Almas Gemelas

Análisis de Vibración y Análisis de Cojinete se hicieron el uno para el otro

Por Andrew S. Calcagno 

Cuándo una pareja se junta y ellos realmente y realmente se entienden, eventualmente el tema de la boda aparece, y a la próxima cosa que usted sabe, ellos están casados con niños (sí, sé que dejé fuera unos pocos detalles). La dinámica de una familia puede ser compleja, pero por lo menos una cosa es cierta: como esposos y padres, las personas que una vez estuvieron separados ahora han cambiado para siempre. Ellos tienen una perspectiva aumentada de la vida que no habría sido posible si ellos se hubieran quedado independiente uno del otro. Como una pareja prospera, funcional, ellos descubren uno al otro sus defectos, y aprenden a tratar con ellos. Ellos vienen a reconocer los talentos y capacidades que cada uno trae a la mesa y aprende a apreciarlos. Últimamente logran más cosas juntas de lo que tendrían separadamente.  

Este mismo principio sinérgico aplica para el monitoreo de condición de la herramienta de la maquinaria. El analista predictivo puede producir resultados satisfactorios a través de la maestría de una sola tecnología, pero él se para ganar una nueva profundidad de la comprensión del modo de fracaso si él puede alimentar el crecimiento y el desarrollo de una familia de tecnologías. Esto lleva a un diagnostico más seguro. En el caso del monitoreo de condición de precisión del husillo, el casamiento de la tecnología del Análisis de la Vibración con el Análisis de la Causa Raíz de la Falla del Cojinete puede producir alguna progenitura increíblemente bonita: una profundidad inaudita de los datos de la vibración comprendiendo también el poderoso conocimiento  de por qué los husillos del cojinete fallan en primer lugar (para que algo pueda ser hecho acerca de ello). 

¿"Nunca queda Satisfecho"? 

Si su querido cónyuge podría hacer comentarios acerca de los resultados del programa de confiabilidad de husillos que han sido producidos a través de los años en su planta, quizás fuera algo como esto: "Por qué no consiguen nunca sus predicciones correctamente –ni ya sea que reconstruyan perfectamente bien los husillos, o humean, chillan y se vuelven azules … y por qué fallan, de todos modos… así que los husillos que están mas o menos no fallan, por qué pueden ser mas mas o menos…" yo creo que lo que su esposo estaría tratando realmente de decir, es esto: usted necesita mejorar la confiabilidad de las predicciones de las fallas de cojinete Y eliminar las fuentes innecesarias de fallas crónicas.  

Hay una multitud de tecnologías predictivas disponibles actualmente: El Análisis de vibración, Termografía Infrarroja, Análisis de Aceite y Tribología, Análisis Ultrasónico y Análisis de Corriente Motriz por mencionar unos cuantos. Cada una o una combinación de estas tecnologías es apropiada en ciertas circunstancias (especialmente análisis de aceite/tribología para cajas de engranaje y husillos sin grasa). Sin embargo, el Análisis de la Vibración ha sido y sigue siendo la tecnología predictiva primaria utilizada para el monitoreo de precisión de la condición del husillo.  

Beneficios de un Programa de Análisis de Vibración efectivo 

Cualquiera que cree que el análisis de la vibración es solo "trucos e ilusiones" debe pensar otra vez (o deje de leer ahora y siga jugando con su regla de cálculo). Aunque los principios básicos no han cambiado en las ultimas décadas, los progresos tecnológicos han hecho que el análisis de la vibración sea "la tecnología predictiva que no puede ser ignorada" cuando se trata de monitoreo de precisión del husillo. Ya que el enfoque de este artículo no es únicamente el análisis de vibración, no profundizare ene este tema. Sin embargo, es digno de mención los beneficios de un programa efectivo:  

• La Eliminación de Acontecimientos Reactivas Potenciales de Mantenimiento (averías) identificando el fracaso eminente del cojinete y con lo cual permitiendo planificar las reparaciones durante las horas más convenientes. 

• Evitando derrames potenciales (partes de deshecho) antes de que ocurran al identificar la pérdida en la precarga en los husillos de contacto angular  de cojinetes 

• Mejorando significativamente la Vida del Cojinete por la reducción de la carga radial con Balanceo Dinámico 

• La Eliminación del Costoso Daño Colateral a componentes del husillo (eje, cavidades del cojinete,  espaciadores) al desviar la falla catastrófica del cojinete 

• Reduciendo los Costos del Inventario de Refacciones como las "fallas ciegas" son raras y la confiabilidad mejora 

Obviamente, al discutir un programa efectivo del análisis de vibración, la EFICACIA es la calve. Cualquiera con algo de dinero puede conseguir algo, ponga a un par de personas en ello y llamarle un programa de análisis de vibración. Pero de mi experiencia, la prueba es siempre en el pudín. Si usted no consigue  resultados, ¿qué tiene realmente? Los componentes de un programa efectivo incluirían: personal capaz (con extensa experiencia), capacitación técnica de análisis de vibración, la adquisición apropiada del equipo y colocación estratégica, datos óptimos que reúnen las frecuencias, parámetros apropiados de recolección, alarmas significativas, cobertura efectiva… podría seguir y seguir, pero este artículo no es el lugar para ello. Pero una vez que usted alcanza el punto donde su programa produce los resultados, ¿cómo mejora usted la consistencia y la confiabilidad? 

Beneficios del Análisis de la Causa Raíz de la Falla del Cojinete (ACRFC) 

Actualmente muchos de los programas más populares de la televisión incluyen detectives, investigadores de escenas del crimen, y médicos forenses que trabajan juntos para resolver un misterio. Interesantemente, hay muchas paralelas al ACRFC. Mientras un medico forense trabaja para encontrar la causa primaria de la muerte (generalmente una inexplicada, accidental, o violenta), el analista de cojinetes trabaja para determinar la causa primaria de un fracaso de cojinete. Al igual que las autopsias y las pruebas forenses son realizadas, el analista de cojinete debe reunir datos circunstanciales, y evaluar las características físicas de los cojinetes, de los componentes del husillo, y de las partículas del lubricante para determinar exactamente la causa de "la muerte del cojinete". Pero, ¿por qué tanto problema? (Puede ser un proceso sumamente lento y molesto). Veamos algunos de los beneficios del ACRFC: 

El reconocimiento de las Características Físicas  del Daño Común del Cojinete (Modo de Falla de ISO Clasificación/Sub Clasificaciones en el paréntesis) 

• Astillamiento (superficie/fatiga subterránea)

• Desgaste por la Corrosión (corrosión friccional)

• Corrosión por humedad (corrosión)

• Patinando (desgaste abrasivo)

• Muesca de Partícula (deformación plástica)

• Difuminado (desgaste adhesivo)

• Brinnelling Verdadero (deformación plástica)

• Brinnelling Falso (corrosión friccional)

• Tamaño de Partícula y Reconocimiento de Forma

• Agrietado Térmico (fractura) 

El Mecanismo de Falla del cojinete – la capacidad de determinar el proceso fundamental de un fracaso específico de cojinete poniendo todas las circunstancias y las pruebas materiales para determinar  precisamente donde y por qué la falla empezó. La Causa Raíz es determinada como una distinción es hecha entre la causa primaria, el daño primario y el daño secundario de la falla del cojinete de precisión. Tales causas incluirían: 

• Cojinetes Desalineados o "Montados"

• Sobrecargar Axial o Radial

• Pérdida de la Barrera de la Lubricación entre Carreras y Elementos Rodantes

• Grasa inadecuada y/o Cantidad

• Ingreso de Contaminación externa

• Incumplimiento Dimensional y/o Geométrico de Componentes Críticos del husillo

• Prácticas Impropias de Instalación del Cojinete

• Almacenaje inadecuado (vibración, clima)

• Cambios Significativos de Temperatura en la Máquina que tiene como resultado Condensación

• "Choques" relacionados con el Proceso 

Eliminación de la Falla Crónica del Cojinete- basada en la información de la Causa Raíz, los cambios son puestos en el lugar para terminar con las fallas crónicas del cojinete. Ciertamente, la capacitación técnica y el equipo apropiado son absolutamente necesarios para un esfuerzo interno efectivo del Análisis de la Causa Raíz del Cojinete, pero para el analista, no hay substituto para la amplia experiencia de cojinete y husillo. Los mejores analistas han visto muchos fracasos con el paso de los años y casi siempre "pueden oler una rata". La capacitación de análisis de Cojinete está disponible de muchos fabricantes de cojinete, así como otros proveedores de capacitación de confiabilidad. 

La “Prole” de nuestra feliz pareja 

Al pasar los años, y cambiamos de recién casados a padres, los hijos cambian nuestra vida dramáticamente. Si estamos comprometidos sinceramente con su desarrollo mientras miramos como crecen, entonces tenemos la gran oportunidad para aprender mucho acerca de nosotros mismos (a veces más de lo que queremos saber). El resultado es que llegamos a tener el conocimiento y la experiencia para llegar a ser "superpapas". ¡(Desafortunadamente, generalmente somos abuelos cuando esto sucede, si solamente hubiéramos sabido lo que sabemos ahora)!  

Esta misma dinámica aplica al discutir sobra la integración del Análisis de la Vibración y el Análisis de Cojinete. Aunque generalmente no clasificada como una tecnología predictiva por la definición, El Análisis de la Causa Raíz de la Falla del Cojinete es el compañero perfecto al Análisis de Vibración al esforzarse para la mejora continua de la confiabilidad del husillo de precisión. Si estamos comprometidos sinceramente, la prole de esta fusión nos puede enseñar lo siguiente:  

• Una comprensión más clara de los Futuros Daos de la Vibración: el proceso de poner en correlación las características físicas observadas de un cojinete fallido con datos históricos de vibración clarifican la comprensión de futuros datos de vibración y mejoran la confiabilidad de sus predicciones 

• Mejora de los Resultados del Análisis de la Causa Raíz de la Falla del Cojinete: al capturar la falla del cojinete en sus etapas más tempranas, el daño catastrófico secundario (que muchos veces "borra las huellas") es minimizado, haciendo posible determinar la causa verdadera.  

• Tiempo Máximo entre Fallas es ahora factible mientras las fuentes crónicas de falla son identificadas y son eliminadas, y el almacenamiento apropiado del cojinete, el manejo, y las prácticas de su instalación son establecidas y vigiladas. 

El hijo prodigio: El Cambio de paradigma de la organización 

¿Cual es el nivel de apoyo para su programa de PdM? ¿Comprende su organización lo que usted hace? ¿Hay "desafíos" aparentemente insuperables siempre que recursos adicionales se necesitan como capacitación, equipo, mano de obra? ¿Hay adversarios a su programa que compiten por obtener el mismo dinero limitad quién puede cuestionar su credibilidad con fines políticos? ¡"Esos tipos de vibración nos hicieron cambiar un husillo perfectamente bueno cuando tenemos otro trabajo VERDADERO que necesita ser hecho por aquí"! ¿Qué nivel de confianza tiene realmente la organización de sus recomendaciones?  

Quizás la prole más valiosa de nuestra unión puede ser el menos pensado: El Cambio resultante del paradigma de la organización. ¡(ya lo sé, los padres no deben favorecer a un hijo sobre los demás, pero este pequeño es duro resistir)! La comunicación efectiva de su Análisis de la Causa Raíz de la Falla del Cojinete con sus Datos de la Vibración de antes/después seguramente llamara la atención. Cuándo se trata de convencer a los "no creyentes", una imagen realmente vale mil palabras. ¡Añada una poca paciencia y  persistencia, y usted ganará finalmente la guerra de la credibilidad y hasta sus adversarios serán forzados a reconocer la contribución innegable del valor agregado de sus esfuerzos! 

El Caso del Cojinete Fallido: El Epilogo 

Así que ¿qué ha resultado de la unión de la vibración y de los datos del análisis de cojinete? 

Un claro entendimiento de los datos futuros de vibración 

Como lo indiqué antes, el proceso de poner en correlación las características físicas observadas de un cojinete fallido con los datos históricos de vibración, clarifican la comprensión de futuros datos de la vibración y mejoran la confiabilidad de sus predicciones. En este caso, la aceleración de los datos espectrales tomados antes del reemplazo del husillo muestra picos significativos en las frecuencias interiores y exteriores de defecto de carrera (generado mediante software utilizando la velocidad del eje y datos de geometría del cojinete).  

Como se muestra en la figura abajo, había una razón del por qué el BPOR (frecuencia del defectote la carrera exterior) tuvo la amplitud más grande que el BPIR (la frecuencia interior de defecto de carrera). Este pico, generado por el profundo astillamiento observado en la carrera exterior, debe ser notado para futura referencia. Ciertamente, las predicciones nunca deben ser basadas en cualquier amplitud en un espectro de FFT. Muchos otros factores se necesitan para ser considerados en el proceso del análisis antes de hacer la llamada para el reemplazo del husillo (datos de la velocidad espectral, energía de pico, tendencia digital y analógico general, etc.). Pero, yo le puedo asegurar que conseguirá definitivamente mi atención la próxima vez yo veo un pico semejante en esta frecuencia! Quizá la mejor manera de ponerlo sería así: aunque no absoluto, las conclusiones dibujadas de la correlación de datos entre nuestra "pareja feliz" serán mucho más valiosas a futuro en el análisis de la vibración que cualquier nivel de alarma genérica. 

Mejore los resultados del Análisis de la Causa Raíz de la Falla de Cojinete 

Cuando la comprensión más clara de datos de vibración lleva a mejores predicciones (no demasiado temprano, no demasiado tarde) los cojinetes recuperados están en una etapa moderada de fracaso. En nuestro caso, había una cantidad significativa de daño secundario a los componentes del cojinete, pero no lo suficiente para enmascarar la fuente primaria (un patrón de decoloración del calor encontrado en la carrera exterior). La certeza mejorada de la predicción hizo posible prevenir "los vestigios de ser cubiertos" en cuanto a por qué falló realmente. Cualquiera que ha estado en este negocio sin importar cuanto tiempo ha visto unos cuantos cojinetes y las partículas que se parecen algo a las fotos en este articulo.  

Cualquier conclusión de la causa raíz que podría ser obtenida de estos ejemplos extremos serían puras especulación a lo más (ciertamente nada que usted "le diera importancia"). Simplemente han ido demasiado lejos; el daño secundario ha arrasado completamente cualquiera de las características físicas originales que podrían haber dicho la historia en cuanto a por qué comenzaron a fallar en primer lugar. Nosotros también podemos haber continuado con los mismos componentes no compatibles con el husillo (asumiendo que habrían sobrevivido) repitiendo el ciclo de fracaso una y otra vez.  

Máximo Tiempo Medio entre Fallas (MMTBF)  

Así que ¿qué es el Máximo Tiempo Medio  Entre Fallas (MMTBF por sus siglas en ingles) para este husillo? Nosotros definitivamente nunca tendríamos ninguna idea si no identificamos y eliminamos las fuentes crónicas de falla del cojinete. El Análisis de la Causa Raíz del Cojinete es la manera de identificarlas, y las acciones apropiadas deben ser llevadas a cabo para eliminarlas. Como se menciono antes, esto puede incluir el almacenamiento inadecuado del cojinete, manejo impropio, y las prácticas impropias de la instalación y, como en nuestro historial clínico, el ingreso de contaminantes ajenos combinado con el incumplimiento dimensional y geométrico de componentes críticos del husillo (eje y la carcasa). Cuando todas las fuentes crónicas de la falla son identificadas y son eliminadas, descubriremos lo que el MMTBF es realmente para este husillo (un trabajo en curso mientras se escribe este artículo). 

El Resultante Cambio de paradigma de la organización 

Por ultimo, pero no por eso menos importante, mi favorito. En nuestro caso de estudio, el husillo sólo tenía dos. Al escéptico de la tecnología predictiva, sería absolutamente ridículo reemplazar un husillo de dos meses porque los "tipos de vibración" vieron unos cuantos picos y valles en un gráfico. No hacían ningún ruido todavía, y no había problemas de calidad de las partes. Había personas (como los hay en cada organización) bastante inexorables acerca de permitirles saber que "este husillo no necesita ser cambiado". En la mayoría de las organizaciones, ahí termina; el husillo puede ser cambiado, y los analistas predictivos son criticados por reemplazar husillos "buenos".Entonces, si uno se quema,  ¡ellos son martillados por eso, también! ¿(Alguien mas puede relacionarse a esto)? Cuando su reputación es dañada, llega a ser más duro justificar los recursos necesarios para mantener o crecer un programa efectivo.  

En nuestro caso, nosotros no sólo publicamos extensamente nuestros informes de vibración antes de y después del reemplazo del husillo, sino también el informe del Análisis de la Causa Raíz del Cojinete. No solo lo platicamos, proporcionamos una plétora de datos cuantitativos y cualitativos que sostuvieron nuestras afirmaciones. Nada desactiva rumores mejor que los hechos. Y uno de mis hechos predilectos es mencionar constantemente los Costos Evitados. ¡Muéstreme el dinero! De esto es lo que realmente se trata todo, ¿no es así? Así que para ayudar a cambiar la actitud, nosotros mantenemos un Pizarrón delante de la oficina principal que detalla nuestros últimos éxitos, y acentúa los costos evitados. 

Sumándolo todo 

Estos son tiempos emocionantes  en el mundo de la confiabilidad. Con la presión de la creciente competencia global, y la constante de "hacer más con menos", ahora más que nunca, tiene sentido llevar al máximo la eficacia de sus esfuerzos de monitoreo de condición. Ya sea que monitoree los husillos de la maquina o algún otro tipo de equipo de rotación con cojinetes de elementos rodantes, la eficacia de su programa de monitoreo de condición mejorara mucho por el casamiento del Análisis de la Vibración y el Análisis de la Causa Raíz de la Falla de Cojinete y su prole: 

• Un claro entendimiento de los datos futuros de vibración

• Mejora en los resultados del Análisis de la Causa Raíz de la Falla de Cojinete

• Máximo Tiempo Medio entre Fallas

• El Resultante Cambio de paradigma de la organización 

Por último, aquí están unas famosas palabras acerca de la prole para aquellos de ustedes que  "todavía están jugando con sus reglas de cálculo”:  

"Los niños son el recurso mas valioso del mundo y su mejor esperanza para el futuro". John F. Kennedy 

Un agradecimiento especial a mis colegas:

Brad Noel, Tom Holloway, y Rick Ratz así como también a John Della Villa, Harold Robinson y Joe Conyers de SKF USA Inc. Por su asistencia técnica. 

Andy Calcagno es un analista predictivo certificado en cuatro tecnologías. El es Oficial de reparación de máquinaria con una certioficado en Tecnología Industrial y más de 25 años de experiencia con maquinaria. ¡Una vez Gerente de una ferretería y presentador de programa de entrevistas, Andy es un padre felizmente casado y orgulloso de dos estudiantes colegiales que disfruta de la horticultura, de una buena conversación, y de sus Tigres de Detroit! El puede ser contactado en Andrew.calcagno@gm.com 

Referencias

1. “Root Cause Bearing Failure Analysis” BMR 607 Course Handbook, SKF Reliability Maintenance Institute

2. “High-precision Bearings”, SKF Publication 5002 E

3. “Bearing Failures and their Causes”, SKF Product Information 401