Cómo colectar un Análisis Espectral?
Los análisis espectrales pueden ser solicitados a través de forma manual via Aplicación DynaPredict, o periodicamente de forma automatizada a traves de un Gateway.
Zarandas vibratorias (cribas o harneros)
Las zarandas vibratorias (cribas o harneros) se utilizan para separar el material en función de su tamaño, y son especialmente importantes en los procesos mineros. La maquinaria consta básicamente de motor, excitador, cojinetes, pantalla vibrante y aisladores de vibración. Funciona mediante un movimiento vibratorio preciso con un ángulo de inclinación adecuado, lo que aporta ventajas como el ahorro de energía y la reducción de costos en el proceso de triaje.
Varios componentes de una criba vibratoria pueden fallar, lo que conlleva reparaciones, tiempos de inactividad y costos diversos. La implantación de un monitoreo continuo de detección de fallas y otras estrategias de mantenimiento predictivo son clave para aumentar la seguridad y fiabilidad de este tipo de maquinaria.
Pese a que todo el sistema tiene diversas cargas vibratorias —inherentes al proceso o a sus componentes— aún es posible relacionar estas cargas con partes específicas del equipo o del proceso por el que pasa el equipo. Por ejemplo, las cargas armónicas están relacionadas con el aislamiento vibratorio presente en las zarandas vibratorias, o pueden surgir vibraciones transitorias debido a un impacto/impulso de carga en la zaranda.
Con el fin de monitorear de forma asertiva el comportamiento vibratorio, la instalación de sensores de vibración puede ser una aliada importante. Sin embargo, la instalación de sistemas cableados en este tipo de maquinaria suele traducirse en elevados costos de mantenimiento de cables e infraestructuras. Por ello, la aplicación de sensores inalámbricos tiene inmensas ventajas, como el bajo o nulo costo de mantenimiento, la facilidad de instalación, el seguimiento continuo, el monitoreo automatizado (con la ayuda de un gateway), entre otras.
Para obtener buenos resultados con los sensores inalámbricos de vibración, hay que tomar ciertas precauciones, como elegir un sensor adecuado, colocarlo correctamente en los componentes que se van a monitorear, además de realizar una configuración de funcionamiento apropiada.
Como ejemplo práctico, para una zaranda como la de la figura a continuación, accionada por cajas excitadoras, recomendamos instalar sensores del tipo HF+ —que miden hasta 13 kHz— (DynaLogger azul) para motores, rodamientos y excitadores. Para las bases de los resortes, recomendamos instalar sensores TcAs (los verdes) — que miden hasta 2,5 kHz.
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Por lo general, al monitorear motores, se recomienda utilizar dos sensores, uno para el Lado Acoplado (LA) y otro para el Lado Opuesto al Acoplado (LOA). Para mecanismos excitadores, recomendamos el uso de un sensor para cada cojinete. Para las cajas de rodamientos, se recomienda un DynaLogger HF+ por caja. En el caso de cojinetes externos, se utiliza también el HF+ para cada cojinete. A continuación, se muestran algunas fotos de la instalación de estos componentes.
Motores
Cajas de rodamientos, excitadores y cojinetes
En las cajas de rodamientos, debido a la protección, a menudo, no es posible instalarlo directamente en el componente, por lo que se instala lo más cerca posible del exterior de la protección.
Bases de los Resortes
Para los resortes, se recomienda instalar sensores TcAs o HF+. Cada una de las bases de los resortes debe tener instalado un sensor para controlar el movimiento de la zaranda y permitir la comparación de los lados derecho e izquierdo, así como de la parte de carga y descarga, además de la dirección diagonal.
Fotos de campo con sensores instalados en resortes:
Cabe señalar que los sensores Dynamox cuentan con las certificaciones IP 66 y 68, lo que ofrece garantía de resistencia suficiente para su aplicación en entornos con gran cantidad de partículas, altas temperaturas y humedad, sin que se comprometa la calidad de los datos generados y sin necesidad de mantenimiento o intervención humana en la recolección.
Correa transportadora
Las cintas transportadoras se utilizan ampliamente en el transporte y movimiento de materiales en diversos procesos de producción. Generalmente, el equipo tiene un flujo constante, transportando cargas de un punto de producción a otro. El equipo se compone básicamente de motores, reductores, tambores y sus respectivos rodamientos.
El motor se encarga de accionar la maquinaria, que funciona a baja velocidad y con cargas importantes, lo que requiere una caja de cambios. Los Motores y los Reductores ya se han tratado específicamente con anterioridad, por lo que en este artículo prestaremos más atención a los tambores de la cinta transportadora.
Figura: Posicionamiento e indicación de los sensores en motores y reductores.
Los tambores se encargan del accionamiento, retorno, estiramiento y parada de la cinta, en función de su posición en el equipo. Todos los tambores se fijan en la estructura del equipo mediante rodamientos. Los rodamientos, a su vez, se componen básicamente de cojinetes, casquillos y tuercas, y pueden fabricarse con un número variable de elementos rodantes, tamaños, formas, etc.
Mantener los rodamientos en buenas condiciones de funcionamiento es una tarea esencial para el buen rendimiento y la seguridad del proceso productivo. Las fallas más comunes de los rodamientos están relacionados con las siguientes causas:
• Manipulación y transporte;
• Errores en el montaje;
• Tensiones y cargas excesivas
• Desalineación;
• Lubricación ineficaz;
• Sellado ineficaz;
Estas fallas pueden generar defectos en la jaula, bolas o rodillos, pista interna y externa de los rodamientos.
Estos defectos pueden detectarse mediante el mantenimiento predictivo, utilizando como herramienta el análisis de vibraciones. Dynamox fabrica dos modelos de sensores que pueden utilizarse para supervisar con éxito los rodamientos de los tambores:
- DynaLogger HF +: Monitorización triaxial de temperatura y vibraciones con una frecuencia máxima de 13000 Hz, realizando telemetría y análisis espectral.
- DynaLogger TCAs: Monitorización triaxial de vibraciones y temperatura con una frecuencia máxima de 2500 Hz, realizando telemetría y análisis espectral.
Además, para controlar los rodillos de las cintas transportadoras, el
- DynaLogger TcAg: Control triaxial de vibraciones y temperatura con una frecuencia máxima de 2500 Hz.
Ambos modelos están certificados IP66 y 68, siendo impermeables al polvo y resistentes a los líquidos, lo que permite instalarlos cerca de la cinta. El sensor debe colocarse paralelo al eje de rotación, pero evitando bases y tapas sueltas.
Figura: Cinta transportadora
Para demostrar el buen uso de los sensores en los tambores de las cintas transportadoras, recurriremos a un breve ejemplo.
Ejemplo: Supervisión del fallo que aparece en la frecuencia de la pista de rodadura exterior (resaltada en las líneas verdes) del rodamiento 23152 CCK/W33 a una velocidad de 84 RPM en un rodamiento de tambor motriz de un transportador de cinta.
Figura: Espectro de fallas en una pista de rodadura exterior.
Aquí hay imágenes del uso del DynaLogger TcAg en rodillos:
Compresor
Los compresores se utilizan en procesos industriales para comprimir aire y otros tipos de gases. Estos equipos tienen un amplio abanico de aplicaciones, que van desde el suministro de aire comprimido en aplicaciones industriales generales hasta aplicaciones muy específicas, como por ejemplo, refrigeración de cámaras frigoríficas en la industria alimenticia. Como son equipos que generalmente trabajan con altas velocidades de rotación y pequeñas holguras entre sus componentes, se recomienda el monitoreo continuo de este tipo de máquina con la finalidad de poder anticipar las posibles fallas.
Una de las técnicas predictivas que se pueden utilizar para el monitoreo de condición de los compresores es el análisis de vibraciones. Los puntos de monitoramiento de este tipo de maquinaria suelen ser proporcionados por los fabricantes. En general, se indican en el eje de entrada del compresor (lo más cerca posible del cojinete del engranaje multiplicador) y en las regiones próximas a los cojinetes, como puede verse en la figura siguiente. Los sensores DynaLoggers HF+ son los más recomendados para esta monitorización, ya que los compresores suelen funcionar a alta velocidad y sus averías suelen aparecer a frecuencias más altas. Si no es posible el montaje vertical, pueden utilizarse puntos horizontales.
Reductores
Los reductores se utilizan para aumentar o reducir la velocidad de un sistema de accionamiento o simplemente para cambiar el sentido de giro. Mediante el análisis de vibraciones pueden detectarse diversos problemas en este tipo de sistemas, como:
- Desgaste en los dientes de los engranes.
- Carga excesiva en los dientes de los engranes.
- Excentricidad y/o holgura en el engranaje
- Fisura, grieta o fractura en los dientes del engrane.
Una de las principales frecuencias de interés a la hora de evaluar la integridad de los engranajes será la frecuencia de engranaje (número de dientes X RPM), principalmente mediante el control del aumento de amplitud de esta frecuencia y la relación con sus armónicos. Sin embargo, es importante señalar que la frecuencia de engranaje (Feng), por sí misma, no es una frecuencia de fallo o defecto. Todos los engranajes generan frecuencias de cierta amplitud. Además, todas las frecuencias de los engranajes tienen bandas laterales de cierta amplitud. Así pues, el análisis debe realizarse a partir del conocimiento previo de la amplitud de una máquina sana y debe ser analizado cuidadosamente por analistas de vibraciones.
Más concretamente, un conjunto reductor se compone de 4 elementos principales
- ejes: cuya cantidad depende del número de engranajes,
- ruedas dentadas: cuyas relaciones de número de dientes y tamaño generan reducción o aumento de la velocidad de rotación,
- rodamientos: permiten que los extremos de los ejes no sufran desgaste y
- carcasa: aloja todos estos elementos.
Es habitual que los analistas y gestores de mantenimiento se preocupen en calibrar los datos de vibraciones sólo del conjunto de las mallas de los engranajes y muchas veces acaban ignorando los rodamientos. Sin embargo, si falla uno de los rodamientos, todo el sistema se verá comprometido, lo que puede incluso causar daños en el conjunto de engranajes.
Con la aplicación de Dynapredict es posible supervisar continuamente la evolución de la amplitud en las frecuencias conectadas a la malla del engranaje, así como los fallas y el desgaste de los rodamientos. Para lograr la máxima precisión y fiabilidad de los datos adquiridos, debe instalarse un sensor DynaLogger HF+ en cada rodamiento de la caja de cambios. En cuanto a la instalación, los sensores no deben colocarse sobre tapas atornilladas y deben situarse preferentemente lo más cerca posible del elemento que se desea vigilar.
Tabla 1 – Frecuencias típicas de falla y sus causas.
Ventiladores y sopladores
Los sopladores y ventiladores son equipos utilizados para la ventilación, aireación, extracción, refrigeración y secado en diversos procesos de producción de una gran variedad de industrias.
Los ventiladores están sometidos a fuerzas generadas por su velocidad de funcionamiento, las presiones estáticas y la disposición del sistema. Estas fuerzas, denominadas fuerzas de funcionamiento, provocan vibraciones forzadas y pueden tener su origen en las propias piezas giratorias. Las ruedas de ventilador desequilibradas y las poleas motrices son ejemplos de fuerzas que pueden causar desequilibrio y desalineación. Otro ejemplo es la carga axial sobre los rodamientos del ventilador, generada principalmente por la presión estática negativa en la entrada de la rueda del ventilador.
Debido al proceso en el que se utiliza este tipo de sistema, los modos de fallo más comunes son: desequilibrio, desalineación, poleas excéntricas, holgura y desgaste de la correa y holgura estructural y de fijación, que se identifican a bajas frecuencias. También pueden producirse problemas en los rodamientos, especialmente el desgaste prematuro causado por las fallas mencionadas.
El modelo DynaLogger TCAs , con su rango de espectro de hasta 2,5 kHz de frecuencia máxima, es adecuado para identificar las fallas anteriores, con la salvedad de que la identificación de las fallas de los rodamientos se producirá en una fase posterior. Para etapas anteriores y también la identificación de fallas de lubricación, o incluso fallas eléctricas relacionados con el rotor y el estator, se recomienda el modelo DynaLogger HF+ , debido a su mayor rango de frecuencia de hasta 13 kHz.
Es importante instalar el DynaLogger en todos los rodamientos para una supervisión más eficaz. Evite la instalación en puntos blandos, con curvaturas o que presenten resonancias localizadas, como tapas protectoras y aletas.
Tabla: Frecuencias típicas de falla y sus causas.
Bomba centrífuga
Las bombas centrífugas constan de elementos giratorios (impulsor y eje de la bomba) y elementos estacionarios (motor eléctrico y ventilador de refrigeración asociado, carcasa y cojinetes), que pueden generar frecuencias de fallo por fuentes mecánicas e hidrodinámicas. Las fuentes mecánicas se generan por la rotación de masas desequilibradas y la fricción en los cojinetes. Por otra parte, la vibración hidrodinámica suele deberse a perturbaciones del flujo generadas por la interacción de las palas del rotor, en particular con la voluta y/o los álabes guía.
Para la supervisión predictiva de los parámetros de vibración y temperatura, se pueden utilizar dos modelos de sensores: DynaLogger HF+ y DynaLogger TCAs .
El modelo TCAs puede utilizarse específicamente en motores, donde servirá para identificar fallas estructurales, holguras, fallas eléctricas y fallas de rodamientos en la fase 3. El DynaLogger HF+ se recomienda para los cojinetes de las bombas debido a la alta frecuencia de fallas. El número de sensores está directamente relacionado con el número de rodamientos y el cierre mecánico. Intente siempre montar los sensores lo más cerca posible de los rodamientos, para evitar señales ruidosas y aumentar así la fiabilidad del análisis.
Tabla: Frecuencias típicas de falla y sus causas.
Guía de buenas prácticas para la instalación de los sensores en las máquinas
Las siguientes secciones presentarán buenas prácticas en el posicionamiento de los sensores de vibración y temperatura Dynamox para maquinaria industrial típica, como: motores, bombas, compresores, extractores, etc.
El objetivo de la guía es ayudar al usuario a elegir una ubicación adecuada para la instalación de los sensores, contribuyendo a obtener datos fiables y de calidad que permitan un análisis predictivo eficaz.
La guía también indicará qué sensor se aplica mejor a cada maquinaria, centrándose en los siguientes modelos:
DynaLogger HF + : Monitorización triaxial de temperatura y vibraciones con una frecuencia máxima de 13000 Hz, realizando telemetría y análisis espectral.
DynaLogger TcAs : Monitorización triaxial de vibraciones y temperatura con una frecuencia máxima de 2500 Hz, que realiza telemetría y análisis espectral.
DynaLogger TcAg : Control triaxial de vibraciones y temperatura con una frecuencia máxima de 2500 Hz.
NOTA: La información contenida en estas secciones son sólo recomendaciones y no deben tomarse como reglas de posicionamiento.
Generadores
El objetivo principal de los conjuntos generadores es proporcionar energía eléctrica, continua o temporal (en casos de emergencia), de forma segura y eficaz. Los conjuntos generadores sirven no solo para abastecer el suministro de energía en regiones no soportadas, sino también para ser activados en casos de emergencia, evitando diversos problemas debido a la interrupción de la energía eléctrica.
Los generadores pequeños generalmente usan elementos rodantes comunes, en cuyo caso el comportamiento de vibración y el diagnóstico de fallas son similares a los de un motor eléctrico grande. Las mediciones y los requisitos de vibración para los motores diésel deberían estar de acuerdo a la norma con ISO 10816 parte 3.
Las mediciones deben realizarse en cada alojamiento de rodamiento del generador y en cada soporte del cigüeñal del motor diesel. Evite la instalación en las cubiertas protectoras o la base del equipo. Por tanto, para la monitorización de generadores diesel, se recomienda instalar el modelo DynaLogger HF+, por su alto rango espectral que puede llegar hasta los 13kHz para medidas uniaxiales y triaxiales.
Motor eléctrico
Los motores eléctricos son responsables del funcionamiento de la mayoría de las máquinas industriales, ya que tienen la función de generar movimiento. Un fallo en este tipo de equipos puede provocar paradas de producción y accidentes.
La supervisión de las condiciones de funcionamiento es un aliado importante en la búsqueda de una mayor fiabilidad en estos equipos. Los sensores Dynamox permiten monitorizar en línea parámetros como la vibración y la temperatura, lo que a su vez permite identificar posibles fallas y planificar intervenciones, reduciendo así los tiempos de inactividad de la producción y aumentando la eficacia del proceso de producción en su conjunto.
En cuanto a la posición de los sensores en un motor, se recomienda vigilar el lado acoplado (LA) y el lado opuesto al acoplado (LOA), como se muestra en la figura siguiente
NOTA: la posición LOA puede ofrecer algunas dificultades de instalación debido a la tapa protectora. Si es necesario, considere la posibilidad de taladrar un agujero o cortar una muesca en la cubierta para permitir el acceso a un lugar de instalación rígido. Nunca instale los sensores en el carenado o en las aletas del motor, ya que son piezas que emiten altos niveles de vibración y dificultan el análisis de daños.
En el caso de este equipo, se pueden utilizar dos modelos de sensores:
DynaLogger HF+ : Sensor con una frecuencia máxima de 13000 Hz. Este sensor es adecuado para motores acoplados a maquinaria de gran importancia. Gracias a su alta gama de frecuencias, puede identificar fallas en los rodamientos o en la lubricación en una fase temprana, así como fallas en la frecuencia de rotación de la máquina, al igual que los TcAs.
DynaLogger TcAs : Sensor con una frecuencia máxima de 2500 Hz. Adecuado para máquinas de criticidad baja o media y que no tengan un largo historial de fallas de rodamientos o lubricación, ya que son fallas que suelen aparecer con mayor frecuencia. En este caso, el sensor HF+ es más recomendable. Este sensor permite detectar fallas en la frecuencia de rotación de la máquina, como desequilibrio, desalineación, holz.
Para fijar los DynaLoggers, hay dos opciones principales: tornillo o pegamento aprobado por Dynamox. Consulte más detalles en el artículo “Fijación”.
En cuanto a las averías, a continuación se indican las posibles causas de problemas en la maquinaria, los ejes en los que suelen controlarse dichos problemas y su respectiva frecuencia característica.
Aquí hay fotos de instalaciones reales de los sensores:
