadas, rodamiento seco, juego radial
excesivo, rodamiento apretado, juego axial excesivo,
jaula o bolillas dañadas.
Problemas
estructurales
Distorsión de carcaza, roce de sellos, falta de rigidez
en cojinetes, fundación dañada, bastidores quebrados,
fuerza de cañerías, resonancia en la base, excitación
externa.
Eléctricos
Barra fisurada, carbones apretados o sueltos, colector
dañado, defecto de rectificación, entrehierro variable,
desequilibrio de fases, problemas de frecuencia.
Partes sueltas
Rodete suelto, camisa suelta, rodamiento suelto,
soltura de pernos en la base, manchón suelto, polea
suelta, correas flojas.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 14 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
PARAMETROS QUE DEFINEN UNA VIBRACION
Frecuencia y Periodo de Vibración.
Una vibración periódica es el movimiento que ocurre cuando una partícula realiza un
movimiento oscilatorio alrededor de una posición de referencia, repitiéndolo de la misma
manera luego de haber trascurrido una determinada cantidad de tiempo T. La forma más
simple de movimiento periódico es el llamado movimiento armónico simple, representado
en la siguiente figura.
El periodo de vibración (T), es el tiempo transcurrido entre dos condiciones sucesivas e
iguales de movimiento. La frecuencia (f) se calcula a partir de la inversa del periodo. Si el
periodo indica el tiempo de una oscilación, la frecuencia indica el número de ciclos de
oscilación producidos por unidad de tiempo. La frecuencia normalmente se expresa en
ciclos por segundo (CPS) lo que se conoce también como Hertz (Hz).
Un Seg. De tiempo
Período =
1/Frecuencia
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 15 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
En las figuras anteriores se muestra un ventilador que gira cinco veces cada segundo, es
decir, que su Frecuencia de giro es de 5 Hertz, o de 300 CPM (5 x 60).
La frecuencia nos permite conocer el CUÁL de la Vibración, es decir: cuál problema (por
ejemplo: Desalineamiento o Falla en Rodamientos) o cuál componente es el causante del
cambio en el comportamiento (por ejemplo: Engranaje o Acople).
Si no hubiera fricción en el sistema, la oscilación continuaría en la misma proporción y en
la misma amplitud para siempre. Este movimiento armónico sencillo idealizado, casi
nunca se encuentra en sistemas mecánicos reales. Cualquier sistema real tiene fricción y
eso hace que la amplitud de la vibración disminuya gradualmente ya que la energia se
convierte en calor.
Las definiciones siguientes son aplicables al movimiento armónico sencillo:
T=el periodo de la onda
El periodo es el tiempo necesario para un ciclo, o para un viaje ida y vuelta, o de un cruce
del nivel cero hasta el siguiente cruce del nivel cero en la misma dirección. El periodo se
mide en segundos o milisegundos dependiendo de que tan rápido se cambie la onda.
F=la frecuencia de la onda = 1/T
La unidad de frecuencia es el Hz,
llamada por el cientìfico alemán,
Heinrich Herz, que fue el primero
a investigar las ondas radio.
La frecuencia es el número de ciclos que
ocurren en un segundo, y sencillamente es el
recíproco del período.
Medición de Amplitud de Vibración
Las definiciones siguientes son de aplicación a la medición de la amplitud de las
vibraciones mecánicas.
Amplitud Pico (Pk) es la distancia máxima de la onda del punto cero o del punto de
equilibrio.
Amplitud Pico a Pico (Pk-Pk) es la distancia de una cresta negativa hasta una cresta
positiva. En el caso de una onda senoidal, el valor pico a pico es exactamente dos veces
el valor pico, ya que la forma de la onda es simétrica. Pero eso no es necesariamente el
caso con todas las formas de ondas de vibración, como lo veremos dentro de poco.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 16 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Amplitud Raiz del Promedio de los Cuadrados (RPC)
Es la raiz cuadrada del promedio de los cuadrados de los valores de la onda. En el caso
de una onda senoidal el valor RPC es igual a 0. 707 del valor pico, pero esto es solo
válido en el caso de una onda senoidal. El valor RPC es proporcional al área abajo de la
curva. Si se rectifica a a los picos negativos, eso quiere decir si se les hace positivos, y el
área abajo de la curva resultante está promediado hasta
un nivel medio este nivel es proporcional al valor RPC.
La amplitud de vibración se puede medir en tres variables: Desplazamiento, velocidad y
aceleración.
• Desplazamiento es la distancia recorrida por el punto medido, debido a la
vibración.
• La Velocidad de la vibración es aquella experimentada por el punto medido al
pasar por la posición neutra. Matemáticamente es la primera derivada del
desplazamiento en función del tiempo, es decir que mide las variaciones de la
posición o desplazamiento. La velocidad alcanza un máximo cuando la masa pasa
por la posición de equilibrio y es cero cuando invierte su movimiento en los
extremos.
• Aceleración es el cambio de Velocidad en el tiempo y es la segunda derivada del
Desplazamiento. La aceleración alcanza su punto máximo en el instante en que la
velocidad está en su punto mínimo, es decir, en el punto donde la masa ha
desacelerado hasta detenerse y está por comenzar a acelerarse nuevamente en la
dirección opuesta.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 17 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Las unidades de medición de estas tres variables son:
VARIABLE INGLESA MÉTRICA
DESPLAZAMIENTO MILS pico pico Micrones pico pico
VELOCIDAD in/sec rms o pico mm/seg rms
G pico G rms o pico
ACELERACIÓN
in-seg2
mm/seg2
De acuerdo al sistema métrico utilizado, las unidades en la cuales se puede medir la
vibración cambian. Esta selección es importante al momento de buscar en una tabla si un
valor de vibración se encuentra dentro de valores buenos, aceptables o si es crítico.
Podríamos incurrir en un error si mezclamos unas unidades con otras, dando un
diagnóstico falso.
Cuando se comparan valores de Amplitudes Globales, ambas señales se deben medir en
el mismo rango de frecuencias y con el mismo factor de escala.
0 90 180 270 360
DisplacementVelocityAcceleration
Tiempo
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 18 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Las unidades de amplitud pueden ser convertidas de un tipo de sensor o medicion a otro,
utilizando las siguientes formulas, y asignando estos valores y estas variables:
A = Aceleracion en g’s (pulg/seg²) - Pk
V= Velocidad en (pulg/seg) - Pk
D= Desplazamiento en Mils - Pk-Pk
π = 3.1416
g= constante gravitacional 386 pul/seg² (980 mm/seg²)
f = frecuencia en Hz
1. V= 0.0031416 x f x D
2. V= 61.34 x A / f
3. D= 318.3 x V / f
4. D= 19,570 x A / f ²
5. A= 0.0000511 x D x f ²
6. A= 0.0162 x V x f
O tambien se puede utilizar:
Velocidad = 2πfD
Aceleracion = 2πfV = (2πf) ²D
D = Desplazamiento pico (Pulgadas)
f = frecuencia en Hz
V = Velocidad en (pulg/seg)
A = Aceleracion en (pulg/seg²) (1 g = 386.1 pulg/seg² )
Recuerden que:
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 19 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
El Concepto de Fase
Fase es una medida de la diferencia de tiempo entre dos ondas senoidales. Aunque la
fase es una diferencia verdadera de tiempo, siempre se mide en terminos de ángulo, en
grados o radianes. Eso es una normalización del tiempo que requiere un ciclo de la onda
sin considerar su verdadero periodo de tiempo.
La diferencia en fase entre dos formas de onda se llama a veces el desplazamiento de
fase. Un desplazamiento de fase de 360 grados es un retraso de un ciclo o de un perìodo
de la onda, lo que realmente no es ningún desplazamiento. Un desplazamiento de 90
grados es un desplazamiento de 1/4 del periodo de la onda etc.
La fase nos permite entre otras cosas, conocer cómo se mueven los apoyos de una
máquina a una frecuencia determinada. La fase vibratoria se mide en grados angulares
usando tanto una luz estroboscópica como una célula fotoeléctrica. La fase es la
medición de cómo una parte se mueve o vibra en relación con un punto de referencia fijo.
Un ángulo de desfase de 180° significa que está justamente en oposición de fase. Si son
dos masas que se mueven con la misma frecuencia siempre mantendrán la misma fase
de diferencia.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 20 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Notense que la aceleración es 180 grados fuera de fase en relación al desplazamiento.
Esto quiere decir que la aceleración de un objeto vibrando siempre estará en la dirección
opuesta al desplazamiento.
Es posible definir otro parámetro , que es la proporción de cambio de la aceleración, y se
llama jalón. Jalón es lo que se siente, cuando se para su carro, si se mantiene una
presión constante en el pedal del freno. Realmente es la terminación brusca de la
aceleración. Los constructores de elevadores les interesa la medición del jalon, ya que
los pasajeros de elevadores son especialmente sensibles a las variaciones de
aceleración.
Resúmen de Unidades de Amplitud
En el sistema inglès de medición, el desplazamiento se mide generalmente en mils
(milésimos de pulgada), y el valor pico a pico se usa por convención.
La velocidad generalmente se mide en pulgadas por segundo y la convención es de
usar el valor pico o el valor RPC. Lo mas común es de usar el valor pico, no porque sea
mejor, pero debida a una larga tradición.
La aceleración se mide generalmente en Gs. 1 G es la aceleración debida a la gravedad
en la superficie de la tierra. El G en realidad no es una unidad de aceleración--es
sencillamente una cantidad de aceleración a que estamos sometidos como habitantes de
la tierra.
A veces la aceleración se mide en pulgadas por segundo por segundo (pulgadas/seg²) o
m/seg ², que son unidades verdaderas. Un G es igual a 386 pulgadas / seg² o 9. 81
m/seg².
El procedimiento de convertir una señal de desplazamiento hacia velocidad o de
velocidad hacia aceleración es equivalente a la operación matemática de diferenciación
Del modo contrario, la conversión de aceleración a velocidad o de velocidad a
desplazamiento es la integración matemática. Es posible llevar a cabo estas operaciones
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 21 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
con instrumentos que miden la vibración y de esta manera convertir los datos de
cualquier sistema de unidades a cualquier otro. Desde un punto de vista práctico la
diferenciación es un procedimiento ruidoso en si, y muy raras veces se lleva a cabo. La
integración, por otra parte se lleva a cabo con mucha precisión, con un circuito eléctrico
muy barato. Esa es una de las razones de que el acelerómetro de hecho es el
transductor estandard para medición de vibraciones, ya que su señal de salida se puede
integrar fácilmente una o dos veces para mostrar velocidad o desplazamiento.
La integración no es adecuada para señales con una frecuencia muy baja (Abajo de 1
Hz), ya que en esta área el nivel de ruido se va incrementando y la precisión del
procedimiento de integración padece.
La mayoria de los integradores disponibles comercialmente funcionan correctamente
arriba de un Hz, lo que es lo suficiente bajo para casi todas las aplicaciones de
vibraciones.
FRECUENCIAS NATURALES
Muchos problemas mecánicos se reconocen por un cambio en las amplitudes de las
vibraciones mecánicas. Para entender y diagnosticar correctamente las características
vibratorias de las maquinarias rotantes, es esencial para el analista entender la física de
los movimientos dinámicos. Esto incluye la influencia de la rigidez y la amortiguación
sobre la frecuencia de vibración de una masa oscilatoria – tanto como la interrelación
entre la frecuencia, desplazamiento, velocidad y aceleración de un cuerpo en
movimiento.
Para alcanzar un diagnóstico exitoso y aceptable en tiempo y forma deben considerarse
muchas facetas de un problema mecánico. Por ejemplo, para identificar y solucionar un
problema de vibración mecánica se debe considerar entre otras:
• Impacto económico
• Tipo de maquinaria y construcción
• Historia de la maquinaria – tendencias – fallas
• Distribución de frecuencias
• Distribución y dirección del movimiento vibratorio
• Vibración forzada o libre
El impacto económico está directamente asociado con la criticidad de la máquina. Un
problema en un compresor primario debería recibir atención inmediata, mientras que un
problema de sello en una bomba de reflujo auxiliar debería recibir una prioridad menor.
Claramente, los tipos de maquinarias y la historia de fallas son piezas importantes de
información. Además, la frecuencia de la vibración, la ubicación y dirección del
movimiento son indicadores del tipo de problema y la severidad del mismo.
Tradicionalmente, las clasificaciones de vibraciones forzadas y libres son usadas para
identificar el origen de la excitación. Esto provee información considerable para la futura
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 22 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
corrección potencial. Para propósitos de explicación, la siguiente lista identifica algunos
mecanismos de vibraciones forzadas y libres.
Mecanismos de vibraciones forzadas:
• Desbalanceo de masa
• Desalineación
• Eje curvo
• Giroscopio
• Contacto de engranajes
• Roces del rotor
• Excitaciones eléctricas
• Excitaciones externas
Mecanismos de vibraciones libres:
• Cuña de aceite
• Batido por aceite o vapor
• Fricción interna
• Resonancia del rotor
• Resonancia estructural
• Resonancia acústica
• Excitación aerodinámica
• Excitación hidrodinámica
Los problemas de las vibraciones forzadas son generalmente resueltos removiendo o
reduciendo la excitación. Estos problemas son típicamente más fáciles de identificar y
resolver que los problemas de vibraciones libres. Los mecanismos de vibraciones libres
son fenómenos auto-excitados que son dependientes de la geometría, masa, rigidez y
amortiguación del sistema mecánico. Las correcciones de problemas de vibraciones
libres pueden requerir modificaciones físicas de la máquina. Como tales, este tipo de
problemas suelen ser difíciles de corregir. El éxito en el tratamiento de problemas auto-
excitados está directamente relacionado a la habilidad del analista para entender y
aplicar los principios apropiados.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 23 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
RESONANCIA
Cuando en un sistema coinciden una Frecuencia Natural (Fn) y una Frecuencia de
Operación (Fo), el sistema entra en Resonancia. Si se trata de la Frecuencia Natural del
rotor, excitada por la Frecuencia de Rotación, entonces hablamos de Velocidad Crítica,
es decir, la Resonancia del Rotor
ADICION DE OTRA FUENTE DE VIBRACION
El roce genera una señal adicional. La onda se torna más compleja. La frecuencia
adicional es cercana a 80 Hz (4800 CPM).
Las ondas se suman y la nueva onda trata de ser sinusoidal (como la del desbalanceo),
pero tiene una perturbación adicional.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 24 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
SENSORES DE VIBRACIÓN
TIPOS DE SENSORES
Los sensores de vibración más utilizados son:
• Acelerómetros
• Sensores de velocidad
• Sensor de proximidad de corrientes parásitas de Eddy o sondas
• Sensor de desplazamiento de contactos con el Eje y Shaft Rider
Sensores De Aceleración Piezoeléctricos.
Un sensor de aceleración (acelerómetro) es un transductor electromecánico que produce
como respuesta a una aceleración mecánica una carga eléctrica proporcional.
El corazón de un acelerómetro es un elemento piezoeléctrico, generalmente de un
cerámico ferro eléctrico artificialmente polarizado. Estos elementos tienen la propiedad
de producir una carga eléctrica que es directamente proporcional a la deformación y por
lo tanto a la fuerza aplicad cuando trabaja con cargas que pueden ser de compresión o
corte. En la práctica, el diseño de los acelerómetros se efectúa de manera tal que los
elementos piezoeléctricos estén cargados con una masa y precargados con un resorte.
Cuando el sistema está sometido a una vibración, las masas ejercen una fuerza variable
sobre el elemento piezoeléctrico que es directamente proporcional a la aceleración. Para
frecuencias que se encuentren por debajo de la frecuencia de resonancia del conjunto, la
aceleración de las masas será la misma que la aceleración de la base y el nivel de la
señal producida será proporcional a la aceleración a que está sujeto el acelerómetro.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 25 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Los sensores de aceleración piezoeléctricos son los sensores mas ampliamente
utilizados hoy en día debido a que han logrado ampliar enormemente su rango de
frecuencias y su estabilidad ante los cambios de temperatura. Pueden conseguirse
modelos para sensar vibraciones de baja frecuencia en máquinas que giran hasta a 12
RPM; también existen modelos especiales para altas frecuencias (hasta 10 KHz). Uno
de los avances mas determinantes ha sido el desarrollo de sensores con “Circuito
Internamente de Procesado” (ICP) los cuales permiten mayor confiabilidad y limpieza en
las señales de salida.
Sensores de Velocidad (Magneto – Resorte)
El sensor de velocidad del tipo magneto suspendido no necesita poder eléctrico, ya que
es autopotenciado. Normalmente se le denomina sensor “sísmico” (aunque este término
también abarca a los sensores de aceleración piezoeléctricos). Dentro de una cápsula
hermética se encuentra un magneto suspendido entre resortes, algunas veces inmerso
en un fluido de amortiguamiento. Solidario a la cápsula existe un bobinado. Cuando
existe movimiento relativo entre el magneto y el bobinado se induce un voltaje
proporcional a la velocidad del movimiento vibratorio del sistema sobre el cual se monta
el sensor. Su rango de frecuencias va desde 10 Hz. hasta 1000 Hz.
• Son dispositivos resistentes
• Operan en bandas anchas de frecuencias (desde cerca de 0 Hz
hasta 40 kHz o más)
• Buena respuesta en altas frecuencias
• Algunos modelos son aptos para altas temperaturas
• Requieren electrónica adicional (puede estar dentro del mismo)
• Usualmente para medir la vibración del cuerpo de la
máquina o soporte.
• Efectivos en el rango de baja a media frecuencia (10 Hz a
aprox. 1.500 Hz)
• Generan su propia señal.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 26 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Sensores de Velocidad (Piezoeléctrico)
Este tipo de transductores denominados PVT, realizan el trabajo de un acelerómetro de
propósito general y tienen la característica de un colector electrodinámico de velocidad
para equipos de baja velocidad. Suministran una señal con una fidelidad superior a la de
los acelerómetros estándar en el rango de 90 a 3600 rpm. Los transductores de estado
sólido del tipo PVT son más confiables y tienen una respuesta en frecuencia mayor que
un sensor electrodinámico. Básicamente está constituido por un acelerómetro
piezoeléctrico con un microcircuito conversor de velocidad.
Sensores de Desplazamiento por Corrientes Parásitas
También llamado sensor de proximidad, sensor tipo Eddy o de no contacto. Se monta
generalmente en las cajas de los apoyos de máquina. Está basado en el principio
eléctrico de las corrientes de fuga. Convierte un movimiento mecánico en una señal
eléctrica análoga que es proporcional al desplazamiento, es decir, el espacio ocupado
por la vibración del sistema. Un elemento de potencia recibe alimentación DC y la
entrega a un circuito de alta frecuencia (entre 100 Khz. y 2 Mhz), dentro del cual se
encuentra un transductor, cuyo extremo se aproxima al eje de la máquina. En este
extremo se encuentra una pequeña bobina que forma un campo magnético que induce
corrientes de Eddy en el eje, produciendo una caída de voltaje en el circuito oscilador
proporcional a la distancia entre eje y sensor (llamada normalmente “offset”). La señal de
• Realmente, es un Acelerómetro Piezoeléctrico
• Tiene un “integrador” interno, para convertir la señal a
Velocidad
• Entrega una señal muy limpia
• Útil en aplicaciones de maquinaria papelera.
• También en balanceo de rotores
• Miden distancias relativas entre dos
superficies.
• Respuesta con exactitud a bajas frecuencias
• Sensibilidad limitada en alta frecuencia
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 27 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
salida del transductor es un voltaje DC proporcional al offset sobre un rango limitado. Ya
que el eje rota, la señal DC variará, formando una señal dinámica AC, la cual representa
el cambio en el offset en el tiempo; esta variación de voltaje es procesada como síntoma
del comportamiento dinámico del eje. El sistema realiza una medición relativa, por lo
tanto no puede utilizarse para mediciones globales, ya que se mueve solidario con la
carcaza (o el elemento en el que esté montado). Puede utilizarse como sensor de fase o
contador de revoluciones, si se le dispone de tal manera que "mire" una discontinuidad
en el eje (por ejemplo un cuñero), lo cual produce un tren de pulsos eléctricos espaciados
a cada ciclo de rotación. Estos sensores tienen un rango de frecuencias alcanza hasta
1000 Hz. Su aplicación principal se da en el campo de las turbo maquinas: Centrales
hidroeléctricas, turbinas a gas y a vapor. Un aspecto clave es que su enfoque se centra
en el análisis de “orbitas”.
SELECCIÓN DE LOS SENSORES
Son varios los factores a tener en cuenta a la hora de seleccionar un sensor para una
aplicación determinada. Sin embargo se deben tener en cuenta principalmente tres:
rango de frecuencias, nivel o amplitud experimentada por el sistema y temperatura de
operación. El factor mas determinante es el rango de frecuencias a medir; los sensores
de desplazamiento se utilizan para rango de 1 a 100 Hz; los sensores de velocidad se
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 28 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
utilizan desde bajas hasta medias frecuencias (1 a 1000 Hz); los sensores de aceleración
fueron utilizados inicialmente para aplicaciones especiales de alta frecuencia, pero por su
desarrollo ahora son utilizados para bajas y medias frecuencias.
El siguiente esquema ilustra la aplicación.
Al medir Desplazamiento obtenemos énfasis en los eventos de baja frecuencia, mientras
que los eventos de alta frecuencia se ven minimizados. Al medir Aceleración, obtenemos
énfasis en los eventos de alta frecuencia, los cuales requieren de grandes fuerzas para
lograr muy rápidos cambios de dirección en el movimiento vibratorio. La Velocidad, es
estable para un amplio rango de frecuencia, lo cual constituye una razón para que sea el
parámetro de evaluación de maquinaria industrial.
B. PLANOS DE MEDICIÓN
Es necesario establecer mediciones en las tres direcciones: horizontal, vertical y axial. En
el proceso de análisis, se puede establecer por ejemplo que existe un problema de
deficiencia en el anclaje, si la vibración Vertical es mayor a la Horizontal. Es posible
también, tener bastante certeza de la presencia de Desalineamiento, cuando son
elevadas las mediciones Axiales.
10 100 1,000 10,000
Frecuencia(Hz)
10
1.0
0.1
1
0.01
100
Desplazamiento (mils)
Aceleración
(g's)
velocidad (in/sec.)
Rango normal
de operación
Amplitud
(mils, in/sec..., g’s)
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 29 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
El montaje radial es el más común. Hay que evitar las posiciones con variaciones de
temperaturas o excesiva condensación y en el caso de acelerómetros, el flujo de
aire/fluidos sobre el sensor.
Dado que conocemos cómo los problemas crean vibraciones en cada plano, la lectura en
los tres sentidos puede ayudarnos a interpretar el origen de las mismas:
En máquinas horizontales:
Horizontal: El desbalanceo es la causa mas común de vibraciones en el plano radial
(horizontal y vertical). Normalmente las máquinas son más elásticas en el plano
horizontal, por lo tanto el desbalanceo se manifiesta generalmente en este sentido.
Vertical: normalmente es menor que en el plano horizontal, debido a la diferencia de
rigidez mencionada, y a la acción de la gravedad.
Axial: En condiciones ideales presenta valores más bajos que las radiales, dado que las
fuerzas generalmente son perpendiculares al eje. Sin embargo, los problemas de
desalineaciones crean vibraciones en este sentido.-
Nota - Esta es una descripción como guía de casos generales. Equipos montados
verticalmente, o con rotores en voladizo u otros casos particulares, pueden mostrar
diferentes repuestas.
Es importante resaltar, que el sensor tiene mayor sensibilidad en la dirección en la cual
es montado. También se debe tomar la lectura, lo mas cerca posible del cojinete y evitar
posicionar el sensor sobre partes muy delgadas, pues pueden presentar resonancias o
flojedades.
En algunas ocasiones, simplemente no es posible físicamente obtener las tres
mediciones; en términos generales, es aceptable contar con Horizontal y Vertical en cada
apoyo de maquina y una medición Axial por cada eje.
Niveles de Vibración.
Un hecho notable en las maquinarias rotativas es que los síntomas de un defecto
mecánico que afecta el comportamiento dinámico de la máquina son básicamente dos:
Vibración y temperatura.
Toda máquina, aún cuando es nueva, exhibe un comportamiento vibratorio que es la
consecuencia de las tolerancias del proceso de fabricación; pero a medida que se
comienzan a manifestar pequeñas anomalías las vibraciones comienzan a aumentar. Es
evidente entonces que es posible establecer una correlación entre el estado de la
maquinaria y el nivel vibratorio, es decir definir las bandas de tolerancias en las
mediciones de vibración.
Podemos definir las tolerancias de las vibraciones como el desvío aceptable a partir del
nivel vibratorio que la experiencia ha admitido como satisfactorio. En la práctica industrial,
los valores admitidos como tolerancias son los límites aceptados para distintas
severidades de vibración.
Hoy en día la industria ha aceptado e incorporado en un sentido muy amplio la práctica
de las técnicas de Mantenimiento Predictivo, y muy particularmente las relacionadas con
las mediciones de vibraciones para determinar el estado de condición, utilizando todas
las capacidades que las mismas suministran. Un programa de Mantenimiento Predictivo
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 30 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
utiliza computadoras personales, instrumentos de mano para medición global o espectral
de las vibraciones y técnicas de monitoreo on-line que son las que suministran los datos
necesarios para evaluar el estado de condición de la máquina. Con base a los sistemas
de predictivo que se utilizan, el proceso de evaluación de datos se ha podido automatizar
profundamente, pudiéndose obtener conclusiones en forma rápida y con mínima
intervención del analista, si previamente se hubieran establecido valores de alarma
adecuados.
El problema en esta última acción implica que el analista conoce de antemano la
condición de normal para un determinado componente de un equipo, de modo que la
condición de anormal es la que supera los valores de tolerancias establecidos o valores
permitidos. Para una tendencia de valores globales en condiciones normales de una
máquina nueva o después una reparación se fijan los niveles de alarma por algún criterio
con base a la propia tendencia o en función de algún standard o norma. Se toma un nivel
de alarma y un segundo nivel de alarma o también llamado nivel de peligro.
Desafortunadamente sabemos de la dificultad práctica que tenemos para establecer los
valores de alarmas, ya que al establecer un sistema de Predictivo por primera vez se
carece del conocimiento necesario sobre el comportamiento de la máquina. La respuesta
típica que se tiene al alcance de las manos para vencer a este dilema, está dada por el
uso, en el inicio de un programa de normas standard que permiten tener niveles de
medición aceptables sobre una gama amplia de equipos. Existen diferentes normas que
pueden aplicarse para establecer valores de alarma en las máquinas. Todas ellas se
basan en el tipo, tamaño y velocidad de la máquina, y a menudo fueron desarrolladas por
las propias firmas constructoras para tener test de aceptación de los equipos durante el
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 31 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
período de puesta en marcha. El problema clásico con este tipo de standards es que los
valores reales de vibración no suelen corresponderse a las mismas condiciones con las
que se establecieron los valores adoptados por las normas, debido a que las condiciones
de contorno de las mismas no se pueden obtener en un ambiente industrial, como por
ejemplo: máquinas de velocidad variable hacen poco practicable los valores de normas,
variaciones en la elasticidad de la estructura de montaje cambian significativamente los
valores de vibración, algunas máquinas son extremadamente sensibles a los cambios de
velocidad, en la práctica los valores leídos en un punto pueden estar influenciados por las
vibraciones de máquinas vecinas, variaciones en la carga hacen variar los valores de
vibración.
Los valores establecidos por las normas se aplican a mediciones globales, que es un
algoritmo que determina el valor RMS, el valor pico o pico a pico sobre un ancho de
banda determinado (generalmente 1 Hz a 1000 Hz). Desafortunadamente, otra
desventaja que tiene el uso de estas normas es que el valor global es poco sensible a los
pequeños cambios que se originan en la energía de las vibraciones debidas a fallas en
rodamientos, problemas eléctricos, defectos en engranajes y otros que poseen valores
de energía similares. Si se colocan los niveles de alarma de modo que detecten cambios
en defectos que poseen una energía alta de vibración, tales como desbalanceo o partes
flojas, es improbable la detección de las fallas más pequeñas como las mencionadas. La
inversa es también cierta. Esto es, si colocamos los niveles de alarma de modo tal que el
programa de análisis usado detecte los cambios de poca energía, cambios en fallas tales
como desbalanceo o desalineación aparecerán máquinas en alarma no deseadas. Por
estas razones, la mayor parte de los analistas utilizan los valores de las normas sólo para
suplementar algoritmos de análisis de alarmas más eficientes.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 32 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
EVALUACIÓN DE SEVERIDAD
4.1 MONITOREO DE MULTIPLES PARAMETROS
Espectro en velocidad
Espectro en aceleración
Eventos en bajas frecuencias (desbalanceo, desalineación, etc.) se aprecian mejor en el
espectro en velocidad. En tanto para las fallas de altas frecuencias generadas por
rodamientos o engranajes, es mejor el espectro en aceleración.
Espectro de Vibración.
Es el conjunto de eventos vibratorios que se manifiestan en el tiempo y que son
expresados en un formato amplitud-frecuencia. Este será la base de información del
sistema vibratorio en el enfoque de diagnóstico.
La mayor parte de las vibraciones en la realidad son combinaciones complejas de
diferentes formas de onda. Para realizar un buen análisis es necesario descomponer las
señales compuestas en señales simples a fin de estar entonces en condiciones de
identificar las excitaciones correspondientes.
Para tal efecto se utilizan los analizadores digitales con microprocesadores que ejecutan
un algoritmo matemático llamado Transformada Rápida de Fourier (FFT).
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 33 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Resolución en un Espectro de Vibración.
La resolución es la menor diferencia en frecuencia que puede ser detectada entre dos
componentes cercanos. Es igual a la banda base dividida entre el número de líneas. A
mayor resolución (menor ancho de banda), más cantidad de muestras requeridas para
realizar los cálculos necesarios.
El número de muestras requeridas es igual a 2.56 veces el número de líneas (Límite de
Nyquist).
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 34 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
En un analizador de vibraciones el ancho de banda está determinado por el número de
líneas escogido. Una línea es el lugar de un dato en el dominio de la frecuencia.
El tiempo requerido para tomar un cierto número de muestras es igual al número de
muestras divido entre la velocidad de muestreo.
Un Colector de Datos ¨muestrea¨ la señal eléctrica proveniente de un sensor de
vibración. La rata de muestreo, el número de muestras y la longitud del registro de
tiempo, determinan la ¨Resolución¨ y Frecuencia Máxima
CRITERIOS DE EVALUACION DE SEVERIDAD
Las Tendencias son una buena base para establecer Periodicidad en las mediciones.
También permiten optimizar los tiempos para intervención de maquinaria.
Valor Global.
Es la energía vibratoria total dentro de un rango de frecuencia. Incluye la combinación de
todas las señales vibratorias dentro de un rango de frecuencia. No incluye las señales
vibratorias fuera del rango de frecuencia especificado. Lo representa un valor numérico.
Este valor de vibración global es el primer paso a tener en cuenta para empezar a
analizar un equipo. Cuanta vibración tiene? Como estaba en la medición anterior?. Está
dentro de la vibración global que me recomienda el fabricante de la máquina ?.
DETECCIÓN Y ANÁLISIS
Detección
Los límites de alarmas son establecidos para cada medición. Cuando el valor medido
supera este límite programado, el software de Mantenimiento Predictivo o el colector de
datos avisa al analista del problema
Análisis
El análisis de las medidas de excepción provee información sobre el problema y sobre la
causa raíz de fallas. En esta fase se estudian los espectros, las formas de onda, y las
tendencias.
Cuando se ha realizado una buena selección de los parámetros de análisis y alarmas, el
equipo y el programa nos indican en donde podemos tener un posible problema. El paso
siguiente es analizar los espectros, formas de onda e información adicional obtenida en
el momento de realizar las mediciones, para determinar con exactitud el problema y su
origen.
Existe una amplia disponibilidad de equipos de medición producidos por diferentes
fabricantes. Los objetivos que se proponen difieren levemente, pero la potencia y los
resultados obtenidos marcan amplias diferencias.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 35 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Ha hecho carrera la realización simultánea de dos mediciones, una global, la cual es la
suma de la amplitud de las señales a diferentes frecuencias, presentes en una misma
medición, y otra por bandas selectivas, es decir, filtrando cada fuente o grupos cercanos
de fuentes para concretar el aporte de cada una. Para esta última puede utilizarse la
medición global y mediante software realizar la división para el análisis. La decisión sobre
la metodología a utilizar depende de la capacidad del instrumento colector de datos y el
rango lineal de los sensores utilizados.
La frecuencia fundamental es la de rotación de la máquina medida; puede expresarse en
ciclos por segundo (cps o Hertz), o en ciclos por minuto (CPM).
Los armónicos son frecuencias cuyo valor es un múltiplo de la frecuencia fundamental.
Se dividen en sincrónicos, no-sincrónicos y subsincrónicos. Los sincrónicos son
frecuencias que se presentan a múltiplos enteros de la fundamental; también se
expresan como ordenes (2 X RPM ó 2 X , ó segundo orden).
Los no-sincronicos son frecuencias que ocurren a múltiplos no-enteros de la
fundamental; ejemplo: 3.4 X RPM, 10.8 X RPM, etc.
Los sub-sincronicos son señales de vibración que ocurren a frecuencias por debajo de la
fundamental. Por ejemplo: 0.4 X RPM.
Análisis del Espectro
Desde el advenimiento de los analizadores FFT las técnicas de análisis en frecuencia se
han vuelto un medio de identificación de fallas mediante la inspección de la vibración.
Estas técnicas se han ido extendiendo desde la identificación directa de frecuencias
simples hasta la suma y diferencia de análisis frecuenciales como un resultado de las
habilidades de los analizadores FFT. El espectro presenta la información de la vibración
en términos de la frecuencia y la amplitud.
La técnica de análisis en frecuencia se realiza directamente relacionando parámetros
tales como la velocidad de giro y otras frecuencias generadas por la máquina como
pueden ser frecuencias de engrane, paso de hélice, defectos de rodamientos y defectos
eléctricos, a las frecuencias obtenidas en el espectro. También pueden observarse en el
espectro, frecuencias naturales excitadas por alguna fuerza externa o interna
(resonancias) o alguna otra forma de energía aleatoria presente.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 36 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
MODELO ESPECTRAL (VELOCIDAD)
A través del tiempo, en los sucesivos análisis, se van reconociendo características
espectrales que representan problemas específicos. La siguiente es una guía general
para máquinas típicas:
5.7 EJEMPLOS DE ESPECTROS
1
2
3
baseline espectro (norm)
higher than normal
1X vibración signal
1X
2X
3X
bearing
freq..
gearmesh
freq.
higher than normal
1X and bearing
vibración signals
Espectro Base del equipo:
Colectar mediciones cuando se
sabe que la máquina está en
buenas condiciones.
1 X velocidad de rotación es mayor
que lo normal. Indica que la señal
ocurre una vez por cada revolución.
Típicamente causada por
desalineación o desbalanceo.
Un pico mayor que lo normal, en 1X
rpm, y frecuencia de falla de
cojinete, indica que la frecuencia
rotacional ya ha causado daño en
é t
Mayor que lo normal en 1 x
r.p.m. y frecuencia de
cojinete
Mayor que lo normal en 1 x r.p.m.
Espectro de referencia, normal
1X
2X 3X
4X
< 1X
Bajas frecuencias: eventos rotacionales y sus
armónicas. (Desbalanceo, desalineación, flojedades,
etc.)
Eventos de altas frecuencias
(rodamientos, engranajes)
10X
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 37 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Ejemplo 1: Es un espectro FFT normal. Este fue obtenido con una operación normal de la
máquina, en la cual no se observan problemas. Típicamente, el pico de la izquierda es la
frecuencia de rotación (1 X). Ocurre porque es normal un pequeño desbalanceo en el
rotor. Otros picos en frecuencias aleatorias, representan vibraciones no perjudiciales.
Otras son armónicas de las RPM, y la frecuencia natural de la máquina y rotor.
Ejemplo 2: Muestra como el espectro FFT comienza a indicar una fuente de vibración
excesiva. El FFT del ejemplo 2, fue obtenido cuando la máquina tenía un desbalanceo.
En este, el pico a la velocidad de rotación se incrementa. Esta vibración es llamada
fundamental, o de primer orden, o 1 X. Las armónicas están a dos, tres, n, veces la
velocidad de rotación. Estas se denominan de segundo orden, tercer orden, etc.
Ejemplo 3: El pico 1 X de la frecuencia del cojinete, más alto de lo normal, indica que el
desbalanceo ya le ha causado daño.
DIAGNÓSTICO DE FALLAS
La mayor ventaja de los programas de mantenimiento predictivo actuales es la habilidad
para diagnosticar los problemas mecánicos y eléctricos de la máquina, que se evidencian
en los espectros de vibración, si la vibración excede los niveles de alarma espectrales y
globales establecidos.
Al analizar los espectros y comparando con los “espectros típicos”, se revela información
invaluable acerca del origen del problema por lo que el analista debe plantearse
preguntas como:
• Qué frecuencias están presentes en el espectro y cómo se relacionan con la velocidad
operativa de la máquina, es decir, son los picos presentes iguales a 1X, 2X, 3X, 5,78X
RPM?
• Cuáles son las amplitudes de cada pico?
• Cómo se relacionan los picos de frecuencia entre ellos? Por ejemplo 2X RPM es
mucho más alto que 1X RPM, hay un gran pico en 5,63X RPM, hay un gran número de
armónicas de la velocidad de operación.
• Finalmente, si hay picos de amplitud significativos, cuál es exactamente su origen? Es
7,43X RPM una frecuencia de rodamiento defectuoso?
No es inusual que una máquina tenga dos o más problemas presentes en el mismo
momento. Por ejemplo, si una máquina tuviera simultáneamente tanto soltura mecánica
como desbalanceo del rotor, cada uno contribuiría frecuencias a su espectro, el cual
mostraría RPM altas de 1X junto a armónicas múltiples de velocidad de operación
múltiples. En general suele ser potencialmente posible suministrar información acerca de
la fase para la mayoría de los problemas mencionados. La amplitud revela cuánto algo
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 38 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
vibra, la frecuencia expresa cuántos ciclos ocurren por unidad de tiempo, mientras que la
fase completa el cuadro mostrando cómo está vibrando la máquina. Desde el punto de
vista del diagnóstico, la fase es una poderosa herramienta para diferenciar cuál de las
numerosas fuentes de problemas es la dominante.
A continuación se tratarán algunas de las fallas más comunes:
DESBALANCEO DINAMICO
Es la causa de vibración mas común y la mas fácil de diagnosticar. El desbalanceo es
una condición donde el centro de masa no coincide con el centro de rotación.
La razón de esto es la distribución de masa no uniforme alrededor del centro de rotación.
Esto puede ser visto como un punto imaginario y pesado sobre el rotor. Este punto
empuja al rotor y al eje alrededor de él causando una deflexión que se siente en los
rodamientos. La tarea para el balanceador consiste en encontrar la cantidad y
localización de dicho punto pesado y aplicar un contra peso en dirección opuesta (180°)
para compensar la situación. Esto permitirá que el centro de masa sea coaxial con el
centro de rotación y el resultado será un rotor trabajando uniformemente.
Las causas del desbalanceo pueden ser:
• Porosidad en la carcasa
• Densidad no uniforme del material
• Tolerancias en la manufactura
• Ganancia o pérdida de material durante la operación
+
gc
+
mc
Punto pesado
+
gc
+
mc
Punto pesado
Contra peso
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 39 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
• Acciones de mantenimiento tales como cambio de rodamientos o limpieza
• Cambio de pernos
• Maquinado
• Material moviéndose alrededor tal como agua en las cavidades
• Cuñas
• Acoples
• Cualquier otra cosa que afecte la distribución de masa
El desbalanceo se presenta como una frecuencia de vibración exactamente igual a la
velocidad de rotación con una amplitud proporcional a la cantidad de desbalanceo.
El desbalanceo se puede clasificar como estático, de cupla o dinámico.
.
Desbalanceo dinámico
En realidad, todos los desbalanceos son dinámicos. Se llama así a la combinación del
desbalanceo estático y en cupla. En máquinas simples (un plano), es usual detectar un
desbalanceo estático más que dinámico (poleas, ventiladores, etc.). En máquinas más
complejas, con rotores con varios planos, el desbalanceo en cupla es el más importante.
Cuando se monta una máquina, en muchos casos es conveniente verificar primero el
desbalanceo estático sobre apoyos, por seguridad, y luego realizar el balanceo de la
cupla en todos los planos.
Revisión.
La vibración causada por un desbalanceo puro, es una onda senoidal con un periodo de
1 x revolución. En el espectro FFT, ésta aparece como una vibración mas elevada en 1 x.
Otras fallas también pueden ocasionar una mayor amplitud en 1 x. Si el desbalanceo es
1x
2x 3x
Alta 1 x
Armónicas de 1 x bajas
Radial
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 40 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
muy severo, o cuando la rigidez horizontal difiere mucho de la vertical, suelen aparecer
armónicas. Si alguna de ésta es mayor que la fundamental, no debe sospecharse de un
desbalanceo.-
Causas de Desbalanceo.
El desbalanceo puede ser causado por un número de factores, incluyendo fabricación
inadecuada, como el caso de piezas mal fundidas, depósito de materiales extraños en
álabes, rotores, paletas, etc., o a la colocación de pesos en una reparación, sin el debido
balanceo. En bombas, un desgaste desigual de impulsores también genera
desbalanceos.
Efectos del Desbalanceo.
El desbalanceo normalmente provocará que el cojinete soporte una carga dinámica mas
elevada que la especificada en diseño, que inducirá fallas por fatiga en el cojinete. La
fatiga es el resultado de esfuerzos cíclicos aplicados sobre la superficie que soporta la
carga, y metalográficamente, se observa como un desprendimiento de la superficie del
metal.
DEFECTOS EN RODAMIENTOS
Un rodamiento puede fallar por un número de razones: lubricación inadecuada,
contaminación del lubricante, carga elevada por problemas de la máquina (desbalanceo,
desalineación, eje doblado, etc), mal manipuleo o montaje inadecuado, vejez (fatiga
superficial), etc.
En general, el resultado inicial de la fatiga generada por las cargas cíclicas, son fallas
que aparecen inmediatamente abajo de la zona de rodadura con carga. Luego de un
tiempo, este esfuerzo provoca picaduras que gradualmente se extienden sobre la
superficie. Al pasar los elementos rotantes sobre la falla, se fragmenta nuevamente. Esto
es conocido como spalling o flaking. El spalling se incrementa progresivamente hasta
inutilizar el rodamiento. Este tipo de daño de rodamiento es de una progresión lenta, y se
desarrolla en las cuatro etapas de fallas que se describen más adelante.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 41 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Otro tipo de falla es iniciado por fatiga de la superficie. Se forman cráteres en la
superficie y penetran en el material. Esta fatiga es también causada por la carga excesiva
o la lubricación inadecuada. En ambos casos, la falla del rodamiento produce ruido y
vibración, permitiendo su detección y análisis anticipado. Esto provee al personal de
mantenimiento, de tiempo suficiente para corregir la causa del problema del rodamiento
(extendiendo efectivamente la vida en servicio), o si es necesario, tiempo para
reemplazar el rodamiento antes que falle completamente.
Una vez reemplazado el rodamiento, el analista debe determinar la causa raíz del
problema. Muchas veces, problemas en las máquinas tales como desbalanceo,
desalineación, mala lubricación, etc, son las causas de las fallas de rodamientos. Para
prevenir éstas nuevamente, se debe corregir la causa raíz.
Frecuencias de Fallas de los Rodamientos
Existe una relación física entre la geometría de los rodamientos, y la señal de vibración
emitida por los defectos de cada componente del rodamiento. Si conocemos las
dimensiones geométricas del rodamiento (diámetro de las bolillas, diámetro medio,
número de bolillas, y ángulo de contacto), podemos calcular las frecuencias de falla de
cada componente del rodamiento. Luego que las frecuencias de fallas del rodamiento
son conocidas, analizamos el espectro para identificar los picos de esas frecuencias (o
sus armónicas). Un pico en la frecuencia de falla, indica que el rodamiento tiene
problemas, y además cuál es la ubicación del mismo en el rodamiento.
Las frecuencias de fallas de rodamientos se calculan individualmente para cada
rodamiento:
Pista exterior: outer race = BPFO (Ball Pass Frequency Outer Race)
Pista interior: inner race = BPFI (Ball Pass Frequency Inner Race)
Canastilla: Cage = FTF (Cage Frequency, or Fundamental Train
Frequency)
Bolas: rolling elements = BSF (Ball Spin Frequency)
Estas cuatro frecuencias de defectos son calculadas para cada tipo de rodamientos,
usando ecuaciones relativas a su geometría. Por ejemplo, la ecuación para calcular
BPFO es:
BPFO = (n)/2 x (R.P.M.)/60 x (1-Bd/Pd x cos A)
Donde: (n) = número de bolillas
Bd = diámetro de bolilla
Pd = diámetro primitivo
A = ángulo de contacto
Este cálculo puede resultar engorroso cuando se tiene 1000 rodamientos en uso en una
simple máquina de papel. Gracias al avance tecnológico, la computadora puede hacerlo
por nosotros.
La mayoría de los software de análisis incorporan bases de datos de rodamientos
identificados por fabricantes y número de modelo. Cada uno de los cuatro defectos son
almacenados en la base. En la configuración del punto de medición, el usuario
simplemente especifica el rodamiento (fabricante y modelo). El programa introduce las
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 42 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
frecuencias de fallas en cada punto de medición seleccionado, para relacionarlas con las
mediciones. Luego de la colección de datos, cuando se observan los espectros, con una
simple selección en el menú, se pueden apreciar superpuestas, las frecuencias de falla.
Esto hace muy fácil para identificar defectos de rodamientos. Nuevamente, el pico a la
frecuencia de falla conocida indica que el rodamiento tiene problemas, e indica dónde
está el defecto.
En el siguiente espectro, el defecto en la pista exterior es claramente identificada, cuando
la marca de la frecuencia fundamental BPFO se alínea con el primer pico significativo en
la medición de envolvente de aceleración (a aproximadamente 35 Hz). Los picos
subsecuentes ocurren a múltiplos del defecto fundamental (2xBPFO, 3xBPFO, y
4xBPFO).
En el espectro claramente se identifica el uso de la sobreposición de las frecuencias de
fallas de rodamientos. El proceso de envolvente ha filtrado en el rango de frecuencia
seleccionado, las vibraciones rotacionales con altas amplitudes, que ocultan los impulsos
repetitivos de baja energía que producen las fallas de rodamientos. Luego, éstos son
sumados y expresados en el rango del defecto fundamental y sus armónicas . El
resultado es un cuadro de un defecto de pista externa a la frecuencia BPFO del
rodamiento.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 43 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS
A
Aceleración: Razón de cambio de la velocidad respecto al tiempo.
Acelerómetro: Sensor y transductor cuya entrada es la amplitud de aceleración y tiene
una salida de voltaje de baja impedancia.
Aliasing (Falseado): Una señal falsa cuyo valor frecuencial es igual a la diferencia entre la
frecuencia de entrada y la rata de muestreo de un analizador digital.
Alineación: Posición en la cual las líneas centro de dos ejes deben ser lo mas colineales
posible, durante el tiempo de operación normal de la máquina.
Amplitud: Es el máximo valor que presenta una onda sinusoidal.
Análisis Espectral: Es la interpretación que se le hace a un espectro para determinar el
significado físico de lo que pasa en una máquina.
Angulo de Fase: La separación en el tiempo entre dos eventos cuando el tiempo es
medido en grados.
Armónico: Son frecuencias de vibración que son múltiples integrales de una frecuencia
fundamental específica.
Armónico Fraccionario: Armónicos que se encuentran entre los armónicos principales y
son fracciones de la frecuencia fundamental.
Axial: Posición del sensor que va en el sentido de la línea del eje.
B
Backlash: Juego que presentan dos elementos móviles conectados que han tenido mal
montaje y presentan desgaste.
Balanceo: Procedimiento por medio del cual se trata de hacer coincidir el centro de
masa de un rotor con su centro de rotación, de manera que se pueda eliminar el mayor
número de fuerzas inerciales.
Balanceo en Múltiples Planos: Un Método de balanceo donde un rotor es dividido en dos
o más planos de balanceo. Se calculan y adicionan pesos de corrección en cada plano.
Bandeamiento Lateral: Son líneas espectrales que aparecen espaciadas a igual
frecuencia, alrededor de una línea central. Esta es la mezcla de dos señales, en la cual la
línea central pertenece a una y las líneas laterales pertenecen a la otra.
Bandwith (Ancho de Banda): El rango de frecuencias que un transductor o analizador
pueden acomodar. En el caso de los filtros de señales, el ancho de banda especifica la más
pequeña diferencia de frecuencias que puede ser detectada (esto también se conoce como
resolución). También mirar filtro de ancho de banda con porcentaje constante.
C
Centro de Gravedad: Es la representación de la masa de un cuerpo en un punto.
Ciclo: Es un rango de valores en los cuales un fenómeno periódico se repite.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 44 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
D
Decibel: Unidad logarítmica de amplitud medida (muy usada en vibraciones y acústica).
Desalineamiento: Una condición donde las líneas de centro de dos ejes acoplados no
están exactamente en línea una con otra. Las dos líneas de centro pueden estar
desplazadas paralelamente una de la otra (llamado desalineamiento paralelo), o pueden
intersectarse a un ángulo diferente de 180° (llamado desalineamiento angular).
Desbalanceo Dinámico: El que se configura por una condición combinada de desbalanceo
dinámico y estático, en el cual las lecturas de vibración están desfasadas en un valor
diferente de 0° o 180°.
Desbalanceo Estático: El conformado en un rotor en el que la masa de desbalanceo
causa un corrimiento paralelo del centro de masas. Las lecturas de vibración tomadas en
los dos apoyos del rotor se encontrarán en fase. Comparar con desbalanceo dinámico.
Desbalanceo Tipo Cupla: El conformado en un rotor de dos planos cuando cada uno
presenta una masa de desbalanceo 180° aparte de la otra. Las lecturas de fase estarán
igualmente 180° fuera de fase. Comparar con desbalanceo estático.
Desplazamiento: Cambio de posición de un objeto o partícula de acuerdo a una sistema
de referencia.
Diagnóstico: Proceso por medio del cual se juzga el estado de una máquina.
Dominio de la Frecuencia: Es la representación gráfica de la vibración en la cual se
enfrentan Amplitud vs. Frecuencia.
Dominio del Tiempo: Es la representación gráfica de una señal de vibración en la cual
se enfrentan Amplitud vs. Tiempo.
E
Entrehierro: Espacio de aire comprendido entre el Estator y el Rotor de un motor
eléctrico.
Espectro: Sinónimo de dominio de la frecuencia.
Espectro de líneas: Una gráfica en el dominio de la frecuencia que resulta cuando la
energía de vibración se encuentra en frecuencias definidas que se transforman en
frecuencias discretas (líneas) en el espectro. Comparar con espectro continuo.
Excentricidad: Variación del centro de rotación del eje con respecto al centro geométrico
del rotor.
F
Factor de Servicio: Factor que corrige niveles normalizados, para máquinas que se
encuentran a condiciones especiales de operación.
Fase: Es un retardo en el tiempo de dos señales, expresado en grados de rotación.
Fatiga: Tendencia de un material a romperse bajo deflexiones repetidas.
Frecuencia: Es el recíproco del período y significa número de oscilaciones completas
por unidad de tiempo.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 45 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Frecuencia de Engrane (GMF Gear Mesh Frecuency): Es la velocidad nominal del
engranaje multiplicado por el número de dientes. La GMF es igual para piñón y
engranaje.
Frecuencia de falla de Jaula (FC): Es la frecuencia de un rodamiento que se excita
cuando se presenta deterioro en su jaula.
Frecuencia de falla de Elemento Rodante (FB): Es la frecuencia de un rodamiento que
se excita cuando se presenta un daño en algún elemento rodante.
Frecuencia de falla de Pista Externa (FO): Es la frecuencia de un rodamiento que se
excita cuando se presenta un daño en la pista externa.
Frecuencia de falla de Pista Interna (FI): Es la frecuencia de un rodamiento que se
excita cuando se presenta un daño en la pista interna.
Frecuencia de Nyquist: Una relación (o frecuencia) de muestreo igual al doble de la
frecuencia de entrada, permitiendo al analista su reconstrucción desde los valores discretos
de la señal digital.
Frecuencia Natural (Fn): Es la frecuencia que presenta cada componente por su propia
naturaleza y características. Esta frecuencia oscilará si es excitada por agente externo
que opere a una frecuencia muy cercana.
G
G: Unidades de aceleración de la gravedad. Equivale a 9800 mm/s2 y a 32.2 pie/s2.
H
Horizontal: Generalmente es la posición que se le da al sensor, que va perpendicular al
sentido de la gravedad.
Hz: Unidad más común de la frecuencia. Equivale a ciclos por segundo.
M
Masa Equilibrante: Masa utilizada en balanceo, para contrarrestar la masa
desbalanceadora.
Micra: Medida de longitud o distancia. Equivale a la milésima parte de un milímetro.
Mil: Medida de longitud o distancia. Equivale a una milésima de pulgada.
O
Onda en el tiempo: Es la representación instantánea de una señal dinámica con
respecto al tiempo.
Órden: Es otra de las unidades de frecuencia, utilizadas para maquinaria rotativa. Una
orden es equivalente a la velocidad nominal de la máquina.
P
Período: Es el tiempo necesario para que ocurra una oscilación o se complete un ciclo.
Generalmente está dada en minutos y segundos.
Pico: Cada una de las líneas que componen el espectro.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
PAG. 46 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M.
Mantenimiento Predictivo
CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL
Pulsación: Elevación y caída en la amplitud de vibración causada por dos fuentes de
vibración que están a frecuencias muy cercanas.
R
Radial: Posición del sensor que va perpendicular a la línea del eje.
Resonancia: Se presenta cuando la frecuencia natural de un componente es excitada
por un agente externo. La amplitud de vibración de la máquina se incrementará
enormemente causando perjuicios a todos sus componentes.
Rotor Flexible: Son rotores que giran muy cerca o por encima de su primera velocidad
crítica. Por sus condiciones de operación presentan una deformación significativa.
Rotor Rígido: Rotor que no se deforma significativamente cuando opera a su velocidad
nominal.
RPM: Otra de las unidades de frecuencia. Equivale al número de ciclos por minuto que
presenta la máquina.
RPS: Otra de las unidades de frecuencia. Equivale a 1 Hz (ciclos por segundo).
S
Sensor: Es un dispositivo de medición que transforma una variable física en una señal
eléctrica. En nuestro caso pasa de una señal física de vibración y la convierte en una
señal eléctrica.
Señal: Es toda información de magnitud física variable que se convierte a magnitud
eléctrica mediante un transductor.
Shock: Es un impacto que tiene como resultado la generación de un pulso.
Subarmónicos: Son frecuencias que se encuentran a una fracción fija de una frecuencia
fundamental, como la velocidad nominal de la máquina.
T
Transformada Rápida de Fourier (FFT): Es una técnica para calcular por medio de un
computador la frecuencia de las series que conforman la onda en el dominio del tiempo.
V
Vector: Es una cantidad dotada de magnitud y dirección.
Velocidad: Razón de cambio del desplazamiento respecto al tiempo.
Velocidad Nominal: Velocidad de entrada de una máquina.
Vertical: Posición que se le da al sensor, que va en el sentido de la aceleración de la
gravedad.
Vibración: Es un movimiento oscilatorio.
Vibración Aleatoria: Frecuencias que no cumplen con patrones especiales que se
repiten.

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Balanceo dinámico de Rotores
Balanceo dinámico de RotoresBalanceo dinámico de Rotores
Balanceo dinámico de Rotores
Jose Luis Iporre Loza
 
Mecânica básica elementos de maquinas
Mecânica básica elementos de maquinasMecânica básica elementos de maquinas
Mecânica básica elementos de maquinas
Rerisson Cristiano R Rodrigues
 
Conicidad
ConicidadConicidad
Conicidad
Ramon Lop-Mi
 
Oficina mecânica - Ferramentas de bancada e manuais
Oficina mecânica - Ferramentas de bancada e manuaisOficina mecânica - Ferramentas de bancada e manuais
Oficina mecânica - Ferramentas de bancada e manuais
Lacerda Lacerda
 
01 vibraciones basicas_de_maquinas-libre
01 vibraciones basicas_de_maquinas-libre01 vibraciones basicas_de_maquinas-libre
01 vibraciones basicas_de_maquinas-libre
Roberto Ortega
 
Processos de fabricação
Processos de fabricaçãoProcessos de fabricação
Processos de fabricação
Luciano Santos
 
Pcm senai
Pcm senaiPcm senai
Pcm senai
Silvio Barros
 
Aula unid 3_4
Aula unid 3_4Aula unid 3_4
Aula unid 3_4
riggingman
 
Elementos de máquinas
Elementos de máquinasElementos de máquinas
Elementos de máquinas
Gabriel Sana
 
Lubricación cónicas
Lubricación cónicasLubricación cónicas
Lubricación cónicas
ALAN QUISPE CORONEL
 
Manual Técnico Manutenção Industrial - Tabelas e Informações
Manual Técnico Manutenção Industrial - Tabelas e InformaçõesManual Técnico Manutenção Industrial - Tabelas e Informações
Manual Técnico Manutenção Industrial - Tabelas e Informações
Sandro Marques Solidario
 
Mantenimiento de equipos y maquinarias
Mantenimiento de equipos y maquinariasMantenimiento de equipos y maquinarias
Mantenimiento de equipos y maquinarias
Juan Tomas Rodriguez
 
Gestão da manutençãoppt
Gestão da manutençãopptGestão da manutençãoppt
Gestão da manutençãoppt
Lee Bodini
 
Abnt nbr iso 4287 rugosidade - método do perfil - termos, definições e par...
Abnt nbr iso 4287    rugosidade - método do perfil - termos, definições e par...Abnt nbr iso 4287    rugosidade - método do perfil - termos, definições e par...
Abnt nbr iso 4287 rugosidade - método do perfil - termos, definições e par...
Robsoncn
 
Calculo motor de passo
Calculo motor de passoCalculo motor de passo
Calculo motor de passo
LuanMachado25
 
6 implementación para el mantenimiento predictivo(c3)
6 implementación para el mantenimiento predictivo(c3)6 implementación para el mantenimiento predictivo(c3)
6 implementación para el mantenimiento predictivo(c3)
Gimnasio Zeus
 
Mantenimiento predictivo- proactivo de una industria
Mantenimiento predictivo- proactivo de una industriaMantenimiento predictivo- proactivo de una industria
Mantenimiento predictivo- proactivo de una industria
Carlos Daniel Campoverde Pillajo
 
Modelo de mantenimiento basado en la confiabilidad en la flota de tractores d...
Modelo de mantenimiento basado en la confiabilidad en la flota de tractores d...Modelo de mantenimiento basado en la confiabilidad en la flota de tractores d...
Modelo de mantenimiento basado en la confiabilidad en la flota de tractores d...
Aldobrian Condoribravo
 
Apostila cnc 2012
Apostila cnc 2012Apostila cnc 2012
Apostila cnc 2012
IFPR
 
Manutenção
ManutençãoManutenção

La actualidad más candente (20)

Balanceo dinámico de Rotores
Balanceo dinámico de RotoresBalanceo dinámico de Rotores
Balanceo dinámico de Rotores
 
Mecânica básica elementos de maquinas
Mecânica básica elementos de maquinasMecânica básica elementos de maquinas
Mecânica básica elementos de maquinas
 
Conicidad
ConicidadConicidad
Conicidad
 
Oficina mecânica - Ferramentas de bancada e manuais
Oficina mecânica - Ferramentas de bancada e manuaisOficina mecânica - Ferramentas de bancada e manuais
Oficina mecânica - Ferramentas de bancada e manuais
 
01 vibraciones basicas_de_maquinas-libre
01 vibraciones basicas_de_maquinas-libre01 vibraciones basicas_de_maquinas-libre
01 vibraciones basicas_de_maquinas-libre
 
Processos de fabricação
Processos de fabricaçãoProcessos de fabricação
Processos de fabricação
 
Pcm senai
Pcm senaiPcm senai
Pcm senai
 
Aula unid 3_4
Aula unid 3_4Aula unid 3_4
Aula unid 3_4
 
Elementos de máquinas
Elementos de máquinasElementos de máquinas
Elementos de máquinas
 
Lubricación cónicas
Lubricación cónicasLubricación cónicas
Lubricación cónicas
 
Manual Técnico Manutenção Industrial - Tabelas e Informações
Manual Técnico Manutenção Industrial - Tabelas e InformaçõesManual Técnico Manutenção Industrial - Tabelas e Informações
Manual Técnico Manutenção Industrial - Tabelas e Informações
 
Mantenimiento de equipos y maquinarias
Mantenimiento de equipos y maquinariasMantenimiento de equipos y maquinarias
Mantenimiento de equipos y maquinarias
 
Gestão da manutençãoppt
Gestão da manutençãopptGestão da manutençãoppt
Gestão da manutençãoppt
 
Abnt nbr iso 4287 rugosidade - método do perfil - termos, definições e par...
Abnt nbr iso 4287    rugosidade - método do perfil - termos, definições e par...Abnt nbr iso 4287    rugosidade - método do perfil - termos, definições e par...
Abnt nbr iso 4287 rugosidade - método do perfil - termos, definições e par...
 
Calculo motor de passo
Calculo motor de passoCalculo motor de passo
Calculo motor de passo
 
6 implementación para el mantenimiento predictivo(c3)
6 implementación para el mantenimiento predictivo(c3)6 implementación para el mantenimiento predictivo(c3)
6 implementación para el mantenimiento predictivo(c3)
 
Mantenimiento predictivo- proactivo de una industria
Mantenimiento predictivo- proactivo de una industriaMantenimiento predictivo- proactivo de una industria
Mantenimiento predictivo- proactivo de una industria
 
Modelo de mantenimiento basado en la confiabilidad en la flota de tractores d...
Modelo de mantenimiento basado en la confiabilidad en la flota de tractores d...Modelo de mantenimiento basado en la confiabilidad en la flota de tractores d...
Modelo de mantenimiento basado en la confiabilidad en la flota de tractores d...
 
Apostila cnc 2012
Apostila cnc 2012Apostila cnc 2012
Apostila cnc 2012
 
Manutenção
ManutençãoManutenção
Manutenção
 

Similar a Curso mantenimiento predictivo sena ing. gustavo a chavez

IM 4 - CLASES DE MANTENIMIENTO.pptx
IM 4 - CLASES DE MANTENIMIENTO.pptxIM 4 - CLASES DE MANTENIMIENTO.pptx
IM 4 - CLASES DE MANTENIMIENTO.pptx
IvanLoayzaMelgarejo
 
Analisis de vibraciones (1)
Analisis de vibraciones (1)Analisis de vibraciones (1)
Analisis de vibraciones (1)
Jessica Peraza
 
Matenimiento predictivo y correctivo
Matenimiento predictivo y correctivoMatenimiento predictivo y correctivo
Matenimiento predictivo y correctivo
Karen Bourgeot
 
El analisis de vibraciones en el mantenimiento predictivo
El analisis de vibraciones en el mantenimiento predictivoEl analisis de vibraciones en el mantenimiento predictivo
El analisis de vibraciones en el mantenimiento predictivo
VICTOR MANUEL
 
Mantenimiento industrial unidad 1 y 2
Mantenimiento industrial unidad 1 y 2Mantenimiento industrial unidad 1 y 2
Mantenimiento industrial unidad 1 y 2
Eden Cano
 
tareas
tareastareas
PPT_N2_ELEMENTOS DE MVP..pptxhvhhyhy666hjjhhh
PPT_N2_ELEMENTOS DE MVP..pptxhvhhyhy666hjjhhhPPT_N2_ELEMENTOS DE MVP..pptxhvhhyhy666hjjhhh
PPT_N2_ELEMENTOS DE MVP..pptxhvhhyhy666hjjhhh
SebastianRocco1
 
1.1 principios generales de mantenimiento
1.1 principios generales de mantenimiento1.1 principios generales de mantenimiento
1.1 principios generales de mantenimiento
faustogualoto1969
 
Mantenimiento y su importancia
Mantenimiento y su importanciaMantenimiento y su importancia
Mantenimiento y su importancia
JoseMurguey
 
Importancia de mediciones
Importancia de medicionesImportancia de mediciones
Importancia de mediciones
Alfredo Espindola
 
Mantenimiento industrial
Mantenimiento industrialMantenimiento industrial
Mantenimiento industrial
milagros salon
 
Programas de Mantenimiento
Programas de MantenimientoProgramas de Mantenimiento
Programas de Mantenimiento
franportus
 
Mantenimiento predictivo
Mantenimiento predictivoMantenimiento predictivo
Mantenimiento predictivo
Jose Norbey Zamudio
 
Yoelvis sanchez mtto
Yoelvis sanchez mttoYoelvis sanchez mtto
Yoelvis sanchez mtto
Yoelvis Sanchez
 
Mantenimiento predictivo y proactivo
Mantenimiento predictivo y proactivoMantenimiento predictivo y proactivo
Mantenimiento predictivo y proactivo
joaquinplata
 
Capitulo 4
Capitulo 4Capitulo 4
Capitulo 4
Liz Vargas
 
TIPOS DE MANTENIMIENTOS.pptx
TIPOS DE MANTENIMIENTOS.pptxTIPOS DE MANTENIMIENTOS.pptx
TIPOS DE MANTENIMIENTOS.pptx
toribioaguilar1
 
1. introducción al mantenimiento
1. introducción al mantenimiento1. introducción al mantenimiento
1. introducción al mantenimiento
Luis Humberto Bolivar moreno
 
clase 6.pptx
clase 6.pptxclase 6.pptx
clase 6.pptx
FranzLucero
 
Apuntes de mantenimiento
Apuntes de mantenimientoApuntes de mantenimiento
Apuntes de mantenimiento
jmariomunoz
 

Similar a Curso mantenimiento predictivo sena ing. gustavo a chavez (20)

IM 4 - CLASES DE MANTENIMIENTO.pptx
IM 4 - CLASES DE MANTENIMIENTO.pptxIM 4 - CLASES DE MANTENIMIENTO.pptx
IM 4 - CLASES DE MANTENIMIENTO.pptx
 
Analisis de vibraciones (1)
Analisis de vibraciones (1)Analisis de vibraciones (1)
Analisis de vibraciones (1)
 
Matenimiento predictivo y correctivo
Matenimiento predictivo y correctivoMatenimiento predictivo y correctivo
Matenimiento predictivo y correctivo
 
El analisis de vibraciones en el mantenimiento predictivo
El analisis de vibraciones en el mantenimiento predictivoEl analisis de vibraciones en el mantenimiento predictivo
El analisis de vibraciones en el mantenimiento predictivo
 
Mantenimiento industrial unidad 1 y 2
Mantenimiento industrial unidad 1 y 2Mantenimiento industrial unidad 1 y 2
Mantenimiento industrial unidad 1 y 2
 
tareas
tareastareas
tareas
 
PPT_N2_ELEMENTOS DE MVP..pptxhvhhyhy666hjjhhh
PPT_N2_ELEMENTOS DE MVP..pptxhvhhyhy666hjjhhhPPT_N2_ELEMENTOS DE MVP..pptxhvhhyhy666hjjhhh
PPT_N2_ELEMENTOS DE MVP..pptxhvhhyhy666hjjhhh
 
1.1 principios generales de mantenimiento
1.1 principios generales de mantenimiento1.1 principios generales de mantenimiento
1.1 principios generales de mantenimiento
 
Mantenimiento y su importancia
Mantenimiento y su importanciaMantenimiento y su importancia
Mantenimiento y su importancia
 
Importancia de mediciones
Importancia de medicionesImportancia de mediciones
Importancia de mediciones
 
Mantenimiento industrial
Mantenimiento industrialMantenimiento industrial
Mantenimiento industrial
 
Programas de Mantenimiento
Programas de MantenimientoProgramas de Mantenimiento
Programas de Mantenimiento
 
Mantenimiento predictivo
Mantenimiento predictivoMantenimiento predictivo
Mantenimiento predictivo
 
Yoelvis sanchez mtto
Yoelvis sanchez mttoYoelvis sanchez mtto
Yoelvis sanchez mtto
 
Mantenimiento predictivo y proactivo
Mantenimiento predictivo y proactivoMantenimiento predictivo y proactivo
Mantenimiento predictivo y proactivo
 
Capitulo 4
Capitulo 4Capitulo 4
Capitulo 4
 
TIPOS DE MANTENIMIENTOS.pptx
TIPOS DE MANTENIMIENTOS.pptxTIPOS DE MANTENIMIENTOS.pptx
TIPOS DE MANTENIMIENTOS.pptx
 
1. introducción al mantenimiento
1. introducción al mantenimiento1. introducción al mantenimiento
1. introducción al mantenimiento
 
clase 6.pptx
clase 6.pptxclase 6.pptx
clase 6.pptx
 
Apuntes de mantenimiento
Apuntes de mantenimientoApuntes de mantenimiento
Apuntes de mantenimiento
 

Más de Brnab Hernandez

Help
HelpHelp
Martensita
MartensitaMartensita
Martensita
Brnab Hernandez
 
Axiomas
AxiomasAxiomas
40 consejos fotos maravillosas
40 consejos fotos maravillosas40 consejos fotos maravillosas
40 consejos fotos maravillosas
Brnab Hernandez
 
8 dra corona
8 dra corona8 dra corona
8 dra corona
Brnab Hernandez
 
2 ap newton1011
2 ap newton10112 ap newton1011
2 ap newton1011
Brnab Hernandez
 
Una triste realidad
Una triste realidadUna triste realidad
Una triste realidad
Brnab Hernandez
 
Primavera silenciosa
Primavera silenciosaPrimavera silenciosa
Primavera silenciosa
Brnab Hernandez
 

Más de Brnab Hernandez (8)

Help
HelpHelp
Help
 
Martensita
MartensitaMartensita
Martensita
 
Axiomas
AxiomasAxiomas
Axiomas
 
40 consejos fotos maravillosas
40 consejos fotos maravillosas40 consejos fotos maravillosas
40 consejos fotos maravillosas
 
8 dra corona
8 dra corona8 dra corona
8 dra corona
 
2 ap newton1011
2 ap newton10112 ap newton1011
2 ap newton1011
 
Una triste realidad
Una triste realidadUna triste realidad
Una triste realidad
 
Primavera silenciosa
Primavera silenciosaPrimavera silenciosa
Primavera silenciosa
 

Último

Unidad 2 - Cargas en las estructuras.pdf
Unidad 2 - Cargas en las estructuras.pdfUnidad 2 - Cargas en las estructuras.pdf
Unidad 2 - Cargas en las estructuras.pdf
oagalarraga
 
Klohn Crippen Berger _ Brochure LAM .pdf
Klohn Crippen Berger _ Brochure LAM .pdfKlohn Crippen Berger _ Brochure LAM .pdf
Klohn Crippen Berger _ Brochure LAM .pdf
ciniguez1
 
Características de los suelos como los histosoles.pptx
Características de los suelos como los histosoles.pptxCaracterísticas de los suelos como los histosoles.pptx
Características de los suelos como los histosoles.pptx
MONICADELROCIOMUNZON1
 
Estructura de un buque, tema de estudios generales de navegación
Estructura de un buque, tema de estudios generales de navegaciónEstructura de un buque, tema de estudios generales de navegación
Estructura de un buque, tema de estudios generales de navegación
AlvaroEduardoConsola1
 
Clase Isometricos parA circuitos de ingenieria
Clase Isometricos parA circuitos de ingenieriaClase Isometricos parA circuitos de ingenieria
Clase Isometricos parA circuitos de ingenieria
leonidasbajalquepuch
 
Infografia - Hugo Hidalgo - Construcción
Infografia - Hugo Hidalgo - ConstrucciónInfografia - Hugo Hidalgo - Construcción
Infografia - Hugo Hidalgo - Construcción
MaraManuelaUrribarri
 
1°AIRE ACONDICIONADO-EQUIPOS & SISTEMAS.pdf
1°AIRE ACONDICIONADO-EQUIPOS & SISTEMAS.pdf1°AIRE ACONDICIONADO-EQUIPOS & SISTEMAS.pdf
1°AIRE ACONDICIONADO-EQUIPOS & SISTEMAS.pdf
luliolivera62
 
Clase Gas Natural , en piura kdhifheugfjiebfijhebvcihebvifh
Clase Gas Natural , en piura kdhifheugfjiebfijhebvcihebvifhClase Gas Natural , en piura kdhifheugfjiebfijhebvcihebvifh
Clase Gas Natural , en piura kdhifheugfjiebfijhebvcihebvifh
FrancisJhonatanEnriq1
 
Aletas (Superficies extendidas) y aislantes térmicos
Aletas (Superficies extendidas) y aislantes térmicosAletas (Superficies extendidas) y aislantes térmicos
Aletas (Superficies extendidas) y aislantes térmicos
FrancelisFernandez
 
EXPOSICIÓN NTP IEC 60364-1 - Orlando Chávez Chacaltana.pdf
EXPOSICIÓN NTP IEC 60364-1 - Orlando Chávez Chacaltana.pdfEXPOSICIÓN NTP IEC 60364-1 - Orlando Chávez Chacaltana.pdf
EXPOSICIÓN NTP IEC 60364-1 - Orlando Chávez Chacaltana.pdf
hugodennis88
 
Operaciones Básicas creadora Veronica Maiz
Operaciones Básicas creadora Veronica MaizOperaciones Básicas creadora Veronica Maiz
Operaciones Básicas creadora Veronica Maiz
carolina838317
 
Enjoy Pasto Bot - "Tu guía virtual para disfrutar del Carnaval de Negros y Bl...
Enjoy Pasto Bot - "Tu guía virtual para disfrutar del Carnaval de Negros y Bl...Enjoy Pasto Bot - "Tu guía virtual para disfrutar del Carnaval de Negros y Bl...
Enjoy Pasto Bot - "Tu guía virtual para disfrutar del Carnaval de Negros y Bl...
Eliana Gomajoa
 
OPERACIONES BÁSICAS (INFOGRAFIA) DOCUMENTO
OPERACIONES BÁSICAS (INFOGRAFIA) DOCUMENTOOPERACIONES BÁSICAS (INFOGRAFIA) DOCUMENTO
OPERACIONES BÁSICAS (INFOGRAFIA) DOCUMENTO
GERARDO GONZALEZ
 
CURSO FINAL CONMINUCION-CHANCADO Y MOLIENDA
CURSO FINAL CONMINUCION-CHANCADO Y MOLIENDACURSO FINAL CONMINUCION-CHANCADO Y MOLIENDA
CURSO FINAL CONMINUCION-CHANCADO Y MOLIENDA
KruggerCossio1
 
Presentación transferencia de calor Jesus Morales.pdf
Presentación transferencia de calor Jesus Morales.pdfPresentación transferencia de calor Jesus Morales.pdf
Presentación transferencia de calor Jesus Morales.pdf
jdcumarem02
 
Control de Diaphania hyalinata en campo.pptx
Control de Diaphania hyalinata en campo.pptxControl de Diaphania hyalinata en campo.pptx
Control de Diaphania hyalinata en campo.pptx
alexanderlara1198
 
PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE EL PH.pptx
PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE EL PH.pptxPRINCIPALES CARACTERISTICAS DE EL PH.pptx
PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE EL PH.pptx
MONICADELROCIOMUNZON1
 
TIA portal Bloques PLC Siemens______.pdf
TIA portal Bloques PLC Siemens______.pdfTIA portal Bloques PLC Siemens______.pdf
TIA portal Bloques PLC Siemens______.pdf
ArmandoSarco
 
Nivelación topográfica tipos de nivelación
Nivelación topográfica tipos de nivelaciónNivelación topográfica tipos de nivelación
Nivelación topográfica tipos de nivelación
waldir orosco tinta
 
Carlos Augusto da Silva Lins todosIngressantes2024-1.pdf
Carlos Augusto da Silva Lins todosIngressantes2024-1.pdfCarlos Augusto da Silva Lins todosIngressantes2024-1.pdf
Carlos Augusto da Silva Lins todosIngressantes2024-1.pdf
juntosvenceremosbras
 

Último (20)

Unidad 2 - Cargas en las estructuras.pdf
Unidad 2 - Cargas en las estructuras.pdfUnidad 2 - Cargas en las estructuras.pdf
Unidad 2 - Cargas en las estructuras.pdf
 
Klohn Crippen Berger _ Brochure LAM .pdf
Klohn Crippen Berger _ Brochure LAM .pdfKlohn Crippen Berger _ Brochure LAM .pdf
Klohn Crippen Berger _ Brochure LAM .pdf
 
Características de los suelos como los histosoles.pptx
Características de los suelos como los histosoles.pptxCaracterísticas de los suelos como los histosoles.pptx
Características de los suelos como los histosoles.pptx
 
Estructura de un buque, tema de estudios generales de navegación
Estructura de un buque, tema de estudios generales de navegaciónEstructura de un buque, tema de estudios generales de navegación
Estructura de un buque, tema de estudios generales de navegación
 
Clase Isometricos parA circuitos de ingenieria
Clase Isometricos parA circuitos de ingenieriaClase Isometricos parA circuitos de ingenieria
Clase Isometricos parA circuitos de ingenieria
 
Infografia - Hugo Hidalgo - Construcción
Infografia - Hugo Hidalgo - ConstrucciónInfografia - Hugo Hidalgo - Construcción
Infografia - Hugo Hidalgo - Construcción
 
1°AIRE ACONDICIONADO-EQUIPOS & SISTEMAS.pdf
1°AIRE ACONDICIONADO-EQUIPOS & SISTEMAS.pdf1°AIRE ACONDICIONADO-EQUIPOS & SISTEMAS.pdf
1°AIRE ACONDICIONADO-EQUIPOS & SISTEMAS.pdf
 
Clase Gas Natural , en piura kdhifheugfjiebfijhebvcihebvifh
Clase Gas Natural , en piura kdhifheugfjiebfijhebvcihebvifhClase Gas Natural , en piura kdhifheugfjiebfijhebvcihebvifh
Clase Gas Natural , en piura kdhifheugfjiebfijhebvcihebvifh
 
Aletas (Superficies extendidas) y aislantes térmicos
Aletas (Superficies extendidas) y aislantes térmicosAletas (Superficies extendidas) y aislantes térmicos
Aletas (Superficies extendidas) y aislantes térmicos
 
EXPOSICIÓN NTP IEC 60364-1 - Orlando Chávez Chacaltana.pdf
EXPOSICIÓN NTP IEC 60364-1 - Orlando Chávez Chacaltana.pdfEXPOSICIÓN NTP IEC 60364-1 - Orlando Chávez Chacaltana.pdf
EXPOSICIÓN NTP IEC 60364-1 - Orlando Chávez Chacaltana.pdf
 
Operaciones Básicas creadora Veronica Maiz
Operaciones Básicas creadora Veronica MaizOperaciones Básicas creadora Veronica Maiz
Operaciones Básicas creadora Veronica Maiz
 
Enjoy Pasto Bot - "Tu guía virtual para disfrutar del Carnaval de Negros y Bl...
Enjoy Pasto Bot - "Tu guía virtual para disfrutar del Carnaval de Negros y Bl...Enjoy Pasto Bot - "Tu guía virtual para disfrutar del Carnaval de Negros y Bl...
Enjoy Pasto Bot - "Tu guía virtual para disfrutar del Carnaval de Negros y Bl...
 
OPERACIONES BÁSICAS (INFOGRAFIA) DOCUMENTO
OPERACIONES BÁSICAS (INFOGRAFIA) DOCUMENTOOPERACIONES BÁSICAS (INFOGRAFIA) DOCUMENTO
OPERACIONES BÁSICAS (INFOGRAFIA) DOCUMENTO
 
CURSO FINAL CONMINUCION-CHANCADO Y MOLIENDA
CURSO FINAL CONMINUCION-CHANCADO Y MOLIENDACURSO FINAL CONMINUCION-CHANCADO Y MOLIENDA
CURSO FINAL CONMINUCION-CHANCADO Y MOLIENDA
 
Presentación transferencia de calor Jesus Morales.pdf
Presentación transferencia de calor Jesus Morales.pdfPresentación transferencia de calor Jesus Morales.pdf
Presentación transferencia de calor Jesus Morales.pdf
 
Control de Diaphania hyalinata en campo.pptx
Control de Diaphania hyalinata en campo.pptxControl de Diaphania hyalinata en campo.pptx
Control de Diaphania hyalinata en campo.pptx
 
PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE EL PH.pptx
PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE EL PH.pptxPRINCIPALES CARACTERISTICAS DE EL PH.pptx
PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE EL PH.pptx
 
TIA portal Bloques PLC Siemens______.pdf
TIA portal Bloques PLC Siemens______.pdfTIA portal Bloques PLC Siemens______.pdf
TIA portal Bloques PLC Siemens______.pdf
 
Nivelación topográfica tipos de nivelación
Nivelación topográfica tipos de nivelaciónNivelación topográfica tipos de nivelación
Nivelación topográfica tipos de nivelación
 
Carlos Augusto da Silva Lins todosIngressantes2024-1.pdf
Carlos Augusto da Silva Lins todosIngressantes2024-1.pdfCarlos Augusto da Silva Lins todosIngressantes2024-1.pdf
Carlos Augusto da Silva Lins todosIngressantes2024-1.pdf
 

Curso mantenimiento predictivo sena ing. gustavo a chavez

  • 1. MANTENIMIENTO PREDICTIVO Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL MANTENIMIENTO PREDICTIVO (POR CONDICION) El mantenimiento predictivo es un control metódico y planeado que usa, entre otras, lecturas de vibración para predecir efectivamente cuando una maquina en particular necesitara atención de acuerdo con su condición operativa, individualmente. La vibración mecánica es un muy buen indicador de dicha condición operativa y, esta es la razón por la cual la forma más común de control de condición de maquinaria usa las mediciones de vibración como indicador. El axioma de mantenimiento por CONDICION o PREDICTIVO, es que el servicio es permitido solamente cuando las mediciones muestran que es necesario. Por medio de una medición regular de vibración, las condiciones de falla pueden ser detectadas y se puede seguir su desarrollo, además las mediciones pueden ser extrapoladas para predecir cuando serán alcanzados los niveles de vibración y cuando la maquina debe ser atendida. Esto es lo que se llama CONTROL DE TENDENCIA y permite al personal de mantenimiento planear con anticipación la reparación. PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO (PMP) Objetivo de un programa de mantenimiento predictivo PMP 1) PREVENIR PARADAS NO PROGRAMAS DE MAQUINARIAS La ley de Murphy dice que si una maquina va a fallar, esta lo hará en el momento más inoportuno. Este problema lo podemos eliminar mediante la medición de vibración, conociendo la SALUD MECANICA de una máquina podemos visualizar los problemas en desarrollo antes de que ellos se conviertan en críticos y causen la falla de la maquina. Podemos predecir cuando una maquina necesitara atención. Podemos programar el mantenimiento de la maquina cuando sea mejor para nosotros. Podemos prevenir paradas no programadas
  • 2. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 2 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL 2) REDUCIR EL TIEMPO DE PARADA DE MAQUINARIA El análisis de vibración nos permite determinar cual es el problema de una maquina mientras ella continua en operación, esto quiere decir que cuando se programa un mantenimiento, no tenemos que adivinar que parte debe ser reparada o cambiada puesto que ya lo sabemos. Cuando la maquina es parada, las partes necesarias para su reparación estarán listas, el personal necesario estará listo, la reparación se ejecutara mas rápidamente y mas rápidamente la regresaremos a la línea de producción. 3) EXTENDER LA VIDA UTIL DE LAS MAQUINAS Y COMPONENTES La maquinaria es costosa y a menudo imposible de reemplazar en un corto periodo de tiempo, por ello, manteniendo el equipo existente en operación, el mayor tiempo posible, podemos obtener ahorros sustanciales. Midiendo su vibración y manteniendo la maquina mecánicamente sana, extenderemos su vida útil. Citemos un ejemplo: tenemos un motor que puede pesar alrededor de tres mil libras (3.000 lbs.), anclado rígidamente a un piso de concreto, vibrando con amplitud de 1 mil (0.001”). Un mil es la mitad del diámetro de un cabello humano, ¿parecería muy pequeño verdad? Pero piense que dentro del motor existen fuerzas torciendo, dilatando, deformando, y moviendo este motor 1 MIL. Esto requiere mucho energía! Energía destructiva! Energía que hace que las maquinas fallen. 4) PREVENIR FALLAS CATASTROFICAS Por monitoreo continuo de la vibración de una maquina podemos normalmente detectar un problema mayor, permitiendo pararla antes de que se autodestruya. Los ahorros aquí son obvios: costo de la maquina, posibles lesiones en personal, destrucción de la planta y perdidas de producción. 5) REDUCIR COSTO DE ENERGIA Una maquina con problemas mecánicos cuesta mas operarla que una maquina sana, ya que se necesita mas energía para moverla. Un compresor o una bomba que se encuentren desbalanceados consumen más energía, por que se requiere suministrar mas fuerza a sus motores para mantener la carga, incluyendo la energía de la vibración. La energía suministrada, bien puede ser en forma de electricidad, vapor, combustible, etc.
  • 3. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 3 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL DESARROLLO DE UN PMP 1) DEFINIR LAS MAQUINAS A MEDIR 2) ORGANIZARLAS EN UN ORDEN LOGICO PARA COLECTAR SUS DATOS 3) REGISTRO DE SUS CARACTERISTICAS Consiste en abrir o actualizar las hojas de datos particulares e inherentes a cada maquina y que representan información necesaria para el análisis y el diagnostico de problemas por vibraciones. 4) GRABACION DE INFORMACION DINAMICA INICIAL Es el conocimiento detallado y la evaluación del estado inicial en que se encuentra vibracionalmente cada maquina. Este análisis servirá como base de comparación en el futuro, en el caso de existir algún problema, generara una acción correctiva programada, con base en el diagnostico. 5) COLECTAR DATOS EN FORMA PERIODICA Son mediciones preferiblemente mensuales que cubre el nivel total de vibración (si no existen problemas). Estas mediciones darán origen a las curvas de tendencia donde se evalúa la rata de deterioro de la maquinaria. a) Buscar cambios en niveles de vibración o sobrepaso de niveles de alarma preestablecidos, en cualquiera de las maquinas medidas. b) Grabación de información dinámica en maquinas que hayan experimentado lo anterior, es decir, con problemas, para efectos de evaluación y diagnostico. c) Organizar la información de tal forma que pueda ser usada para definir ágilmente la situación o condición individual de cada maquina. PERSONAL REQUERIDO PARA EL PROGRAMA DE MANTENIMIENTO Para implementar mediciones de vibración dentro de un plan de mantenimiento, se debe contar con personal con habilidad y adiestramiento básico en maquinaria, mecanismos, interacción de fuerzas y electricidad. Luego de colectar la información y datos adquiridos se realizara un posterior análisis y diagnostico, basados en parámetros estándares industriales de la norma ISO 10816. Para la labor de análisis y diagnostico de fallas. Dicha información es: velocidad de rotación de los ejes, carga de la maquina, características de rodamientos y cojinetes, numero de elementos rodantes, numero de dientes y tipos de engranajes, numero de alabes, cuchilla, aletas, barras, numero de correas, numero de pistones, etc., la cual debe ser alimentada en forma concisa y organizada en archivos dentro de un programa adecuado para tal fin y de manera particular para cada maquina.
  • 4. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 4 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL La definición adecuada de los niveles límites aceptables es uno de los factores claves en la configuración de todo programa de inspección de maquinaria industrial, los llamados niveles de advertencia y alarma son los elementos que nos ayudan a identificar la salud global de un determinado equipo, ellos indican la necesidad o no de profundizar en el análisis de la condición de la máquina monitoreada. El objetivo es presentar una referencia sobre los estándares usados en la industria en el caso del monitoreo de vibraciones de equipos rotativos. Se pretende dar una guía general, para aplicaciones específicas. Actualmente la industria cuenta con diferentes referencias para establecer los niveles de amplitud de vibración permisible para sus equipos rotativos: • Estándares industriales como las normas API, ISO, AGMA, VDI, NEMA. • Recomendaciones de los fabricantes de instrumentación y equipos para el Monitoreo y análisis de vibraciones. Los estándares son criterios establecidos por autoridades, organizaciones o consenso general. Un estándar debe representar un amplio consenso de opiniones de una gran variedad de usuarios, debe ser aceptado y aplicado en toda su plenitud. Los estándares deben ser claros, concisos y fácilmente entendibles. En materia de monitoreo y análisis de la señal de vibración en equipos rotativos se cuenta hoy en día con una variedad de estándares que regulan los limites máximos aceptables de amplitud para diversos tipos de máquinas y aplicaciones, los estándares además regulan los procedimientos de medición y adquisición de los datos.
  • 5. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 5 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL TABLA 1. CARTA DE SEVERIDAD RATHBONE NORMAS ISO La Organización Internacional de Estándares (ISO) actualizó las antiguas normas que regían el monitoreo de vibraciones: ISO 2372, ISO 2954 e ISO 3945 agrupándolas actualmente como ISO 7919 (1-5) e ISO 10816 (1-6), la última revisión de estas normas se realizó en el año 2001. La serie ISO 7919 regula los criterios de evaluación y medición de vibración en máquinas no reciprocantes para mediciones en el eje de máquinas rotativas. La serie ISO 10816 establece estos criterios para mediciones hechas sobre los pedestales o carcasa de las máquinas no reciprocantes. La tabla 2 resume el alcance de las series ISO 7919 y 10816. AMPLITUD DE VELOCIDAD DE VIBRACION PULGADAS / SEG. (VALOR PICO) SEVERIDAD DE LA VIBRACION 0,628 MUY RUDO 0,314 RUDO 0,157 LIGERAMENTE RUDO 0,0785 JUSTO 0,0392 BUENO 0,0186 MUY BUENO 0,0096 SUAVE 0,0049 MUY SUAVE
  • 6. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 6 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL NIVELES DE AMPLITUD DE VIBRACION PERMISIBLES PARA EQUIPOS ROTATIVOS ESTANDARES INDUSTRIALES NORMAS ISO 10816 La norma ISO 10816-3 clasifica cuatro zonas de condiciones de trabajo: Zona A, Verde: Amplitudes máximas para máquinas nuevas recién puestas en operación. Zona B, Amarillo: Amplitudes máximas para operación continua. Zona C, Naranja: La condición es aceptable solo por un limitado periodo de tiempo. Zona D, Rojo: Vibración perjudicial y peligrosa, una falla catastrófica puede ocurrir en cualquier momento. TABLA 2. ESTANDAR ISO 10816
  • 7. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 7 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Adicionalmente al tipo de apoyo - Rígido o Flexible - se definen además cuatro grupos de máquinas: Grupo 1: Máquinas grandes y motores eléctricos con altura de eje mayor a 315 mm, generalmente apoyada en cojinetes planos. Grupo 2: Máquinas medianas y motores eléctricos con altura de eje entre 160 y 315 mm, generalmente apoyadas en rodamientos y con velocidad de operación superior a 600 RPM. Grupo 3: Bombas de una o varias etapas con motores externos con potencia superior a 15 KW apoyadas en cojinetes planos o rodamientos. Grupo 4: Bombas de una o varias etapas con motores integrados apoyadas en cojinetes planos o rodamientos. CONSIDERACIONES ECONOMICAS El objetivo de un Programa de Mantenimiento Predictivo y los beneficios derivados de el, encierran un no despreciable ahorro económico que debe ser considerado por la gerencia de todas las empresas. Ing.Gustavo Adolfo Chávez Mantenimiento Predictivo
  • 8. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 8 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Introducción Ya se ha demostrado muchas veces que la señal de vibración de una máquina en operación dá mucha más información acerca del funcionamiento interno de la máquina que cualquier otra clase de prueba no destructiva. Un rodamiento con un pequeño defecto incipiente, provocará un cambio delator en la vibración de la máquina de la misma manera que un desbalanceo, una desalinación o una cantidad de otras fallas. El análisis de vibraciones, cuando está aplicado correctamente, permite detectar pequeños defectos mecánicos incipientes mucho antes que representen una amenaza en contra de la integridad de la máquina. De esa manera, nos dá el tiempo suficiente para programar el mantenimiento para acomodar las necesidades de la gerencia de planta. De esa manera es la gerencia de planta la que controla las máquinas en lugar que sea viceversa. La medición de vibración y su análisis son las bases del Mantenimiento Predictivo, que forma un fuerte contraste con la práctica de mantenimiento del tipo histórico "funcionar hasta fallar. " Varios estudios, como el que llevó a cabo el Instituto de la Investigación de la Energia Electrica (EPRI) demostraron que en promedio, la indústria gasta $17 por año por caballo vapor, en el mantenimiento de la maquinaria. , si se practica, "funcionar hasta fallar". Técnicas de mantenimiento predictivas aplicadas correctamente redujeron esta cantidad hasta $9 por caballo vapor. Historia del análisis de vibración y su uso en el mantenimiento de maquinaria El primero analizador de vibración fué el cerebro humano, combinado con los sentidos del oido y del tacto, y todavia es uno de los mejores cuando el sujeto está bien entrenado. Muchos operadores de máquinas y gente de mantenimiento son capaces de diagnosticar problemas de máquinas por el tacto y con el uso de su fiel mango de escoba o desarmador para transmitir el sonido de un rodamiento al oido. El mecanismo del oido humano es extremadamente apto para reconocer patrones y muchas veces es capaz de reconocer las señales distinctivas, causadas por un defecto tal como una astilla en el anillo de un rodamiento con bolas. Desgraciadamente el analizador de vibraciones humano no tiene salida eléctrica, tiene una memoria deficiente y por lo general se jubila en la cumbre de su productividad.
  • 9. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 9 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Para incrementar la consistencia y para poder recordar las historias en el tiempo, necesitamos poder poner números a las mediciones de vibraciones y guardar archivos. Esos son las áreas donde el analizador de vibración humano falla. Era inevitable que fueran desarrollados métodos mecánicos y electrónicos para ese propósito. Los primeros medidores de vibración fueron introducidos en los años 1950. Ellos medían el nivel general o nivel de banda ancha de vibración en maquinaria, o bien en mils (milésimos de pulgada) pico a pico de desplazamiento vibratorio o en pulgadas por segundo ( PPS ) de velocidad vibratoria. Un poco más tarde, los filtros análogos fueron agregados para poder hacer la diferencia entre los componentes de frecuencia diferente y de esta manera producir una especie de espectro de vibración. Los años 1970 vieron la llegada de la computadora personal y el procesador de las señales digitales que lleva al analizador TRF y eso posibilitó el cálculo de un espectro de frecuencias muy rápido. , desde una señal de vibración grabada. Los primeros analizadores eran muy voluminosos y pesaban hasta 35 kilogramos. , y eso les hacia más adecuados como instrumentos de laboratorio que como unidades portátiles para uso en la industria. Los años 1980 vieron la explotación del microprocesador en un único chip de silicón. y éste fue seguido muy rapidamente por el verdadero analizador de señales digitales portatil. , activado por baterias. Es un aparato que junto con un programa de computadora almacena los datos y maneja los aspectos lógicos de la recopilación de datos, que revolucionó la aplicación del análisis de vibración en el diagnóstico de maquinaria.
  • 10. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 10 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL EQUIPOS ANALIZADORES DE VIBRACION O COLECTORES FFT Un proceso de análisis de vibraciones en maquinaria, inicia por la obtención de una buena señal. Si no se tiene el cuidado de aplicar una configuración de la medición acorde a la respuesta en frecuencia, muy posiblemente se entrará a trabajar con información distorsionada: tendencias no confiables, espectros con amplitudes no reales y formas de onda sesgadas.
  • 11. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 11 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL CONCEPTOS BÁSICOS Que es Vibración? En su forma más sencilla, una vibración se puede considerar como la oscilación o el movimiento repetitivo de un objeto alrededor de una posición de equilibrio. La posición de equilibrio es la a la que llegará cuando la fuerza que actua sobre él sea cero. Este tipo de vibración se llama vibración de cuerpo entero, lo que quiere decir que todas las partes del cuerpo se mueven juntas en la misma dirección en cualquier momento. El movimiento vibratorio de un cuerpo entero se puede describir completamente como una combinación de movimientos individuales de 6 tipos diferentes. Esos son traslaciones en las tres direcciones ortogonales x, y, y z, y rotaciones alrededor de los ejes x, y, y z. Cualquier movimiento complejo que el cuerpo pueda presentar se puede descomponer en una combinación de esos seis movimientos. De un tal cuerpo se dice que posee seis grados de libertad. Por ejemplo un barco se puede mover desde adelante hacia atras ( ondular )desde abajo hacia arriba y de babord hacia tribord. También puede rodar en el sentido de la longitud (rodar), girar alrededor del eje vertical, (colear) y girar alrededor del eje babor-tribor (arfar) Supongamos que a un objeto se le impide el movimiento en cualquiera dirección excepto una. Por ejemplo un péndulo de un reloj solamente se puede mover en un plano. Por eso, se le dice que es un sistema con un grado único de libertad. Otro ejemplo de un sistema con un grado único de libertad es un elevador que se mueve hacia arriba y hacia abajo en el cubo del elevador. 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 a dentro del objeto. Mas adelante veremos que la proporcion (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 dependen del estado de la máquina, y el conocimiento de sus caracteristicas e interacciones permite de diagnosticar un problema de la máquina.
  • 12. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 12 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL CARACTERÍSTICAS DE LA VIBRACIÓN Una máquina puede analizarse como la analogía del modelo masa-resorte. La masa, es la masa misma de la máquina, incluyendo la parte fija y la parte rotativa. El resorte, es la capacidad de deformación del sistema cuando se somete a esfuerzos mecánicos. Hay una tercera variable que es el amortiguamiento y es la capacidad de restablecimiento de la máquina cuando es deformada por algún tipo de esfuerzo mecánico. La causa de la vibración, independientemente de cuál sea ésta, es una fuerza que cambia tanto en magnitud como en dirección en el tiempo. Estas causas tienen sus propias características que dependen de la manera como dichas fuerzas se hayan generado. Las causas o perturbaciones más frecuentes que pueden producir vibraciones son: desbalanceo, desalineamiento, daño en rodamientos, defectos en engranajes, juego mecánico, problemas en bases y estructuras, defectos eléctricos, disturbios aerodinámicos e hidrodinámicos, entre otros. Lo que podemos Escuchar o Sentir de la máquina, es solo “parte de su historia”. Mediante el Análisis de Vibraciones, se puede detectar una amplia variedad de condiciones de falla. límite inferior límite superior Posición neutral resorte Un ciclo desplazamiento tiempo masa
  • 13. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 13 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL En la tabla siguiente se presenta una lista de posibles fuentes de vibración y las causas que originan las mismas. FUENTES DE VIBRACIÓN DESCRIPCIÓN Accionamiento Equipo que proporciona la potencia motriz que puede ser motor eléctrico, turbina, motor diesel, motor hidráulico. Transmisión Corresponde a manchones, uniones, cadenas, acoplamientos, engranajes, poleas, correas, reductores. Máquina Es la unidad accionada. Bombas, compresores, ventiladores, refinadores, molinos, alimentadores, cintas, etc. Conducción Se trata de las instalaciones de conducción de termofluidos, tales como ductos y tuberías con sus singularidades. Fluido Es el líquido o gas transportado o tratado y sus características físico – químicas. Rotores Desbalanceo, rodete excéntrico, flexionamiento de ejes, desalineación angular y radial, manchón excéntrico – acoplamiento dañado – desalineación de poleas – correas tirantes Aerohidrodinámicos Álabes dañados, objeto extraño en rodete, desajuste axial, flujo pulsante, cavitación, golpe de ariete. Engranajes Apretado, suelto, diente dañado, engranaje desalineado, excéntrico o desgastado. Rodamientos Pistas dañadas, rodamiento seco, juego radial excesivo, rodamiento apretado, juego axial excesivo, jaula o bolillas dañadas. Problemas estructurales Distorsión de carcaza, roce de sellos, falta de rigidez en cojinetes, fundación dañada, bastidores quebrados, fuerza de cañerías, resonancia en la base, excitación externa. Eléctricos Barra fisurada, carbones apretados o sueltos, colector dañado, defecto de rectificación, entrehierro variable, desequilibrio de fases, problemas de frecuencia. Partes sueltas Rodete suelto, camisa suelta, rodamiento suelto, soltura de pernos en la base, manchón suelto, polea suelta, correas flojas.
  • 14. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 14 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL PARAMETROS QUE DEFINEN UNA VIBRACION Frecuencia y Periodo de Vibración. Una vibración periódica es el movimiento que ocurre cuando una partícula realiza un movimiento oscilatorio alrededor de una posición de referencia, repitiéndolo de la misma manera luego de haber trascurrido una determinada cantidad de tiempo T. La forma más simple de movimiento periódico es el llamado movimiento armónico simple, representado en la siguiente figura. El periodo de vibración (T), es el tiempo transcurrido entre dos condiciones sucesivas e iguales de movimiento. La frecuencia (f) se calcula a partir de la inversa del periodo. Si el periodo indica el tiempo de una oscilación, la frecuencia indica el número de ciclos de oscilación producidos por unidad de tiempo. La frecuencia normalmente se expresa en ciclos por segundo (CPS) lo que se conoce también como Hertz (Hz). Un Seg. De tiempo Período = 1/Frecuencia
  • 15. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 15 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL En las figuras anteriores se muestra un ventilador que gira cinco veces cada segundo, es decir, que su Frecuencia de giro es de 5 Hertz, o de 300 CPM (5 x 60). La frecuencia nos permite conocer el CUÁL de la Vibración, es decir: cuál problema (por ejemplo: Desalineamiento o Falla en Rodamientos) o cuál componente es el causante del cambio en el comportamiento (por ejemplo: Engranaje o Acople). Si no hubiera fricción en el sistema, la oscilación continuaría en la misma proporción y en la misma amplitud para siempre. Este movimiento armónico sencillo idealizado, casi nunca se encuentra en sistemas mecánicos reales. Cualquier sistema real tiene fricción y eso hace que la amplitud de la vibración disminuya gradualmente ya que la energia se convierte en calor. Las definiciones siguientes son aplicables al movimiento armónico sencillo: T=el periodo de la onda El periodo es el tiempo necesario para un ciclo, o para un viaje ida y vuelta, o de un cruce del nivel cero hasta el siguiente cruce del nivel cero en la misma dirección. El periodo se mide en segundos o milisegundos dependiendo de que tan rápido se cambie la onda. F=la frecuencia de la onda = 1/T La unidad de frecuencia es el Hz, llamada por el cientìfico alemán, Heinrich Herz, que fue el primero a investigar las ondas radio. La frecuencia es el número de ciclos que ocurren en un segundo, y sencillamente es el recíproco del período. Medición de Amplitud de Vibración Las definiciones siguientes son de aplicación a la medición de la amplitud de las vibraciones mecánicas. Amplitud Pico (Pk) es la distancia máxima de la onda del punto cero o del punto de equilibrio. Amplitud Pico a Pico (Pk-Pk) es la distancia de una cresta negativa hasta una cresta positiva. En el caso de una onda senoidal, el valor pico a pico es exactamente dos veces el valor pico, ya que la forma de la onda es simétrica. Pero eso no es necesariamente el caso con todas las formas de ondas de vibración, como lo veremos dentro de poco.
  • 16. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 16 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Amplitud Raiz del Promedio de los Cuadrados (RPC) Es la raiz cuadrada del promedio de los cuadrados de los valores de la onda. En el caso de una onda senoidal el valor RPC es igual a 0. 707 del valor pico, pero esto es solo válido en el caso de una onda senoidal. El valor RPC es proporcional al área abajo de la curva. Si se rectifica a a los picos negativos, eso quiere decir si se les hace positivos, y el área abajo de la curva resultante está promediado hasta un nivel medio este nivel es proporcional al valor RPC. La amplitud de vibración se puede medir en tres variables: Desplazamiento, velocidad y aceleración. • Desplazamiento es la distancia recorrida por el punto medido, debido a la vibración. • La Velocidad de la vibración es aquella experimentada por el punto medido al pasar por la posición neutra. Matemáticamente es la primera derivada del desplazamiento en función del tiempo, es decir que mide las variaciones de la posición o desplazamiento. La velocidad alcanza un máximo cuando la masa pasa por la posición de equilibrio y es cero cuando invierte su movimiento en los extremos. • Aceleración es el cambio de Velocidad en el tiempo y es la segunda derivada del Desplazamiento. La aceleración alcanza su punto máximo en el instante en que la velocidad está en su punto mínimo, es decir, en el punto donde la masa ha desacelerado hasta detenerse y está por comenzar a acelerarse nuevamente en la dirección opuesta.
  • 17. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 17 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Las unidades de medición de estas tres variables son: VARIABLE INGLESA MÉTRICA DESPLAZAMIENTO MILS pico pico Micrones pico pico VELOCIDAD in/sec rms o pico mm/seg rms G pico G rms o pico ACELERACIÓN in-seg2 mm/seg2 De acuerdo al sistema métrico utilizado, las unidades en la cuales se puede medir la vibración cambian. Esta selección es importante al momento de buscar en una tabla si un valor de vibración se encuentra dentro de valores buenos, aceptables o si es crítico. Podríamos incurrir en un error si mezclamos unas unidades con otras, dando un diagnóstico falso. Cuando se comparan valores de Amplitudes Globales, ambas señales se deben medir en el mismo rango de frecuencias y con el mismo factor de escala. 0 90 180 270 360 DisplacementVelocityAcceleration Tiempo
  • 18. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 18 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Las unidades de amplitud pueden ser convertidas de un tipo de sensor o medicion a otro, utilizando las siguientes formulas, y asignando estos valores y estas variables: A = Aceleracion en g’s (pulg/seg²) - Pk V= Velocidad en (pulg/seg) - Pk D= Desplazamiento en Mils - Pk-Pk π = 3.1416 g= constante gravitacional 386 pul/seg² (980 mm/seg²) f = frecuencia en Hz 1. V= 0.0031416 x f x D 2. V= 61.34 x A / f 3. D= 318.3 x V / f 4. D= 19,570 x A / f ² 5. A= 0.0000511 x D x f ² 6. A= 0.0162 x V x f O tambien se puede utilizar: Velocidad = 2πfD Aceleracion = 2πfV = (2πf) ²D D = Desplazamiento pico (Pulgadas) f = frecuencia en Hz V = Velocidad en (pulg/seg) A = Aceleracion en (pulg/seg²) (1 g = 386.1 pulg/seg² ) Recuerden que:
  • 19. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 19 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL El Concepto de Fase Fase es una medida de la diferencia de tiempo entre dos ondas senoidales. Aunque la fase es una diferencia verdadera de tiempo, siempre se mide en terminos de ángulo, en grados o radianes. Eso es una normalización del tiempo que requiere un ciclo de la onda sin considerar su verdadero periodo de tiempo. La diferencia en fase entre dos formas de onda se llama a veces el desplazamiento de fase. Un desplazamiento de fase de 360 grados es un retraso de un ciclo o de un perìodo de la onda, lo que realmente no es ningún desplazamiento. Un desplazamiento de 90 grados es un desplazamiento de 1/4 del periodo de la onda etc. La fase nos permite entre otras cosas, conocer cómo se mueven los apoyos de una máquina a una frecuencia determinada. La fase vibratoria se mide en grados angulares usando tanto una luz estroboscópica como una célula fotoeléctrica. La fase es la medición de cómo una parte se mueve o vibra en relación con un punto de referencia fijo. Un ángulo de desfase de 180° significa que está justamente en oposición de fase. Si son dos masas que se mueven con la misma frecuencia siempre mantendrán la misma fase de diferencia.
  • 20. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 20 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Notense que la aceleración es 180 grados fuera de fase en relación al desplazamiento. Esto quiere decir que la aceleración de un objeto vibrando siempre estará en la dirección opuesta al desplazamiento. Es posible definir otro parámetro , que es la proporción de cambio de la aceleración, y se llama jalón. Jalón es lo que se siente, cuando se para su carro, si se mantiene una presión constante en el pedal del freno. Realmente es la terminación brusca de la aceleración. Los constructores de elevadores les interesa la medición del jalon, ya que los pasajeros de elevadores son especialmente sensibles a las variaciones de aceleración. Resúmen de Unidades de Amplitud En el sistema inglès de medición, el desplazamiento se mide generalmente en mils (milésimos de pulgada), y el valor pico a pico se usa por convención. La velocidad generalmente se mide en pulgadas por segundo y la convención es de usar el valor pico o el valor RPC. Lo mas común es de usar el valor pico, no porque sea mejor, pero debida a una larga tradición. La aceleración se mide generalmente en Gs. 1 G es la aceleración debida a la gravedad en la superficie de la tierra. El G en realidad no es una unidad de aceleración--es sencillamente una cantidad de aceleración a que estamos sometidos como habitantes de la tierra. A veces la aceleración se mide en pulgadas por segundo por segundo (pulgadas/seg²) o m/seg ², que son unidades verdaderas. Un G es igual a 386 pulgadas / seg² o 9. 81 m/seg². El procedimiento de convertir una señal de desplazamiento hacia velocidad o de velocidad hacia aceleración es equivalente a la operación matemática de diferenciación Del modo contrario, la conversión de aceleración a velocidad o de velocidad a desplazamiento es la integración matemática. Es posible llevar a cabo estas operaciones
  • 21. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 21 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL con instrumentos que miden la vibración y de esta manera convertir los datos de cualquier sistema de unidades a cualquier otro. Desde un punto de vista práctico la diferenciación es un procedimiento ruidoso en si, y muy raras veces se lleva a cabo. La integración, por otra parte se lleva a cabo con mucha precisión, con un circuito eléctrico muy barato. Esa es una de las razones de que el acelerómetro de hecho es el transductor estandard para medición de vibraciones, ya que su señal de salida se puede integrar fácilmente una o dos veces para mostrar velocidad o desplazamiento. La integración no es adecuada para señales con una frecuencia muy baja (Abajo de 1 Hz), ya que en esta área el nivel de ruido se va incrementando y la precisión del procedimiento de integración padece. La mayoria de los integradores disponibles comercialmente funcionan correctamente arriba de un Hz, lo que es lo suficiente bajo para casi todas las aplicaciones de vibraciones. FRECUENCIAS NATURALES Muchos problemas mecánicos se reconocen por un cambio en las amplitudes de las vibraciones mecánicas. Para entender y diagnosticar correctamente las características vibratorias de las maquinarias rotantes, es esencial para el analista entender la física de los movimientos dinámicos. Esto incluye la influencia de la rigidez y la amortiguación sobre la frecuencia de vibración de una masa oscilatoria – tanto como la interrelación entre la frecuencia, desplazamiento, velocidad y aceleración de un cuerpo en movimiento. Para alcanzar un diagnóstico exitoso y aceptable en tiempo y forma deben considerarse muchas facetas de un problema mecánico. Por ejemplo, para identificar y solucionar un problema de vibración mecánica se debe considerar entre otras: • Impacto económico • Tipo de maquinaria y construcción • Historia de la maquinaria – tendencias – fallas • Distribución de frecuencias • Distribución y dirección del movimiento vibratorio • Vibración forzada o libre El impacto económico está directamente asociado con la criticidad de la máquina. Un problema en un compresor primario debería recibir atención inmediata, mientras que un problema de sello en una bomba de reflujo auxiliar debería recibir una prioridad menor. Claramente, los tipos de maquinarias y la historia de fallas son piezas importantes de información. Además, la frecuencia de la vibración, la ubicación y dirección del movimiento son indicadores del tipo de problema y la severidad del mismo. Tradicionalmente, las clasificaciones de vibraciones forzadas y libres son usadas para identificar el origen de la excitación. Esto provee información considerable para la futura
  • 22. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 22 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL corrección potencial. Para propósitos de explicación, la siguiente lista identifica algunos mecanismos de vibraciones forzadas y libres. Mecanismos de vibraciones forzadas: • Desbalanceo de masa • Desalineación • Eje curvo • Giroscopio • Contacto de engranajes • Roces del rotor • Excitaciones eléctricas • Excitaciones externas Mecanismos de vibraciones libres: • Cuña de aceite • Batido por aceite o vapor • Fricción interna • Resonancia del rotor • Resonancia estructural • Resonancia acústica • Excitación aerodinámica • Excitación hidrodinámica Los problemas de las vibraciones forzadas son generalmente resueltos removiendo o reduciendo la excitación. Estos problemas son típicamente más fáciles de identificar y resolver que los problemas de vibraciones libres. Los mecanismos de vibraciones libres son fenómenos auto-excitados que son dependientes de la geometría, masa, rigidez y amortiguación del sistema mecánico. Las correcciones de problemas de vibraciones libres pueden requerir modificaciones físicas de la máquina. Como tales, este tipo de problemas suelen ser difíciles de corregir. El éxito en el tratamiento de problemas auto- excitados está directamente relacionado a la habilidad del analista para entender y aplicar los principios apropiados.
  • 23. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 23 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL RESONANCIA Cuando en un sistema coinciden una Frecuencia Natural (Fn) y una Frecuencia de Operación (Fo), el sistema entra en Resonancia. Si se trata de la Frecuencia Natural del rotor, excitada por la Frecuencia de Rotación, entonces hablamos de Velocidad Crítica, es decir, la Resonancia del Rotor ADICION DE OTRA FUENTE DE VIBRACION El roce genera una señal adicional. La onda se torna más compleja. La frecuencia adicional es cercana a 80 Hz (4800 CPM). Las ondas se suman y la nueva onda trata de ser sinusoidal (como la del desbalanceo), pero tiene una perturbación adicional.
  • 24. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 24 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL SENSORES DE VIBRACIÓN TIPOS DE SENSORES Los sensores de vibración más utilizados son: • Acelerómetros • Sensores de velocidad • Sensor de proximidad de corrientes parásitas de Eddy o sondas • Sensor de desplazamiento de contactos con el Eje y Shaft Rider Sensores De Aceleración Piezoeléctricos. Un sensor de aceleración (acelerómetro) es un transductor electromecánico que produce como respuesta a una aceleración mecánica una carga eléctrica proporcional. El corazón de un acelerómetro es un elemento piezoeléctrico, generalmente de un cerámico ferro eléctrico artificialmente polarizado. Estos elementos tienen la propiedad de producir una carga eléctrica que es directamente proporcional a la deformación y por lo tanto a la fuerza aplicad cuando trabaja con cargas que pueden ser de compresión o corte. En la práctica, el diseño de los acelerómetros se efectúa de manera tal que los elementos piezoeléctricos estén cargados con una masa y precargados con un resorte. Cuando el sistema está sometido a una vibración, las masas ejercen una fuerza variable sobre el elemento piezoeléctrico que es directamente proporcional a la aceleración. Para frecuencias que se encuentren por debajo de la frecuencia de resonancia del conjunto, la aceleración de las masas será la misma que la aceleración de la base y el nivel de la señal producida será proporcional a la aceleración a que está sujeto el acelerómetro.
  • 25. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 25 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Los sensores de aceleración piezoeléctricos son los sensores mas ampliamente utilizados hoy en día debido a que han logrado ampliar enormemente su rango de frecuencias y su estabilidad ante los cambios de temperatura. Pueden conseguirse modelos para sensar vibraciones de baja frecuencia en máquinas que giran hasta a 12 RPM; también existen modelos especiales para altas frecuencias (hasta 10 KHz). Uno de los avances mas determinantes ha sido el desarrollo de sensores con “Circuito Internamente de Procesado” (ICP) los cuales permiten mayor confiabilidad y limpieza en las señales de salida. Sensores de Velocidad (Magneto – Resorte) El sensor de velocidad del tipo magneto suspendido no necesita poder eléctrico, ya que es autopotenciado. Normalmente se le denomina sensor “sísmico” (aunque este término también abarca a los sensores de aceleración piezoeléctricos). Dentro de una cápsula hermética se encuentra un magneto suspendido entre resortes, algunas veces inmerso en un fluido de amortiguamiento. Solidario a la cápsula existe un bobinado. Cuando existe movimiento relativo entre el magneto y el bobinado se induce un voltaje proporcional a la velocidad del movimiento vibratorio del sistema sobre el cual se monta el sensor. Su rango de frecuencias va desde 10 Hz. hasta 1000 Hz. • Son dispositivos resistentes • Operan en bandas anchas de frecuencias (desde cerca de 0 Hz hasta 40 kHz o más) • Buena respuesta en altas frecuencias • Algunos modelos son aptos para altas temperaturas • Requieren electrónica adicional (puede estar dentro del mismo) • Usualmente para medir la vibración del cuerpo de la máquina o soporte. • Efectivos en el rango de baja a media frecuencia (10 Hz a aprox. 1.500 Hz) • Generan su propia señal.
  • 26. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 26 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Sensores de Velocidad (Piezoeléctrico) Este tipo de transductores denominados PVT, realizan el trabajo de un acelerómetro de propósito general y tienen la característica de un colector electrodinámico de velocidad para equipos de baja velocidad. Suministran una señal con una fidelidad superior a la de los acelerómetros estándar en el rango de 90 a 3600 rpm. Los transductores de estado sólido del tipo PVT son más confiables y tienen una respuesta en frecuencia mayor que un sensor electrodinámico. Básicamente está constituido por un acelerómetro piezoeléctrico con un microcircuito conversor de velocidad. Sensores de Desplazamiento por Corrientes Parásitas También llamado sensor de proximidad, sensor tipo Eddy o de no contacto. Se monta generalmente en las cajas de los apoyos de máquina. Está basado en el principio eléctrico de las corrientes de fuga. Convierte un movimiento mecánico en una señal eléctrica análoga que es proporcional al desplazamiento, es decir, el espacio ocupado por la vibración del sistema. Un elemento de potencia recibe alimentación DC y la entrega a un circuito de alta frecuencia (entre 100 Khz. y 2 Mhz), dentro del cual se encuentra un transductor, cuyo extremo se aproxima al eje de la máquina. En este extremo se encuentra una pequeña bobina que forma un campo magnético que induce corrientes de Eddy en el eje, produciendo una caída de voltaje en el circuito oscilador proporcional a la distancia entre eje y sensor (llamada normalmente “offset”). La señal de • Realmente, es un Acelerómetro Piezoeléctrico • Tiene un “integrador” interno, para convertir la señal a Velocidad • Entrega una señal muy limpia • Útil en aplicaciones de maquinaria papelera. • También en balanceo de rotores • Miden distancias relativas entre dos superficies. • Respuesta con exactitud a bajas frecuencias • Sensibilidad limitada en alta frecuencia
  • 27. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 27 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL salida del transductor es un voltaje DC proporcional al offset sobre un rango limitado. Ya que el eje rota, la señal DC variará, formando una señal dinámica AC, la cual representa el cambio en el offset en el tiempo; esta variación de voltaje es procesada como síntoma del comportamiento dinámico del eje. El sistema realiza una medición relativa, por lo tanto no puede utilizarse para mediciones globales, ya que se mueve solidario con la carcaza (o el elemento en el que esté montado). Puede utilizarse como sensor de fase o contador de revoluciones, si se le dispone de tal manera que "mire" una discontinuidad en el eje (por ejemplo un cuñero), lo cual produce un tren de pulsos eléctricos espaciados a cada ciclo de rotación. Estos sensores tienen un rango de frecuencias alcanza hasta 1000 Hz. Su aplicación principal se da en el campo de las turbo maquinas: Centrales hidroeléctricas, turbinas a gas y a vapor. Un aspecto clave es que su enfoque se centra en el análisis de “orbitas”. SELECCIÓN DE LOS SENSORES Son varios los factores a tener en cuenta a la hora de seleccionar un sensor para una aplicación determinada. Sin embargo se deben tener en cuenta principalmente tres: rango de frecuencias, nivel o amplitud experimentada por el sistema y temperatura de operación. El factor mas determinante es el rango de frecuencias a medir; los sensores de desplazamiento se utilizan para rango de 1 a 100 Hz; los sensores de velocidad se
  • 28. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 28 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL utilizan desde bajas hasta medias frecuencias (1 a 1000 Hz); los sensores de aceleración fueron utilizados inicialmente para aplicaciones especiales de alta frecuencia, pero por su desarrollo ahora son utilizados para bajas y medias frecuencias. El siguiente esquema ilustra la aplicación. Al medir Desplazamiento obtenemos énfasis en los eventos de baja frecuencia, mientras que los eventos de alta frecuencia se ven minimizados. Al medir Aceleración, obtenemos énfasis en los eventos de alta frecuencia, los cuales requieren de grandes fuerzas para lograr muy rápidos cambios de dirección en el movimiento vibratorio. La Velocidad, es estable para un amplio rango de frecuencia, lo cual constituye una razón para que sea el parámetro de evaluación de maquinaria industrial. B. PLANOS DE MEDICIÓN Es necesario establecer mediciones en las tres direcciones: horizontal, vertical y axial. En el proceso de análisis, se puede establecer por ejemplo que existe un problema de deficiencia en el anclaje, si la vibración Vertical es mayor a la Horizontal. Es posible también, tener bastante certeza de la presencia de Desalineamiento, cuando son elevadas las mediciones Axiales. 10 100 1,000 10,000 Frecuencia(Hz) 10 1.0 0.1 1 0.01 100 Desplazamiento (mils) Aceleración (g's) velocidad (in/sec.) Rango normal de operación Amplitud (mils, in/sec..., g’s)
  • 29. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 29 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL El montaje radial es el más común. Hay que evitar las posiciones con variaciones de temperaturas o excesiva condensación y en el caso de acelerómetros, el flujo de aire/fluidos sobre el sensor. Dado que conocemos cómo los problemas crean vibraciones en cada plano, la lectura en los tres sentidos puede ayudarnos a interpretar el origen de las mismas: En máquinas horizontales: Horizontal: El desbalanceo es la causa mas común de vibraciones en el plano radial (horizontal y vertical). Normalmente las máquinas son más elásticas en el plano horizontal, por lo tanto el desbalanceo se manifiesta generalmente en este sentido. Vertical: normalmente es menor que en el plano horizontal, debido a la diferencia de rigidez mencionada, y a la acción de la gravedad. Axial: En condiciones ideales presenta valores más bajos que las radiales, dado que las fuerzas generalmente son perpendiculares al eje. Sin embargo, los problemas de desalineaciones crean vibraciones en este sentido.- Nota - Esta es una descripción como guía de casos generales. Equipos montados verticalmente, o con rotores en voladizo u otros casos particulares, pueden mostrar diferentes repuestas. Es importante resaltar, que el sensor tiene mayor sensibilidad en la dirección en la cual es montado. También se debe tomar la lectura, lo mas cerca posible del cojinete y evitar posicionar el sensor sobre partes muy delgadas, pues pueden presentar resonancias o flojedades. En algunas ocasiones, simplemente no es posible físicamente obtener las tres mediciones; en términos generales, es aceptable contar con Horizontal y Vertical en cada apoyo de maquina y una medición Axial por cada eje. Niveles de Vibración. Un hecho notable en las maquinarias rotativas es que los síntomas de un defecto mecánico que afecta el comportamiento dinámico de la máquina son básicamente dos: Vibración y temperatura. Toda máquina, aún cuando es nueva, exhibe un comportamiento vibratorio que es la consecuencia de las tolerancias del proceso de fabricación; pero a medida que se comienzan a manifestar pequeñas anomalías las vibraciones comienzan a aumentar. Es evidente entonces que es posible establecer una correlación entre el estado de la maquinaria y el nivel vibratorio, es decir definir las bandas de tolerancias en las mediciones de vibración. Podemos definir las tolerancias de las vibraciones como el desvío aceptable a partir del nivel vibratorio que la experiencia ha admitido como satisfactorio. En la práctica industrial, los valores admitidos como tolerancias son los límites aceptados para distintas severidades de vibración. Hoy en día la industria ha aceptado e incorporado en un sentido muy amplio la práctica de las técnicas de Mantenimiento Predictivo, y muy particularmente las relacionadas con las mediciones de vibraciones para determinar el estado de condición, utilizando todas las capacidades que las mismas suministran. Un programa de Mantenimiento Predictivo
  • 30. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 30 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL utiliza computadoras personales, instrumentos de mano para medición global o espectral de las vibraciones y técnicas de monitoreo on-line que son las que suministran los datos necesarios para evaluar el estado de condición de la máquina. Con base a los sistemas de predictivo que se utilizan, el proceso de evaluación de datos se ha podido automatizar profundamente, pudiéndose obtener conclusiones en forma rápida y con mínima intervención del analista, si previamente se hubieran establecido valores de alarma adecuados. El problema en esta última acción implica que el analista conoce de antemano la condición de normal para un determinado componente de un equipo, de modo que la condición de anormal es la que supera los valores de tolerancias establecidos o valores permitidos. Para una tendencia de valores globales en condiciones normales de una máquina nueva o después una reparación se fijan los niveles de alarma por algún criterio con base a la propia tendencia o en función de algún standard o norma. Se toma un nivel de alarma y un segundo nivel de alarma o también llamado nivel de peligro. Desafortunadamente sabemos de la dificultad práctica que tenemos para establecer los valores de alarmas, ya que al establecer un sistema de Predictivo por primera vez se carece del conocimiento necesario sobre el comportamiento de la máquina. La respuesta típica que se tiene al alcance de las manos para vencer a este dilema, está dada por el uso, en el inicio de un programa de normas standard que permiten tener niveles de medición aceptables sobre una gama amplia de equipos. Existen diferentes normas que pueden aplicarse para establecer valores de alarma en las máquinas. Todas ellas se basan en el tipo, tamaño y velocidad de la máquina, y a menudo fueron desarrolladas por las propias firmas constructoras para tener test de aceptación de los equipos durante el
  • 31. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 31 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL período de puesta en marcha. El problema clásico con este tipo de standards es que los valores reales de vibración no suelen corresponderse a las mismas condiciones con las que se establecieron los valores adoptados por las normas, debido a que las condiciones de contorno de las mismas no se pueden obtener en un ambiente industrial, como por ejemplo: máquinas de velocidad variable hacen poco practicable los valores de normas, variaciones en la elasticidad de la estructura de montaje cambian significativamente los valores de vibración, algunas máquinas son extremadamente sensibles a los cambios de velocidad, en la práctica los valores leídos en un punto pueden estar influenciados por las vibraciones de máquinas vecinas, variaciones en la carga hacen variar los valores de vibración. Los valores establecidos por las normas se aplican a mediciones globales, que es un algoritmo que determina el valor RMS, el valor pico o pico a pico sobre un ancho de banda determinado (generalmente 1 Hz a 1000 Hz). Desafortunadamente, otra desventaja que tiene el uso de estas normas es que el valor global es poco sensible a los pequeños cambios que se originan en la energía de las vibraciones debidas a fallas en rodamientos, problemas eléctricos, defectos en engranajes y otros que poseen valores de energía similares. Si se colocan los niveles de alarma de modo que detecten cambios en defectos que poseen una energía alta de vibración, tales como desbalanceo o partes flojas, es improbable la detección de las fallas más pequeñas como las mencionadas. La inversa es también cierta. Esto es, si colocamos los niveles de alarma de modo tal que el programa de análisis usado detecte los cambios de poca energía, cambios en fallas tales como desbalanceo o desalineación aparecerán máquinas en alarma no deseadas. Por estas razones, la mayor parte de los analistas utilizan los valores de las normas sólo para suplementar algoritmos de análisis de alarmas más eficientes.
  • 32. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 32 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL EVALUACIÓN DE SEVERIDAD 4.1 MONITOREO DE MULTIPLES PARAMETROS Espectro en velocidad Espectro en aceleración Eventos en bajas frecuencias (desbalanceo, desalineación, etc.) se aprecian mejor en el espectro en velocidad. En tanto para las fallas de altas frecuencias generadas por rodamientos o engranajes, es mejor el espectro en aceleración. Espectro de Vibración. Es el conjunto de eventos vibratorios que se manifiestan en el tiempo y que son expresados en un formato amplitud-frecuencia. Este será la base de información del sistema vibratorio en el enfoque de diagnóstico. La mayor parte de las vibraciones en la realidad son combinaciones complejas de diferentes formas de onda. Para realizar un buen análisis es necesario descomponer las señales compuestas en señales simples a fin de estar entonces en condiciones de identificar las excitaciones correspondientes. Para tal efecto se utilizan los analizadores digitales con microprocesadores que ejecutan un algoritmo matemático llamado Transformada Rápida de Fourier (FFT).
  • 33. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 33 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Resolución en un Espectro de Vibración. La resolución es la menor diferencia en frecuencia que puede ser detectada entre dos componentes cercanos. Es igual a la banda base dividida entre el número de líneas. A mayor resolución (menor ancho de banda), más cantidad de muestras requeridas para realizar los cálculos necesarios. El número de muestras requeridas es igual a 2.56 veces el número de líneas (Límite de Nyquist).
  • 34. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 34 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL En un analizador de vibraciones el ancho de banda está determinado por el número de líneas escogido. Una línea es el lugar de un dato en el dominio de la frecuencia. El tiempo requerido para tomar un cierto número de muestras es igual al número de muestras divido entre la velocidad de muestreo. Un Colector de Datos ¨muestrea¨ la señal eléctrica proveniente de un sensor de vibración. La rata de muestreo, el número de muestras y la longitud del registro de tiempo, determinan la ¨Resolución¨ y Frecuencia Máxima CRITERIOS DE EVALUACION DE SEVERIDAD Las Tendencias son una buena base para establecer Periodicidad en las mediciones. También permiten optimizar los tiempos para intervención de maquinaria. Valor Global. Es la energía vibratoria total dentro de un rango de frecuencia. Incluye la combinación de todas las señales vibratorias dentro de un rango de frecuencia. No incluye las señales vibratorias fuera del rango de frecuencia especificado. Lo representa un valor numérico. Este valor de vibración global es el primer paso a tener en cuenta para empezar a analizar un equipo. Cuanta vibración tiene? Como estaba en la medición anterior?. Está dentro de la vibración global que me recomienda el fabricante de la máquina ?. DETECCIÓN Y ANÁLISIS Detección Los límites de alarmas son establecidos para cada medición. Cuando el valor medido supera este límite programado, el software de Mantenimiento Predictivo o el colector de datos avisa al analista del problema Análisis El análisis de las medidas de excepción provee información sobre el problema y sobre la causa raíz de fallas. En esta fase se estudian los espectros, las formas de onda, y las tendencias. Cuando se ha realizado una buena selección de los parámetros de análisis y alarmas, el equipo y el programa nos indican en donde podemos tener un posible problema. El paso siguiente es analizar los espectros, formas de onda e información adicional obtenida en el momento de realizar las mediciones, para determinar con exactitud el problema y su origen. Existe una amplia disponibilidad de equipos de medición producidos por diferentes fabricantes. Los objetivos que se proponen difieren levemente, pero la potencia y los resultados obtenidos marcan amplias diferencias.
  • 35. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 35 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Ha hecho carrera la realización simultánea de dos mediciones, una global, la cual es la suma de la amplitud de las señales a diferentes frecuencias, presentes en una misma medición, y otra por bandas selectivas, es decir, filtrando cada fuente o grupos cercanos de fuentes para concretar el aporte de cada una. Para esta última puede utilizarse la medición global y mediante software realizar la división para el análisis. La decisión sobre la metodología a utilizar depende de la capacidad del instrumento colector de datos y el rango lineal de los sensores utilizados. La frecuencia fundamental es la de rotación de la máquina medida; puede expresarse en ciclos por segundo (cps o Hertz), o en ciclos por minuto (CPM). Los armónicos son frecuencias cuyo valor es un múltiplo de la frecuencia fundamental. Se dividen en sincrónicos, no-sincrónicos y subsincrónicos. Los sincrónicos son frecuencias que se presentan a múltiplos enteros de la fundamental; también se expresan como ordenes (2 X RPM ó 2 X , ó segundo orden). Los no-sincronicos son frecuencias que ocurren a múltiplos no-enteros de la fundamental; ejemplo: 3.4 X RPM, 10.8 X RPM, etc. Los sub-sincronicos son señales de vibración que ocurren a frecuencias por debajo de la fundamental. Por ejemplo: 0.4 X RPM. Análisis del Espectro Desde el advenimiento de los analizadores FFT las técnicas de análisis en frecuencia se han vuelto un medio de identificación de fallas mediante la inspección de la vibración. Estas técnicas se han ido extendiendo desde la identificación directa de frecuencias simples hasta la suma y diferencia de análisis frecuenciales como un resultado de las habilidades de los analizadores FFT. El espectro presenta la información de la vibración en términos de la frecuencia y la amplitud. La técnica de análisis en frecuencia se realiza directamente relacionando parámetros tales como la velocidad de giro y otras frecuencias generadas por la máquina como pueden ser frecuencias de engrane, paso de hélice, defectos de rodamientos y defectos eléctricos, a las frecuencias obtenidas en el espectro. También pueden observarse en el espectro, frecuencias naturales excitadas por alguna fuerza externa o interna (resonancias) o alguna otra forma de energía aleatoria presente.
  • 36. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 36 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL MODELO ESPECTRAL (VELOCIDAD) A través del tiempo, en los sucesivos análisis, se van reconociendo características espectrales que representan problemas específicos. La siguiente es una guía general para máquinas típicas: 5.7 EJEMPLOS DE ESPECTROS 1 2 3 baseline espectro (norm) higher than normal 1X vibración signal 1X 2X 3X bearing freq.. gearmesh freq. higher than normal 1X and bearing vibración signals Espectro Base del equipo: Colectar mediciones cuando se sabe que la máquina está en buenas condiciones. 1 X velocidad de rotación es mayor que lo normal. Indica que la señal ocurre una vez por cada revolución. Típicamente causada por desalineación o desbalanceo. Un pico mayor que lo normal, en 1X rpm, y frecuencia de falla de cojinete, indica que la frecuencia rotacional ya ha causado daño en é t Mayor que lo normal en 1 x r.p.m. y frecuencia de cojinete Mayor que lo normal en 1 x r.p.m. Espectro de referencia, normal 1X 2X 3X 4X < 1X Bajas frecuencias: eventos rotacionales y sus armónicas. (Desbalanceo, desalineación, flojedades, etc.) Eventos de altas frecuencias (rodamientos, engranajes) 10X
  • 37. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 37 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Ejemplo 1: Es un espectro FFT normal. Este fue obtenido con una operación normal de la máquina, en la cual no se observan problemas. Típicamente, el pico de la izquierda es la frecuencia de rotación (1 X). Ocurre porque es normal un pequeño desbalanceo en el rotor. Otros picos en frecuencias aleatorias, representan vibraciones no perjudiciales. Otras son armónicas de las RPM, y la frecuencia natural de la máquina y rotor. Ejemplo 2: Muestra como el espectro FFT comienza a indicar una fuente de vibración excesiva. El FFT del ejemplo 2, fue obtenido cuando la máquina tenía un desbalanceo. En este, el pico a la velocidad de rotación se incrementa. Esta vibración es llamada fundamental, o de primer orden, o 1 X. Las armónicas están a dos, tres, n, veces la velocidad de rotación. Estas se denominan de segundo orden, tercer orden, etc. Ejemplo 3: El pico 1 X de la frecuencia del cojinete, más alto de lo normal, indica que el desbalanceo ya le ha causado daño. DIAGNÓSTICO DE FALLAS La mayor ventaja de los programas de mantenimiento predictivo actuales es la habilidad para diagnosticar los problemas mecánicos y eléctricos de la máquina, que se evidencian en los espectros de vibración, si la vibración excede los niveles de alarma espectrales y globales establecidos. Al analizar los espectros y comparando con los “espectros típicos”, se revela información invaluable acerca del origen del problema por lo que el analista debe plantearse preguntas como: • Qué frecuencias están presentes en el espectro y cómo se relacionan con la velocidad operativa de la máquina, es decir, son los picos presentes iguales a 1X, 2X, 3X, 5,78X RPM? • Cuáles son las amplitudes de cada pico? • Cómo se relacionan los picos de frecuencia entre ellos? Por ejemplo 2X RPM es mucho más alto que 1X RPM, hay un gran pico en 5,63X RPM, hay un gran número de armónicas de la velocidad de operación. • Finalmente, si hay picos de amplitud significativos, cuál es exactamente su origen? Es 7,43X RPM una frecuencia de rodamiento defectuoso? No es inusual que una máquina tenga dos o más problemas presentes en el mismo momento. Por ejemplo, si una máquina tuviera simultáneamente tanto soltura mecánica como desbalanceo del rotor, cada uno contribuiría frecuencias a su espectro, el cual mostraría RPM altas de 1X junto a armónicas múltiples de velocidad de operación múltiples. En general suele ser potencialmente posible suministrar información acerca de la fase para la mayoría de los problemas mencionados. La amplitud revela cuánto algo
  • 38. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 38 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL vibra, la frecuencia expresa cuántos ciclos ocurren por unidad de tiempo, mientras que la fase completa el cuadro mostrando cómo está vibrando la máquina. Desde el punto de vista del diagnóstico, la fase es una poderosa herramienta para diferenciar cuál de las numerosas fuentes de problemas es la dominante. A continuación se tratarán algunas de las fallas más comunes: DESBALANCEO DINAMICO Es la causa de vibración mas común y la mas fácil de diagnosticar. El desbalanceo es una condición donde el centro de masa no coincide con el centro de rotación. La razón de esto es la distribución de masa no uniforme alrededor del centro de rotación. Esto puede ser visto como un punto imaginario y pesado sobre el rotor. Este punto empuja al rotor y al eje alrededor de él causando una deflexión que se siente en los rodamientos. La tarea para el balanceador consiste en encontrar la cantidad y localización de dicho punto pesado y aplicar un contra peso en dirección opuesta (180°) para compensar la situación. Esto permitirá que el centro de masa sea coaxial con el centro de rotación y el resultado será un rotor trabajando uniformemente. Las causas del desbalanceo pueden ser: • Porosidad en la carcasa • Densidad no uniforme del material • Tolerancias en la manufactura • Ganancia o pérdida de material durante la operación + gc + mc Punto pesado + gc + mc Punto pesado Contra peso
  • 39. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 39 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL • Acciones de mantenimiento tales como cambio de rodamientos o limpieza • Cambio de pernos • Maquinado • Material moviéndose alrededor tal como agua en las cavidades • Cuñas • Acoples • Cualquier otra cosa que afecte la distribución de masa El desbalanceo se presenta como una frecuencia de vibración exactamente igual a la velocidad de rotación con una amplitud proporcional a la cantidad de desbalanceo. El desbalanceo se puede clasificar como estático, de cupla o dinámico. . Desbalanceo dinámico En realidad, todos los desbalanceos son dinámicos. Se llama así a la combinación del desbalanceo estático y en cupla. En máquinas simples (un plano), es usual detectar un desbalanceo estático más que dinámico (poleas, ventiladores, etc.). En máquinas más complejas, con rotores con varios planos, el desbalanceo en cupla es el más importante. Cuando se monta una máquina, en muchos casos es conveniente verificar primero el desbalanceo estático sobre apoyos, por seguridad, y luego realizar el balanceo de la cupla en todos los planos. Revisión. La vibración causada por un desbalanceo puro, es una onda senoidal con un periodo de 1 x revolución. En el espectro FFT, ésta aparece como una vibración mas elevada en 1 x. Otras fallas también pueden ocasionar una mayor amplitud en 1 x. Si el desbalanceo es 1x 2x 3x Alta 1 x Armónicas de 1 x bajas Radial
  • 40. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 40 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL muy severo, o cuando la rigidez horizontal difiere mucho de la vertical, suelen aparecer armónicas. Si alguna de ésta es mayor que la fundamental, no debe sospecharse de un desbalanceo.- Causas de Desbalanceo. El desbalanceo puede ser causado por un número de factores, incluyendo fabricación inadecuada, como el caso de piezas mal fundidas, depósito de materiales extraños en álabes, rotores, paletas, etc., o a la colocación de pesos en una reparación, sin el debido balanceo. En bombas, un desgaste desigual de impulsores también genera desbalanceos. Efectos del Desbalanceo. El desbalanceo normalmente provocará que el cojinete soporte una carga dinámica mas elevada que la especificada en diseño, que inducirá fallas por fatiga en el cojinete. La fatiga es el resultado de esfuerzos cíclicos aplicados sobre la superficie que soporta la carga, y metalográficamente, se observa como un desprendimiento de la superficie del metal. DEFECTOS EN RODAMIENTOS Un rodamiento puede fallar por un número de razones: lubricación inadecuada, contaminación del lubricante, carga elevada por problemas de la máquina (desbalanceo, desalineación, eje doblado, etc), mal manipuleo o montaje inadecuado, vejez (fatiga superficial), etc. En general, el resultado inicial de la fatiga generada por las cargas cíclicas, son fallas que aparecen inmediatamente abajo de la zona de rodadura con carga. Luego de un tiempo, este esfuerzo provoca picaduras que gradualmente se extienden sobre la superficie. Al pasar los elementos rotantes sobre la falla, se fragmenta nuevamente. Esto es conocido como spalling o flaking. El spalling se incrementa progresivamente hasta inutilizar el rodamiento. Este tipo de daño de rodamiento es de una progresión lenta, y se desarrolla en las cuatro etapas de fallas que se describen más adelante.
  • 41. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 41 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Otro tipo de falla es iniciado por fatiga de la superficie. Se forman cráteres en la superficie y penetran en el material. Esta fatiga es también causada por la carga excesiva o la lubricación inadecuada. En ambos casos, la falla del rodamiento produce ruido y vibración, permitiendo su detección y análisis anticipado. Esto provee al personal de mantenimiento, de tiempo suficiente para corregir la causa del problema del rodamiento (extendiendo efectivamente la vida en servicio), o si es necesario, tiempo para reemplazar el rodamiento antes que falle completamente. Una vez reemplazado el rodamiento, el analista debe determinar la causa raíz del problema. Muchas veces, problemas en las máquinas tales como desbalanceo, desalineación, mala lubricación, etc, son las causas de las fallas de rodamientos. Para prevenir éstas nuevamente, se debe corregir la causa raíz. Frecuencias de Fallas de los Rodamientos Existe una relación física entre la geometría de los rodamientos, y la señal de vibración emitida por los defectos de cada componente del rodamiento. Si conocemos las dimensiones geométricas del rodamiento (diámetro de las bolillas, diámetro medio, número de bolillas, y ángulo de contacto), podemos calcular las frecuencias de falla de cada componente del rodamiento. Luego que las frecuencias de fallas del rodamiento son conocidas, analizamos el espectro para identificar los picos de esas frecuencias (o sus armónicas). Un pico en la frecuencia de falla, indica que el rodamiento tiene problemas, y además cuál es la ubicación del mismo en el rodamiento. Las frecuencias de fallas de rodamientos se calculan individualmente para cada rodamiento: Pista exterior: outer race = BPFO (Ball Pass Frequency Outer Race) Pista interior: inner race = BPFI (Ball Pass Frequency Inner Race) Canastilla: Cage = FTF (Cage Frequency, or Fundamental Train Frequency) Bolas: rolling elements = BSF (Ball Spin Frequency) Estas cuatro frecuencias de defectos son calculadas para cada tipo de rodamientos, usando ecuaciones relativas a su geometría. Por ejemplo, la ecuación para calcular BPFO es: BPFO = (n)/2 x (R.P.M.)/60 x (1-Bd/Pd x cos A) Donde: (n) = número de bolillas Bd = diámetro de bolilla Pd = diámetro primitivo A = ángulo de contacto Este cálculo puede resultar engorroso cuando se tiene 1000 rodamientos en uso en una simple máquina de papel. Gracias al avance tecnológico, la computadora puede hacerlo por nosotros. La mayoría de los software de análisis incorporan bases de datos de rodamientos identificados por fabricantes y número de modelo. Cada uno de los cuatro defectos son almacenados en la base. En la configuración del punto de medición, el usuario simplemente especifica el rodamiento (fabricante y modelo). El programa introduce las
  • 42. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 42 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL frecuencias de fallas en cada punto de medición seleccionado, para relacionarlas con las mediciones. Luego de la colección de datos, cuando se observan los espectros, con una simple selección en el menú, se pueden apreciar superpuestas, las frecuencias de falla. Esto hace muy fácil para identificar defectos de rodamientos. Nuevamente, el pico a la frecuencia de falla conocida indica que el rodamiento tiene problemas, e indica dónde está el defecto. En el siguiente espectro, el defecto en la pista exterior es claramente identificada, cuando la marca de la frecuencia fundamental BPFO se alínea con el primer pico significativo en la medición de envolvente de aceleración (a aproximadamente 35 Hz). Los picos subsecuentes ocurren a múltiplos del defecto fundamental (2xBPFO, 3xBPFO, y 4xBPFO). En el espectro claramente se identifica el uso de la sobreposición de las frecuencias de fallas de rodamientos. El proceso de envolvente ha filtrado en el rango de frecuencia seleccionado, las vibraciones rotacionales con altas amplitudes, que ocultan los impulsos repetitivos de baja energía que producen las fallas de rodamientos. Luego, éstos son sumados y expresados en el rango del defecto fundamental y sus armónicas . El resultado es un cuadro de un defecto de pista externa a la frecuencia BPFO del rodamiento.
  • 43. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 43 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS A Aceleración: Razón de cambio de la velocidad respecto al tiempo. Acelerómetro: Sensor y transductor cuya entrada es la amplitud de aceleración y tiene una salida de voltaje de baja impedancia. Aliasing (Falseado): Una señal falsa cuyo valor frecuencial es igual a la diferencia entre la frecuencia de entrada y la rata de muestreo de un analizador digital. Alineación: Posición en la cual las líneas centro de dos ejes deben ser lo mas colineales posible, durante el tiempo de operación normal de la máquina. Amplitud: Es el máximo valor que presenta una onda sinusoidal. Análisis Espectral: Es la interpretación que se le hace a un espectro para determinar el significado físico de lo que pasa en una máquina. Angulo de Fase: La separación en el tiempo entre dos eventos cuando el tiempo es medido en grados. Armónico: Son frecuencias de vibración que son múltiples integrales de una frecuencia fundamental específica. Armónico Fraccionario: Armónicos que se encuentran entre los armónicos principales y son fracciones de la frecuencia fundamental. Axial: Posición del sensor que va en el sentido de la línea del eje. B Backlash: Juego que presentan dos elementos móviles conectados que han tenido mal montaje y presentan desgaste. Balanceo: Procedimiento por medio del cual se trata de hacer coincidir el centro de masa de un rotor con su centro de rotación, de manera que se pueda eliminar el mayor número de fuerzas inerciales. Balanceo en Múltiples Planos: Un Método de balanceo donde un rotor es dividido en dos o más planos de balanceo. Se calculan y adicionan pesos de corrección en cada plano. Bandeamiento Lateral: Son líneas espectrales que aparecen espaciadas a igual frecuencia, alrededor de una línea central. Esta es la mezcla de dos señales, en la cual la línea central pertenece a una y las líneas laterales pertenecen a la otra. Bandwith (Ancho de Banda): El rango de frecuencias que un transductor o analizador pueden acomodar. En el caso de los filtros de señales, el ancho de banda especifica la más pequeña diferencia de frecuencias que puede ser detectada (esto también se conoce como resolución). También mirar filtro de ancho de banda con porcentaje constante. C Centro de Gravedad: Es la representación de la masa de un cuerpo en un punto. Ciclo: Es un rango de valores en los cuales un fenómeno periódico se repite.
  • 44. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 44 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL D Decibel: Unidad logarítmica de amplitud medida (muy usada en vibraciones y acústica). Desalineamiento: Una condición donde las líneas de centro de dos ejes acoplados no están exactamente en línea una con otra. Las dos líneas de centro pueden estar desplazadas paralelamente una de la otra (llamado desalineamiento paralelo), o pueden intersectarse a un ángulo diferente de 180° (llamado desalineamiento angular). Desbalanceo Dinámico: El que se configura por una condición combinada de desbalanceo dinámico y estático, en el cual las lecturas de vibración están desfasadas en un valor diferente de 0° o 180°. Desbalanceo Estático: El conformado en un rotor en el que la masa de desbalanceo causa un corrimiento paralelo del centro de masas. Las lecturas de vibración tomadas en los dos apoyos del rotor se encontrarán en fase. Comparar con desbalanceo dinámico. Desbalanceo Tipo Cupla: El conformado en un rotor de dos planos cuando cada uno presenta una masa de desbalanceo 180° aparte de la otra. Las lecturas de fase estarán igualmente 180° fuera de fase. Comparar con desbalanceo estático. Desplazamiento: Cambio de posición de un objeto o partícula de acuerdo a una sistema de referencia. Diagnóstico: Proceso por medio del cual se juzga el estado de una máquina. Dominio de la Frecuencia: Es la representación gráfica de la vibración en la cual se enfrentan Amplitud vs. Frecuencia. Dominio del Tiempo: Es la representación gráfica de una señal de vibración en la cual se enfrentan Amplitud vs. Tiempo. E Entrehierro: Espacio de aire comprendido entre el Estator y el Rotor de un motor eléctrico. Espectro: Sinónimo de dominio de la frecuencia. Espectro de líneas: Una gráfica en el dominio de la frecuencia que resulta cuando la energía de vibración se encuentra en frecuencias definidas que se transforman en frecuencias discretas (líneas) en el espectro. Comparar con espectro continuo. Excentricidad: Variación del centro de rotación del eje con respecto al centro geométrico del rotor. F Factor de Servicio: Factor que corrige niveles normalizados, para máquinas que se encuentran a condiciones especiales de operación. Fase: Es un retardo en el tiempo de dos señales, expresado en grados de rotación. Fatiga: Tendencia de un material a romperse bajo deflexiones repetidas. Frecuencia: Es el recíproco del período y significa número de oscilaciones completas por unidad de tiempo.
  • 45. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 45 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Frecuencia de Engrane (GMF Gear Mesh Frecuency): Es la velocidad nominal del engranaje multiplicado por el número de dientes. La GMF es igual para piñón y engranaje. Frecuencia de falla de Jaula (FC): Es la frecuencia de un rodamiento que se excita cuando se presenta deterioro en su jaula. Frecuencia de falla de Elemento Rodante (FB): Es la frecuencia de un rodamiento que se excita cuando se presenta un daño en algún elemento rodante. Frecuencia de falla de Pista Externa (FO): Es la frecuencia de un rodamiento que se excita cuando se presenta un daño en la pista externa. Frecuencia de falla de Pista Interna (FI): Es la frecuencia de un rodamiento que se excita cuando se presenta un daño en la pista interna. Frecuencia de Nyquist: Una relación (o frecuencia) de muestreo igual al doble de la frecuencia de entrada, permitiendo al analista su reconstrucción desde los valores discretos de la señal digital. Frecuencia Natural (Fn): Es la frecuencia que presenta cada componente por su propia naturaleza y características. Esta frecuencia oscilará si es excitada por agente externo que opere a una frecuencia muy cercana. G G: Unidades de aceleración de la gravedad. Equivale a 9800 mm/s2 y a 32.2 pie/s2. H Horizontal: Generalmente es la posición que se le da al sensor, que va perpendicular al sentido de la gravedad. Hz: Unidad más común de la frecuencia. Equivale a ciclos por segundo. M Masa Equilibrante: Masa utilizada en balanceo, para contrarrestar la masa desbalanceadora. Micra: Medida de longitud o distancia. Equivale a la milésima parte de un milímetro. Mil: Medida de longitud o distancia. Equivale a una milésima de pulgada. O Onda en el tiempo: Es la representación instantánea de una señal dinámica con respecto al tiempo. Órden: Es otra de las unidades de frecuencia, utilizadas para maquinaria rotativa. Una orden es equivalente a la velocidad nominal de la máquina. P Período: Es el tiempo necesario para que ocurra una oscilación o se complete un ciclo. Generalmente está dada en minutos y segundos. Pico: Cada una de las líneas que componen el espectro.
  • 46. MANTENIMIENTO PREDICTIVO PAG. 46 Preparo: Instructor. Gustavo Adolfo Chávez M. Mantenimiento Predictivo CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL Pulsación: Elevación y caída en la amplitud de vibración causada por dos fuentes de vibración que están a frecuencias muy cercanas. R Radial: Posición del sensor que va perpendicular a la línea del eje. Resonancia: Se presenta cuando la frecuencia natural de un componente es excitada por un agente externo. La amplitud de vibración de la máquina se incrementará enormemente causando perjuicios a todos sus componentes. Rotor Flexible: Son rotores que giran muy cerca o por encima de su primera velocidad crítica. Por sus condiciones de operación presentan una deformación significativa. Rotor Rígido: Rotor que no se deforma significativamente cuando opera a su velocidad nominal. RPM: Otra de las unidades de frecuencia. Equivale al número de ciclos por minuto que presenta la máquina. RPS: Otra de las unidades de frecuencia. Equivale a 1 Hz (ciclos por segundo). S Sensor: Es un dispositivo de medición que transforma una variable física en una señal eléctrica. En nuestro caso pasa de una señal física de vibración y la convierte en una señal eléctrica. Señal: Es toda información de magnitud física variable que se convierte a magnitud eléctrica mediante un transductor. Shock: Es un impacto que tiene como resultado la generación de un pulso. Subarmónicos: Son frecuencias que se encuentran a una fracción fija de una frecuencia fundamental, como la velocidad nominal de la máquina. T Transformada Rápida de Fourier (FFT): Es una técnica para calcular por medio de un computador la frecuencia de las series que conforman la onda en el dominio del tiempo. V Vector: Es una cantidad dotada de magnitud y dirección. Velocidad: Razón de cambio del desplazamiento respecto al tiempo. Velocidad Nominal: Velocidad de entrada de una máquina. Vertical: Posición que se le da al sensor, que va en el sentido de la aceleración de la gravedad. Vibración: Es un movimiento oscilatorio. Vibración Aleatoria: Frecuencias que no cumplen con patrones especiales que se repiten.