Manaul Acople Falk
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MANUAL ACOPLE FALK...
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Análisis de Maquinaria Maquinaria por Vibraciones I
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Programa Del Curso 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Exámen escrito Introducción al Mantenimiento Predictivo Vibración: Principios básicos Configuración de las mediciones: consideraciones físicas Configuración de las mediciones Configuración de alarmas y manejo de datos Análisis espectral y de fase Análisis de problemas típicos de maquinaria Monitoreo de rodamientos Tabla de diagnóstico de vibraciones Exámen escrito Evaluación del curso
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1 Mantenimiento Predictivo
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Expectativas De Mantenimiento Con el paso de los años, las expectativas de mantenimiento han sido crecientes y cada vez, más exigentes. Tercera Generación • Mayor disponibilidad y
Segunda Generación • Mayor disponibilidad de
Primera Generación • Reparar cuando se
rompe.
1940
1950
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1960
planta. • Mayor vida de los equipos. • Menor costo. 1970
1980
confiabilidad de planta. • Mayor seguridad. • Mejor calidad. • Ningún daño al medio ambiente. • Mayor vida de los equipos. • Mayor costo-eficacia.
1990
2000
Técnicas De Mantenimiento Por lo tanto, las técnicas de mantenimiento también han sufrido cambios evolutivos importantes.
Mantenimiento Basado en Condición
Tercera Generación • Monitoreo de condición. • Diseño direccionado a
Mantenimiento Correctivo
Primera Generación • Reparar cuando falla.
1940
1950
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la confiabilidad y facilidad para el mantenimiento. Mantenimiento Preventivo • Estudio de riesgos. Segunda Generación • Computadoras • Reparaciones pequeñas y rápidas. programadas. • Análisis de modo de • Sistemas de falla y sus efectos. planeamiento y control • Sistemas expertos. de trabajo. • Trabajo multifacético y • Computadoras grandes en grupos. y lentas.
1960
1970
1980
1990
2000
Tareas “A Condición” Fallos Potenciales ... ...condiciones fís icas identificables que indican que va a ocurrir un fallo funcional o que es ta en el proces o de ocurrir .
Nuevas técnicas se usan para determinar cuando ocurren los fallos potenciales de forma que se pueda hacer algo antes de que se conviertan en verdaderos fallos funcionales o para evitar las consecuencias de los mismos. Estas técnicas se conocen como tareas a condición . ¡ ¡ Mantenimiento Predictivo ! ! 2015-10-23 ©SKF Slide 7 [Code]
Tareas “A Condición”: Categorías El monitoreo de condiciones responde a los efectos de los fallos como por ejemplo: • Efectos dinámicos. • Efectos de partícula. • Efectos químicos. • Efectos físicos. • Efectos de temperatura. • Corrosión. Variación de la calidad del producto: control de defectos. Monitoreo de los efectos primarios: velocidad, caudal, presión, temperatura, potencia, corriente, etc. El sentido humano: mirar, oir, tocar y oler . 2015-10-23 ©SKF Slide 8 [Code]
Tareas “A Condición” Estas técnicas se conocen como a condición , por que los elementos ó máquinas se dejan funcionando a condición de que continuen satisfaciendo los estandares de funcionamiento deseados. Si se usan de forma adecuada, las tareas a condición ó predictivas, son una buena forma para prevenir los fallos funcionales, pero también pueden ser una pérdida de tiempo costosa de no ser aprovechadas correctamente. 2015-10-23 ©SKF Slide 9 [Code]
Mantenibilidad Manteniendo
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• Programas PdM: Análisis de
Vibraciones, Termografía, Análisis de Aceites. • Tareas correctivas de alineación y balanceo. • Acompañamiento en montaje y desmontaje de rodamientos. • Revisión y optimización del programa de lubricación. • Buenas prácticas de mantenimiento con herramientas y equipos de última generación. • Capacitaciones continuas al personal de planta. • Análisis RCA e Informes de Mejora: Ingeniería y Tecnología.
Los Resultados Alcanzados • Mayor disponibilidad de maquinaria. • Optimización de la eficiencia global
de los activos. • Reducción de downtime asociado a paradas no planificadas. • Ahorro en costos de mantenimiento: reducción de inventarios, reducción de retrabajos de mantenimiento, etc. • Incremento en las comunicaciones internas de trabajo. • Mayor conocimiento en la operación y función de los equipos.
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Video: Mantenimiento Predictivo
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2 Vibración: Principios Básicos
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Introducción La medición y análisis de vibraciones es utilizada, en conjunto con otras técnicas predictivas, como técnica de diagnóstico de fallas y evaluación de la integridad de máquinas y estructuras . En el caso de los equipos rotatorios, la ventaja que presenta el análisis vibratorio respecto a otras técnicas como tintas penetrantes, radiografía, ultrasonido, etc., es que la evaluación se realiza con la máquina funcionando, evitando con ello la pérdida de producción que genera una detención.
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Qué Es Vibración? Todas las máquinas Vibran, aún en condiciones óptimas de Mantenimiento y Operación. La vibración es una forma de disipación de energía. Las vibraciones de máquinas son producto del movimiento oscilante de los componentes mecánicos de un lado hacia el otro alrededor de su punto neutro, y como resultado de la reacción a fuerzas internas o externas. La Vibración Cambia, cuando la condición de la maquina cambia. Lo que podemos Escuchar o Sentir, de la máquina, es solo “parte de la historia”. Mediante Análisis de Vibraciones, se puede detectar una amplia variedad de Condiciones de Falla. 2015-10-23 ©SKF Slide 15 [Code]
Vibración
Un ciclo
resorte
límite superior desplazamiento
Posición neutral masa
límite inferior tiempo
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Algunos Conceptos Periodo
Ángulo de fase Límite superior
Desplazamiento amplitud pico
1 seg....
tiempo
Señal de referencia
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Amplitud Debido a la adición de masa en el punto indicado, el nivel de Vibración aumenta, a medida que aumente la velocidad de giro. La máxima elongación de la onda es la Amplitud, y se puede expresar en Desplazamiento (mils, micras), Velocidad (pulg/seg, mm/seg), o Aceleración (G ´s).
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Amplitud Cuando se comparan valores globales de amplitudes, ambas señales se deben medir en el mismo rango de frecuencias y con el mismo factor de escala.
RMS
PICO PICO A PICO
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Frecuencia Es el número de eventos que suceden en una escala de tiempo. Este Ventilador gira cinco veces cada segundo; Es decir, que su Frecuencia de giro es de 5 Hertz, o de 300 CPM (5 x 60). Período y Frecuencia son parámetros inversos.
Un Segundo de Tiempo
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Período = 1/Frecuencia
Parámetros Que Definen La Vibración La Amplitud de Vibración nos permite conocer el CUÁNTO ó severidad del problema del movimiento vibratorio. La Frecuencia de Vibración nos permite conocer el CUÁL de la Vibración, es decir: Cuál problema (p. Ej: Desalineamiento o Falla en Rodamientops), o Cuál componente es el causante del cambio en el comportamiento (p. Ej: Engranaje o Acople). La Fase de la Vibración nos responde el CÓMO de la Vibración, es decir que nos permite entre otras cosas, conocer Cómo se mueven los apoyos de una máquina a una frecuencia determinada. 2015-10-23 ©SKF Slide 21 [Code]
Aumento De Frecuencia Y Amplitud Al duplicar el giro del ventilador, las ondas se aprecian más cercanas unas a otras, y la frecuencia de giro pasa a ser 10 hertz o 600 CPM. Al aumentar la masa en el punto indicado, la altura de la onda se incrementa.
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Vibración: Qué Medimos? • Desplazamiento: es la amplitud del movimiento/onda. • Velocidad: es la cantidad de desplazamiento en un tiempo. • Aceleración: es el cambio de velocidad en el tiempo.
0
90
180
Acceleration
aceleración
velocidad
Tiempo 2015-10-23 ©SKF Slide 23 [Code]
270
Velocity
360
Displacement
desplazamiento
Desplazamiento Es la distancia que viaja un objeto desde su punto de equilibrio. Movimiento de la máquina o estructura relacionado con el esfuerzo. Es la medida dominante a bajas frecuencias (inferiores a 1200 cpm).
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Velocidad Es la rata de cambio del desplazamiento con respecto al tiempo y está relacionado con la fatiga (es el mejor indicador de la energía destructiva total). Es la medida dominante en el rango de frecuencias desde 600 cpm hasta 60.000 cpm.
Eventos en bajas y medias frecuencias (desbalanceo, desalineación, etc.) se aprecian mejor en velocidad. 2015-10-23 ©SKF Slide 25 [Code]
Aceleración Se define como la rata de cambio de la velocidad con respecto al tiempo y esta relacionado con las fuerzas de impacto y/o choques presentes en los componentes de la máquina. Es la medida dominante en altas frecuencias superiores a 60.000 cpm.
Nos indica problemas causados por impactos/choques. Eventos de altas frecuencias (rodamientos, engranajes, lubricación, etc.) se aprecian mejor en aceleración. 2015-10-23 ©SKF Slide 26 [Code]
Cómo Medimos La Vibración? engranaje rodamiento
Rotor
Vibración Global TIEMPO
ONDA COMPLEJA EN EL TIEMPO
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Las señales individuales se combinan en una vibración compleja en el tiempo, denominada Vibración Espectral
Vibración Global
Es la energía vibratoria total en 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 en mm/s, in/s, g ´s, gE. 2015-10-23 ©SKF Slide 28 [Code]
Espectro FFT d a d i r e v e S = d u t i l p m A
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Frecuencia = Tipo de Problema
Análisis de Espectros FFT Engranaje Rodamiento
Desbalanceo
Espectro FFT Muestra las componentes de las vibraciones en sus respectivas frecuencias (dominio de frecuencias)
d u t i l p m a
frecuencia 2015-10-23 ©SKF Slide 30 [Code]
Onda En El Tiempo
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Unidades De Medición
Inglés
Métrico
Desplazamiento
Mils: pico/pico (p-p)
Micrones: pico/pico (p-p)
Velocidad
in/sec: rms o pico (p)
mm/seg: rms
G: pico (p)
G: rms ó mm/sec 2 : pico
Aceleracion
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Conversión Entre Medidas Para un movimiento armónico los valores pico para desplazamiento, velocidad y aceleración pueden ser calculados con las siguientes fórmulas: Velocidad
= 2πf * D
Aceleración = 2πf * V. = (2πf )² D. D: desplazamiento pico (pulg).
1mil pp =0,001” pp = 25,4 micras
pp F : frecuencia (ciclos/seg).
1hz.(Ciclo/seg) = 60 ciclos/min.
V: velocidad (pulg/seg).
1pulg/seg = 25,4 mm/seg.
A: aceleración (pulg/seg²)
1g = 386,1 pulg/seg² = 9,8 mm/seg²
Π : 3,1416 2015-10-23 ©SKF Slide 33 [Code]
Video: Vibración Teoria Basica I
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Video: Vibración Teoria Basica II
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3 Configuración De Las Mediciones: Consideraciones Físicas
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Configuración De Las Mediciones Consideraciones físicas: •
Seleccionar las máquinas
•
Seleccionar los planos de medición
•
Seleccionar la posición del sensor
•
Preparar las superficies
•
Seleccionar la técnica de montaje del sensor
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Registro De Planta Es un listado de toda la planta, los equipos y los edificios que pertenecen o se usan como factoria y que están mantenidos por el personal de mantenimiento, aún si es subcontratado. Incluye las máquinas ó equipos que intervienen en el proceso productivo. Estas deben estar correctamente identificadas indicando su posición, tipo, consecutivo entre otros aspectos. También, es de igual manera importante, contar con un diagrama de flujo de proceso que indique las unidades ó lineas de proceso que constituyen el proceso productivo. 2015-10-23 ©SKF Slide 38 [Code]
Registro De Planta
Planta Unidad/Área/Línea Activos
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Matriz De Criticidad Provee una herramienta para establecer los niveles de criticidad de los equipos en la planta del cliente, en función de los impactos globales en cuanto a: • Seguridad y Medio Ambiente. • Calidad y Productividad. • Tiempos operacionales y/o de Ocupación. • Oportunidad de Producción. • Frecuencia de Falla. • Costos de reparación. Esto se efectúa con el objetivo de facilitar la toma de decisiones y prioridades de mantenimiento al momento de iniciar la implementación de un programa PdM. 2015-10-23 ©SKF Slide 40 [Code]
Matriz De Criticidad
A El Intevalo Accidentes y/o costo a 6 meses. de personales, reparación son elevados. al medio ambiente daños materiales. Nivel 1tiempo ó Atodo el --menor Productos con defectos,agresiones reducción de la velocidad o dey la producción. - 24 horas por dia. PARA proceso productivo. En2tiempo promedio vez por año. deo acidentes B - El Exposición y/o costo de aadministrativo. reparación sonlasuportables. al medio ambiente o del patrimonio. Nivel óturnos Bparte del - Variación de lariesgos calidad de produtividad. Dos PARA u una horario proceso productivo. Raramente C - El Ningún y/o costo de reparación son irrelevantes. Nivel 3tiempo ó C - No afecta. Ocasionalmente No afecta elocurre. proceso oriesgo. no productivo. hace parte del proceso productivo.
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Selección De Las Máquinas: Análisis De Criticidad Críticas - Si la falla o parada ocurre, se para la producción o crea serio riesgo para la seguridad. Equipos esenciales - Si la falla o parada ocurre, la producción es detenida Equipos no esenciales - Si la falla o parada ocurre, puede haber pérdida de producción, sin embargo una unidad de repuesto puede operar simultáneamente, o la reparación no afecta demasiado a la producción. 2015-10-23 ©SKF Slide 42 [Code]
Pensando En El Futuro
Rutas de mediciones Planillas de máquinas
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Sensores y/o Transductores “ Son Elementos que convierten una señal mecánica en una señal electrica análoga”
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Acelerómetros • 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)
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Acelerómetros
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Acelerómetros De Baja Frecuencia Ideal para máquinas de baja velocidad
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Sensores De Velocidad • 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. • Realmente, es un Acelerómetro
Piezoeléctrico
• Tiene un “integrador” interno, para
convertir la señal a Velocidad. • Entrega una señal muy limpia. • Útil en aplicaciones On-Line. • También en balanceo de rotores 2015-10-23 ©SKF Slide 48 [Code]
Sensores De Velocidad
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Construcción Básica De Un Sensor Sísmico 6
3 2
5
4 1
1. CAJA DEL CAPTADOR 2. BOBINA DE ALAMBRE 3. AMORTIGUADOR IMAN
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4. MASA 5. RESORTE 6.
Sensor de Desplazamiento por Corrientes Parásitas
• Miden distancias relativas entre dos superficies • Respuesta con exactitud a bajas frecuencias • Sensibilidad limitada en alta frecuencia • Requieren de fuente externa de alimentación 2015-10-23 ©SKF Slide 51 [Code]
Planos De Medición
Radial – Vertical: reacción del anclaje. – Horizontal: reacción del rodamiento/soporte.
Axial: En la trayectoria del eje. Empuje del eje.
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Localización Del Sensor MOTOR
Los puntos siguen la cadena cinemática:
BOMBA Motor lado libre 1 Motor lado acople 2 Caja lado acople 3 - 4 Caja Eje intermedio 5 - 6 Caja Eje Salida 7 – 8 Bomba Lado Acople 9 Bomba Lado Libre 10 2015-10-23 ©SKF Slide 53 [Code]
Video: Preparación Colección de Datos
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Monitoreo De Parámetros Múltiples: Velocidad Y Aceleración Espectro en Velocidad
Espectro en Aceleración
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Aplicación De Sensores 100 Desplazamiento (mils)
10
Amplitud (mils, in/sec, g’s)
Aceleración (g's)
1.0
velocidad (in/sec...)
0.1
Rango normal de operación
1 0.01 10
100
1,000
Frecuencia (Hz)
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10,000
Métodos De Montaje Es rápido y muy sencillo, pero esta sujeto a varias fuentes de error. Es por esto que se deben tener en cuenta los siguientes factores para garantizar una correcta medicion y la obtencion de un dato confiable: • Orientación del sensor • Fuerza ejercida sobre el sensor • Posicionamiento del sensor
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Montaje Con Sensor Manual
Es rápido y muy sencillo, pero está sujeto a varias fuentes de error. Usar únicamente como último recurso en condiciones de difícil acceso.
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Montaje Con Base Magnética
Conveniente para proveer un montaje rápido y temporal. Reduce la respuesta en frecuencia en una relación de aprox. 50 % respecto de la atorn.
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Disco Para Montaje Magnético De Sensores Vista Superior
Vista Lateral El disco se monta con adhesivo
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Montaje De Los Discos Para Sensores Bien
El perfil cóncavo permite el ingreso de aceite.
Mal
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Montaje Con Cemento Adhesivo
Cemento Adhesivo Epóxico
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Montaje Atornillado
mal
mal
Correcto
bien
mal
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mal
Rangos De Operación En Acelerómetros Según Tipo De Montaje
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Aspectos Importantes
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Aspectos Importantes
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Fijación Del Cable Protección por Salpicado Sujeción del cable
Superficie de la Máquina Protección
Fijo a la Máquina en Movimiento 2015-10-23 ©SKF Slide 67 [Code]
Fijo
Video: Recolección de Datos
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4 Configuración De Las Mediciones
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Resolución En Un Espectro De Vibración • Un Colector de Datos ¨muestrea¨ la señal
eléctrica proveniente de un sensor de vibración.
• A la señal en el dominio de la Frecuencia se le denomina espectro.
•La Resolución es la menor diferencia en
frecuencia que puede ser detectada entre dos componentes cercanos.
•En un analizador de vibraciones el ancho de banda esta determinado por el Numero de Líneas escogido.
•Una Línea es el lugar de un dato en el dominio de la frecuencia.
•La Resolución es igual a la banda base dividida entre el numero de líneas.
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Determinación De Fmax Velocidad Eje (RPM) 2.400
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Velocidad, fmax Hz 100 200 500
RPM 6.000 12.000 30.000
Aceleración, fmax Hz CPM 1 Khz 60 Kcpm 2 Khz 120 Kcpm 5 Khz 300 Kcpm
Rango De Frecuencias De Acuerdo Al Tipo De Componente
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Cálculo De La Frecuencia Maxima -EjercicioMotor: Velocidad Motor: 3585 rpm Rodamientos: 6312 y 6314 Reductor: Velocidad Entrada: 3585 rpm Velocidad Intermedia: 1800 rpm Velocidad Salida: 900 rpm Engranajes: Z1 30, Z2 60, Z3 25, Z4 50. Bomba: Velocidad Bomba: 900 rpm Número de Pistones: 9
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5 Configuración De Alarmas Y Manejo De Datos
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Tipos De Alarmas Límites
de valores globales
Envolventes Bandas Alarmas
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de espectros
espectrales de fase
Norma ISO 10816
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Criterios De Evaluación De Severidad • Existen criterios Generales,
que aplican para gran parte de equipos.
) k a e p ( . c e s / n i d a d i c o l e V
• Si se cuenta con historia
confiable, se pueden ¨ crear ¨los niveles de Normalidad y de Alarma para cada máquina en particular. • Los programas para PdM
cuentan con herramientas estadísticas para estos fines.
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Frecuencia r.p.m.
Criterios De Evaluación De Severidad • Las Tendencias son una buena
base para establecer periodicidad en las mediciones. • También permiten optimizar los tiempos para intervención de maquinaria. • En un programa de PdM deben establecerse Tendencias para múltiples parámetros: Velocidad, Aceleración, Señal Demodulada, SEE. • Los niveles de Alerta y Peligro deben ajustarse estadísticamente.
2015-10-23 ©SKF Slide 78 [Code]
REPARAR
ALERTA
NORMAL
Tendencia Del Valor Global
Fecha
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Tendencia Del Valor Global
Ajuste de Curva
2015-10-23 ©SKF Slide 80 [Code]
Envolvente De Espectro
Disparo de alarma
2015-10-23 ©SKF Slide 81 [Code]
Bandas Espectrales
2015-10-23 ©SKF Slide 82 [Code]
Alarmas De Fase
2015-10-23 ©SKF Slide 83 [Code]
Detección vs. 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 proveen información sobre el problema, y sobre la causa raíz de fallas.
2015-10-23 ©SKF Slide 84 [Code]
Video: Colección de Datos II
2015-10-23 ©SKF Slide 85 [Code]
6 Análisis Espectral y Análisis de Fase
2015-10-23 ©SKF Slide 86 [Code]
Análisis De Espectros FFT Engranaje Rodamientos
Desbalanceo
Espectro FFT muestra las componentes de las vibraciones en sus respectivas frecuencias (dominio de frecuencias) 2015-10-23 ©SKF Slide 87 [Code]
d u t i l p m a
frecuencia
Análisis Espectral
Colectar información de equipos Análisis
2015-10-23 ©SKF Slide 88 [Code]
Técnicas De Análisis Espectral • Obtener los datos históricos de las
máquinas. • Identificar la frecuencia de rotación de las máquinas. • Observar cambios relevantes en sus valores históricos.
Motor: Velocidad Motor: 3585 rpm Rodamientos: 6312 y 6314
Reductor: Velocidad Entrada: 3585 rpm Velocidad Intermedia: 1800 rpm Velocidad Salida: 900 rpm Engranajes: Z1 30, Z2 50, Z3 25, Z4 60. Bomba: Velocidad Bomba: 900 rpm Número de Pistones: 9
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Técnicas De Análisis Espectral
Un análisis eficiente requiere: • Adquirir datos de vibraciones en Velocidad en tres planos, en cada cojinete (H, V, Ax). • Cuando sea posible, adquirir medición de fase relativa. Esto suele tener gran importancia en el diagnóstico. • Evaluar las vibraciones globales de toda la máquina: Dónde está la fuente de vibración (frecuencia/amplitud) Qué dirección de medición es más importante La frecuencia dominante tiene relación con los elementos rotantes?
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Técnicas de Análisis Espectral • Una vez identificada la frecuencia de rotación,
1X
determinar el rango de frecuencias del espectro, • Verifique frecuencias sospechosas de fallas, • Determine la severidad de la falla.
2X
3X
RPM x No. Elementos Asociados 4X
frecuencia 2015-10-23 ©SKF Slide 91 [Code]
Funciones Forzantes En Un Espectro De Vibración • Mediante algunos cálculos, se establecen puntos específicos
en un espectro, en los cuáles se centra gran parte del análisis. • La identificación de componentes dentro de un espectro, inicia al establecer la Frecuencia Fundamental, y a partir de allí, las frecuencias Sincrónicas, No-Sincrónicas, y SubSincrónicas. •
•
•
•
•
•
• 6 5 4 3 2 1 0 0
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5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Modelo Espectral (Velocidad) d a d i r e v Baja Frecuencia Media Frecuencia Alta Frecuencia e •Cavitación •Rodamientos S •Desbalanceo •Turbulencia •Engranajes = •Desalineación •Eléctricos •Rodamientos •Lubricación d u •Transmisión •Desajustes t i l p Frecuencia = Tipo de Problema m A
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Ejemplos De Espectros 1 baseline de espectro (norm) Espectro referencia, normal
1X 2X
3X
bearing freq..
gearmesh freq.
2 Mayor que lonormal normal higher than 1X vibración en 1 x r.p.m. signal
3 Mayor que lo normal normal higher than en 1X 1 xand r.p.m. y bearing frecuencia vibración de signals cojinete
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Firma del equipo: Colectar mediciones cuando se sabe que la máquina está en buenas condiciones.
1X 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 r.p.m., y frecuencia de falla de cojinete, indica que la frecuencia rotacional ya ha causado daño en éste.-
Armónicas
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Bandas Laterales (Sidebands) Se ubican simétricamente, a lado y lado de una frecuencia determinada, y son factor clave en la determinación de la severidad y naturaleza de una falla
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Diagrama En Cascada
2015-10-23 ©SKF Slide 97 [Code]
Análisis De Fase: Concepto Es la posición de una pieza que vibra en un instante dado respecto a un punto fijo o a otra pieza que vibra.
2015-10-23 ©SKF Slide 98 [Code]
Análisis De Fase Periodo
Ángulo de fase Límite superior
Desplazamiento amplitud pico
1 seg....
tiempo
Señal de referencia
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Análisis De Fase
Referencia angular Sensor de fase
Punto pesado
270º
Acelerómetro 0º
180 º
360 º
tiempo
90 º
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Interpretación De La Fase
1
4
2
5
3 2015-10-23 ©SKF Slide 101 [Code]
En el transcurso de 360° de revolución del eje, el sensor mide la fuerza máxima positiva cuando el punto pesado está a 90° de su posición inicial (esta posición inicial fue determinada por el tacómetro). El ángulo de fase es = 90 °.
Análisis De Fase Relación de fase entre planos vertical y horizontal de un cojinete
El equipo colector normalmente capturará el paso del punto pesado, con una diferencia angular equivalente al ángulo en que están dispuestos los sensores de vibración. Relación de fase normal entre ambos planos radiales: “90 grados” 2015-10-23 ©SKF Slide 102 [Code]
Análisis De Fase Relación de fase en el plano axial de dos cojinetes
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Medición De Fase (Dirección Del sensor) Figura 1
En la misma dirección la medición de fase es real
En dirección opuesta, las fases medidas se oponen 180º a la real.º .
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Figura 2
7 Análisis De Problemas Típicos De Máquinas
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Desbalanceo Estático
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Desbalanceo Estático: Corrección
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Desbalanceo Cupla
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Desbalanceo Dinámico
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Desbalanceo - Diagnóstico Desbalanceo Estático Vibración en toda la máquina “en fase”
Desbalanceo Cupla Vibración en toda la máquina “desfasada” 180 grados
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Desbalanceo - Causa Y Efecto
Radial
1x Alta 1 x
Armónicas de 1 x bajas 2x
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3x
Desalineación Desalineación Angular
Desalineación Paralela
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Desalineación - Causa Y Efectos Desalineación Angular
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Desalineación Paralela
Desalineación - Diagnóstico
Alta 1X y/o 2X, 3X
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Radial y/o Axial
Desalineación - Diagnóstico Desalineación Angular Mediciones axiales en los cojinetes, a ambos lados del acoplamiento, desfasadas 180 grados Desalineación Paralela Mediciones radiales en los cojinetes, en ambos lados del acoplamiento, desfasadas 180 grados.
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Cojinetes Desalineados
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Soltura Mecánica
Principalmente Radial, como producto de la cantidad de impactos generados durante un giro del rotor 2015-10-23 ©SKF Slide 117 [Code]
Soltura Mecánica - Diagnóstico
Vibración radial, con varios armónicos de la frecuencia de giro, y piso espectral levantado 2015-10-23 ©SKF Slide 118 [Code]
La Fase En La Soltura Estructural Comportamiento Comportamient o Normal: Mediciones verticales entre soporte, base metálica, y base de concreto, desfasadas menos de 30 grados.
Comportamiento Ano Comportamiento Anormal: rmal: Mediciones verticales entre soporte, base metálica, y base de concreto, desfasadas entre 0 y 180 grados.
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Eje Doblado
Alta Vibración Axial 2015-10-23 ©SKF Slide 120 [Code]
Eje Torcido - Diagnóstico 1 - Las mediciones axiales en los extremos de la máquina, tienen típicamente 180 de desfasaje, 2 - Las mediciones radiales están típicamente en fase.
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Resonancia Margen de Separación
Primer Crítica
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Velocidad de Operación
Segunda crítica
Video: Resonancia
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8 Monitoreo De Rodamientos -Métodos de Procesamiento-
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¿Porqué Fallan Los Rodamientos? Lubricación inadecuada - excesiva - insuficiente - contaminada
Indentación en pista exterior
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Excesiva carga causada por: - desalineación - desbalanceo - eje torcido excentricidad - etc. Incorrecta manipulación y/o montaje Tiempo
Curva Típica De Falla De Rodamientos Vibración Período de alarma
Falla del rodamiento
Detección por emisión acústica Detección por ruido
Inicio de la falla Detección por vibraciones
Tiempo
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Frecuencias De Fallas De Rodamientos BPFI Frecuencia de falla en pista interior BPFO Frecuencia de falla en pista exterior BSF Frecuencia de rotación de los elementos rodantes FTF Frecuencia de rotación de la jaula
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Espectro De Frecuencias De Fallas
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Etapas De La Avería: Fase 1
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Etapas De La Avería: Fase 2
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Etapas De La Avería: Fase 3
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Etapas De La Avería: Fase 4
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Procesamiento De Señales
Envolvente
SEE (spectral emitted energy)
HFD (high frequency detection)
Valor global de vibraciones ( incluida la señal de falla del rodamiento)
señal de falla del rodamiento
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Envolvente 1 - Espectro típico en velocidad
2 - Proceso de envolvente en aceleración
El filtro pasabanda es especificado teniendo en cuenta la frecuencia armónica de falla que sea de interés.
3 - Proceso de envolvente de aceleración Los eventos en bajas frecuencias son filtrados (eliminados). Se hace un zoom en las armónicas de alta frecuencia, dado que son bajas señales, dentro del ruido. Estas luego son demoduladas y expresadas en la frecuencia del defecto fundamental.
2015-10-23 ©SKF Slide 134 [Code]
4 - Espectro de envolvente de aceleración Frecuencia del defecto fundamental
Señal resultante de envolvente medida en gE Armónicas de la fundamental
Filtro De Envolvente Filtro Pasabanda
acelerómetro
Detector de envolvente
Espectro FFT
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Tablas De Severidad Envelope
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SEE Technology: Energía Espectral Emitida
Detección de: • Problemas de lubricación • Defectos incipientes en
rodamientos y engranajes
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SEE Análisis Numérico 0 – 3 No identifica problemas 3 – 20 Problema de lubricación, contaminación, defecto de rodamiento con poca carga, o pequeña avería con carga normal. 20 - 100 Defecto de rodamiento o contaminación del lubricante > 100 Problema severo de rodamiento “Se recomienda que use esta carta solamente
como guía. Su experiencia en la tendencia de las mediciones determinará el camino válido”.
2015-10-23 ©SKF Slide 138 [Code]
Zona de carga de rodamiento
Análisis De Espectros SEE Análisis
La medición SEE monitorea la frecuencia ultrasónica en que ocurre esta emisión (150 - 500 kHz) y filtra todos los eventos rotacionales. Las señales acústicas provenientes de defectos de rodamientos incipientes son resaltados y mostrados como picos a la frecuencia de defecto. 2015-10-23 ©SKF Slide 139 [Code]
HFD - High Frequency Detection
Monitoreo en el rango de alta frecuencia (defectos de rodamientos) Usa sensor en resonancia para amplificar la señal de baja energía Indica con un valor numérico el estado bueno-malo
frecuencia
2015-10-23 ©SKF Slide 140 [Code]
Video: Análisis De Datos
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9 Tablas de Diagnóstico de . Vibraciones
2015-10-23 ©SKF Slide 142 [Code]
ISO 10816: Tabla De Diagnóstico De Vibraciones (Eje Horizontal)
Desbalanceo
Excesiva Excesiva Excesiva Excesiva vibración vibración vibración vibración horizontal vertical axial estructural indica: indica: indica: indica: SI NO NO NO HORIZ. > AXIAL
Desalineación Flojedades Fallas eléctricas
2015-10-23 ©SKF Slide 143 [Code]
.
NO
SI
SI
NO
AXIAL > HORIZ.
SI
SI
NO
SI
VERT. = HORIZ.
.
.
.
Cortar la alimentación eléc. Si la vibración cesa el origen es eléctrico
ISO 10816: Tabla De Diagnóstico De Vibraciones (Cantilever)
Desbalanceo Desalineación Flojedades Fallas eléctricas
Excesiva Excesiva Excesiva Excesiva vibración vibración vibración vibración horizontal vertical axial estructural indica: indica: Indica: indica: SI NO SI NO HOR. Y AXIAL > VERTICAL SI NO SI NO HORIZ. Y AXIAL > VERTICAL SI SI NO SI VERT. = HORIZ. .
.
.
.
Cortar la alimentación eléc. Si la vibración cesa el origen es eléctrico
Usar fase para diferenciar desbalanceo de desalineación 2015-10-23 ©SKF Slide 144 [Code]
ISO 10816: Tabla De Diagnóstico De Vibraciones (Eje Vertical) Excesiva vibración radial 1 Indica: SI
Desbalanceo
Excesiva Excesiva Excesiva vibración vibración vibración radial 2 axial estructural indica: Indica: indica: NO NO NO RADIAL > AXIAL
Desalineación
SI
NO
SI
NO
Flojedades
SI
NO
NO
SI
Fallas eléctricas
.
.
.
.
RADIAL > AXIAL
Cortar la alimentación eléc. Si la vibración cesa el origen es eléctrico
RADIAL 1 Y RADIAL 2 DIFIEREN EN 90 GRADOS 2015-10-23 ©SKF Slide 145 [Code]
Plano primario Masa
Radial
Masa voladizo Axial y radial Eje torcido Axial y radial
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Angular
Axial
Paralela
Radial
Combinación
Axial y radial
Estructural
Radial
Pata floja
Radial
Roce
Axial y radial
Frecuencia Relación de fase Dominante DESBALANCEO 1X 90° cuando el sensor se mueve de la posición hor a la vert.. 1X Lectura axial en fase 1X
180° de cambio en el sentido axial, radial en fase DESALINEACION 1X, 2X 180° de diferencia en el sentido axial y entre ambos equipos 1X, 2X 180° de diferencia en el sentido radial, en ambos lados del acople. De vertical a horizontal, en el mismo cojinete mostrará 0° o 180° 1X, 2X Diferencia de 180° radial y axial a ambos lados del acoplamiento FLOJEDADES MECANICAS 1X Cambio de fase de 180° entre la pata de la.máquina, fundación, base 1X,2X La fase cambia cuando se aprietan los bulones La fase es inestable entre una 1X , 2X ….10X lectura y otra
Práctica 1
Medición de la amplitud global producida por el desbalanceo
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Práctica 2
Toma de espectros FFT Utilización del colector analizador
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Fase - Revisión 1
2015-10-23 ©SKF Slide 149 [Code]
Fase - Revisión 2
2015-10-23 ©SKF Slide 150 [Code]
Fase - Revisión 3
2015-10-23 ©SKF Slide 151 [Code]
Prueba Escrita y Revisión .
2015-10-23 ©SKF Slide 152 [Code]
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