La Versatilidad del Ultrasonido

Una Tecnología, Muchos Usos

Por Jim Hall 

El Ultrasonido es uno de los instrumentos de PdM más rentables en el mercado actual. Durante años, muchos han pensado de este instrumento como "sólo" un detector de fugas. Sin embargo, el ultrasonido es un instrumento para localizar fugas así como también un instrumento predictivo de mantenimiento. Los instrumentos de ultrasonido actuales son demasiado valiosos para permitir dejarlos en un estante  "sin usar". ¿Hace cuanto que usted utilizó su instrumento de ultrasonido, 7, 10, 30, 60 o 90 días? ¿Por qué? Usted simplemente esta dejando dinero sobre la mesa si usted permite que su instrumento no se use demasiado tiempo.  

Así que, ahora que ha decidido recargar las baterías de su unidad vieja o, si ha decidido finalmente comprar un instrumento de ultrasonido, ¿que sigue?  

Fugas de Aire 

¿Fugas de aire? Todos las tienen en su planta. Y son costosas. ¿Por qué no las encuentra y las repara? El respuesta número uno es, "mano de obra". La necesidad para la mano de obra para encontrarlos y, una vez identificados, la mano de obra para arreglarlos son generalmente el problema.  

¿Ha pensado alguna vez en subcontratar una empresa para localizar las fugas? Muchas de estas compañías de detección de fugas no reparan, pero las encuentran, las marcan y catalogan. Puede tomar a esta compañía de 2 a 4 días para completar un "auditoría de detección de fugas" (dependiendo del tamaño de la planta). Pero, recuerde, ésos son de 2 a 4 días que no dedicara a su personal de mantenimiento a la identificación de fugas.  

Si la mano de obra no es su problema, entonces arme a un técnico con un instrumento ultrasónico, un plato parabólico, un cuerno de largo alcance, una cámara digital, etiquetas de auditoría de 3 partes (detectar, reparar, inspeccionar) y el comienzo a ahorrar dinero de dos maneras posibles: 

1. El costo del suministro y demanda de la fuga.

2. Un aumento en la producción o un aumento la eficiencia de un proceso.  

Es posible que sus fugas hayan estado "matando de hambre" al sistema aéreo, creando un problema de producción o causando que un proceso fuera más despacio.  

Una buena auditoría de fugas debe incluir lo siguiente:  

1. Fotografías (preferiblemente digitales) para ayudar a un técnico a localizar e identificar las fugas.

2. Etiquetas de auditoría de fugas de 3 partes (Hallazgo, Reparación e Inspección).

3. La Hoja de cálculo de la Auditoría de fugas, un catálogo que identifica todas las fugas encontradas y su tamaño (Pequeña, Mediana y Grande). 

¡Recuerde esto - lo que es ruidoso para mi y para usted no es ruidoso al receptor ultrasónico! Uno de los obstáculos más duros de vencer en la capacitación a técnicos en cómo utilizar el ultrasonido es de conseguir que se den cuenta que tanto ruido de fondo puede ser eliminado  sintonizando la frecuencia. 

Figura 1 - Cuando se usa uninstrumento de ultrasonido, escanee primero el área sin un cono de caucho o tubo de aislamiento puesto a la unidad. Una vez que la fuga es escuchada, entonces aplique el cono para enfocarse en la fuga (s).

Análisis de Cojinetes 

El análisis de Cojinetes utilizando ultrasonido es logrado mejor cuando el cojinete ha sido tendenciado sobre un periodo de tiempo. Probar un cojinete con el tiempo es hecho una vez que se ha establecido el procedimiento.

Aquí está un ejemplo. Un usuario tomó las lecturas de varios motores y estableció una base de 35 a 55 decibeles. Una vez que la lectura alcanzó 10 decibeles sobre el rango normal, que fue establecido con el tiempo, se considero que el cojinete necesitaba lubricación. Después de la lubricación, si el cojinete no vuelve al rango normal, el tiempo de inspección será disminuido a 30 día en vez de intervalos de 60 días. Una vez que el cojinete alcanzó los 20 decibeles por encima del rango normal preestablecido, se ordeno el reemplazo.  

Figura 2 - El tamaño de la fuga de aire importa, así como también el material del cual se esta fugando.

Ahora, esto no significa que utilizando estos números funcionara para usted. Esto es una planta y un ingeniero que invirtieron su tiempo para establecer sus propios parámetros. Sin embargo, proporciona un buen ejemplo del proceso que usted debe utilizar. 

Al tendenciar cojinetes, se debe prestar especial atención a la frecuencia de inspecciones. Si la mano de obra existe, tome las lecturas cada 60-90 días. Una vez que un cojinete se empieza a tendenciar constantemente en 8-10 decibeles sobre una base establecida, lubrique el cojinete. Si, después de que se realizo la lubricación del cojinete, las lecturas continúan siendo altas o entra en un modo de fracaso de 10-15 decibeles sobre la línea, aumenta los intervalos de inspección. Si los decibeles alcanzan 16 o más sobre lo normal, se debe de planificar su  eliminación o reemplazo la próxima vez que sea conveniente. Sin embargo, si los picos del cojinete llegan a 35 decibeles o más sobre las lecturas normales, debe ser considerado catastrófico y deben ser removidos y reemplazados de inmediato.  

Análisis de ultrasonido y Vibración 

Utilizando ultrasonido en combinación con instrumentos de vibración no es algo nuevo. La primera vez que vi un receptor de ultrasonido conectado a un analizador de vibración fue en la Estación Naval de Pearl Harbor en 1990. Un joven Maquinista de Segunda Clase de la Armada de los EEUU involucrado con el Equipo de Monitoreo de Desempeño de la Flota de Submarinos de la Armada de los EEUU utilizaba su receptor de ultrasonido y analizador de vibración para detectar merma en las válvulas debido a desgaste de los asientos y/o válvulas o bien asentadas. Posteriormente, este mismo técnico ganó un grado de ingeniería mecánica y ahora es muy activo en la industria del análisis de vibración. 

Escaneo Eléctrico 

El Ultrasonido es utilizado para escanear cajas de engranes y subestaciones eléctricas en busca de corona y arcing. Pero el ultrasonido es más que tan solo un instrumento predictivo para detectar estos problemas.  

Usted está probablemente familiarizado con el término DESTELLO DE ARCO. El escanear la caja de engranes eléctricos con un instrumento ultrasónico podría salvar posiblemente su vida. Antes de entrar a los límites de un destello de arco asegúrese de revisar la norma NFPA 70E y recuerde que cualquiera que trabaje dentro de los limites de un destello de Arco debe llevar el equipo protector apropiado. Para aplicaciones eléctricas de estas cajas, es útil pensar en utilizar el ultrasonido por razones de seguridad primero y ver los datos predictivos que usted gana como una prima agregada.  

Figura 4 - Corona (60 Hz picos), Transformador de aceite de 13 kV

Spectra-Plus Software cortesía de Sound Technology, Inc

Si usted no está seguro si lo que usted oye es corona o un problema mecánico, puede registrar un archivo de ondas y lo reproduce en un analizador de espectro o utiliza uno de los muchos programas de software de análisis de sonido disponibles en el mercado. Busque los picos altos cada 60 Hz (120, 180, 240, etc.).

Localización de fallas de Trampas de vapor 

El Ultrasonido solo, puede ser utilizado para diagnosticar una trampa de vapor. Un pirómetro es útil pero no siempre necesario. Cuándo usted escucha una trampa invertida de cubo, usted puede oír realmente la unión al mover el cubo. También, al escuchar el lado de la descarga de la trampa invertida de cubo, si usted oye un golpe "continuo" usted sabe que la trampa ha fallado y se queda abierta.  

Inspecciones de válvulas 

¿Tiene una válvula o válvulas que sospecha no están asentadas apropiadamente? ¿O quizás una válvula que no puede ser quitada fácilmente o quitada off line? Al utilizar ultrasonido para inspeccionar válvulas, usted puede determinar fácilmente si funcionan apropiadamente. La Figura  4 muestra una inspección típica de válvula, en la cual usted utiliza sus puntas ultrasónicas para verificar los Puntos de inspección A, B, C y D con la válvula cerrada.  

Figura 4 - Inspección típica de válvula

Construyendo fugas envolventes 

La mayoría de los juegos de ultrasonido tienen un dispositivo generador de tono que emite sonido de alta frecuencia en un volumen (ya sea en interiores o exteriores). El receptor ultrasónico entonces oye el sonido que permite al usuario localizar un sitio de escape. Esta tecnología es utilizada también por los fabricantes que construyen cámaras, hornos, tanques e incluso barren los espacios para localizar fugas. La tecnología puede ser utilizada como una pre prueba antes de utilizar helio u otros gases de huella para localizar fugas en una tasa de escape mucho más pequeña que el receptor de ultrasonido (la sensibilidad del ultrasonido valorada a 1x10-3 std/cc/sec) esto es utilizado para escapes brutos. El uso de ultrasonido para localizar primero los escapes brutos es una "mejor aplicación del método de la práctica". Cuando se usa helio para encontrar escapes en 1x10-3/cc/sec, podría saturar posiblemente su sensor dejándolo inútil. Es siempre útil encontrar los escapes gruesos, primero con ultrasonido.  

Localización de fallas en Sistemas Hidráulicos  

El Ultrasonido es muy direccional a causa de la señal de onda corta. Usted puede detectar y diagnosticar problemas utilizando las puntas de contacto o el sensor magnético para escuchar a un activador que no ha dejado pasar los fluidos o el aire neumático escapando del cilindro y/o para escuchar el raspar del cilindro como se mueve dentro y fuera del barril.  

Detección de fugas subterráneas 

El Ultrasonido es utilizado comúnmente para localizar exitosamente fugas subterráneas tanto de gas (aire) y como de líquidos. He utilizado personalmente el ultrasonido para esta aplicación y he tenido mucho éxito haciéndolo. Entienda por favor que hay limitaciones al utilizar el ultrasonido para esta aplicación. Su instrumento debe poder sintonizar la frecuencia de 20 khz, y algunos instrumentos pueden sintonizar tan bajo como 15,1 khz. También, usted debe tocar el suelo con el micrófono, preferiblemente el sensor de contacto.  

Figura 5 - Fuga subterranea localizada a 1.20 mts

Foto cortesia de All Leak Detection, LLC

Otras Aplicaciones 

Hay literalmente centenares de aplicaciones para el ultrasonido, de las cuales sólo hemos mencionado unas cuantas. Otras aplicaciones incluyen: 

• Fugas de Condensadores

• Escapes de Intercambiador de Calor (on/off-line)

• Juntas de Expansión

• Lubricación Acústica

• Industrias Automotriz, Marina, y Aviación (fugas de aire/agua)

• Inspecciones de Caldera

• Interferencia de Radio/televisión 

Más que solo un Detector de Fugas

Ahora usted ya cree que el ultrasonido es mucho más que apenas un detector de fugas. Su instrumento puede hacer aún más que apenas las aplicaciones relacionadas con el ultrasonido. Hay instrumentos en el mercado que puede ser utilizado con sensores de rpm, un sensor A-compensado del decibel y pirómetro (pistolas de temperatura). Algunos de estos instrumentos de ultrasonidos pueden tomar realmente la lectura directamente del accesorio y cargarlo en un recolector de datos. A veces parece que las aplicaciones del ultrasonido son limitadas sólo por la imaginación del usuario. Un instrumento de gran calidad de ultrasonido es uno de los instrumentos de mantenimiento predictivo de "Recuperación-de-la-Inversión" que jamás se hayan fabricado. ¿Así que por qué esta ocioso en el cuarto de herramientas?  

Busque capacitación (en su propio local es mas efectivo) si usted no está familiarizado con el instrumento. Un taller de capacitación de uno o dos días en la orientación del equipo y aplicaciones pagará fácilmente por él mismo y hará, con el tiempo, el regreso de la inversión inmenso. 

Pensamiento Final 

Un pensamiento final en el uso de ultrasonido. Un usuario desconocido hizo recientemente la declaración siguiente durante una discusión en un foro de Internet acerca de ultrasonido.  

"Utilizamos ultrasonido para cojinetes, monitoreo de la aplicación de grasa, fuga de válvulas y fugas en sistemas de aire. El éxito o el fracaso de la investigación dependen de la experiencia del usuario, su familiaridad con el instrumento y la máquina que será escaneada. Como muchos usuarios, nosotros tuvimos que aprender para conseguir la suficiente experiencia y la confianza para hacer el programa efectivo. La capacitación y la experiencia son un largo camino por recorrer".  

Así que tome su instrumento en este momento, comience a identificar problemas y arréglelos. Usted se asombrará de cuán rápidamente comenzara a ahorrar.