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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
UNIDAD DE POSGRADO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
PRESENTADO POR:
CANEZ ARCHI, WILLIAM AGUSTIN
CHUCO CHUQUILLANQUI, EDUARDO
FLORES RAMOS, OMAR PABLO
MORALES SANTIVÁÑEZ, WILFREDO VÍCTOR
PEÑA MEZA, MAGDA VILMA
Curso
MANTENIMIENTO BASADO EN LA CONDICIÓN
Docente
M.Sc. BRECIO DANIEL LAZO BALTAZAR
HUANCAYO – PERÚ
2015
MANTENIMIENTO BASADO EN LA CONDICION
ANALISIS DE VIBRACIONES PARA MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA
ii
iii
CONTENIDO
CONTENIDO ...................................................................................................... iii
RESUMEN ......................................................................................................... v
INTRODUCCIÓN ............................................................................................... vi
Capítulo 1: .......................................................................................................... 1
Capítulo 2: .......................................................................................................... 2
Capítulo 3: .......................................................................................................... 3
Capítulo 4: MANTENIMIENTO BASADO EN LA CONDICION .......................... 4
4.1 Preparativos de la Medición ........................................................................................................... 8
4.2 Sentido de orientación de las mediciones..................................................................................... 14
4.3 Aplicación de las normas ............................................................................................................. 16
4.4 Descripción de lugares a medir .................................................................................................... 20
4.5 Evaluación de los resultados obtenidos ........................................................................................ 23
4.6 Aplicación del mantenimiento basado en la condición – maquina chancadora primaria cónica en
planta concentradora ............................................................................................................................... 29
4.7 Posibles causas de los altos valores vibratorios de una chancadora ............................................. 30
CONCLUSION ................................................................................................. 31
RECOMENDACIONES .................................................................................... 33
BIBLIOGRAFIA ................................................................................................ 34
ANEXO ............................................................................................................. 35
Prueba de desgaste MT- tribología ................................................................. 36
iv
v
RESUMEN
El presente estudio tiene por objeto aplicar el mantenimiento basado en la
condición, mediante un análisis de vibraciones para mantenimiento de
maquinaria.
Inicialmente se definió los instrumentos de medidas, luego los puntos críticos
donde se debe tomar las muestras, tales como cargas Axial, Radial y
Tangencial, luego se mencionan las principales normas internacionales, tales
como los ISO 4867, ISO 10816 entre otros, para finalmente aplicarlos a una
chancadora primaria de una concentradora
Palabras claves: Vibración, acelerómetro.
vi
INTRODUCCIÓN
Sin dudas, el desarrollo de nuevas tecnologías ha marcado sensiblemente la
actualidad industrial mundial. En los últimos años, la industria mecánica se ha
visto bajo la influencia determinante de la electrónica, la automática y las
telecomunicaciones, exigiendo mayor preparación en el personal, no sólo
desde el punto de vista de la operación de la maquinaria, sino desde el punto
de vista del mantenimiento industrial.
La realidad industrial, matizada por la enorme necesidad de explotar eficaz y
eficientemente la maquinaria instalada y elevar a niveles superiores la actividad
del mantenimiento. No remediamos nada con grandes soluciones que
presuponen diseños, innovaciones, y tecnologías de recuperación, si no
mantenemos con una alta disponibilidad nuestra industria.
Es decir, la Industria tiene que distinguirse por una correcta explotación y un
mantenimiento eficaz. En otras palabras, la operación correcta y el
mantenimiento oportuno constituyen vías decisivas para cuidar lo que se tiene.
vii
El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el punto futuro de
falla de un componente de una máquina, de tal forma que dicho componente
pueda reemplazarse, con base en un plan, justo antes de que falle. Así, el
tiempo muerto del equipo se minimiza y el tiempo de vida del componente se
maximiza.
Esta técnica supone la medición de diversos parámetros que muestren una
relación predecible con el ciclo de vida del componente. Algunos ejemplos de
dichos parámetros son los siguientes:
Vibración de cojinetes
Temperatura de las conexiones eléctricas
Resistencia del aislamiento de la bobina de un motor
El uso del mantenimiento predictivo consiste en establecer, en primer lugar,
una perspectiva histórica de la relación entre la variable seleccionada y la vida
del componente. Esto se logra mediante la toma de lecturas (por ejemplo la
vibración de un cojinete) en intervalos periódicos hasta que el componente
falle. La figura muestra una curva típica que resulta de graficar la variable
(vibración) contra el tiempo
En el último tiempo se ha dado la tendencia a aplicar mantenimiento predictivo
o sintomático, sea, esto mediante vibroanálisis, análisis de aceite usado,
control de desgastes, etc.
Los Autores
Capítulo 1:
ENTREGADO COMO PRIMERA TAREA
2
Capítulo 2:
ENTREGADO COMO SEGUNDA TAREA
3
Capítulo 3:
ENTREGADO COMO TERCERA TAREA
4
Capítulo 4:
MANTENIMIENTO BASADO EN LA CONDICION
ANALISIS DE VIBRACIONES PARA MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA
Sin dudas, el desarrollo de nuevas tecnologías ha marcado sensiblemente la
actualidad industrial mundial. En los últimos años, la industria mecánica se ha
visto bajo la influencia determinante de la electrónica, la automática y las
telecomunicaciones, exigiendo mayor preparación en el personal, no sólo
desde el punto de vista de la operación de la maquinaria, sino desde el punto
de vista del mantenimiento industrial.
La realidad industrial, matizada por la enorme necesidad de explotar eficaz y
eficientemente la maquinaria instalada y elevar a niveles superiores la actividad
del mantenimiento. No remediamos nada con grandes soluciones que
presuponen diseños, innovaciones, y tecnologías de recuperación, si no
mantenemos con una alta disponibilidad nuestra industria.
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Es decir, la Industria tiene que distinguirse por una correcta explotación y un
mantenimiento eficaz. En otras palabras, la operación correcta y el
mantenimiento oportuno constituyen vías decisivas para cuidar lo que se tiene.
DEFINICIÓN DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO.
El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el punto futuro de
falla de un componente de una máquina, de tal forma que dicho componente
pueda reemplazarse, con base en un plan, justo antes de que falle. Así, el
tiempo muerto del equipo se minimiza y el tiempo de vida del componente se
maximiza.
OBJETIVOS:
Detectar condiciones del equipo en operación, sin pérdida de tiempo
reduciendo los paros del mantenimiento.
Monitorear y hacer seguimiento al comportamiento y tendencia del
equipo detectado con problemas, para que este siga trabajando sin
riesgo para la operación, el equipo y el personal y llevarlo a una
reparación planeada.
Reducir los costos debido al uso máximo de los componentes, que son
diseñados para el desgaste y no a un cambio en una fecha determinada.
Mejorar la confiabilidad y disponibilidad del equipo.
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ORGANIZACIÓN PARA EL MANTENIMIENTO PREDICTIVO.
Esta técnica supone la medición de diversos parámetros que muestren una
relación predecible con el ciclo de vida del componente. Algunos ejemplos de
dichos parámetros son los siguientes:
Vibración de cojinetes
Temperatura de las conexiones eléctricas
Resistencia del aislamiento de la bobina de un motor
El uso del mantenimiento predictivo consiste en establecer, en primer lugar,
una perspectiva histórica de la relación entre la variable seleccionada y la vida
del componente. Esto se logra mediante la toma de lecturas (por ejemplo la
vibración de un cojinete) en intervalos periódicos hasta que el componente
falle. La figura muestra una curva típica que resulta de graficar la variable
(vibración) contra el tiempo
Fig.4.1: Curva tipica de vibracion contra el tiempo.
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Como la curva lo sugiere, deberán reemplazarse los cojinetes subsecuentes
cuando la vibración alcance 1,25 in/seg (31,75 mm/seg). Los fabricantes de
instrumentos y software para el mantenimiento predictivo pueden recomendar
rangos y valores para reemplazar los componentes de la mayoría de los
equipos, esto hace que el análisis histórico sea innecesario en la mayoría de
las aplicaciones.
METODOLOGÍA DE LAS INSPECCIONES.
Una vez determinada la factibilidad y conveniencia de realizar un
mantenimiento predictivo a una máquina o unidad, el paso siguiente es
determinar la o las variables físicas a controlar que sean indicativas de la
condición de la máquina. El objetivo de esta parte es revisar en forma detallada
las técnicas comúnmente usadas en el monitoreo según condición, de manera
que sirvan de guía para su selección general. La finalidad del monitoreo es
obtener una indicación de la condición (mecánica) o estado de salud de la
máquina, de manera que pueda ser operada y mantenida con seguridad y
economía.
Por monitoreo, se entendió en sus inicios, como la medición de una variable
física que se considera representativa de la condición de la máquina y su
comparación con valores que indican si la máquina está en buen estado o
deteriorada. Con la actual automatización de estas técnicas, se ha extendido la
acepción de la palabra monitoreo también a la adquisición, procesamiento y
almacenamiento de datos. De acuerdo a los objetivos que se pretende alcanzar
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con el monitoreo de la condición de una máquina debe distinguirse entre
vigilancia, protección, diagnóstico y pronóstico.
Vigilancia de máquinas. Su objetivo es indicar cuándo existe un
problema. Debe distinguir entre condición buena y mala, y si es mala
indicar cuán mala es.
Protección de máquinas. Su objetivo es evitar fallas catastróficas.
Una máquina está protegida, si cuando los valores que indican su
condición llegan a valores considerados peligrosos, la máquina se
detiene automáticamente.
Diagnóstico de fallas. Su objetivo es definir cuál es el problema
específico. Pronóstico de vida la esperanza a. Su objetivo es estimar
cuánto tiempo más Podría funcionar la máquina sin riesgo de una
falla catastrófica.
En el último tiempo se ha dado la tendencia a aplicar mantenimiento predictivo
o sintomático, sea, esto mediante vibroanálisis, análisis de aceite usado,
control de desgastes, etc.
4.1 Preparativos de la Medición
El primer analizador de vibración fue el cerebro humano, combinado con
los sentidos del oído y del tacto, y todavía 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
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transmitir el sonido de un rodamiento al oído. El mecanismo del oído
humano es extremadamente apto para reconocer patrones y muchas
veces es capaz de reconocer las firmas distintivas, causadas por un
defecto tal como una astilla en el anillo de un rodamiento con bolas.
TRANSDUCTORES DE VIBRACION
Para medir las vibraciones se utilizan transductores de vibración, los
cuales son aparatos que producen una señal eléctrica que es análogo al
movimiento vibratorio al cual está sujeto. Los tipos diferentes de
transductores responden a parámetros diferentes de la fuente de
vibración, como se puede apreciar en la tabla siguiente.
Tabla 4.1: Tipo de transductores de vibraciones
Nombre Sensible a
Sensor de proximidad Desplazamiento
Sensor de velocidad Velocidad
Acelerómetro Aceleración
A continuación examinaremos las características de esos transductores.
a) El sensor de proximidad
El sensor de proximidad, también llamado "Sensor de Corriente de
Remolino", o "Transductor de Desplazamiento" es una unidad de montaje
permanente, y necesita un amplificador que condiciona la señal para
generar un voltaje de salida, proporcional a la distancia entre el
transductor y la extremidad de la flecha. Su operación está basada en un
principio magnético y por eso, es sensible a las anomalías magnéticas en
la flecha. Se debe tener cuidado para evitar que la flecha sea
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magnetizada y que de esta manera, la señal de salida sea contaminada.
Es importante saber que el transductor mide el desplazamiento relativo
entre el rodamiento y el gorrón. , y no mide el nivel de vibración total de la
flecha o del cárter. El transductor de desplazamiento está por lo general
instalado en grandes máquinas con rodamientos con gorrones, donde se
usa para detectar fallas en los rodamientos y para apagar la máquina
antes que ocurra una falla catastrófica.
Fig. 4.1: Sensor de desplazamiento
Esos transductores se usan mucho en pares, separados por una
diferencia de orientación de 90 grados. Se pueden conectar a los platos
horizontales y verticales de un osciloscopio para señalar la órbita o la ruta
del gorrón, cuando está dando vueltas en el rodamiento.
La frecuencia de respuesta del transductor de desplazamiento va desde 0
hz hasta alrededor de 1 000 hz.
b) El sensor de velocidad.
Algunos sensores de velocidad están hechos con una bobina móvil fuera
de un imán estacionario. El principio de operación es el mismo. Un otro
tipo de transductor de velocidad consiste en un acelerómetro con un
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integrador electrónico incluido. Esta unidad se llama un velómetro y es en
todos los aspectos superiores al sensor de velocidad sísmico clásico.
Fig. 4.2: Sensor de velocidad
El sensor de velocidad fue uno de los primeros transductores de
vibración, que fueron construidos. Consiste de una bobina de alambre y
de un imán colocado de tal manera que si se mueve el cárter, el imán
tiende a permanecer inmóvil debido a su inercia. El movimiento relativo
entre el campo magnético y la bobina induce una corriente proporcional a
la velocidad del movimiento. De esta manera, la unidad produce una
señal directamente proporcional a la velocidad de la vibración. Es
autogenerado y no necesita de aditamentos electrónicos
acondicionadores para funcionar. Tiene una impedancia de salida
eléctrica relativamente baja que lo hace relativamente insensible a la
inducción del ruido.
Aun tomando en cuenta estas ventajas, el transductor de velocidad tiene
muchas desventajas, que lo vuelven casi obsoleto para instalaciones
nuevas, aunque hoy en día todavía se usan varios miles. Es relativamente
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pesado y complejo y por eso es caro, y su respuesta de frecuencia que va
de 10 Hz a 1000 Hz es baja. El resorte y el imán forman un sistema
resonante de baja frecuencia, con una frecuencia natural de 10 Hz. La
resonancia tiene que ser altamente amortiguada, para evitar un pico
importante en la respuesta a esta frecuencia. El problema es que la
amortiguación en cualquier diseño práctico es sensible a la temperatura, y
eso provoca que la respuesta de frecuencia y la respuesta de fase
dependan de la temperatura.
c) El acelerómetro
El acelerómetro de tipo de compresión como se muestra en el diagrama
fue el primer tipo a ser desarrollado. Por lo general se prefiere el
acelerómetro del tipo de cizallamiento, configurado de tal manera que el
elemento activo está sujeto a fuerzas de cizallamiento.
Fig. 4.3: Acelerometro de tipo de compresión
También hay otros tipos de diseños para acelerómetros.
Se puede considerar al acelerómetro piezoeléctrico como el transductor
estándar para medición de vibración en máquinas. Se produce en varias
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configuraciones, pero la ilustración del tipo a compresión sirve para
describir el principio de la operación. La masa sísmica está sujetada a la
base con un perno axial, que se apoya en un resorte circular. El elemento
piezoeléctrico está ajustado entre la base y la masa. Cuando una materia
está sujeta a una fuerza, se genera una carga eléctrica entre sus
superficies. Si se incrementa la temperatura de un material piezoeléctrico,
se va llegar al llamado "punto curie" o " temperatura curie" y se pierde la
propiedad piezoeléctrica. Una vez que esto pasa, el transductor está
defectuoso y no se puede reparar.
El acelerómetro piezoeléctrico está muy estable sobre largos periodos.
Mantendrá su calibración si no se le maltrata. Las dos maneras de que se
puede dañar un acelerómetro son la exposición a un calor excesivo y la
caída en una superficie dura. Una pequeña cuarteadura causará una
reducción en la sensibilidad y también afectará de manera importante a la
resonancia y a la respuesta de frecuencia. Es una buena idea calibrar los
acelerómetros una vez al año.
La mayoría de los acelerómetros que hoy en día se usan en la industria
son del tipo "PCI", lo que quiere decir que tienen un preamplificador
interno de circuito integrado. Este preamplificador recibe su energía de
la polarización de la corriente directa por el alambre de la misma señal,
así que no se necesita alambrado suplementario. El aparato con que está
conectado el aparato debe tener su fuerza de corriente directo disponible
para este tipo de transductor. El acelerómetro PCI tendrá un límite de baja
frecuencia, debido al mismo amplificador y este se sitúa generalmente a 1
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Hz para la mayoría de las unidades disponibles comercialmente. Algunas
unidades fueron diseñadas especialmente para ir hasta 0,1 Hz si se
necesita datos de muy baja frecuencia.
Cuando se coloca un acelerómetro es importante que la ruta de vibración
desde la fuente hacia el acelerómetro sea la más corta posible,
especialmente si se está midiendo la vibración en rodamientos con
elementos rodantes.
Tabla 4.2: Rango de frecuencias de transductores de vibración
4.2 Sentido de orientación de las mediciones
Ubicación de los puntos de prueba:
En general se debe colocar el transductor de prueba lo más cerca posible
del rodamiento, con metal sólido entre el rodamiento y el sensor. Se debe
evitar la colocación en las gorras de rodamientos, ya que son hechas de
metal delgado y conducen muy poco la energía de vibración. Si es posible
habrá que seleccionar los lugares de ubicación de tal manera que no haya
juntas entre metal y metal, entre el rodamiento y el sensor, como el
mostrado en la figura.
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Fig. 4.4: Ubicación de los puntos de prueba
Ubicaciones de acelerómetros
En general se ha encontrado que para motores de menos de alrededor
de 50 HP un punto de prueba es adecuado, pero para motores de más
de 50 HP cada rodamiento debería de tener su propio punto de prueba.
En las máquinas sensibles a los daños en los rodamientos y en las que
los problemas de rodamientos se deberían detectar lo más temprano
posible, cada rodamiento debería tener su propio punto de prueba.
Orientación de los sensores de vibración
En cualquier programa de monitoreo de máquinas, el hecho que los datos
sean recopilados de manera exactamente igual cada vez que se hace una
medición es extremadamente importante. Eso para asegurar que los
datos se pueden repetir y que se pueda establecer una tendencia en el
tiempo. Por esa razón no se recomienda el uso de transductores
manuales. Los datos los más confiables se recopilan cuando el
transductor está montado con botón en la superficie de la máquina.
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Mediciones triaxiales
Para ayudar en la determinación de problemas de máquinas es muy útil
obtener datos de vibración de cada punto de medición en tres direcciones.
Esas direcciones se llaman Axial, Radial, y Tangencial.
Axial es la dirección longitudinal del motor, radial es la dirección desde el
transductor hacia el centro de la flecha siguiendo la dirección de un radio,
y tangencial es 90 grados de radial, tangente a la flecha.
Fig. 4.5: Mediciones triaxiales
Esas direcciones se llaman radial, tangencial y axial, respectivamente.
El archivo inicial de la máquina usa la abreviación RTA para este tipo de
montaje.
4.3 Aplicación de las normas
La normativa relacionada con la medición de vibraciones es amplia y
variada en su temática, a continuación se resumen algunas normas:
a) ISO 2372: “Guía para la aceptación de la Amplitud de Vibración”
Norma para maquinaria rotativa operando desde 600 hasta 12000 rpm.
Especifica niveles de velocidad general de vibración en lugar de niveles
espectrales, resultados que pueden ser algo engañosos.
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ISO 2372, especifica los límites de velocidad de vibración basándose en
los caballos de vapor de la máquina y cubre un rango de frecuencias
desde 10 Hz hasta 1000 Hz. Debido al rango limitado de alta frecuencia,
se puede fácilmente dejar pasar problemas de rodamientos con
elementos rodantes. Esta norma está considerada actualmente
obsoleta, siendo reemplazada por la actual ISO 10816 e ISO 4867.
b) ISO 4867: “Código para la Ejecución de Mediciones Vibraciones
Presentación de Resultados”.
Esta norma nos resulta algo más completa que la anterior, para la
realización de las pruebas debe considerarse condiciones uniformes de
funcionamiento, es decir normales. En esta norma se usa la unidad
primaria de medición el valor Peak.
Tabla 4.3: Rango de severidad de vibración: ISO 4867, ISO 10816
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Rangos de severidad de vibración para Máquinas:
- Máquinas pequeñas (clase I),
- Máquinas de tamaño Mediano (clase II),
- Máquinas grandes (clase III), y
- Turbo- máquinas (clase IV).
c) ISO 10816: “Evaluación de Máquinas - Vibraciones y Medición de
partes no rotativas”
Esta norma entrega las guías específicas para la evaluación de severidad
de vibración medidas en apoyos, montajes o soportes de máquinas
industriales cuando esta medida se realizas in situ.
Consta de 6 partes:
- ISO 10816- 1: Reglas generales.
- ISO 10816- 2: Turbina de gas y Generadores sobre 50 MW con
velocidades de operación de: 1500 rpm, 1800 rpm, 3000 rpm y 3600
rpm.
- ISO 10816- 3: Máquinas industriales con potencia nominal por encima
de 15 kW y velocidades entre 120 rpm y 15000 rpm, medidas In Situ.
- ISO 10816- 4: para Turbinas a Gas.
- ISO 10816- 5: Máquinas con potencia hidráulica, plantas generadoras y
de bombeo.
- ISO 10816- 6: Corresponden a máquinas reciprocantes con potencia
por sobre 100 kW.
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Las máquinas que entran en esta clasificación de la norma incluyen
lo siguiente:
- Turbinas a vapor con potencia sobre los 50 MW
- Partes de turbinas a vapor con potencia mayor que 50MW y
velocidades debajo de 1500 r/min o sobre 3600 r/min (no incluidas en
ISO 10816-2);
- Compresores;
- Turbina a gas industrial con potencia hasta 3MW;
- Bombas centrifugas, con flujo mixto o axial;
- Generadores, excepto cuando se usa un generador de potencia
hidráulica y bombas;
- Motores eléctricos de cualquier tipo;
- Turbinas y Ventiladores.
Son excluidas de esta parte de la norma:
- Apoyos de Generadores de turbinas a vapor con potencias mayores
que 50 MW y velocidades de 1500 r/min, 1800 r/min, 3000 r/min, o
3600 r/min.
- Máquinas de turbinas a vapor con potencia mayor a 3 MW.
- Partes de máquinas plantas generadoras y bombas con potencia
hidráulica.
- Máquinas acopladas a máquinas reciprocantes.
- Compresores de desplazamiento rotatorio positivo.
- Bombas reciprocante.
- Motobombas sumergidas.
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4.4 Descripción de lugares a medir
El diagrama siguiente muestra las seis orientaciones del sensor para una
instalación clásica de motor eléctrico y bomba hidráulica.
Fig. 4.6: Lugares a medir
Medición según prioridad y ubicación
RAT: Radial – Axial - Tangencial
ATR: Axial – Tangencial - Radial
TAR: Tangencial – Axial - Radial
Estrategias de Pruebas para Inspecciones de Vibración
Cuando se lleva a cabo una inspección de vibración de un grupo de
máquinas se tendrá que tomar en cuenta los puntos siguientes con el
propósito de asegurar la consistencia de los datos desde una medición
a la siguiente.
Condiciones de prueba
La vibración de una máquina depende en gran parte de sus parámetros
de operación y de su estado físico. Los parámetros de operación incluyen
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factores como velocidad de operación, carga, presión de descarga de la
bomba, y presión de entrega del compresor.
La máquina debe estar en condiciones de operación normal, cuando se
recopilan datos de vibración. Si eso no fuera el caso, los datos de
vibración no sería igual a los datos de vibración recopiladas
anteriormente, y ya no sería posible establecer una tendencia en el
tiempo. Las velocidades de motores a inducción dependen de la carga, y
no deberían variar de una recopilación a la siguiente con más de unos por
cientos. Eso quiere decir que las condiciones de carga deben ser las
mismas tanto como sea posible.
El nivel de vibración agregado por fuentes extrañas como máquinas
cercanas, también deberá ser lo mismo cada vez que se recopilen datos.
No recopilen datos con las máquinas cercanas apagadas, si los espectros
anteriores fueron recopilados mientras que éstas estaban funcionando.
Eso es especialmente válido con un nivel de vibración de fondo alto como
por ejemplo en un cuarto de máquinas de un barco. Motores Diesel de
propulsión deben estar operando a la misma velocidad durante cada
sesión de recopilación de datos.
Condiciones de operación
Es imperativo, que cuando se recopilan datos, las RPM de la prueba
estén muy cerca de las RPM que se usaron en pruebas anteriores. En
equipo accionado por turbinas, la velocidad se debe verificar usando un
tacómetro estroboscópico portátil u otro, y la velocidad debe ser constante
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sin variaciones. Las presiones de las sondas deben ser el reflejo de las
condiciones de operación normal. No se recomienda probar las bombas
con las válvulas de descarga cerradas, pero si hay que probar una bomba
en una situación de recirculación, se puede cerrar parcialmente la válvula
de recirculación para llegar a una presión de descarga normal.
Calentamiento
Todas las máquinas deben ser probadas totalmente calentadas. La
temperatura de la máquina afectará la alineación y los juegos en
operación debido a la expansión termal. Una máquina fría tendrá datos
de vibración diferente de una máquina caliente y esas pueden a veces
ser totalmente diferentes.
Inspección Visual
Es importante la inspección visual de una máquina en operación mientras
que se está probando la vibración, ya que se pueden descubrir
indicaciones evaluables acerca del estado de la máquina. Se debe notar
las RPM y la presión de descarga.
Los puntos siguientes deben ser verificados:
• ¿Hay algunos ruidos inusitados?
• ¿Algunos rodamientos se sienten más calientes que normal?
• ¿Se puede sentir un nivel de vibración excesivo?
• ¿Hay algo inusitado en la operación de la máquina?
• ¿Hay algunas fugas de vapor o de fluidos aparentes?
• ¿Los valores que indican los metros parecen normales?
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4.4.1 Lectura de los resultados obtenidos en las Mediciones
Como no se dispone de instrumentos de medición no se ha realizado las
mediciones.
4.5 Evaluación de los resultados obtenidos
4.5.1 Valores RMS obtenidos:
Concepto de RMS: El área bajo la curva resultante se promedia hasta
un valor medio, este nivel es proporcional al valor de RMS (Root Mean
Square) el cual viene a ser la media cuadrática, el cual se muestra a
continuación.
Fig. 4.7: Concepto del RMS
además del RMS, se tiene el Peak (amplitud máxima) y el Peak to Peak,
los cuales se muestra en la siguiente figura.
Fig. 4.8: Relación entre RMS, Peak y Peak to Peak
24
Estas magnitudes son fáciles de recolectar y analizar, sin embargo su
aplicación es limitada.
4.5.1.1 Velocidades y Desplazamientos
El desplazamiento es sencillamente la distancia al objeto desde una
posición de equilibrio. Aparte de un desplazamiento variable, un objeto
vibrando presenta una velocidad variable y una aceleración variable. La
velocidad se define como la proporción de cambio en el desplazamiento y
se mide por lo general en mm/s. La aceleración se define como la
proporción de cambio en la velocidad y se mide en mm/s².
Como hemos visto, el desplazamiento de un cuerpo que está sometido a
un movimiento armónico simple es una onda sinusoidal. También la
velocidad y la aceleración del movimiento son ondas sinusoidales.
Cuando el desplazamiento está en su máximo, la velocidad vale cero,
porque esa es la posición en la que la dirección del movimiento se
invierte. Cuando el desplazamiento vale cero (en el punto de equilibrio), la
velocidad estará en su máximo. Esto quiere decir que la fase de la onda
de velocidad se desplazará hacia la izquierda 90 grados, comparada con
la forma de onda del desplazamiento. En otras palabras, la velocidad está
adelantada 90 grados con respecto al desplazamiento. La aceleración es
la proporción del cambio de velocidad. Cuando la velocidad está en su
máximo, la aceleración vale cero ya que la velocidad no cambia en ese
momento. Cuando la velocidad vale cero, la aceleración está en su
máximo en ese momento dado que es cuando más rápido cambia la
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velocidad. La curva sinusoidal de la aceleración en función del tiempo se
puede ver de esta manera como desplazada en fase hacia la izquierda
respecto a la curva de velocidad y por eso la aceleración tiene un avance
de 90 grados respecto a la velocidad y de 180 grados respecto al
desplazamiento.
Fig. 4.9: Desfase entre la velocidad, desplazamiento y aceleración.
Las unidades de amplitud seleccionadas para expresar cada medida
tienen gran influencia en la claridad con la cual se manifiestan los
fenómenos vibratorios. Así, según se puede ver en la Fig. 4.10, el
desplazamiento muestra sus mayores amplitudes en bajas frecuencias
(típicamente por debajo de 10 Hz), la velocidad lo hace en un rango
intermedio de frecuencias (entre 10 y 1.000 Hz), y la aceleración se
manifiesta mejor a altas frecuencias (por encima de 1.000 Hz).
26
Fig. 4.10: Magnitudes en frecurencia.
Para ilustrar estas relaciones, consideremos lo fácil que resulta mover la
mano una distancia de un palmo a un ciclo por segundo o 1 Hz.
Probablemente sería posible lograr un desplazamiento similar de la mano
a 5 o a 6 Hz. Pero consideremos la velocidad con que se debería mover
la mano para lograr el mismo desplazamiento de un palmo a 100 Hz o
1.000 Hz. Esta es la razón por la que nunca se ven niveles de frecuencia
altos combinados con valores de desplazamiento altos. Las fuerzas
enormes que serían necesarias sencillamente no se dan en la práctica.
En la Fig. 4.11, se presenta un gráfico con el comportamiento de las
distintas unidades de amplitud en todo el rango de frecuencias. Los tres
espectros proporcionan la misma información, pero su énfasis ha
cambiado. La curva de desplazamiento es más difícil de leer en las
frecuencias más altas. La curva de velocidad es la más uniforme en todo
el rango de frecuencias. Esto es el comportamiento típico para la mayoría
de la maquinaria rotativa pero, sin embargo, en algunos casos las curvas
de desplazamiento y aceleración serán las más uniformes. Es una buena
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idea seleccionar las unidades de tal manera que se obtenga la curva más
plana. Eso proporciona la mayor cantidad de información visual al
observador. El parámetro de vibración que se utiliza más comúnmente en
trabajos de diagnóstico de maquinaria es la velocidad.
Fig. 4.11: Comportamiento espectral
28
En la Fig. 4.12 se muestra un mismo espectro en unidades de
desplazamiento y aceleración. Ambas gráficas corresponden a un
deterioro de un rodamiento. En el espectro en desplazamiento no se
observa el problema, mientras que en el espectro en aceleración se
observa claramente
Fig. 4.12: Deterioro de un rodamiento
29
4.6 Aplicación del mantenimiento basado en la condición –
maquina chancadora primaria cónica en planta
concentradora
Se propone el Mantenimiento Basado en la Condición, para uno de los
componentes o parte crítica en la máquina chancadora cónica al EJE
PRINCIPAL DEL TAMBOR CONICO EXCENTRICO mediante el método
del ANÁLISIS VIBRACIONAL el cuál debe medir la variable operacional
de la VELOCIDAD de la vibración.
COMPONENTE
DE LA MAQUINA VARIABLES OPERACIONAL
METODO O
TECNICA
PREDICTIVA
Eje principal del
Tambor cónico
excéntrico
Frecuencia: CPM (ciclos por
minuto)
Desplazamiento: µ.m. (micra
metro).
Velocidad (RMS): mm/s
(milímetros por segundo).
Análisis
Vibracional
Fig. 4.13: chancadora primaria cónica en planta concentradora
30
4.7 Posibles causas de los altos valores vibratorios de una
chancadora
A continuación detallamos las razones más habituales por las que una
máquina chancadora puede vibrar.
- Vibración debida al Desequilibrado (maquinaria rotativa).
- Vibración debida a la Falta de Alineamiento (maquinaria rotativa)
- Vibración debida a la Excentricidad (maquinaria rotativa).
- Vibración debida a la Falla de Rodamientos y cojinetes.
- Vibración debida a problemas de engranajes y correas de
Transmisión (holguras, falta de lubricación, roces, etc.)
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CONCLUSION
1. Por medio de este trabajo, se ha podido mostrar que utilizando el
análisis de vibraciones es factible monitorear y diagnosticar el estado de
la condición mecánica de las máquinas en vibración, considerando
elementos fundamentales para su buen desempeño. Para llegar a un
diagnóstico acertado, se hace necesario realizar el estudio de sus
vibraciones utilizando de forma integrada varias de las técnicas de
análisis disponibles hoy en día en varios de los equipos de análisis de
vibración modernos.
2. A través del método de Análisis del Espectro de Vibraciones, se pueden
realizar diagnósticos más precisos en un equipo; pues se puede analizar
cada componente de la señal que genera vibraciones a diferentes
frecuencias.
3. Las mediciones para el análisis de vibraciones deben realizarse en las
direcciones: vertical, horizontal y axial, para ejes horizontales; y
horizontal frontal, horizontal lateral y axial, para ejes verticales. Lo
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anterior permite una mayor precisión al monitorear el comportamiento de
las vibraciones en 3 dimensiones.
4. Todos los datos medidos para realizar un Análisis de Vibraciones, deben
ser comparados con los límites permisibles de las Normas
internacionales, pues es necesario garantizar y justificar los criterios de
análisis a la hora de dar un diagnóstico de un equipo.
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RECOMENDACIONES
1. Para el análisis de vibraciones es necesario contar con las mejores
tecnologías, a fin de poder facilitar la labor del encargado del Análisis de
Vibraciones y a su vez poder medir algún otro parámetro que equipos
antiguos no puedan medir.
2. Para evitar daños catastróficos y así poder garantizar el buen estado de
los equipos, a todos los equipos críticos se les debe realizar monitoreo
general de frecuencia.
3. Es muy importante capacitar de forma continua al personal de
mantenimiento y a los operarios de los equipos de un ingenio en el área
de Vibraciones Mecánicas, para que el personal contribuya a anticipar
paros en la producción.
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BIBLIOGRAFIA
1. Rosales, Robert C. (2002). Manual del Ingeniero de Planta. Mac-
Graw-Hill/Interamericana de Editores, S.A. de C.V.
2. Bittel, L. /Ramsey, J. (2002). Enciclopedia del MANAGEMENT.
Ediciones Centrum Técnicas y Científicas. Barcelona, España.
3. Mosquera G. /Armas R. (2009). La vibración mecánica y su aplicación al
mantenimiento predictivo. Madrid
4. White G. (2010). Introducción al Análisis de Vibraciones” Azima USA
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ANEXO
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Prueba de desgaste MT- tribología
Preparativos de la medición Transcribir en la primera sesión
Describir la máquina, motores, datos del motor, proceso tecnológico Donde realizar la termografía (figura de la máquina)
SENTIDO DE ORIENTACIÓN DE LA MEDICIÓN Toma de las mediciones, dónde, ubicación sentido de ubicación de las mediciones líneas central y longitudinal
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normas de aplicación iso 4817
Rango de severidad de la vibración De acuerdo al sensor de selección (clase i, clase ii, clase III)
DESCRIPCION DE LOS LUGARES DE MEDICION
Norma 1080
evaluación de resultados
Desviación estándar Pf 0.03186
Desviación Dif Peso 0.03186
Desviación estándar A 0.03279
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Desviación estándar Pf 0.01522
Desviación Dif Peso 0.01522
Desviación estándar A 0.02650
39
40