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Maximizando el Potencial
Incrementando la efectividad de su Análisis de Vibración
Este artículo fue publicado en
Uptime®
Magazine
en su edición de enero del 2006
Por
Jason Tranter
El
análisis de la vibración es un campo fantástico. Para el analista es
desafiante y estimulante, y debe estar recompensando. Para el empleador,
ofrece gran recompensa financiera. ¿Pero la pregunta es -- toma usted la
ventaja total del potencial del análisis de la vibración?
En la
cara de ello, el análisis de la vibración puede parecer bastante
sencillo. Si usted sigue las recomendaciones de puesta en marcha del
vendedor del recolector de datos, y se cerciora que usted monta el
sensor en el cojinete, entonces usted capturará un espectro que parecerá
correcto. Tendrá los picos y los patrones que se ven como los espectros
que usted ve en los casos de estudio. ¿De modo que usted lo debe estar
haciendo correctamente, ¿verdad?
No
necesariamente.
Desgraciadamente, es muy fácil de asumir que usted hace todo
correctamente. Las medidas parecen correctas, y usted verá los cambios
en los niveles de la vibración y los patrones si los cojinetes son
dañados. Pero usted tiene que preguntarse:
1.
¿Comprende la maquina que esta probando?
2.
¿Esta obteniendo un aviso prematuro de la condición de falla?
3. ¿Es
capaz de detectar todas las posibles condiciones de falla?
4.
¿Sus
medidas se
repiten?
Un
poco
de
antecedentes
He
estado involucrado con el análisis de la vibración cerca de 20 años. En
los últimos seis años me he enfocado el 100% de mis esfuerzos a la
capacitación. En los últimos 12 meses he estado desarrollando y
entregando una serie de cursos intermedios y avanzados que siguen el
estándar ISO 18436. He tenido el honor de enseñar a algunos analistas
muy experimentados; personas que han estado realizando exitosamente el
análisis de la vibración durante muchos años. Adoro el momento cuando el
analista dice "Gracias, hasta ahora yo nunca había entendido realmente
eso".
Pero la
idea fundamental es que ha habido un tema común entre los aprendices –
generalmente, las personas no entienden la importancia de la ubicación
de la toma de medidas, la configuración de la recolección de datos
(ventaneo, promediar, resolución, Fmax), de las técnicas del análisis
(la forma de ondas de tiempo y análisis de fase) y las practicas de
informes. Muchas personas salen del curso prometiendo hacer los cambios
casi igual en cada aspecto de su programa.
Yo no
quiero sonar demasiado crítico. ¿Primero, si usted no ha recibido la
capacitación, o si usted sólo ha recibido la capacitación básica típica,
entonces cómo puede esperar entender estos asuntos? Segundo, la mayoría
de los analistas se han esforzado mucho para mejorar sus habilidades
diagnósticas, y han establecido sus programas con las mejores
intenciones, así que algún defecto no es normalmente un resultado de
pereza ni de la falta de esfuerzo.
Lo
cierto es que la mayoría de las personas no reciben capacitación
suficiente, y la mayoría de las personas tienen tantas responsabilidades
que les puede ser difícil de realizar toda la sintonía del análisis que
es necesaria para tener excelentes programas de vibración.
La
Lista de Verificación del Analista
Mientras este artículo no cubrirá cada detalle de los temas siguientes,
le debe dar una idea general de las áreas a considerar en una base sobre
la marcha. Optimistamente, esta será la primera de muchas contribuciones
al Tiempo Productivo, y nosotros podemos explorar más detalles en
artículos futuros. Usted esta:
•
Recolectando los datos de los lugares correctos para la toma de medida
•
Configurando correctamente Fmax y las líneas de resolución (LOR)
•
Poniendo el número correcto del porcentaje de promedios y superposición
•
Utilizando correctamente las técnicas de montaje
•
Utilizando tecnologías adicionales y pruebas especiales para confirmar
el diagnostico
•
Generando reportes para documentar el éxito y los beneficios financieros
•
Desempeñando análisis de causa raíz y pruebas de aceptación para mejorar
la confiabilidad
Ahora
tomaremos una mirada más cercana a cada una de estas áreas.
Recolectando los datos de los lugares correctos para la toma de medida
Como
usted sabe, las máquinas vibran verticalmente, horizontalmente y
axialmente. Dependiendo de la orientación de la máquina, el tipo de
cojinetes, la orientación de los componentes de la máquina y la
naturaleza de la condición del defecto, el patrón de la vibración que
revela mejor la existencia de la condición del defecto podría ser
presente en todos los ejes o en sólo un eje. Si usted no mide en ese
eje, usted puede perder el defecto.
Medir y
mantener los datos que comparan múltiples ejes también le permite el
análisis histórico de datos y la habilidad de ver las tendencias con el
tiempo.
Configurando correctamente Fmax y LOR
Es
esencial que usted utilice el Fmax y LOR (líneas de resolución)
correctos. Si el Fmax no es suficiente alto usted podría perder
fácilmente información importante. Y si las LOR es insuficiente, usted
perderá detalle importante.
Usted
puede conocer la ecuación siguiente: El medida de tiempo = LOR/Fmax.
Usted puede ver que si aumenta el Fmax la medida se completará más
rápidamente – que es bueno. Sin embargo, si aumenta el Fmax, la
resolución efectiva disminuye – que no es bueno. Si usted aumenta las
LOR de 800 a 1600 o 3200 líneas, el tiempo de reunir los datos se
duplicará o se cuadruplicará.
En el
pasado, nosotros tendíamos a utilizar 400 u 800 líneas a causa de
limitaciones de almacenamiento de memoria y las tasas de transferencia
de datos. Desde que esas limitaciones ya no existen con recolectores
modernos de datos y computadoras, usted debe considerar seriamente
cambiar a 1600 o aún 3200 líneas de espectro.
Aquí
está un ejemplo interesante. En la Figura 1 tenemos un espectro de 800
líneas con un Fmax de 1600 Hz. En la superficie, los puntos altos del
pico 2X de una posible desalineación y la posibilidad que el piso de
ruido ha sido levantado.
En la
Figura 2, utilizando un Fmax de sólo 200 Hz y 1600 líneas de resolución,
nuestros resultados ahora se ven muy diferentes. Tenemos un pico alto en
100 Hz (la frecuencia de la línea fue 50 Hz) y hay paso de frecuencia de
polos de bandas laterales. En vez del desalineamiento, nosotros tenemos
realmente un defecto con el motor.
Es
esencial que el Fmax sea puesto lo suficientemente alto para ver todas
las frecuencias de interés (y las armónicas de esas frecuencias), pero
es también esencial que usted tenga la resolución suficiente para
distinguir correctamente entre esas frecuencias.
El
registro del tiempo debe ser lo suficientemente grande para ver cinco
repeticiones de la frecuencia más baja esperada del defecto. En la
mayoría de los casos, la frecuencia más baja del defecto puede ser la
frecuencia de deslizamientos por el número de polos (defecto eléctrico)
o un defecto de la frecuencia de la caja de un elemento rodante del
cojinete. ¿Así, cuán exactamente aumenta usted el registro de tiempo sin
afectar el espacio de la frecuencia? La respuesta: aumente las líneas de
resolución. La medida de tiempo = LOR/Fmax.
Poniendo el número correcto del porcentaje de promedios y superposición
Promediar nos ayuda a lograr la repetibilidad, y asegura que reunamos
los datos mientras la máquina atraviesa varios ciclos (rotaciones). Sin
adentrar en como trabaja el promedio de superposición con todo detalle,
hay dos puntos importantes de considerar: la pérdida de datos y la
repetibilidad.
Perdida
de
datos
El
proceso de ventaneo de Hanning "suprime" los datos en el principio y el
fin del registro de tiempo – por lo tanto podemos perder datos
importantes. Promediar la superposición asegura que estos datos no se
perderán.
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Figura 3: Fmax = 2000 Hz, 800 LOR, 10 promedios con un 50 % de
superposición
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Figura 4: Fmax = 2000 Hz, 800 LOR, 2 promedios con 67% de
superposición |
Repetibilidad (reducción
de
ruido)
Un
porcentaje más alto de la superposición y un número más bajo de
promedios reducirán el tiempo requerido para completar la medida – que
puede parecer (a primera vista) una opción atractiva.
Por
ejemplo, una medida de 2000 Hz con 800 líneas de resolución requerirá un
registro de tiempo de 0,4 segundos. Si utilizamos 10 promedios con 50%
de superposición, la prueba tomará 2,2 segundos de completar, y el eje
girará 66 veces (velocidad síncrona 1800 RPM), como es ilustrado en la
figura 3. Sin embargo, si utilizamos 2 promedios y 67% de superposición,
la prueba ahora sólo tomará aproximadamente 0,5 segundos y el eje girará
16 veces, como es ilustrado en la figura 4.
La
pregunta que debe hacerse es:
a) ¿Ha
reunido suficientes datos de vibración para que el ruido y la vibración
aleatoria pueda ser promediada para producir juntos una prueba capaz de
ser repetida?
Y
b) ¿Ha
realizado la máquina suficientes rotaciones para capturar los datos de
la vibración? (Visualice los rodillos en la carrera, los dientes
engranándose, etc.)
Las
lecturas de la vibración deben ser repetidas, y deben capturar múltiples
casos de todos los acontecimientos mecánicos cíclicos. (Nota: si aumenta
las líneas de resolución que usted puede proporcionar para reducir el
número de promedios).
Trate
un experimento. Utilice su recolector de datos y tome una lectura con su
número actual del porcentaje de promedios y superposición. Ahora repita
la prueba con un número más grande de promedios, y quizás un porcentaje
más bajo de superposición. Ahora compare los dos espectros. Ellos deben
ser casi idénticos si sus escenarios iniciales fueron correctos. Ahora
repita este experimento en unas pocas máquinas: un motor eléctrico, un
compresor, y una caja de cambios.
No
serán perfectamente idénticos, pero no debe haber diferencias
significativas en la amplitud en los picos mayores ni en el piso del
ruido. La figura 5 ilustra los resultados de tal prueba. El espectro
rojo fue el resultado de apenas 3 promedios, mientras el espectro azul
fue el resultado de 8 promedios. Si usted mira los datos en tiempo real,
podrá ver la subida de picos y la caída.
Esto
significa que usted podría tomar una medida hoy que se parece al
espectro azul, y en un mes repite la prueba para obtener una medida que
se parece al espectro rojo. Si trató de comparar estas dos medidas,
podría interpretar inexactamente los cambios en la amplitud como una
condición de defecto.
Este
ejemplo es verdadero, pero un poco más severo que normal. Gracias a la
modulación, golpeteo, y a varias fuentes de vibración y el ruido
externo, 4 o menos promedios pueden ser insuficientes. Así, que en vez
de escoger la configuración predefinida para todas las máquinas, o para
reducir el número de promedios para salvar tiempo de recolección de
datos, considere con cuidado cada máquina que prueba e intente el
experimento descrito arriba. Un pequeño tiempo extra invertido durante
la recolección de datos pagará los dividendos.
Utilizando correctamente las técnicas de montaje para mejorar la
repetitibilidad y respuesta de frecuencia
Acabamos de discutir sobre repetibilidad en términos de poner el número
correcto de promedios. Pero es también esencial que monte el
acelerómetro correctamente, y que sigua las prácticas apropiadas para
asegurar repetibilidad. Hay dos puntos clave de considerar:
repetibilidad y la superficie de la montura.
Montaje
de
repetitibilidad
Usted
debe montar el sensor en el mismo lugar cada vez. Los cambios en la
ubicación pueden causar que los niveles de la amplitud cambien. Si la
misma persona siempre reúne los datos, entonces esto es menos probable
de ser un problema. De otro modo es importante marcar la ubicación
correcta de la prueba, o mejor todavía, agregue un soporte.
Montaje
de Sensor
El
problema más común es montar el sensor. Debe hacer un buen contacto
sólido con la caja del cojinete. Las fuentes de alta frecuencia de
vibración son atenuadas cuando deben cruzar cavidades aéreas (por
ejemplo. juntas, mugre, tierra, etc.). Si usted realiza medidas
envolventes (o "demod",
PeakVue,
pulso de golpe, energía de pico, HFD, o cualquier otra medida que
utiliza datos de alta frecuencia), sus medidas pueden ser afectadas
mucho si usted no prepara correctamente la superficie de montaje.
Figura
7: Gráficos sencillos de diagnostico con relación de fase
Debe
preparar una superficie limpia y plana, y enjugar con una tela limpia si
usted trabaja en un ambiente sucio. Un imán fuerte es un requisito
mínimo, y los sensores montados con pernos proporcionan los mejores
resultados. Y por supuesto, evite superficies que pueden resonar en
velocidades operadoras tales como
las cubiertas protectoras de las poleas del motor.
Utilizando tecnologías adicionales y pruebas especiales para confirmar
el diagnostico
El
análisis de la vibración es poderoso, y los espectros le pueden decir
mucho. Sin embargo dependiendo de los espectros que usted reúne
rutinariamente no le dará la idea completa. Hay otras clases de datos,
pruebas especiales y monitoreo de condición y desempeño de datos que le
ayudarán a mejorar la certeza y puntualidad de su diagnóstico.
Análisis de la forma de onda de tiempo
Es muy
fácil de reunir las medidas de las formas de ondas de tiempo, y usted
debe utilizar estas medidas para ayudar a confirmar el diagnóstico. Las
formas de ondas de tiempo lo pueden ayudar a gobernar dentro o fuera de
ciertas condiciones de defecto. Los impactos, frotación, y la holgura se
pueden ver claramente en estas ondas. También le puede ayudar para el
diagnóstico de desalineación, desbalanceo, y falla de cojinetes. Y las
medidas de la forma de onda de tiempo son esenciales al estudiar
máquinas de baja velocidad y cajas de cambios.
Análisis de
Fase
Muchas
condiciones de defecto - incluyendo desalineación, desbalanceo, holgura,
cojinete montado, eje doblado, y la resonancia estructural - pueden ser
confirmadas con datos de fase. Mientras usted no reunirá la fase de
forma rutinaria, las lecturas de la fase no son difíciles de reunir e
interpretar, especialmente si usted tiene un recolector de datos de dos
canales.
Usted
por lo tanto debe de aprender a cómo reunir las lecturas de la fase,
aprenda a cómo interpretarlas, y entonces utilizar este instrumento
poderoso para ayudar a diagnosticar los defectos.
Otras tecnologías de Monitoreo de Condición
Usted
debe aprovecharse del ultrasonido, el análisis del aceite; el análisis
de la partícula de desgaste, termografía, pruebas de motor (conectado y
fuera de línea) y otros datos de monitoreo de condición y del desempeño.
Cada una de estas tecnologías le puede ayudar a que entienda mejor la
condición de la máquina. En muchos casos, una o más de éste tipo de
pruebas revelarán condiciones de defecto más temprano que el análisis de
la vibración, o a veces, los defectos revelaran que ese análisis de la
vibración no lo pudo detectar.
Usted
mismo puede adoptar la tecnología, contratar a un consultor que tiene la
experiencia con estas tecnologías, o acercarse a la persona(s) dentro
de la planta que reúne esta clase de datos.
¡No
trabaje
aislado!
Generando reportes para documentar el éxito y los beneficios financieros
¿Hace
usted un buen trabajo? ¿Hace usted un trabajo importante? Por supuesto
que lo hace. ¿Pero quién se lo ha dicho recientemente? ¿Que tan bien se
comunica? Un analista es sólo tan bueno como su habilidad de comunicar
los puntos culminantes del análisis y recomendaciones para seguir.
Muchas veces el éxito de su programa puede ser determinado por cuán bien
anuncia los beneficios de su programa.
Es
esencial que usted esparza este mensaje. Todos deben saber de los
beneficios financieros de su programa. Usted debe determinar cómo
informar esto dentro de su organización. ¿Si usted detecta que un
cojinete puede fallar y recomienda correctamente que sea reemplazado,
cuánto le ha ahorrado a su compañía? Usted podría discutir que un
fracaso catastrófico de noche durante producción podría incurrir en un
gasto muy grande: tiempo de inactividad, daño secundario, el tiempo
extraordinario, etcétera. Pero si usted proclama US $500.000 en cada
defecto de cojinete que detecta, la administración no le tomará
seriamente.
Usted
tiene que llegar a un acuerdo con la administración para que pueda
informar de los beneficios de su programa en una manera significativa y
creíble. Y entonces debe generar sus informes y comunicar sus
conclusiones regularmente.
Análisis de Causa Raíz y Aceptación
Probar para mejorar
la Confiabilidad
Algunos
analistas de la vibración creen que su único trabajo es detectar y
reportar condiciones de falla o defecto. Eso simplemente no es verdad.
Encerrado dentro de sus datos de la vibración (y otros datos de
monitoreo de condición) puede ser la razón del por qué el defecto
ocurrió en primer lugar. Es importante que pueda informar una falla
potencial de cojinete, pero aún mejor si usted puede justificar con sus
datos lo que causó que el cojinete desarrollara el defecto (o por qué la
máquina se desbalancea, desalinea, etc.).
Puede
informar el defecto y esperar para que el defecto se desarrolle otra
vez, o puede hacer su mejor esfuerzo para asegurarse que el defecto no
suceda otra vez. Balanceo y alineación de precisión, una correcta
lubricación, prueba de aceptación (para asegurar que las maquinas están
en buenas condiciones de operación cuando son puestas en servicio) y
otras prácticas combinadas para mejorar la confiabilidad del equipo. El
análisis de la vibración y otras tecnologías de monitoreo de condición
son todavía esenciales, pero el mantenimiento mejorado, practicas de
adquisición y reparación asegurarán que la vida útil de la máquina se
acercará a la vida del diseño.
Conclusión
A final
del día, usted tiene que poner sus propias metas. Puede tomar las
medidas tan rápida y económicamente como sea posible y buscar el
objetivo para detectar los defectos más comunes antes la máquina falla,
o puede tener más cuidado, y trabajar en un programa que proporciona una
advertencia prematura de una gama más amplia de condiciones de defecto.
Jason Tranter es el fundador de Mobius (en 1999) y del Mobius Institute
(en 2004). Jason desarrolló el iLearnVibration y el sistema de
capacitación de Alineación basado en computadora ILearn, que ahora es
utilizado por compañías en más de 65 países y ha sido traducido a
español, chino, coreano y francés. Jason obtuvo su Licenciatura en
Ingeniería Eléctrico/Electrónica (con honores) en 1983. Formó su primer
negocio, ARGO, en 1986 y desarrolló la serie ALERT, productos de
software de análisis de vibración. Vendió ARGO DLI Engineering Corp en
1990. Fue Director de Productos de Vibración para DLI cuando dejó la
empresa en 1996. Siguió como consultor en DLI hasta que 1999 ayudó a
desarrollar ExpertAert, el recolector de datos DCX y el sistema de
monitoreo en línea DCX. Jason puede ser contactado en su país de origen
Australia en el teléfono +61 3 5989 7285 o por correo electrónico en
jason@iLearnInteractive.com
El
autor desea reconocer la ayuda proporcionada por Tony DeMatteo (del
Mobius Institute), Clyde Volpe (Vibration Institute of Australia),
Georgina Breedon (Mobius) y Gary Peterson (Mobius). |
