De la protección por nivel de vibración al mantenimiento predictivo

Los sistemas de protección de maquinaria son imprescindibles en aquellas máquinas en las cuales puede desarrollarse una avería catastrófica que afecte a la seguridad o resulte muy costosa de reparar. En las máquinas cuyos ejes están soportados sobre cojinetes lisos pueden aparecer  averías repentinas que en cuestión de segundos provoquen unas consecuencias nefastas, por ello la norma API670 especifica con detalle cómo se ha de proteger la maquinaria crítica típica de las plantas industriales. Una avería de este tipo puede destruir completamente la máquina y generar una situación de riesgo para las personas, el medio ambiente y para la disponibilidad de la planta.

Con el fin de  evitar estas situaciones de riesgo, se equipan estas máquinas con sistemas de protección que paran la máquina cuando se alcanzan niveles de vibración peligrosos. Estos sistemas de protección por vibración son siempre instalados por los propios fabricantes de las máquinas cuando se trata de turbomaquinaria, aunque también se recomienda instalar sistemas de protección API 670 en compresores alternativos y en motores eléctricos de potencia.

Inicialmente los sistemas de protección de maquinaria por vibración solamente se utilizaban para actuar sobre el sistema de paro de la máquina. Pero la medida continua de la vibración se puede aprovechar para realizar una supervisión predicitiva de las máquinas que disponen de estos sistemas de protección por nivel de vibración. La transmisión de los valores de la vibración a los sistemas de control distribuido y sistemas de supervisión predictiva alertan a los analistas ante cualquier cambio anormal en la vibración de la máquina. Incluso existen sistemas de protección que procesan la señal dinámica de la vibración para extraer parámetros de supervisión de modos de fallo. Estos parámetros se pueden transmitir mediante protocolos digitales del tipo Modbus, Devicenet, Profibus, OPC... De este modo, es posible enviar inmediatamente mensajes de alerta a los analistas predictivos sobre los parámetros de modos de fallo configurados para la supervisión predictiva de la máquina.

Luego los sistemas de protección de maquinaria por vibraciones no sólo se aplican por cuestiones de seguridad, sino que la medida continua de la vibración de la máquina es un excelente indicador de los síntomas de los fallos que pueden aparecer en las máquinas rotativas y así alertar a los analistas que ante una vibración anormal puedan realizar un preciso diagnóstico de la máquina y por lo tanto, gestionar el mantenimiento en base a la condición de la máquina.

Actualmente existe una excelente oportunidad para actualizar sistemas de protección por vibración que ya están obsoletos por equipos de última generación, los cuales cuentan con todas las funciones necesarias para comunicarse con los sistemas de control de planta y los sistemas de diagnóstico predictivo online. Las ventajas de contar con una tecnología de protección de maquinaria crítica con un buen soporte técnico y las funciones de transmisión de los datos indicadores de fallos justifica la inversión sobre la renovación de la tecnología de protección y supervisión predictiva de la maquinaria.

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Enlaces relacionados:

• Sistemas de protección API670.
• Curso de diseño de sistema de monitorizado de maquinaria.
• Protección y supervisión predictiva de turbomaquinaria.

Cómo obtener espectros de vibración de mayor resolución sin incrementar el tiempo de medida

La mayoría de los analistas de vibración comprende los beneficios de la utilización de los espectros de alta resolución para el diagnóstico de maquinaria rotativa. La mayoría de los analistas sabe que si se aumenta la resolución espectral de 800 a 1600 líneas, el tiempo para realizar la medición se duplica. Pero, ¿sabía usted que hay una manera de aumentar la resolución sin apenas aumentar el tiempo de medición?

Cuando se configura inicialmente su base de datos de medidas de vibración,  debe de establecer el número de promedios suficientemente elevado como para garantizar que haya una medición estable, de manera que el analizador recoja la lectura de tal manera que si se repite la prueba, se obtenga el mismo resultado.

Si se duplica la resolución del espectro, la medición necesitará el doble de tiempo para medirse, pero eso significa que ahora la onda muestreada es también el doble que la que necesitábamos para la mitad de resolución. Podemos pues acortar el tiempo de medición si reducimos a la mitad el número de promedios. Por lo tanto, al aumentar las líneas de resolución también podemos disminuir el número de promedios. La ventaja de hacer esto es que registramos un un espectro de alta resolución y una forma de onda temporal con más rotaciones de eje, pero sin dedicar más tiempo en la máquina para realizar la medida.

Al continuación, Jason Tranter del Mobius Institute explica este tema en un vídeo de duración 7:40.



Enlaces relacionados:

• Cursos de certificación como analistas predictivos.
• Colectores analizadores de vibración para diagnóstico de maquinaria rotativa.
• Servicios de diagnóstico predictivo de maquinaria rotativa.
• Diagnóstico predictivo online, iPdM

Desequilibrio

Recuperamos este interesante artículo publicado en abril de 1998 en la revista Preditécnico.

Todos los elementos rotativos son siempre fuentes potenciales de vibraciones mecánicas. El desequilibrio de distribución de la masa de rotores es una de las más frecuentes, ya que sólo cuando el eje de giro coincida con el de gravedad (dirección central de inercia en rotación), las fuerzas de inercia no producirán ninguna acción centrífuga perturbadora en los cojinetes o rodamientos de apoyo.

En la práctica, esto es realmente imposible de lograr por muy estrictas que sean las tolerancias de fabricación, ya que la homogeneidad del material no es absoluta debido a la existencia de oclusiones de gases, diferentes temperaturas en la masa, etc., por lo tanto, aunque el proyecto de una máquina rotativa sea perfecto, en su ejecución aparecen desequilibrios que se necesita corregir a posteriori.

El límite aceptable para el desequilibrio residual permisible es realmente imposible de determinar con carácter general, ya que se trata más bien de una solución de compromiso entre el costo de la tarea de equilibrado y las molestias o riesgos que la vibración originada por ese desequilibrio producen en las personas que han de permanecer en el área de trabajo de la máquina, además de los daños inherentes a la vibración y la consiguiente fatiga mecánica en los cojinetes y demás componentes de la máquina.

En la actualidad, existen normativas sobre la calidad de los trabajos de equilibrado o desequilibrio residual permisible, tales como la norma internacional ISO 1940. Las nuevas tendencias en mantenimiento, Mantenimiento Basado en Fiabilidad (RBM) o Mantenimiento Productivo Total (TPM), incluyen en su filosofía la mejora continua y el aumento de la vida útil de los equipos, para lo cual se requiere mantener los equipos industriales con un bajo nivel de vibración y, por tanto, unas buenas condiciones de equilibrado durante su operación. En muchas plantas industriales tales como papeleras o laminadores de acero, el desequilibrio de algún elemento (rodillo) de la línea (prensas rotativas, batería de secadores, tren de laminación, etc.) de producción afecta sustancialmente a la calidad del producto final, por lo que el equilibrado de rotores es una práctica necesaria para la mejora continua de la calidad del producto final.

Los sistemas portátiles de medida de vibración disponen de las herramientas más avanzadas para la realización de tareas de equilibrado "insitu", es decir equilibrar equipos industriales en sus rodamientos sin necesidad de desmontar elementos. Todos estos sistemas disponen de los accesorios necesarios para facilitar el trabajo del usuario con las siguientes ventajas:

• Sistema experto de diagnóstico: para certificar que el problema es desequilibrio y no confundirlo con resonancias, desalineaciones etc....
• Multiplexores de sensores: que permite equilibrar en diferentes planos sin necesidad de intercambiar los sensores, consiguiendo un enorme ahorro de tiempo.
• Resultados gráficos: permite visualizar la estabilidad de los datos que se estan recogiendo, muestra los resultados del equilibrado en posiciones discretas si se desea, evitando tener que marcar los grados, etc...

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