Ultrasonido Pasivo Para Mantenimiento de Plantas Industriales 2013

28/03/2013

Gus Velasquez

Contenido • • • •

Introducción al mantenimiento Fundamentos de la física del ultrasonido Instrumentación para detección ultrasónica Aplicaciones típicas en planta – – – – –

Detección de Fugas de aire Inspección de trampas de vapor Inspección de válvulas de proceso Inspección eléctrica Inspección de rodamientos y Lubricación Acústica

• Recomendaciones y pasos para establecer el programa de ultrasonido en planta Ultrasonido Pasivo para Mantenimiento de Plantas Industriales

28 de marzo de 2013

Ingenios azucareros

Cementeras

2

Gases

Termoeléctricas

Que tienen en común las siguientes industrias? Corrugadoras

Papeleras

Estaciones bombeo

Cerveceras

Refinerías

Plásticos

Alcohol

Fundición

Manufactura de botellas3

1

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Para ser viables deben generar utilidades

Ingresos (Ventas)

Utilidades

Egresos (Gastos)

= 4

Para ser viables deben generar utilidades Gastos

Mano de obra

Materias Primas

+

=

Servicios

+

+ Repuestos e insumos 5

Puede mantenimiento incrementar las utilidades?

6

2

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Definición del Mantenimiento Conjunto de acciones que se ejecutan en las instalaciones y/o equipos para prevenir daños o para la repararlos cuando se producen.

Definición tradicional 7

Definición del Mantenimiento Conjunto de acciones y procedimientos que se ejecutan y se siguen en las instalaciones y/o equipos para mejorar, preservar o restaurar los procesos productivos a los niveles de cantidad, calidad y costo que aseguren el cumplimiento de los objetivos estratégicos de la Empresa

Visión Integral 8

Características de los equipos 1930 s

1990 s

2000 s

Descomplicados

Complejos híbridos

Modulares

Robustos

Delicados

Robustos

Duran para siempre

Obsolescencia definida

Flexibles

Reparación total

Cambian componentes

Cambian módulos

Se espera que fallen

Fallas al azar

Se espera que no fallen

Tomado de Uptime – John Dixon Campbell

9

3

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Expectativas del Mantenimiento Tercera Generación

Segunda Generación

Primera generación

•Alta disponibilidad de planta •Mayor vida de los equipos •Menores costos

•Alta disponibilidad y confiabilidad de la planta •Mayor seguridad •Mejor calidad de producto •Ningún impacto ambiente •Mayor vida de equipos •Mejor eficiencia de costos

Si se rompe, repárelo 1940

1950

-

1960 1970

1980

1990

2000

Cortesía de John Moubray – RCM II

10

Técnicas del Mantenimiento Tercera Generación Predicción

Segunda Generación Prevención Primera generación Reparación Si se rompe, repárelo 1940

•Programa mantenimiento •Implementación de sistemas de planeación y control •Introducción de computador (grandes y lentos)

1950

1960 1970

1980

•Monitoreo por condición •Diseño para confiabilidad y fácil mantenimiento •Estudio de riesgos •PC pequeños y veloces •Estudio de modos de falla y sus efectos •Sistemas expertos •Multi-habilidades – trabajo en equipo

1990

-

Cortesía de John Moubray – RCM II

2000 11

Técnicas del Mantenimiento Cuarta Generación? Confiabilidad •Monitoreo por condición •Diseño para confiabilidad y manteniabilidad •Estudio de probabilidades •Redes de terminales •Estudio de modos de falla y sus efectos •Sistemas expertos •Multi habilidades – trabajo en equipo

2000 Cortesía de John Moubray – RCM II

2006 12

4

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Formas de fallar los mecanismos Primera generación

Mayor riesgo luego de un tiempo de operación

Segunda generación

Riesgos al principio y al final de un tiempo de operación

Tercera generación

Puede fallar en cualquier momento, no hay un patrón definido como en primera y segunda generación

Cortesía de John Moubray – RCM II

13

Formas de fallar los mecanismos

14

Filosofías de Mantenimiento • Mantenimiento correctivo – Se arregla el equipo cuando falla

• Mantenimiento preventivo – Se establece una frecuencia fija para realizar tareas de mantenimiento

• Mantenimiento predictivo – Se hace mantenimiento cuando hay síntomas medibles de una falla en progreso

• Mantenimiento basado en la confiabilidad – Se basa en controlar las causas probables de falla

15

5

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Mantenimiento Correctivo No hay una manera efectiva y económica de predecir cuando el componente va a fallar. Se espera a que falle para repararlo o cambiarlo. Ejemplo puede ser un bombillo

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Mantenimiento Preventivo Se establecen unas frecuencias fijas para hacer algunas tareas de mantenimiento cuando no es económicamente viable monitorear el componente para definir la tarea de mantenimiento. Por ejemplo, cambiar el aceite en unidades que tienen depósitos muy pequeños que no ameritan hacerles seguimiento mediante el análisis del aceite 17

Mantenimiento Predictivo (Monitoreo de condición)

El mantenimiento predictivo utiliza diversas técnicas para pronosticar el punto futuro de falla de un componente de una maquina, 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 18

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Mantenimiento Predictivo (Monitoreo de condición) Punto donde empieza la falla

Punto donde la falla es detectable

Punto de Falla

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Que se monitorea? • Cambios dinámicos • • • •

Cambios físicos Cambios químicos Cambios térmicos Cambios eléctricos

• Vibraciones / emisión acústica • Desgastes / fracturas • Oxidación / corrosión • Temperatura • Resistencia / potencial

Tomado de RCM II – John Moubray

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Técnicas disponibles Cambios

Técnicas mas conocidas

Dinámicos

Vibraciones / Ultrasonido

Físicos

Ferrografia / Ultrasonido NDT

Químicos

Espectroscopia

Térmicos

Termografía

Eléctricos

Análisis del circuito del motor

Tomado de RCM II – John Moubray

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7

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Integrando las técnicas Principal Complementaria

Vibraciones

Ultrasonido

Termografía

Análisis Aceites

(Diagnostico)

(Monitoreo)

(Monitoreo)

(Diagnostico/Mo.)

• Diagnostico de problemas mecánicos • Cavitación

Vibraciones

Ultrasonido

• Detección rápida de rodamientos sospechosos • Detección a bajas rpm

Termografía

• Complementa detección de problemas de alineamiento

• Confirmación de incremento temperatura por sobre o sub lubricación.

• Detección de partículas causadas por desgastes

• Calidad del lubricante en viscosidad y aditivos anti desgaste

Análisis Aceites

• Confirmar causas de puntos calientes en maquinaria rotativa

• Confirmar desgastes en rodamientos

• Detección de corona, interferencia electromagnética y arcos incipientes

• Confirma problemas de viscosidad inadecuada del lubricante • Confirmar altas temperaturas localizadas que están degradando el lubricante

• Nivel de oxidación del lubricante

22

Costos Relativos de Formas de Mantenimiento

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Puntos importantes al seleccionar una tecnología predictiva • Que tan sensible es la técnica para detectar los síntomas con tiempo suficiente (MTBF) • Como se complementa con otras técnicas • Facilidad de implementar • Facilidad de Interpretación de los resultados 24

8

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Desarrollo de una falla Mantenimiento Proactivo

Prevenir Corregir Causa

Síntoma

Falla

Consecuencia

Detectar Mantenimiento Predictivo 25

Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Mantenimiento centrado en la confiabilidad es un proceso usado para determinar que se debe hacer para asegurar que los equipos continúen haciendo lo que sus usuarios esperan que hagan en su propio contexto operativo

Tomado de RCM II – John Moubray

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Preguntas básicas del MCC • Cuales son las funciones que debe cumplir cada equipo y con que nivel de calidad? • Cuales son las formas como pueden fallar los equipos para satisfacer el punto anterior? • Cuales son las causas de las fallas? • Cuales son las consecuencias de las fallas? • Que se puede hacer para predecir o prevenir las fallas? • Que se debe hacer si no hay manera de predecir la falla? Tomado de RCM II – John Moubray

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9

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Definiciones Falla Inhabilidad de un equipo para realizar lo que sus usuarios esperan que haga Falla Funcional Inhabilidad de un equipo para realizar una función a un estándar de rendimiento definido por el usuario

Tomado de RCM II – John Moubray

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Definiciones Modo de falla Cualquier evento que causa una falla funcional Efectos de la falla Describe que pasa cuando se presenta la falla Consecuencias de la falla Los efectos sobre la seguridad, ambiente, u operación de la planta. Su severidad ayuda a definir si se hace o no tareas proactivas Tomado de RCM II – John Moubray

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Ejemplo Salón de compresores Función

Alimentar 2,000 litros/min. de aire limpio y seco a una presión entre 90 y 95 psig. al proceso

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10

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Ejemplo Salón de compresores • Caudal menor de 2000 litros o no aire • Presión fuera de especificación • Calidad del aire fuera de especificación

Falla funcional Modo de falla

• Compresor tiene problemas para comprimir el volumen requerido • Muchas fugas en la línea • Problemas con los reguladores/filtros/desecadores

Efecto de falla

Equipo neumático trabaja erráticamente porque la presión no es suficiente y válvulas se atascan por aire sucio

Consecuencia

Problemas de calidad con producto terminado

31

Costos típicos del mantenimiento Sector 1. 2. 3. 4. 5.

Minería Metales primarios Manufactura Procesamiento Ensamble

Porcentaje sobre los costos totales 20 al 50 15 al 25 5 al 15 3 al 15 3 al 5

Cortesía de Uptime – John Dixon Campbell 32

Factores que afectan los costos • • • •

Calidad y disponibilidad de mano de obra calificada Manejo de inventario de materiales y repuestos Tipo de organización del mantenimiento Manejo de contratistas externos

33

11

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Estrategias para Mejorar el Mantenimiento • • • • • • • •

Evalué su programa actual Realice benchmarking en su área Encuentre las diferencias con los mejores Defina un plan para cerrar las diferencias Defina parámetros cuantificables Construya un caso para la alta gerencia Ejecute el plan Mida y tome acciones correctivas 34

Algunos indicadores de mejores practicas • • • • • • • •

Costos de mantenimiento/costos totales manufactura < 10 al 15% Mantenimiento planeado/Mantenimiento total > 85 % Mantenimiento planeado como % de horas trabajadas > 85 al 95 % Mantenimiento reactivo < 15% Sobre tiempo mantenimiento/Sobre tiempo total < 5% Ordenes de trabajo reprocesadas/Ordenes totales > 1 al 0 % % nomina usado para entrenamiento trabajadores +/- 4% Disponibilidad de la planta en horas / horas totales > 97%

Tomado de Physical Asset Management Handbook –Kyoumars Bahrami

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Puede mantenimiento incrementar las utilidades? Absolutamente Optimice el uso de la mano de obra Racionalice el consumo de lubricante y repuestos Disminuya el consumo de energía Incremente disponibilidad de los equipos 36

12

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Optimice la mano de obra

Cambie lubricadores por Inspectores 37

Disminuya el consumo de energía Lugar 1. Rodamientos 2. Sala compresores 3. Uso del vapor

Como 1. No sobre lubrique 2. No desperdicie aire 3. No desperdicie vapor

38

Disminuya el consumo de energía Rodamientos

No sobre lubrique 1. 2.

La sobre lubricación causa: Incremento de la temperatura operacional Desperdicio de energía como calor

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13

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Disminuya el consumo de energía Sala Compresores

No desperdicie aire 1. 2.

Use el aire de manera adecuada Utilice la presión mínima requerida Detecte y elimine fugas de aire

3.

Entre el 20 y 30 % del aire comprimido se desperdicia 40

Disminuya el consumo de energía Uso del vapor

No desperdicie vapor Detecte y cambie trampas de vapor funcionando mal

Alrededor del 40% de las trampas no funcionan de manera optima 41

Cuanto cuesta la energía? Fuga de aire a través de orificio de 1.5 mm

Trampa de vapor 3/16” a 5 psig pasando

Motores sobre lubricados

500 $ / año

729 $ / año

$$$$$ 42

14

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Como le ayuda la tecnología del Ultrasonido a lograr esto?

43

Fundamentos del Ultrasonido

44

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Que es el sonido?

Es la sensación que se produce cuando la vibración de las ondas que viajan por el aire u otro medio alcanzan el órgano de la audición Es un fenómeno ondulatorio

48

16

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• Longitudinales – Las ondas se mueven adelante y atrás pero el medio permanece estático

• Mecánicas – Requieren un medio elástico para propagarse

• Son ondas de presión • Transportan energía pero no materia

49

El sonido es una onda sinusoidal

50

Onda sinusoidal de 10 kHz muestra 1 segundo

28 de marzo de 2013

Ultrasonido para el Mantenimiento de Plantas Industriales

51

17

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Longitud de onda Es la distancia que la perturbación viaja a través del medio en un ciclo completo de la onda. Distancia entre dos picos consecutivos



52

- Frecuencia Hace referencia a que tan a menudo algo ocurre (La frecuencia en una onda de sonido determina su tono)

- Periodo Hace referencia al tiempo que transcurre para que ocurra algo

53

– Infrasonido – Sonido audible – Ultrasonido Infrasonido

Sonido audible

20 Hz

Ultrasonido 16 KHz/20 KHz

54

18

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Baja Frecuencia (Audible) Longitud de onda grande – ¾” → 56’ Fuerte Omni direccional

Alta Frecuencia (Ultrasónica) Longitud de onda pequeña 1/8” → 5/8” Baja energía Direccional 55

Que es el Ultrasonido?

 Se refiere a ondas de sonido con frecuencias por encima del umbral de audición humano, el cual es 20,000 ciclos por segundo (20 Khz..)  No tiene limite superior definido  Son ondas de sonido de corta longitud, baja energía que rebotan fácilmente

56

Turbulencia

Fricción

Fugas eléctricas

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se refiere a que tan fuerte es el sonido, y refleja que tan juntas llegan a estar las moléculas durante la compresión

Intensidad = Potencia / Área Intensidad = watts/ m2 o HP/ ft2

59

La intensidad del sonido se mide en decibeles

Decibel = 10 log

Energía acústica Energía acústica de ref.

Energía acústica = SPL2 (SPL = Presión de la onda de sonido)

Decibel = 10 log

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SPL2 SPL2ref.

= 20 log

Ultrasonido Pasivo para Mantenimiento de Plantas Industriales

SPL SPLref. 60

20

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La escala decibel para sonidos mide la relación logarítmica de una intensidad dada a la intensidad de los umbrales del oído humano

Esta escala mide intensidad TOH = 1 x 10-12 watts/m2 = 0 dB (0.00002 Pa) TOP = 1 x 101 watts/m2 = 130 dB (200 Pa) 61

Rango de frecuencias percibidas

Animal Elefante

5 Hz – 10.000 Hz

Humanos

20 Hz – 20.000 Hz

Perros

50 Hz – 45.000 Hz

Gatos

45 Hz – 85.000 Hz

Murciélago

52.000 Hz – 120.000 Hz

Delfín

80.000 Hz – 200.000 Hz

Rango Ultrasónico = encima percepción humanos Rango Infrasónico = debajo percepción humanos 62

Frecuencia 300 Hz Frecuencia 1000 Hz Frecuencia 3000 Hz alta frecuencia = Tono alto baja frecuencia = Tono bajo

63

21

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Alta frecuencia Emisión

Baja frecuencia

Distancia desde la fuente de emisión

Longitud de Onda Amplitud

La cantidad de energía transportada es proporcional al cuadrado de la amplitud de la onda

E ∞ A2 Ondas de pequeña amplitud transportan baja energía

Ondas de gran amplitud transportan alta energía 66

22

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1-) Atenuación 2-) Impedancia de los medios por los que se desplaza la onda de sonido

1-) Atenuación

2-) impedancia Material

Velocidad

Densidad, δ

Impedancia Z

Agua

0.148

1.0

0.148

Plomo

0.216

11.4

2.462

Níquel

0.563

8.88

4.999

Concreto

0.365

2.30

0.840

Acero inoxidable

0.579

7.8

4.516

23

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2-) impedancia % de Energia reflejada al cambiar el sonido de medio

Material de cada medio Medio 1

Acero 4150 RC18

46.0598

Medio 2

Aluminio

17.0640

% Energia Reflejada 21.100% % Energia Transmitida 78.900%

Historia del Ultrasonido

Pierre Curie descubre el efecto piezoeléctrico de cristales asimétricos en 1883 No se tuvo un uso practico hasta 1930 que se invento el amplificador

71

Con el oído? 20 Hrz

Detectores especiales 20,000 Hrz

38,000 Hrz

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Emisor

Circuito heterodino

Detector piezoeléctrico

Energía acústica = SPL2

Decibel = 20 log

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SPL V = 20 log SPLref. Vref.

Ultrasonido Pasivo para Mantenimiento de Plantas Industriales

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Aplicaciones generales del Ultrasonido

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• Pulso-Eco • Pruebas no destructiva – Chequeo de espesor – Detección de cavidades

• Detección de flujo en tuberías • Sonar • Aplicaciones Medicas

• Potencia • Limpieza • Soldadura

• Generador de señal para control hermeticidad

77

Ultrasonido producido naturalmente (Pasivo) • Fricción • Turbulencia • Electricidad

78

26

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Generación y detección de ultrasonido El ultrasonido se genera y se detecta utilizando aparatos denominados Transductores

79

Detección ultrasónica de cavidades La medición de un pulso-eco determina la localización de las cavidades

Cortesía Panametrics Cortesía Panametrics 80

Básicamente una señal ultrasónica es generada y emitida desde un transductor a través de la pieza. La señal que retorna se analiza.

Cortesía NDT resources

81

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Análisis ultrasónico de espesores

T = (V) x (t/2) T = Espesor de la pieza V = Velocidad del sonido en el material t = Tiempo de transito (emisión/detección) Picture from Panametrics

82

Ultrasonido en soldadura

La energía acústica es convertida en calor por la fricción, este calor se utiliza para fundir y soldar las piezas en menos de un segundo

83

Generador de tonos Ultrasonic detector

Ultrasonic Emitter

84

28

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• Fricción – – – –

Rodamientos Engranajes Acoples Poleas y bandas

• Turbulencia – Fugas • Internas - Externas

• Electricidad 85

Instrumentación SDT 270/200

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Como es transportada la onda ultrasónica A través del aire (No Contacto)

Picture courtesy Sew Euro drivers

A través de la estructura sólida (structure borne)

87

29

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• Sensores de no contacto – Sensor Interno (viene en todos los modelos) – Externo • Flexible • Disco Parabólico

• Sensores de Contacto – – – –

Lubricación acústica NF Inspección Mecánica 3F Magnético Roscado 88

Detección de fugas en sistemas de aire comprimido $$

Gus Velasquez SDT Ultrasound Solutions

Objetivos • Tomar conciencia de los costos involucrados en los sistemas de aire comprimido con fugas • Conocer el sistema en el cual se presentan las fugas • Aprender las técnicas de detección utilizando ultrasonido • Aprender a implementar un programa de control de fugas

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Contenido

1. 2. 3. 4.

Sistemas industriales de aire comprimido Métodos de detección de fugas Costos de las fugas Detección de fugas con ultrasonido

Sistemas Industriales de aire comprimido

Aplicaciones del aire comprimido

Algunas aplicaciones entre las mas importantes • • • • • • • •

Transporte neumático Mordazas y prensas neumáticas Controles e Instrumentos Pintura y recubrimientos por spray Inyección y soplado Herramientas neumáticas Automatización ………………..

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Razones para detectar fugas

•

•

• •

Seguridad • Explosiones – Combustibles fluidos • Envenenamiento – Gases Tóxicos/Corrosivos Económicas • Evitar perdida de material a través de la fuga • Manejo eficiente de la energía • Mantener procesos los procesos eficientes y confiables Control de Calidad Mantenimiento

Seguridad

Calidad

Impacto ambiente

Ttiempo muerto

Ahorros de energía 20% al 50%

Mantenimiento

Disminuye

Electricidad

Incrementa

Producción

Resultados del control de fugas

Contenido Sistemas de aire comprimido

• Componentes típicos del sistema • Simbología utilizada en los planos

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Componentes del sistema

Se lleva a los usuarios

Se utiliza

Distribución Demanda

Se produce y acondiciona Suministro

Suministro

Estabiliza la presión Recibidor

Filtra y regula presión Unidad de servicio

Secador

Elimina el agua Compresor Eleva la presión

Tratamiento del aire

Compresor

Es una maquina que se utiliza para incrementar la presión de aire o un gas. Menos del 1 % de la energía que se suministra es utilizada . El componente mas costoso en el ciclo de vida de un compresor es la electricidad.

33

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Unidades de presión

Presión manométrica

Presión absoluta

Presión atmosférica Presión atmosférica Vacío

1 atmosfera = 14.69 PSI = 760 torr = 1013.25 mbars

mm de Hg pulgadas de Hg

Nivel del mar

Nivel del mar

Relación de compresión

Pat

1 bar

8 bar

Presión entrada

Presión salida

P1

P2

RC = (P2+P1)/P1 RC = (8 + 1)/1= 9

Tipos de compresores

Desplazamiento positivo Flujo constante

La presión se incrementa reduciendo el volumen

Dinámicos

Presión constante

La energía cinética se convierte en presión R.C Max 3.0

34

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Tipos de compresores

Desplazamiento positivo

Dinámicos

Rotatorios

Helical Tornillo Anillo liquido Paletas Lóbulos

Centrífugos

Reciprocantes

Acción simple Acción doble

Axiales

Tratamiento del aire Polvo Humedad

Entrada del Aire

Temperatura Humedad Aceite

Salida del aire

Tabla psicométrica

0.09 lb. H2O/lb. aire

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Tratamiento del aire Entrada del Aire

200 lts. /seg. 3000 hrs./año

21 oC 60% HR

0.09 lbs agua/lb aire

δ = 0.0026444 lbs/lt.

Salida aire = 233 ton agua/año

Separadores de agua

Tipo de Separadores •

• • • • •

Post enfriadores Secadores refrigerados Secadores por adsorción Secadores por absorción Secadores de membrana Sobre compresión

Filtros

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Distribución

Diámetro de tuberías no debe causar caída de presión entre suministro y consumo mayor a 0.1 bar (1.45 PSI)

Para seleccionar el diámetro se debe considerar: • La longitud de la tubería • El caudal del aire • La presión del aire • La caída de presión en la red

Los accesorios en la red causan caídas de presión. Para los cálculos de diámetro cada accesorio tiene un valor equivalente de perdida a un tramo de tubería recta

Distribución 0.05 bar

0.02 bar

Tubería Distribución

Tubería Conexión Tubería Distribución

Tubería Conexión

Tubería Servicio

0.1 bar

Tubería Servicio

Tubería Servicio

0.03 bar

Tubería Servicio

Distribución

DP = 450Lqc1.85/d5p Caída de Presión en una línea de aire comprimido ISO

l

Longitud total tubería

p

Presión absoluta entrada

qc

Caudal aire salida compresor

d

Diámetro interno de la tubería

D

Caída de presión

Imperial

100

mts

328

8

bar

116.03

pies

PSI

200

litros/segundo

423.8

pies 3/min

80

mm

3 2/16

pulgadas

0.03

bar

0.45

PSI

Un sistema bien diseñado no debe tener mas de 10% de caída de presión

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Distribución

Distribución Tomas elevadas para evitar ingreso agua condensada

Red abierta

Compresor

Red cerrada

Compresor

Se prefiere red cerrada cuando el consumo de aire es alto pues es mas estable la presión

Consumo

Simbología

Demanda

Simbología

Que es un símbolo? QueQesQunQ sQQQ Es una forma grafica Q de representar un objeto o una QsQunaQfraQ idea. graficaQdeQ representarQ En neumática se usan para unQjetQQ dibujar los planos de unaQideaQQ ingeniería QnQneuQticaQ seQusanQparaQ diujarQsQ pansQdeQ ingenierQaQ Filtro con indicador de contaminación

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Simbología

Compresor

Tanque recibidor

Enfriador Enfriador

Simbología

Filtro Regulador

Unidad de acondicionamiento Unidad de acondicionamiento

Tanque recibidor

Filtro Regulador

Compresor

Simbología

Capitulo 2

Simbología

Detección de fugas

Métodos de Detección de fugas

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Fuga

Detección de fugas

Definición Fuga es una perdida no deseada de materia y/o energía a través de un orificio que se supone no debe existir P2 P1

P1>P2

Detección de fugas Métodos de Detección de Fugas • • • • • • •

Inmersión Trazadores Químicos Tintas Penetrantes Detectores de Gases Método del Jabón Decaimiento de la Presión Ultrasonido

Detección de fugas Inmersión

Burbujas indican el sitio de la fuga

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Detección de fugas Trazadores químicos

Se agregan sustancias químicas Que se pueden detectar mas fácilmente que el gas portador • Olores – Mercaptano • Colorantes fluorescentes

Detección de fugas Tintas penetrantes

Tintas de baja tensión superficial se esparcen sobre la superficie penetrando en las grietas. Se observa con luz negra (ultravioleta) para ver el contraste entre la superficie normal y la grieta

Detección de fugas Detectores de Gases

Utilizan diferentes tecnologías para detectar gases específicos HC, CO, CO2 etc., en concentraciones hasta 1 ppm en algunos caso

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Detección de fugas Jabón

Las fugas crean burbujas Que se detectan visualmente. Útil en pequeños sistemas fáciles de alcanzar y visualizar

Detección de fugas Decaimiento de la presión

X X X

X

Se aísla el sistema y se presuriza, se lee Pi luego de un tiempo T se lee Pf. Con la formula siguiente se calcula las fugas V x (Pi – Pf)

X

Fugas mt3/seg = T V = volumen del sistema mt3 Pi y Pf en bares T tiempo en segundos

Detección de fugas Ultrasonido

42

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Detección de fugas Ultrasonido Ventajas del Ultrasonido • Rapidez • Exacto – detecta por donde se presenta la fuga • No lo afecta ruido del medio ambiente • Detecta fugas a larga distancia • El equipo se utiliza en otras tareas de inspección

Detección de fugas Tipo de Flujos  Flujo turbulento – caudal mayor de 10-2 ccs/seg. las partículas se mueven de forma desorganizada  Flujo Laminar – caudal entre 10-1 y 10-6 ccs/seg. – las partículas fluyen de manera organizada  Flujo molecular – probablemente caudal menor de 10-5 ccs/seg.  Flujo de transición ocurre entre laminar y molecular  Flujo de choque – velocidad de flujo proxima a velocidad del sonido en el gas

Tipos de flujos neumáticos Detección de fugas Turbulencia Cuando un fluido se mueve de una zona de alta presión a una zona de baja presión (o viceversa), la fricción entre las moléculas del fluido y del medio generan ondas ultrasónica

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Detección de fugas

Numero de Reynolds

Re = u L / ν Donde Re = Numero de Reynolds (adimensional) u = velocidad (m/s, ft/s) L = longitud característica (m, ft) ν = viscosidad cinemática (m2/s, ft2/s)

Detección de fugas Numero de Reynolds Tipo de flujo de acuerdo al numero de Reynolds Laminar si Re < 2300 Transiente si 2300 < Re < 4000 Turbulento si Re > 4000

Tipos de flujos neumáticos Detección de fugas

Únicamente fugas que presenten flujo turbulento se pueden detectar directamente con ultrasonido

44

28/03/2013

Factor de Fuga

Detección de fugas

Factores que la afectan la turbulencia

•

Diferencial de presión

•

Forma y tamaño del orificio

•

Viscosidad del fluido

Capitulo 3

Detección de fugas

Costos de las fugas

Detección de fugas

• Costos económicos Son aquellos que se pueden cuantificar en dinero. Se generan básicamente por • Costos de comprimir y acondicionar el aire • Costos de mantenimiento

• Costos ambientales No se pueden cuantificar tan fácil, provienen básicamente de los sub. productos de la generación de electricidad para los compresores. Cada k-watt de electricidad producido dependiendo del combustible, emite gases de invernadero.

45

28/03/2013

Cuanto cuestan las fugas de aire? Costos de las fugas de aire

Cuanto cuestan las fugas de aire? Costos de las fugas de aire Factores que afectan los costos • • • •

Precio de la electricidad Volumen de aire perdido en las fugas Presión y caudal de aire requerido Calidad del aire – – – –

Aire para aplicaciones humanas (respirar) Aire para proceso (comida, farmacéuticas, electrónica) Aire para instrumentación Aire para uso general

• Mantenimiento

Cuanto cuestan las fugas de aire? Costos de las fugas de aire Preguntas a responder

1. Costos de la Electricidad? 2. Volumen de fugas?

46

28/03/2013

Cuanto cuestan las fugas de aire? Costos de las fugas de aire Costos de la Electricidad

Costo = (HP)x(0.746)x($ Kwatt-hr)x(hrs)/eficiencia

Costos de las fugas de aire Volumen de fugas Métodos de evaluación • Globalmente – Se estima la perdida total en el sistema

• Conteo de fugas – Se identifican cada punto individualmente y se determina el volumen de la fuga

Costos de las fugas de aire Evaluación Global Ventajas • Mas rápido de realizar (sistemas pequeños y medianos) • Mas exacto si se tiene toda la información necesaria

Desventajas • No da información de los puntos de fuga • Requiere parar los procesos que utilizan aire comprimido para realizar la evaluación • En sistemas muy complejos no es fácil de implementar

47

28/03/2013

Costos de las fugas de aire Evaluación Puntual Ventajas • Permite identificar cada punto para poder tomar acciones correctivas • No hay que parar los procesos • Puede establecerse como un programa de predictivo

Desventajas • Dificultad para evaluar el volumen de perdidas por cada punto • Toma mas tiempo para inspeccionar la planta • Requiere equipos • Requiere inspector calificado

Costos de las fugas de aire Métodos de evaluación global • En base al tiempo de operación del compresor

• En base a la caída de presión en el sistema

Costos de las fugas de aire Métodos de evaluación global % de Fugas – Operación del compresor T Stop

Start

No debe haber consumo en la planta

48

28/03/2013

Costos de las fugas de aire Métodos de evaluación global % de Fugas – Operación del compresor % Fugas = {T/(T+t)}x100 T = tiempo de carga compresor t = tiempo entre cargas Ejemplo T = 30 minutos t = 360 minutos (6 horas) % = (30/360)*100 = 8.3 %

Costos de las fugas de aire Métodos de evaluación global % de Fugas – Caída de la Presión P1

P2

T

V = volumen del sistema

No debe haber consumo en la planta

Costos de las fugas de aire Métodos de evaluación global % de Fugas – Caída de la Presión Fugas (cfm) = {Vx(P1-P2)/Tx14.7}x1.25 V = Volumen del sistema en pies cúbicos P1 = Presión inicial en psig P2 = Presión final en psig T = tiempo (minutos) para caída de presión Ejemplo P1 = 90 psig P2 = 70 psig V = 30 pies cúbicos T = 15 minutos Volumen (cfm) = {30x(90-70)/15x14.7}x1.25 = 3.4

49

28/03/2013

Costos de las fugas de aire Métodos de evaluación puntual

U L T R A S O N I D O

Métodos de evaluación puntual Costos de las fugas de aire Determinar el punto de la fuga

Perdidas a 90 psig

mm 0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

0

200

400

lts / min

600

800

Medir Ø fuga

1,000

Medir caudal

1,200

1,400

Usar graficas de Ø vrs caudal

Costos de las fugas de aire Cuanto cuesta comprimir el aire? Costeo paso a paso Volumen comprimido

(Capacidad Compresor lts/hr) X ( horas trabajo año)

Costo Electricidad.

Costo Elect. =(HP)(0.746)($/kwatt-hr)(tiempo)/Eficiencia Motor

Costo por litro Volumen fugas Perdida en $

Costo Energía / Volumen Comprimido Graficas, formulas o sensor flujo de masa (Aire perdido en fugas) X (Costo por lt)

50

28/03/2013

Costos de las fugas de aire Ejercicio Presión línea 90 psig

Horas año 7.000 Fuga 1 mm Fuga 3 mm Fuga 4 mm Fuga 2 mm Fuga 2 mm

Datos Compresor - Capacidad: 16,800 lts/min - Motor HP: 145 - Eficiencia: 89%

Costo energía 0.07 $/kw-hr

Costos de las fugas de aire Perdidas a 90 psig

mm 0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

0

200

400

lts / min

600

800

1,000

1,200

1,400

Costos de las fugas de aire Aire perdido por las fugas

Fuga 1 mm = 60 lts/ min Fuga 3 mm = 520 lts / min Fuga 4 mm = 950 lts / min Fuga 2 mm = 240 lts / min Fuga 2 mm = 240 lts / min Total aire en las fugas = 2010 lts. / min

51

28/03/2013

Costos de las fugas de aire Solución Ejemplo

Volumen comprimido

(16.800 lt/min*60Min/hr) X ( 7000 hr/año) = 7,056 MM

Costo Electricidad

Costo electricidad =(145*0.746*0.07*7,000)/0.89 =59,554 $

Costo por litro Volumen fugas

Perdidas $ (*) volumen calculado de grafica

59,554 $ /7,056 MM = 8.44 $ / 1MM litros 2,010 lt/min. * 60 * 7.000 = 844.2 MM año (*) 844,2 MM) X (8.44 $ / 1MM) = $ 7,125 año

5 puntos de fuga!!!!

Costos de las fugas de aire

Costeo de fugas con la calculadora SDT

Costos de las fugas de aire

52

28/03/2013

Conclusión Costos de las fugas de aire

Trampas de vapor

Porque inspeccionar sus trampas? Una trampa en falla causa • Desperdicio de vapor – energía • Riesgos de golpe de ariete • Disminución eficiencia del sistema • Incrementa problemas de corrosión •Incrementa el costo de operación

53

28/03/2013

Trampas de vapor

Como trabajan las trampas de vapor Tipo de trampa

Carga normal

Alta carga

Flotador & termostato

Continuamente o por ciclos

Continuamente

Balde invertido

Intermitente

Continuamente

Termostática

A alta presión puede soplar

Intermitente

Impulso

Continuamente

Continuamente

Disco

Intermitente

Continuamente

Trampas de vapor

Como inspeccionar las trampas de vapor Identifique el tipo de trampa por tipo y tamaño del orificio •Verifique si esta instalada correctamente •Familiarícese con el ciclo de operación •Con un sensor de contacto y con los ajustes apropiados en el colector toque el cuerpo de la trampa •Escuche por el ciclo de la trampa •

Trampas de vapor

Frecuencia de inspección Presión de trabajo trampa

Frecuencia sugerida

Alta (250 psig o mas)

Diaria

Media (30 – 250 psig)

Semanal

Baja < 30 psig

Mensual

28 de marzo de 2013

Ultrasonido para el Mantenimiento de Plantas Industriales

162

54

28/03/2013

Trampas de vapor

Inspección de Trampas con US

Los sonidos no corresponden necesariamente con las trampas en la foto

Trampas de vapor

Trampas de vapor

Como fallan las trampas de vapor Modo de falla

Abierta

Cerrada

Cuales son las mas propensas a este modo de falla • Termostáticas • Impulso • Termodinámicas de disco • Balde invertido •Flotador & termostática •Balde invertido

Consecuencias Perdida de vapor Golpe de ariete

55

28/03/2013

Trampas de vapor

Costos asociados a las trampas defectuosas Combustible, agua, químicos Operación deficiente del sistema térmico Incremento costos de mantenimiento

Trampas de vapor Perdidas económicas en trampas abiertas Flujo Vapor (lb./hrs) = 24.24*Pa*D2 Pa= Pat + Pman. D = Diámetro orificio de la trampa en pulgadas

Perdidas ($) = (FV*T*EV*CC)/EC*1000,000 FV= Flujo del vapor (lb./hrs.) T = Horas Operación Caldera EV = Calor Latente vapor a presión de operación BTU/lb. CC = Costo del combustible en $/Millón BTU EC = Eficiencia de la Caldera %

167

Trampas de vapor Ejercicio Orificio trampa 3/8”

Presión atm. 14.5 psig Presión 5 psig

6 USD por 1MM BTUS

Eficiencia caldera 81% Opera 8,500 hrs/año 168

56

28/03/2013

Trampas de vapor Calor Latente del Vapor

169

Trampas de vapor Solución Ejercicio Flujo Vapor (lb./hr.) = 24.24*Pa*D2 = 66 Pa= 14.5 + 5 = 19.5 D = Diámetro orificio de la trampa en pulgadas = 0.375

Perdidas ($) = (SF*BWH*LHS*FC)/BE*1000,000 SF= Flujo del vapor (lb./hr) = 66 BWH = Horas Operación Caldera = 8,500 LHS = Calor Latente vapor a presión de operación BTU/lb.= 965 FC = Costo del combustible en $/Millón BTU = 6 USD BE = Eficiencia de la Caldera % = 81% $ USD 4010 por trampa 170

Trampas de vapor Calculadora de perdidas en trampas abiertas

57

28/03/2013

Válvulas de proceso

Válvulas de proceso

58

28/03/2013

Tipo de Válvulas Válvulas de regulación del flujo corriente • Parte final de un bucle de control • Controlan variables como caudal, presión etc. • Pueden ser automáticas o manuales

Válvulas de aislamiento • Se utilizan para interrumpir el flujo de forma total cuando se requiere • Trabajan manualmente • Se clasifican en dos grupos de acuerdo al movimiento del elemento de cierre, cierre vertical y cierre giratorio

Válvulas de seguridad • Control de presión o vacio • Corte inmediato de una corriente • Trabajan autónomamente

Válvulas de retención • Controlan que no se retorne el flujo en una línea • Trabajan automáticamente • Muy usadas en instalación de bombas y a la entrada de gas en depósitos a presión

Válvulas de regulación

Válvula Materia prima

Producto Proceso S

Sensor

Controlador

Es una válvula que esta accionada por un actuador que responde a una señal externa

Sensor + Controlador + Válvula de proceso = bucle de Control

Válvulas de regulación

• Neumático – 90%

Actuador

• Eléctricos • Electro-hidráulicos • Manual

Empaquetadura

Cuerpo de la válvula

• • • •

Globo Mariposa Compuerta Bola

Válvula cortesía de Fisher

59

28/03/2013

Falla en una válvula

La incapacidad para contener o regular el flujo según las especificaciones del proceso llevándolo a una variabilidad excesiva.

Formas de fallar

Contener

Regular

• Paso de fluido a través de la válvula – Fugas internas • Fugas al ambiente • Caudal del fluido • Variables (presión, temp. Etc.)

60

28/03/2013

Formas de fallar Contener Causas de fugas internas

La válvula no cierra completamente • El obturador no asienta totalmente • Desgaste del asiento • Depósitos en el asiento • Desgaste del obturador • El vástago no viaja lo suficiente

Formas de fallar Contener Causas de fugas externas

La principal causa de fugas al medio ambiente es fallas en los sellos de la válvula

Formas de fallar Regular Causas de pobre regulación

•Banda muerta •Fricción •Backlash •Tiempo de respuesta

61

28/03/2013

Puntos a inspeccionar

Actuador Controlador

Empaques

Cuerpo de la válvula

Inspección de válvulas Fuentes de ruido en las Válvulas de control

Vibración Mecánica Flujo hidrodinámico Ruido Aerodinámico

Inspección de válvulas

Vibración Mecánica Golpeteo mecánico 50 a 500 Hz Resonancias 3,000 a 7,000 Hz

62

28/03/2013

Inspección de válvulas

Flujo hidrodinámico

Cavitación

Vaporización instantánea

Cavitación Que es cavitación?

Es el proceso dinámico de formación e implosión de burbujas en un liquido

Que causa la cavitación?

Caída de la presión hidrostática por debajo de la presión de vapor del liquido

Consecuencias en la válvula

• Ruido intenso • Erosión interna de partes de la válvula • Vibración • Flujo de choque

Cavitación

63

28/03/2013

Vaporización instantánea Que es la VI

Es el paso de liquido con burbujas a vapor con gotas de liquido

Que causa la VI

Que no se recupere la presión hidrostática aguas abajo de la válvula

Consecuencias en la válvula del VI

Severa erosión sobre la válvula por las gotas de liquido en la corriente de vapor

Inspección de válvulas

Ruido Aerodinámico Flujo de choque en la vena contracta

Turbulencia

Inspección de válvulas Actuador neumático Utilizando sensor magnético inspeccione arriba y abajo del actuador preferiblemente cuando la válvula este en operación Con sensor no contacto escanee las líneas de aire comprimido buscando el sonido de fugas de aire Utilizando un sensor con aguja inspeccione el bonete para detectar la fricción del vástago al desplazarse sobre el empaque

64

28/03/2013

Inspección de válvulas Cuerpo de la válvula Para detectar las fugas internas utilice sensor magnético. Coloque el sensor aguas arriba y aguas debajo de la válvula. Compare los sonidos

Inspección de válvulas

Perdidas por fricción

Tipo de cuerpo e intensidad

Globo

Bola Mariposa Compuerta Diferencial de intensidad US entrada – salida 100% abierta

Inspección de válvulas Cuerpo de la válvula

P1

P2

P3

P4

Punto de muestreo cuando hay aislamiento

65

28/03/2013

Inspección de válvulas Resumen aplicaciones

• Detección de cavitación en la válvula • Detección de fugas en el asiento de la válvula • Detección de fugas de aire en el diafragma y sistema de aire comprimido del actuador • Detección del nivel de fricción en el vástago

Inspección Mecánica

Inspección Mecánica con Ultrasonido

197

Inspección Mecánica

Porque sale de servicio un equipo?

198

66

28/03/2013

Inspección Mecánica

Adhesión

Obsolescencia Desgaste mecánico

Sale de servicio

Degradación superficial

Abrasión Fatiga

Corrosión Accidentes 199

Inspección Mecánica Fuentes de emisión acústica

Fricción

Impactos

Inspección Mecánica

Energía desperdiciada como calor Fuerza para mover el carro F1

Fuerza de fricción Ff

La fuerza de fricción Se opone al movimiento

67

28/03/2013

Inspección Mecánica

Incremento temperatura

Perdidas de Energía

Inspección Mecánica

Incremento desgastes

Falla Prematura partes

Inspección Mecánica

68

28/03/2013

Inspección Mecánica

Causas de fallas en rodamientos Causes of failure in rolling bearings FAG

25.00%

5.00%

10.00% 5.00% 55.00%

Lubrication

Contamination

Mounting

Bad selection

Other

205

Inspección Mecánica

28 de marzo de 2013

Ultrasonido para el Mantenimiento de Plantas Industriales

206

Inspección Mecánica

mecánicamente

químicamente

69

28/03/2013

Inspección Mecánica

Cambiar deslizamiento por rodamiento Usar diferentes materiales en contacto Separar superficies en contacto con una película lubricante

Inspección Mecánica Película Lubricante

Película de lubricante

Inspección Mecánica

Relaciona factores de operación con el desgaste (Desgastes)

Fricción

Mínima Fricción

µ x RPM Carga

70

28/03/2013

Inspección Mecánica

(1)Limite

• Película prácticamente no existe • Alto riesgo de desgastes - aditivos

(2)Mixta

• Película delgada, algunos contactos • Riesgo mediano de desgastes -aditivos

(3)Fluida

• Película gruesa, no existen contactos • Bajo riesgo de desgaste

Inspección Mecánica

Inspección Mecánica

Rodamientos • Cojinetes y casquetes : Película fluida • Rodamientos : Película mixta o fluida

Engranajes • Dientes rectos y espina pescado: Película fluida • Hipoidales / sin fin corona : Película limite

Pistones • Motores de combustión interna / compresores : Película Limite

71

28/03/2013

Inspección Mecánica

Inspección Mecánica Fricción ∞ emisión acústica

Inspección Mecánica

Factores Estado de la lubricación Condiciones mecánicas

72

28/03/2013

Inspección Mecánica

Cambios Intensidad (Cuantitativos)

Frecuencia

Bueno??

25 dBµV

Lento??

Malo??

65 dBµV

Rápido??

Calidad (Cualitativos)

(tiempo)

Inspección Mecánica

Rodillos

Esferas

AVM

TM

Inspección Mecánica

Comportamiento de la señal acústica T I P O D E

Bolas – Rígido de una sola hilera Bolas – auto alineables Bolas – contacto angular Rodillos cilíndricos – tipo N , NU Rodillos cilíndricos - doble hilera

R O D A M I E N T O

Bolas doble hilera Bolas cuatro puntos de contacto Rodillos Cilíndricos tipo NJ NUP Rodillos oscilantes Rodillos cónicos

Rodillos cilíndricos doble hilera Rodamientos aguja

INCREMENTO SENNAL ACUSTICA 28/03/2013

219

73

28/03/2013

Inspección Mecánica

Condición

Sonido

Buen estado

Suave y parejo

Problemas de Lubricación

Sonido regular pero áspero

Entrando en estado de falla

Sonido irregular

Rodamiento en falla

Sonido irregular

AVM

Ejemplo

TM

Inspección Mecánica

Categoría de Fallas en Rodamientos Incremento sobre la línea base en dB Probablemente en falla

Entrando en estado de falla/ tomar acción

16 24

Lubricación Reducción película lubricante

8

3 Linea base en dBµV

28/03/2013

221

Inspección Mecánica

Ejemplos de Sonidos

74

28/03/2013

Inspección Mecánica Rodamiento esferas – Grasa limpia

Intensidad: 28 dBuV

Inspección Mecánica Rodamiento esferas – Grasa contaminada

Intensidad: 41 dBuV

Inspección Mecánica Rodamiento esferas – Grasa contaminada (15 min)

Intensidad: 46 dBuV

75

28/03/2013

Inspección Mecánica Rodamiento esferas – Grasa limpia

Intensidad: 47 dBuV

Inspección Mecánica

28 de marzo de 2013

Ultrasonido para el Mantenimiento de Plantas Industriales

227

Inspección Mecánica

Intensidad: 31 dBuV

Intensidad: 36 dBuV

28 de marzo de 2013

El rodamiento de esferas del Lado derecho tiene una partícula De contaminación El lado derecho esta en buen estado

Ultrasonido para el Mantenimiento de Plantas Industriales

228

76

28/03/2013

Inspección Mecánica Caja de Engranajes baja velocidad

28 de marzo de 2013

Ultrasonido para el Mantenimiento de Plantas Industriales

229

Inspección Mecánica Compresor de Pistones

28 de marzo de 2013

Ultrasonido para el Mantenimiento de Plantas Industriales

230

Inspección Mecánica Caja Sproker

28 de marzo de 2013

Ultrasonido para el Mantenimiento de Plantas Industriales

231

77

28/03/2013

Inspección Mecánica Bombas

Ultrasonido para el Mantenimiento de Plantas Industriales

28 de marzo de 2013

232

Inspección Mecánica

Operación equipo

Lubricante

Disminución de velocidad

Degradación lubricante

Incremento en temperatura

Contaminación agua

Incremento en la carga

Sobre lubricación

Consistencia incorrecta

Inspección Mecánica

Operación equipo

Lubricante

Incremento de velocidad

Oxidación del lubricante

Disminución temperatura

Grasa de mayor grado ISO

Disminución de la carga

Aditivos antidesgaste

78

28/03/2013

Inspección Mecánica

Inspección Mecánica

Monitoreo a los rodamientos que se lubrican. Tipo de película Hidrodinámica

Intensidad señal Baja Picture courtesy Farval Lubrication systems

Inspección Mecánica

Monitoreo al rodamiento que se lubrica.

Tipo de película Mixta (EHL)

Intensidad señal Media a alta Picture courtesy Farval Lubrication systems

79

28/03/2013

Inspección Mecánica

Monitoreo a los rodamientos que se lubrican. Tipo de película Mixta (EHL)

Intensidad señal Media a alta Picture courtesy Farval Lubrication systems

Inspección Mecánica

Verificar que los Inyectores estén dosificando Tipo de Película Limite o Mixta (EHL)

Tipo se Señal Picture courtesy Farval Lubrication systems

Alta - Media

Inspección Mecánica

Verificar que el sistema de aire comprimido no tenga fugas

Picture courtesy Farval Lubrication systems

80

28/03/2013

Inspección Mecánica

Verificar que el sistema de aire comprimido no tenga fugas

Picture courtesy Farval Lubrication systems

Lubricación Acústica

Lubricación acústica o Auditoria Acústica de la Lubricación?

Lubricación Acústica

Lubricación Acústica

Es el proceso de aplicar grasa a un rodamiento mientras se monitorea la señal ultrasónica para retornarla a su línea base Es una tarea preventiva

81

28/03/2013

Lubricación Acústica

Pregunta

Estoy satisfecho con la lubricación en mi planta?

Lubricación Acústica Respuestas

• Si – No tengo problemas que sean asignables a fallas en lubricación – Los análisis de aceite no muestran problemas – Los equipos están funcionando bien – El programa de lubricación esta bien establecido – …….etc., etc..

Lubricación Acústica

• No – Tengo muchos problemas asignables a fallas en lubricación – Los análisis de aceite muestran problemas – Los equipos no están funcionando bien – El programa de lubricación no esta funcionando – Gasto demasiado en lubricantes – …..etc., etc.…

82

28/03/2013

Lubricación Acústica

• No se ha ciencia cierta – No es mi responsabilidad – No tengo manera de saber pues no se tiene un programa – etc.….etc.….

Lubricación Acústica

No tener problemas evidentes no significa que no existan

Lubricación Acústica Auditoria Acústica a la Lubricación Es el proceso de verificar que todos los sistemas que están lubricados operen bajo las condiciones de mínima fricción para evitar consumos innecesarios de materiales y/o energía y minimizar problemas de desgastes o paros imprevistos

83

28/03/2013

Lubricación Acústica Pregunta

Cual es el método mas rápido de monitorear el estado de la lubricación?

Lubricación Acústica Respuesta

Monitoreando los cambios en la fricción

Lubricación Acústica

Antes de Lubricar

38 dBµV

28/03/2013

Después de Lubricar

25 dBµV

252

84

28/03/2013

Lubricación Acústica

(Desgastes)

Emisión acústica Fricción Mínima fricción emisión

µ x RPM Carga

Lubricación Acústica Comportamiento de un rodamiento durante el proceso de lubricación

Lubricación Acústica

Comportamiento Experimental 3

Lado cargado

5

85

28/03/2013

Lubricación Acústica

Rodamiento Seco: 58 dBuV

Rodamiento lubricado: 50 dBuV

28 de marzo de 2013

Ultrasonido para el Mantenimiento de Plantas Industriales

256

Lubricación Acústica Comportamiento Experimental

Lubricación Acústica Conclusiones • Cambios muy drásticos en la intensidad pueden indicar un régimen de película limite • Cambios mas suaves pueden indicar sobre lubricación • La temperatura incrementa con la sobre lubricación • Grasas diferentes se comportan de manera diferente – diferentes aditivos de lubricidad -

86

28/03/2013

Lubricación Acústica Otras aplicaciones • Guardar la intensidad de equipos nuevos para comparar y hacer control de calidad de reparaciones (motores) • Comparar lubricantes • Calibrar los sistemas de lubricación similares

Lubricación Acústica

Implementación del Programa de

Lubricación Acústica

Gus Velasquez

Lubricación Acústica Que No es lubricación acústica • Un método para substituir el conteo de bombazos de grasa por el cambio de sonido en el colector ultrasónico • Un método a prueba de errores para engrasar rodamientos

87

28/03/2013

Lubricación Acústica Que Es lubricación acústica • Un metodología para asegurar que los rodamientos están operando bajo las mejores condiciones posibles de lubricación • Una herramienta para detectar problemas incipientes de lubricación en los rodamientos, sin importar que sean lubricados de forma manual o automática

Lubricación Acústica Que Es lubricación acústica

• Un método para comparar la calidad de diferentes lubricantes en funcionamiento • Una herramienta administrativa para controlar que las tareas de lubricación se estén cumpliendo

Lubricación Acústica

88

28/03/2013

Lubricación Acústica Pasos Recomendados

1. 2. 3. 4.

Nombrar un responsable del programa Evaluar programa de lubricación actual Seleccionar equipos para el programa Definir para cada rodamiento su línea base 5. Crear la base de datos en el UAS 6. Escribir procedimientos Standard de inspección y acción 7. Definir indicadores de gestión

Lubricación Acústica

Lubricación Acústica

1- Para aplicar productos 2- Purificar los productos 3- Monitorear productos

Equipos

Personas

Programa lubricación

1- Entrenamiento 2- Responsabilidad 3- Iniciativa 4- Motivación

Métodos

1- Compra productos 2- Almacenamiento 3- Aplicación 4- Analizar problemas 5- Tomar correctivos

Productos Apropiados para la aplicación?

89

28/03/2013

Lubricación Acústica

Total equipos en el programa de lubricación vigente Lubricación manual

Críticos

Automática

No críticos

Críticos

Lubricación Acústica

• Facilidad para retornar el componente a producir

• Riesgo personal

Mantenimiento

Seguridad

Impacto

Impacto

Económico

ambiental

• Contaminación

• Perdida de producto o calidad del producto

Lubricación Acústica

Critico para el proceso Accesible para inspeccionar Trabaje bajo condiciones estables (fácil de hacer línea base)

90

28/03/2013

Lubricación Acústica

Es la columna vertebral de cualquier programa de monitoreo ultrasónico Cada punto que se muestrea debe tener su línea base Esta es la “regla” para comparar y poder ver cambios que permitan tomar acciones

Lubricación Acústica

Variabilidad en los procesos • causas comunes • Toma de la muestra • variaciones normales del proceso • causas especiales • problemas mecánicos • problemas lubricación Una buena línea base debe incluir las causas comunes de variación de la emisión ultrasónica

Lubricación Acústica

Recomendaciones para definirla • Seleccione en el equipo el punto donde sea mas alta la carga (mas posibilidades de contactos metálicos) • Seleccione el sensor y los ajustes del colector que le den la mejor calidad de señal • Tome la lectura cuando el equipo este trabajando bajo condiciones operacionales normales • Tome un mínimo de 25 lecturas – (acelere el muestreo inicialmente) bajo condiciones idénticas

91

28/03/2013

Lubricación Acústica

Recomendaciones para definirla • Si el proceso esta estable, no deben presentarse diferencias muy grandes en las lecturas de intensidad ultrasónica. • De las 25 muestras tome la mas alta y la mas baja, una diferencia de 6 dBµV o menos es aceptable • Calcule el promedio, y la desviación estándar para calcular los valores superior e inferior de la línea base

Lubricación Acústica Ajuste del intervalo de re lubricación dBµV

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0

1 time

2

Lubricación Acústica Ajuste del intervalo de re lubricación dBµV

i2

i0 i1

0

1 time

2

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Lubricación Acústica Ajuste de la cantidad de lubricante dBµV

i0 i1

0

Cantidad grasa

B1

B0

Lubricación Acústica

Lubricación Acústica La base de datos es el archivo común de información que contiene la historia de los equipos de la planta

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Lubricación Acústica

Se organizan los equipos a monitorear

Lubricación Acústica Defina la base de datos desde el punto de medición rodamiento lado libre (punto medición) motor # 1 bomba lodos # 5 bomba lodos # 5 Casa de bombas Planta de tratamiento lodos

Lubricación Acústica Que tipo de datos se van colectar?

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Lubricación Acústica Con que frecuencia se va a muestrear?

Calendario

Horas

Lubricación Acústica Que valores de alarma se van a colocar?

Opciones de alarmas • Valores absolutos • Valor máximo y mínimo • Valores relativos

Lubricación Acústica Quien es responsable?

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Lubricación Acústica

Lubricación Acústica

Lubricación Acústica

• Para minimizar la variabilidad en la toma de datos en los puntos de medición • Para ampliar la disponibilidad de inspectores en caso de necesidad • Para tener un procedimiento de acción cuando hay puntos en alarma

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Lubricación Acústica

• • • • • • •

Ruta en la base de datos Punto exacto de medición – mayor carga Tipo de rodamiento Ajustes del colector Tipo de sensor a utilizar Condiciones operacionales de la maquina Procedimiento cuando se activa una alarma

Lubricación Acústica

• • •

Mismo punto de medición Mismos sensor Mismos ajustes en colector

Sensor perpendicular superficie

Inspección sistemas eléctricos

Fugas Eléctricas

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Inspección sistemas eléctricos Fallas que llevan a paro de equipos • Corto circuitos • Fuegos • Explosión de transformadores

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Inspección sistemas eléctricos Donde inspeccionar • • • • • • • •

Patio de transformadores Interruptores Relevadores Aisladores Líneas de Transmisión Postes eléctricos Cajas de empalmes Barras de distribución

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Fugas Eléctricas Inspección sistemas eléctricos

Que buscar Fallas o descargas eléctricas • Corona –Interferencia –Destructiva

• Tracking • Arco

Todas las fallas buscan descargarse a tierra 28/03/2013

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Inspección sistemas eléctricos Descarga de Corona Es una descarga, frecuentemente luminosa en la superficie de un conductor o entre dos conductores de la misma línea de transmisión, acompañada de ionización del aire circundante, generación de señales ultrasónicas e interferencia a señales de radio

Característica de la señal Ultrasónica

Un sonido regular y estable con pequeñas explosiones 28/03/2013

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Inspección sistemas eléctricos Que es la descarga de Corona? •Corona es la ionización del nitrógeno del aire, causada por un intenso campo eléctrico. •No se observa de día. La humedad la hace mas grave. •El acido nítrico que se produce corroe los elementos metálicos y los aisladores

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Inspección sistemas eléctricos Características de la Corona • Se presentan dos tipos de fenómeno de corona – Corona de interferencia • Es causada por aisladores sucios, humedad • No presenta un peligro inminente • Es un desperdicio de energía

– Corona destructiva • Se produce acido nítrico como subproducto • Se escucha un sonido estable, bajo y profundo y con pequeñas explosiones intermitentes

La corona no genera calor 28/03/2013

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Fugas Eléctricas Inspección sistemas eléctricos

Espectro de Corona usando el AVM Ultranalysis

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Fugas Eléctricas Inspección sistemas eléctricos

Tracking Algunos lo llaman arco incipiente Como otros fenómenos eléctricos se genera buscando una descarga a tierra Suciedad y depósitos de carbón ayudan a su aparición. Comienza con un zumbido bajo y crujiente que aumenta su intensidad hasta que se descarga. Luego comienza el ciclo de nuevo. Esta condición requiere atención inmediata

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Fugas Eléctricas Inspección sistemas eléctricos

Arco Es el flujo de electricidad a través del aire desde un conductor hasta otro objeto conductor de la electricidad. Es una clara indicación de una falla en un aislador Se desperdicia toda la electricidad que se descarga a tierra. La señal ultrasónica se componen de rápidos arranques y paradas a intervalo aleatorios

Esta condición requiere atenció inmediata

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Fugas Eléctricas Inspección sistemas eléctricos

Características del Arco El arco esta a menudo acompañado de calor. Se puede observar con termografía Se puede identificar por sus abruptos inicios y paradas Puede ser violento Cuando se identifica debe ser Inspeccionado por un técnico especializado

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Seminario Ultrasonido Nivel 1

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Fugas Eléctricas Inspección sistemas eléctricos

Espectro del arco visto con el AVM Ultranalysis

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Inspección sistemas eléctricos Inspección Recomendaciones • • • • •

Seguridad ante todo Conozca el área Tome nota de las condiciones de temperatura, humedad, polvo etc. Conozca el equipo Documente sus hallazgos

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Inspección sistemas eléctricos Inspección Selección del sensor •Inspecciones en el campo –Media distancia –Larga distancia

•Inspecciones en planta –Corta distancia –Contacto

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Inspección sistemas eléctricos Inspección

Larga distancia Disco parabólico alcance hasta 90 mts Media distancia Sensor para distancia extendida alcance hasta 10 mts Escanee 360 o en todas direcciones hasta que detecte sonido característico 28/03/2013

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Inspección sistemas eléctricos Inspección Descarga Corona

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Seminario Ultrasonido Nivel 1

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Procedimiento Inspección Inspección en planta Corta distancia Sensor para distancia extendida o sensor interno Contacto Sensor flexible

Escanee entre las ranuras hasta que detecte sonido característico 28/03/2013

Seminario Ultrasonido Nivel 1

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