En la cara de ello, el análisis de la vibración puede parecer bastante sencillo. Si usted sigue las recomendaciones de puesta en marcha del vendedor del recolector de datos, y se cerciora que usted monta el sensor en el cojinete, entonces usted capturará un espectro que parecerá correcto. Tendrá los picos y los patrones que se ven como los espectros que usted ve en los casos de estudio. ¿De modo que usted lo debe estar haciendo correctamente, ¿verdad?
No necesariamente.
Desgraciadamente, es muy fácil de asumir que usted hace todo correctamente. Las medidas parecen correctas, y usted verá los cambios en los niveles de la vibración y los patrones si los cojinetes son dañados. Pero usted tiene que preguntarse:
- ¿Comprende la maquina que esta probando?
- ¿Esta obteniendo un aviso prematuro de la condición de falla?
- ¿Es capaz de detectar todas las posibles condiciones de falla?
- ¿Sus medidas se repiten?
Un poco de antecedentes
He estado involucrado con el análisis de la vibración cerca de 20 años. En los últimos seis años me he enfocado el 100% de mis esfuerzos a la capacitación. En los últimos 12 meses he estado desarrollando y entregando una serie de cursos intermedios y avanzados que siguen el estándar ISO 18436. He tenido el honor de enseñar a algunos analistas muy experimentados; personas que han estado realizando exitosamente el análisis de la vibración durante muchos años. Adoro el momento cuando el analista dice "Gracias, hasta ahora yo nunca había entendido realmente eso".
Pero la idea fundamental es que ha habido un tema común entre los aprendices – generalmente, las personas no entienden la importancia de la ubicación de la toma de medidas, la configuración de la recolección de datos (ventaneo, promediar, resolución, Fmax), de las técnicas del análisis (la forma de ondas de tiempo y análisis de fase) y las practicas de informes. Muchas personas salen del curso prometiendo hacer los cambios casi igual en cada aspecto de su programa.
Yo no quiero sonar demasiado crítico. ¿Primero, si usted no ha recibido la capacitación, o si usted sólo ha recibido la capacitación básica típica, entonces cómo puede esperar entender estos asuntos? Segundo, la mayoría de los analistas se han esforzado mucho para mejorar sus habilidades diagnósticas, y han establecido sus programas con las mejores intenciones, así que algún defecto no es normalmente un resultado de pereza ni de la falta de esfuerzo.
Lo cierto es que la mayoría de las personas no reciben capacitación suficiente, y la mayoría de las personas tienen tantas responsabilidades que les puede ser difícil de realizar toda la sintonía del análisis que es necesaria para tener excelentes programas de vibración.
La Lista de Verificación del Analista
Mientras este artículo no cubrirá cada detalle de los temas siguientes, le debe dar una idea general de las áreas a considerar en una base sobre la marcha. Optimistamente, esta será la primera de muchas contribuciones al Tiempo Productivo, y nosotros podemos explorar más detalles en artículos futuros. Usted esta:
- Recolectando los datos de los lugares correctos para la toma de medida
- Configurando correctamente Fmax y las líneas de resolución (LOR)
- Poniendo el número correcto del porcentaje de promedios y superposición
- Utilizando correctamente las técnicas de montaje
- Utilizando tecnologías adicionales y pruebas especiales para confirmar el diagnostico
- Generando reportes para documentar el éxito y los beneficios financieros
- Desempeñando análisis de causa raíz y pruebas de aceptación para mejorar la confiabilidad
Ahora tomaremos una mirada más cercana a cada una de estas áreas.
Recolectando los datos de los lugares correctos para la toma de medida
Como usted sabe, las máquinas vibran verticalmente, horizontalmente y axialmente. Dependiendo de la orientación de la máquina, el tipo de cojinetes, la orientación de los componentes de la máquina y la naturaleza de la condición del defecto, el patrón de la vibración que revela mejor la existencia de la condición del defecto podría ser presente en todos los ejes o en sólo un eje. Si usted no mide en ese eje, usted puede perder el defecto.
Medir y mantener los datos que comparan múltiples ejes también le permite el análisis histórico de datos y la habilidad de ver las tendencias con el tiempo.
Configurando correctamente Fmax y LOR
Es esencial que usted utilice el Fmax y LOR (líneas de resolución) correctos. Si el Fmax no es suficiente alto usted podría perder fácilmente información importante. Y si las LOR es insuficiente, usted perderá detalle importante.
Usted puede conocer la ecuación siguiente: El medida de tiempo = LOR/Fmax. Usted puede ver que si aumenta el Fmax la medida se completará más rápidamente – que es bueno. Sin embargo, si aumenta el Fmax, la resolución efectiva disminuye – que no es bueno. Si usted aumenta las LOR de 800 a 1600 o 3200 líneas, el tiempo de reunir los datos se duplicará o se cuadruplicará.
En el pasado, nosotros tendíamos a utilizar 400 u 800 líneas a causa de limitaciones de almacenamiento de memoria y las tasas de transferencia de datos. Desde que esas limitaciones ya no existen con recolectores modernos de datos y computadoras, usted debe considerar seriamente cambiar a 1600 o aún 3200 líneas de espectro.
Aquí está un ejemplo interesante. En la Figura 1 tenemos un espectro de 800 líneas con un Fmax de 1600 Hz. En la superficie, los puntos altos del pico 2X de una posible desalineación y la posibilidad que el piso de ruido ha sido levantado.
En la Figura 2, utilizando un Fmax de sólo 200 Hz y 1600 líneas de resolución, nuestros resultados ahora se ven muy diferentes. Tenemos un pico alto en 100 Hz (la frecuencia de la línea fue 50 Hz) y hay paso de frecuencia de polos de bandas laterales. En vez del desalineamiento, nosotros tenemos realmente un defecto con el motor.
Es esencial que el Fmax sea puesto lo suficientemente alto para ver todas las frecuencias de interés (y las armónicas de esas frecuencias), pero es también esencial que usted tenga la resolución suficiente para distinguir correctamente entre esas frecuencias.
El registro del tiempo debe ser lo suficientemente grande para ver cinco repeticiones de la frecuencia más baja esperada del defecto. En la mayoría de los casos, la frecuencia más baja del defecto puede ser la frecuencia de deslizamientos por el número de polos (defecto eléctrico) o un defecto de la frecuencia de la caja de un elemento rodante del cojinete. ¿Así, cuán exactamente aumenta usted el registro de tiempo sin afectar el espacio de la frecuencia? La respuesta: aumente las líneas de resolución. La medida de tiempo = LOR/Fmax.
Poniendo el número correcto del porcentaje de promedios y superposición
Promediar nos ayuda a lograr la repetibilidad, y asegura que reunamos los datos mientras la máquina atraviesa varios ciclos (rotaciones). Sin adentrar en como trabaja el promedio de superposición con todo detalle, hay dos puntos importantes de considerar: la pérdida de datos y la repetibilidad.
Perdida de datos
El proceso de ventaneo de Hanning "suprime" los datos en el principio y el fin del registro de tiempo – por lo tanto podemos perder datos importantes. Promediar la superposición asegura que estos datos no se perderán.
Repetibilidad (reducción de ruido)
Un porcentaje más alto de la superposición y un número más bajo de promedios reducirán el tiempo requerido para completar la medida – que puede parecer (a primera vista) una opción atractiva.
Por ejemplo, una medida de 2000 Hz con 800 líneas de resolución requerirá un registro de tiempo de 0,4 segundos. Si utilizamos 10 promedios con 50% de superposición, la prueba tomará 2,2 segundos de completar, y el eje girará 66 veces (velocidad síncrona 1800 RPM), como es ilustrado en la figura 3. Sin embargo, si utilizamos 2 promedios y 67% de superposición, la prueba ahora sólo tomará aproximadamente 0,5 segundos y el eje girará 16 veces, como es ilustrado en la figura 4.
La pregunta que debe hacerse es:
a) ¿Ha reunido suficientes datos de vibración para que el ruido y la vibración aleatoria pueda ser promediada para producir juntos una prueba capaz de ser repetida? Y
b) ¿Ha realizado la máquina suficientes rotaciones para capturar los datos de la vibración? (Visualice los rodillos en la carrera, los dientes engranándose, etc.)
Las lecturas de la vibración deben ser repetidas, y deben capturar múltiples casos de todos los acontecimientos mecánicos cíclicos. (Nota: si aumenta las líneas de resolución que usted puede proporcionar para reducir el número de promedios).
Trate un experimento. Utilice su recolector de datos y tome una lectura con su número actual del porcentaje de promedios y superposición. Ahora repita la prueba con un número más grande de promedios, y quizás un porcentaje más bajo de superposición. Ahora compare los dos espectros. Ellos deben ser casi idénticos si sus escenarios iniciales fueron correctos. Ahora repita este experimento en unas pocas máquinas: un motor eléctrico, un compresor, y una caja de cambios.
No serán perfectamente idénticos, pero no debe haber diferencias significativas en la amplitud en los picos mayores ni en el piso del ruido. La figura 5 ilustra los resultados de tal prueba. El espectro rojo fue el resultado de apenas 3 promedios, mientras el espectro azul fue el resultado de 8 promedios. Si usted mira los datos en tiempo real, podrá ver la subida de picos y la caída.
Esto significa que usted podría tomar una medida hoy que se parece al espectro azul, y en un mes repite la prueba para obtener una medida que se parece al espectro rojo. Si trató de comparar estas dos medidas, podría interpretar inexactamente los cambios en la amplitud como una condición de defecto.
Este ejemplo es verdadero, pero un poco más severo que normal. Gracias a la modulación, golpeteo, y a varias fuentes de vibración y el ruido externo, 4 o menos promedios pueden ser insuficientes. Así, que en vez de escoger la configuración predefinida para todas las máquinas, o para reducir el número de promedios para salvar tiempo de recolección de datos, considere con cuidado cada máquina que prueba e intente el experimento descrito arriba. Un pequeño tiempo extra invertido durante la recolección de datos pagará los dividendos.
Utilizando correctamente las técnicas de montaje para mejorar la repetitibilidad y respuesta de frecuencia
Acabamos de discutir sobre repetibilidad en términos de poner el número correcto de promedios. Pero es también esencial que monte el acelerómetro correctamente, y que sigua las prácticas apropiadas para asegurar repetibilidad. Hay dos puntos clave de considerar: repetibilidad y la superficie de la montura.
Montaje de repetitibilidad
Usted debe montar el sensor en el mismo lugar cada vez. Los cambios en la ubicación pueden causar que los niveles de la amplitud cambien. Si la misma persona siempre reúne los datos, entonces esto es menos probable de ser un problema. De otro modo es importante marcar la ubicación correcta de la prueba, o mejor todavía, agregue un soporte.
Montaje de Sensor
El problema más común es montar el sensor. Debe hacer un buen contacto sólido con la caja del cojinete. Las fuentes de alta frecuencia de vibración son atenuadas cuando deben cruzar cavidades aéreas (por ejemplo. juntas, mugre, tierra, etc.). Si usted realiza medidas envolventes (o "demod", PeakVue, pulso de golpe, energía de pico, HFD, o cualquier otra medida que utiliza datos de alta frecuencia), sus medidas pueden ser afectadas mucho si usted no prepara correctamente la superficie de montaje.
Debe preparar una superficie limpia y plana, y enjugar con una tela limpia si usted trabaja en un ambiente sucio. Un imán fuerte es un requisito mínimo, y los sensores montados con pernos proporcionan los mejores resultados. Y por supuesto, evite superficies que pueden resonar en velocidades operadoras tales como las cubiertas protectoras de las poleas del motor.
Utilizando tecnologías adicionales y pruebas especiales para confirmar el diagnostico
El análisis de la vibración es poderoso, y los espectros le pueden decir mucho. Sin embargo dependiendo de los espectros que usted reúne rutinariamente no le dará la idea completa. Hay otras clases de datos, pruebas especiales y monitoreo de condición y desempeño de datos que le ayudarán a mejorar la certeza y puntualidad de su diagnóstico.
Análisis de la forma de onda de tiempo
Es muy fácil de reunir las medidas de las formas de ondas de tiempo, y usted debe utilizar estas medidas para ayudar a confirmar el diagnóstico. Las formas de ondas de tiempo lo pueden ayudar a gobernar dentro o fuera de ciertas condiciones de defecto. Los impactos, frotación, y la holgura se pueden ver claramente en estas ondas. También le puede ayudar para el diagnóstico de desalineación, desbalanceo, y falla de cojinetes. Y las medidas de la forma de onda de tiempo son esenciales al estudiar máquinas de baja velocidad y cajas de cambios.
Análisis de Fase
Muchas condiciones de defecto - incluyendo desalineación, desbalanceo, holgura, cojinete montado, eje doblado, y la resonancia estructural - pueden ser confirmadas con datos de fase. Mientras usted no reunirá la fase de forma rutinaria, las lecturas de la fase no son difíciles de reunir e interpretar, especialmente si usted tiene un recolector de datos de dos canales.
Usted por lo tanto debe de aprender a cómo reunir las lecturas de la fase, aprenda a cómo interpretarlas, y entonces utilizar este instrumento poderoso para ayudar a diagnosticar los defectos.
Otras tecnologías de Monitoreo de Condición
Usted debe aprovecharse del ultrasonido, el análisis del aceite; el análisis de la partícula de desgaste, termografía, pruebas de motor (conectado y fuera de línea) y otros datos de monitoreo de condición y del desempeño. Cada una de estas tecnologías le puede ayudar a que entienda mejor la condición de la máquina. En muchos casos, una o más de éste tipo de pruebas revelarán condiciones de defecto más temprano que el análisis de la vibración, o a veces, los defectos revelaran que ese análisis de la vibración no lo pudo detectar.
Usted mismo puede adoptar la tecnología, contratar a un consultor que tiene la experiencia con estas tecnologías, o acercarse a la persona(s) dentro de la planta que reúne esta clase de datos. ¡No trabaje aislado!
Generando reportes para documentar el éxito y los beneficios financieros
¿Hace usted un buen trabajo? ¿Hace usted un trabajo importante? Por supuesto que lo hace. ¿Pero quién se lo ha dicho recientemente? ¿Que tan bien se comunica? Un analista es sólo tan bueno como su habilidad de comunicar los puntos culminantes del análisis y recomendaciones para seguir. Muchas veces el éxito de su programa puede ser determinado por cuán bien anuncia los beneficios de su programa.
Es esencial que usted esparza este mensaje. Todos deben saber de los beneficios financieros de su programa. Usted debe determinar cómo informar esto dentro de su organización. ¿Si usted detecta que un cojinete puede fallar y recomienda correctamente que sea reemplazado, cuánto le ha ahorrado a su compañía? Usted podría discutir que un fracaso catastrófico de noche durante producción podría incurrir en un gasto muy grande: tiempo de inactividad, daño secundario, el tiempo extraordinario, etcétera. Pero si usted proclama US $500.000 en cada defecto de cojinete que detecta, la administración no le tomará seriamente.
Usted tiene que llegar a un acuerdo con la administración para que pueda informar de los beneficios de su programa en una manera significativa y creíble. Y entonces debe generar sus informes y comunicar sus conclusiones regularmente.
Análisis de Causa Raíz y Aceptación
Probar para mejorar la Confiabilidad
Algunos analistas de la vibración creen que su único trabajo es detectar y reportar condiciones de falla o defecto. Eso simplemente no es verdad. Encerrado dentro de sus datos de la vibración (y otros datos de monitoreo de condición) puede ser la razón del por qué el defecto ocurrió en primer lugar. Es importante que pueda informar una falla potencial de cojinete, pero aún mejor si usted puede justificar con sus datos lo que causó que el cojinete desarrollara el defecto (o por qué la máquina se desbalancea, desalinea, etc.).
Puede informar el defecto y esperar para que el defecto se desarrolle otra vez, o puede hacer su mejor esfuerzo para asegurarse que el defecto no suceda otra vez. Balanceo y alineación de precisión, una correcta lubricación, prueba de aceptación (para asegurar que las maquinas están en buenas condiciones de operación cuando son puestas en servicio) y otras prácticas combinadas para mejorar la confiabilidad del equipo. El análisis de la vibración y otras tecnologías de monitoreo de condición son todavía esenciales, pero el mantenimiento mejorado, practicas de adquisición y reparación asegurarán que la vida útil de la máquina se acercará a la vida del diseño.
Conclusión
A final del día, usted tiene que poner sus propias metas. Puede tomar las medidas tan rápida y económicamente como sea posible y buscar el objetivo para detectar los defectos más comunes antes la máquina falla, o puede tener más cuidado, y trabajar en un programa que proporciona una advertencia prematura de una gama más amplia de condiciones de defecto.
Jason Tranter es el fundador de Mobius (en 1999) y del Mobius Institute (en 2004). Jason desarrolló el iLearnVibration y el sistema de capacitación de Alineación basado en computadora ILearn, que ahora es utilizado por compañías en más de 65 países y ha sido traducido a español, chino, coreano y francés. Jason obtuvo su Licenciatura en Ingeniería Eléctrico/Electrónica (con honores) en 1983. Formó su primer negocio, ARGO, en 1986 y desarrolló la serie ALERT, productos de software de análisis de vibración. Vendió ARGO DLI Engineering Corp en 1990. Fue Director de Productos de Vibración para DLI cuando dejó la empresa en 1996. Siguió como consultor en DLI hasta que 1999 ayudó a desarrollar ExpertAert, el recolector de datos DCX y el sistema de monitoreo en línea DCX. Jason puede ser contactado en su país de origen Australia en el teléfono +61 3 5989 7285 o por correo electrónico en jason@iLearnInteractive.com
El autor desea reconocer la ayuda proporcionada por Tony DeMatteo (del Mobius Institute), Clyde Volpe (Vibration Institute of Australia), Georgina Breedon (Mobius) y Gary Peterson (Mobius).
