El concepto de monitoreo de vibración utilizando un analizador digital portátil de vibración es aproximadamente de la misma edad que la computadora personal. Todos sabemos que si nuestra computadora personal falla en su desempeño, la reiniciamos y continuamos. Sin embargo, si el monitoreo de vibración falla, muchas personas piensan que es porque la técnica "no funciona".
La percepción común del monitoreo de condición, y del análisis de vibración en particular, son una de las técnicas utilizadas para resolver un problema agudo. Sin embargo, la mayoría del dinero perdido en la operación de cualquier planta no es debido a los problemas agudos. Es perdido por los problemas crónicos y diarios. Estos son los problemas que todos se han acostumbrado a resolver mediante "la reparación rápida" solo para que "las cosas continúen".
Los instrumentos implicados han llegado a ser más complejo con el paso de los años, y hoy nosotros tenemos básicamente dos corrientes apreciablemente diferentes:
- Esas organizaciones preparadas para tirar decenas de miles de dólares en monitoreo de condición
- Esas organizaciones que todavía tienen a los técnicos escuchando a los destornilladores.
¿Cuál de estas dos maneras lo impulsa adelante?
Moviéndose hacia delante
Uno de los beneficios clave del mantenimiento predictivo es la capacidad de predecir fracasos y atraparlos antes que ocurra. Otro debe ser de aprender de sus errores. Al revisar la eficacia de los regimenes de operación del monitoreo de condición, uno a menudo es traído cara a cara con lo que puede ser descrito mejor como la tendencia "serrada" es decir una tendencia histórica donde un aumento ha sido identificado, el mantenimiento realizado, tendencia de gotas, aumentos de la tendencia, etc. Técnicamente, es predictivo y es ciertamente mantenimiento, ¿pero lo lleva hacia adelante? Por supuesto la respuesta tiene que ser no. Tal sistema ha alcanzado su asíntota, no hay sitio para la expansión adicional, ni para la mejora adicional.
Esto es un caso clásico para la necesidad de moverse de diario a diagnóstico – utilizar los datos completos no sólo a través del recolector de datos sino también a través del técnico, el mecánico, el engrasador y el operario para juntar una imagen más grande. Las tres letras RCM han venido a ser reconocidas ampliamente como Reliability Centered Maintenance (Mantenimiento Centrado en Confiabilidad). Otro, y discutiblemente más poderoso, uso de esas tres letras sería Root Cause Maintenance (Mantenimiento de Causa Raiz). Mire la tendencia en la Figura 1. El engrasado inicial de este cojinete redujo el nivel de la vibración. Cuándo el nivel de vibración aumentó otra vez, se orden o una tira para el cojinete y se removió la grasa vieja y se limpió completamente. Desde entonces, el mismo cojinete ha funcionado bien y los niveles de la vibración se han quedado hacia abajo. Sin la tira, este caso se podría haber convertido fácilmente en la tendencia serrada, causando más trabajo repetitivo sin encontrar la solución verdadera.
Nunca Asuma
Uno de las reglas doradas en la seguridad es "nunca Asumir". Esta misma regla tiene beneficios muy poderosos en el mantenimiento. Simplemente porque es nuevo o simplemente porque ha vuelto recientemente de la revisión no justifica la suposición que es perfecto.
El espectro en la Figura 2 muestra holgura de un cojinete en el eje de un ventilador. El daño había ocurrido a las 2 semanas de que se instalaran los nuevos cojinetes a un eje viejo. El difuminado en el eje en primer plano es la condición reparada "apropiadamente".
Portátiles vs. Monitoreo Continuo en-línea
La razón primaria que la mayoría de las organizaciones fallan al desarrollar el régimen correcto de monitoreo es debido a una falta fundamental de la comprensión de los problemas y los costos en el nivel del Consejo de Administración. Hay una comprensión con respecto a fotocopiadoras y automóviles de la empresa, pero no del mantenimiento.
A fin de cuentas la elección no es un ya sea uno u otro, es los dos. Habrá algunas partes de una prensa, máquina de papel u otro aparato donde el monitoreo continuo será la única manera de proporcionar la profundidad de información de condición de funcionamiento necesaria para hacer un juicio informado acerca de un fracaso incipiente. En el otro extremo, la verificación mensual en algunas bombas o ventiladores, utilizando un instrumento portátil, probablemente será más que suficiente.
Uno de los problemas más grandes con el monitoreo portátil, es la frecuencia de la medida. Otra vez el dinero llega a ser un problema y las compañías caen en una economía falsa de inspecciones trimestrales o semestrales. El monitoreo de condición mide la condición actual. Si la condición es buena y el pronóstico es bueno entonces todo esta aparentemente bien. Sin embargo, dos meses a partir de hoy – quizá dos semanas a partir de hoy - la historia puede ser diferente, y ese cambio puede tener como resultado un fracaso antes de la próxima visita planificada. Si eso sucede, la conclusión será que ¡la técnica no funciona!
Una analogía sencilla del automóvil seria verificar la condición de los neumáticos. Las verificaciones de rutina revelarán problemas de desgaste y alguna predicción acerca del comienzo de un manejo pobre puede ser hecha. Pero, la verificación diaria no puede predecir una perforación. Siempre habrá mecanismos para fracasos potencialmente catastróficos de maquinaria – como obstrucciones en un sistema compartido de la lubricación - que, si dejado pasar o no esta presenta en el momento de la inspección rutinaria, llevará inevitablemente al fracaso prematuro de la máquina.
Es por estas razones - así como la necesidad de reunir y procesar apreciablemente más datos que pueden ser reunidos prudentemente a mano – que los sistemas en línea (on-line) tienen su lugar en la caja de herramientas. El aspecto más importante debe ser la integración entre ambos. Es esencial que el conectado y el que esta fuera de línea (on-line y off-line) deban utilizar la misma base de datos y presentar la misma interfase de usuario. Esto mantiene todos los datos accesibles a todas las personas y en un formato universalmente entendible.
Beneficios de Métodos múltiples
Yo a menudo oigo "utilizamos termografía" o "utilizamos análisis de aceite" como si esas fueran las únicas técnicas que funcionaran, y es utilizada a la exclusión total de las demás. De hecho, la mayor parte de las técnicas son complementarias antes que mutuamente exclusivas.
El análisis del aceite es fantástico para identificar el desgaste debido a la lubricación inexacta. Estaría tentado a decir "sólo" excepto por el hecho de que el desgaste y la lubricación inadecuada son dos de los asesinos más grandes en la industria.
La Termografía trabaja detectando la radiación infrarroja. Si usted tiene un defecto que genera calor (o la falta de este) y ese calor conduce o convecciona hacia una superficie que usted puede ver, entonces puede utilizar termografía. Es un método rápido y fácil para identificar muchos de los problemas comunes encontrados en la industria manufacturera. Aparte de las inspecciones eléctricas comunes, la termografía puede ser utilizada para investigar problemas mecánicos, problemas de lubricación y problemas de calidad del producto.
El análisis del aceite le puede decir si un engranaje presenta desgaste, la termografía le puede decir si los cojinetes están tibios o si el aceite está tibio. Sin embargo, sólo la vibración le puede decir si un engranaje es excéntrico, cuán significativo es el desgaste, si hay un defecto de cojinete o si hay un desajuste interno de un par que engranes.
La Termografía le puede decir si usted tiene un desbalanceo de fase en un motor grande. La vibración le puede mostrar la influencia de este desbalanceo en la conducta dinámica del motor.
Métodos avanzados de Diagnostico
Los mismos instrumentos que utilizamos para el monitoreo de rutina también pueden ser utilizados para realizar una variedad de técnicas más complejas de diagnóstico y correctivas. Con la adición de nada más que un tacómetro láser y el software apropiado, un sistema mundano de recolección de datos de vibración puede ser transformado en un instrumento de diagnóstico poderoso para hacer la prueba de forma operacional de deflexión, el análisis de fase y balanceo en sitio.
Muchas compañías todavía pagan grandes cantidades de dinero por tener ventiladores y motores balanceados por los fabricantes. De hecho todo este trabajo podría ser realizado internamente por una fracción del costo utilizando el equipo existente de vibración.
Todo el análisis de vibración que utilizamos es dedicado al nivel micro: mirando dentro de la máquina y deducir la condición de un motor, el engranaje o cojinete. ODS mira el nivel macro: es una técnica muy poderosa para representar defectos asociados con cómo una máquina o estructura se mueve en la operación.
Tratar de aumentar la velocidad operacional de una máquina de papel por solamente cambiar los cinturones o las cajas de engranes es uno de los problemas más comunes resuelto por ODS. Otro común es una bomba mal-diseñada, o mal instalada. Los siguientes ejemplos son problemas de bomba.
El primero es una bomba nueva. Se noto durante la fase de comisionamiento que aparecían grietas en las bases de concreto de tres bombas nuevas. Algo "No excepcional" fue el comentario del grupo de comisionamiento. Lo que fue inusual fue que tres bombas mostraron grietas semejantes y que estas mostraban alguna simetría. Una prueba de las formas operacionales de deflexión fue realizada en uno de las bombas.
Utilizando cualquier recolector de datos basado en FFT decente, el software correcto y con práctica, es posible para cualquier ingeniero de vibración llevar a cabo tal prueba.
Un buen software de animación no sólo le permitirá mostrar la conducta individual de la frecuencia sino también poder sobreponer múltiples frecuencias para producir un movimiento más representativo de la vida real.
En este caso, las principales frecuencias de excitación fueron la veleta que pasa la frecuencia de la bomba, la velocidad operacional del motor/bomba y una señal de 100 Hz viniendo de un defecto eléctrico de suministro a los tres motores.
La prueba entera tomó menos de un día de principio a fin. La animación muestra claramente:
- El perno se mueve y así es ineficaz
- El marco bajo el motor se tuerce
- El marco se levanta bajo la bomba
Esta es una de las tres máquinas nuevas que, puramente por providencia, no pasaron por los Ingenieros del comisionamiento y fueron entregadas al departamento de mantenimiento para llegar a ser un problema a largo plazo. Este conjunto de bombas con motor eléctrico produjo niveles muy altos de vibración en el motor. Todos los métodos "micro" normales como balanceo, alineación, alineación caliente, cambio de coples, etc. había sido tratado y había fallado. Las formas operacionales de deflexión entonces fueron empleadas para ayudar.
El motor fue asegurado a tierra que formo parte de un arreglo para su montaje con un relleno de concreto, como es representado en la Figura 4. Los puntos son las ubicaciones de la medida - en este caso 83 puntos.
Un tacómetro láser fue posicionado delante del ventilador motriz y un disparo fue tomado de una marca de pintura blanca en uno de las hojas. El tiempo total para adquirir todos los datos fue aproximadamente de 4 horas. La velocidad operacional fue la mayor de los modos de vibración. La Figura 5 muestra la ubicación de todos los puntos de movimiento. Esto muestra que el motor se mece de adelante para atrás en el plato de la base.
Después de la Modificación
En respuesta a la prueba de forma operacional de deflexión, se realizaron modificaciones estructurales. Una serie de abrazaderas se atornillaron que habían sido puestas en el cemento del plato de la base. Estas abrazaderas fueron cerradas firmemente a tierras en 10 posiciones por la longitud. Esta acción emparejó efectivamente la tierra directamente a la masa sísmica del plato de la base.
Para verificar la eficacia de estas modificaciones y para proporcionar un conjunto de resultados de "después de" para comparación, se repitió esta prueba. Los resultados posteriores mostraron que la forma fundamental del modo que causa la vibración motriz quedaba igual. Lo que logramos es una reducción en amplitudes de la vibración de proporciones significativas. Las amplitudes del pico en los cuatro rincones del motor, "antes de" y después de la modificación, se muestran mas abajo:
Las aplicaciones de la industria papelera para el uso del análisis de fase son vastas. Con frecuencia, a las compañías se les vende la idea que por cambiar simplemente los cinturones, los engranajes o los motores del sistema impulsor, la máquina de papel puede ser operada en velocidades más altas. Esto simplemente no es verdad. Un enfoque tan simplista no toma en cuenta toda la dinámica de la máquina y por lo tanto, más a menudo, no lleva a los problemas de la vibración y/o el proceso que últimamente limitan el aumento de la velocidad. El siguiente ejemplo es tomado de los archivo de problemas de operación resueltos utilizando las formas operacionales de deflexión.
La Cuchilla
Esta cuchilla, en un estucador, causaba los problemas de la calidad. Una prueba fue realizada que confirmó que el rayo operaba con virtualmente ninguna limitación en cualquier extremo (movimiento libre-libre) y esta falta de limitación producía los patrones de vibración consistentes con las variaciones del espesor de la capa observadas.
La presentación de estos datos al fabricante de la máquina produjo una solución sencilla. Los planos del fabricante mostraron la montura trasera clavada en la posición, pero esto no había sucedido durante la instalación. Corregir este descuido tuvo como resultado la vibración en el rayo de la cuchilla para ser reducido 6 veces en amplitud y limpiando la forma de la vibración para quitar suficientemente el problema.
Conclusion
La mayoría de las organizaciones son conscientes de los beneficios del monitoreo de condición, aunque para muchos hay todavía lugar para la expansión de las técnicas y los beneficios.
La medida de la vibración de máquinas es considerada generalmente que esta en una etapa avanzada de evolución. Trabajo considerable ha sido realizado en los últimos 15 años para esparcir el conocimiento que esa tecnología de la vibración puede ser utilizada como un instrumento de diagnóstico para proporcionar la penetración en la condición de la máquina.
La mayoría de este trabajo podría ser descrita como que tuvo lugar en el nivel micro de la máquina - que esta mirando dentro de la máquina para averiguar lo que sucede. A veces es más importante mirar a nivel macro - esto es, cómo la máquina se desempeña en su ambiente y qué interacciones suceden allí. Desafortunadamente, un esfuerzo relativamente pequeño ha sido puesto en esta área.
Hay numerosas anécdotas con respecto al problema persistente de una máquina: fallas frecuentes de coples, imposible de alinear, niveles de ruido altos, los edificios que se sacuden, etc. Con frecuencia estos problemas son o "vivió con", entregados a los consultores o remitidos al fabricante de la máquina. Normalmente los ciclos de problema entre estos tres hasta que la máquina falla catastróficamente o los sistemas protectores adicionales son instalados para tratar con la consecuencia desastrosa.
Las técnicas, herramientas y el software están disponibles dar al ingeniero de vibración de la planta la información para resolver tales problemas.
Tom Murphy es un graduado en Acústica de la Universidad de Salford y tiene 25 años de experiencia en el mundo de la medida industrial de la vibración – 15 de esos años han sido implicados con el uso de técnicas ODS en las industrias del papel, impresión, petroquímica, generación de energía, farmacéutica y alimenticia. Tom es el Director de Adash 3TP Limited, en Manchester Inglaterra, una Compañía que se especializa en la aplicación de la vibración, tecnologías infrarrojas y ultrasónicas para mejorar el mantenimiento. Más información puede ser encontrada en www.reliabilityteam.com y Tom puede ser contactado en el teléfono +044 161 788 9927 o en tom@adash3tp.co.uk
Todas las ilustraciones usadas en este articulo ©1995 by Adash.
