¿Crees posible el Estudio de Vibraciones Mecanicas en estas Máquinas?

El análisis de fallos y diagnóstico de maquinaria te lleva a encontrarte con las más variopintas de las situaciones. En ese sentido dos casos me ha resultado particularmente complejos en el estudio de vibraciones mecanicas con otros sectores, y los detallo en este post. Además, tutorial básico sobre metalotecnia, rama de máxima utilidad en mantenimiento.

paciencia en estudio de vibraciones mecanicas

Evidentemente existen muchos casos más donde el estudio de vibraciones se ha complicado, pero estos 2 presentan una serie de particularidades que quizás resulten extrapolables a otro tipo de industrias. Pero como siempre en mis post plantearemos un contexto para el estudio previo a las sugerencias para su adecuada realización, pero antes cuelgo el Tutorial sobre

Metalotecnia,

rama de amplía vigencia en el mundo del mantenimiento si bien compleja y extensa, siendo este simplemente una introducción a las redes cristalinas, estructuras básicas a nivel atómico y que explican muchas de las propiedades que presentan cualquiera de estos componentes metálicos.

estudio de vibraciones mecanicas y metales

Los 2 casos presentados hoy corresponden a 2 sectores tan dispares como el del tratamiento de aguas, concretamente las Depuradoras, y el sector de la Automoción. Presentaremos este último en primer lugar por su mayor antigüedad y menor alcance conceptual (pues únicamente garantiza una adecuada calidad en la señal).

estudio de vibraciones mecanicas

Como digo los casos se presentan por separado comenzando por esta lista de tips para el

Estudio de Vibraciones en Zaranda Rotativa

Este estudio se planteó en el contexto de un Programa de Mantenimiento Predictivo en la industria automovilística como ya os he indicado. Concretamente en un fabricante de culatas para motores, que trabajaba como Stake Holder (proveedor) dentro de la cadena de producción de la fábrica de Volswagen en Navarra.

Se trata de un equipo usado para la molienda de material, que presenta la configuración indicada en el croquis anterior y los siguientes datos técnicos:

  • 2 Motores de accionamiento a 1500 rpm y 25 Caballos de Vapor
  • Correas de transmisión para Sistema de Excéntricas (izquierdo y derecho). Diámetros 280/440 mm.
  • 900 rpm en los ejes de la Zaranda
  • Rodamientos Motor SKF 6209Z-C3 (x2) y Excéntrica FAG 22326-C (x2)

Como veis se conocían casi todos los datos de la máquina contando además con la posibilidad de realizar análisis comparativos (estadística) como los indicados en la entrada de control de turbinas de aireacion, pues existían 2 equipos de características similares con funcionalidad del 100%.

El problema se planteó en el estudio de vibraciones de las medidas periódicas que mostraban una amplitud significativa al pico 1x de las excéntricas (900 cpm), normal por la propia excentricidad de las levas, y que afectaban de una doble manera a las lecturas:

  • Alterando el rango dinámico de la señal, y minimizando las posibilidades de detección de problemas de baja energía.
  • Dificultando el seguimiento de los problemas propios del motor por la elevada vibración estuctural (existencia de base común).

caso para estudio de vibraciones mecanicas

En estos casos los

Trucos para un Adecuado Estudio de Vibraciones

consistirían en:

  • Obviar el Seguimiento por Carga

Es habitual que las máquinas presenten cargas dinámicas relativamente estables, pues bien en este caso debido a la vibraciones aleatorias procedentes de la zaranda esto resulta imposible. En cada medida y en cada una de las 2 máquinas la vibración transmitida puede tener una u otra amplitud generando una desigual carga sobre los rodamientos.

  • Evitar comparar Amplitudes entre Máquinas Similares

Estas amplitudes no resultan comparables por las mismas razones anteriormente comentadas, siendo recomendable establecer niveles de alarma en el espectro de frecuencias debiendo realizar un diagnóstico de cada medida histórica de manera aislada.

Por las particulares características del método usado para la detección de vibracion en rodamientos

fue obligado el “uso de arandelas o bases roscadas para la fijación de  acelerómetros”

  • Usar la medida de Fase

Esta medida filtra la señal a una determinada frecuencia comparando la situación del Máximo de Vibración entre 2 señales dinámicas. De ese modo podrás estimar la existencia de un problema en el motor independiente de las causas estructurales ya indicadas.

poca probabilidad en estudio de vibraciones mecanicas

Pero, ojo ¡solo estimar!!!

Como veis se trata de un caso donde resultaría cuestionable un análisis predictivo por vibraciones, más allá del seguimiento del estado de condición en rodamientos, pero sin la posibilidad de realizar análisis de causa raíz u otras metodologías orientadas hacia las mejoras en fiabilidad.

Y ahora, hablaremos sobre el

Estudio de Vibraciones en Decanters,

equipos de amplio uso en el área de depuradoras por sus buenas cualidades para la separación de pulpas con elevadas concentraciones de sólidos como suele ser el caso de las Depuradoras.

estudio de vibraciones mecanicas en centrifugas

Se trata de unas centrifugas llamadas de rascador o centrífugas decantadoras, caracterizadas por:

  • Recipiente cilíndrico de final tronco-cónico con eje horizontal en el que se ha dispuesto un tornillo sin-fin que gira próximo a la superficie lateral del recipiente de forma que hace avanzar hasta la salida a la torta de sólidos formada por la acción centrífuga.
  • Tiene un funcionamiento esencialmente continuo, con una elevada capacidad de tratamiento (hasta los 60 m3/h por unidad).
  • Resultan aptas para soluciones particularmente concentradas sin presentar problemas para alimentaciones diluidas.

Si bien la principal particularidad a nivel de vibraciones es el hecho que, pese a que el tornillo indicado gire a elevada velocidad, presenta un pequeño deslizamiento con el de la cesta, del orden de 5-100 rpms.

Batido de Vibraciones

batido en estudio de vibraciones mecanicas

Por esa razón se tiene una vibración pulsante, consecuencia de un fenómeno de batido al acoplarse las vibraciones del eje de la centrífuga y del tornillo sinfín lo que dificulta notablemente el seguimiento por vibraciones, pues en cada medida los máximos y mínimos del pulso dependerán de las energías de cada una de las fuerzas individuales.

Pero pese a ello estos serían los

Trucos para el Seguimiento por Vibraciones:

  • Realizar medidas de Larga Duración

Como puede verse en el caso anterior la frecuencia diferencia de las 2 individuales es baja, por lo que los períodos de las vibraciones resultante son elevados.

“Para el caso de 5 rpm de diferencia tendríamos un ¡período de 12 segundos!. “

  • Valorar las Consecuencias de las Vibraciones

El fenómeno del batido aparece como consecuencia de la diferencia de RPMs, algo achacable al proceso y no a problemas mecánicos si bien tiene consecuencias, por ejemplo en los apoyos de la máquina que son típicamente flexibles (silent blocks).

En el caso de los silent blocks “es habitual que trabajen en resonancia” por las vibraciones mecanicas en baja frecuencia,

lo que acelera su natural deterioro al fallo (se trata de elementos de desgaste).

  • Afinar el Equilibrado de Rotores

La mayor parte de las vibraciones en un tornillo sinfín o en un rotor de una centrífuga son por desequilbrio; reducir su energía no evitará la aparición del batido pero sí su amplitud y capacidad de desgaste.

  • Centrarse en los Fallos Detectables

Los patrones de vibración indicados son inevitables, si bien existen problemas que no se ven afectados por lo anterior como

desgaste en rodamientos, desalineación, holguras, ….

Por tanto, pese a que las medidas para la detección del batido te llevarán tiempo centra tus esfuerzos en el estudio del resto de vibraciones mecanicas.

complejidad en estudio de vibraciones mecanicas

Como ves en los 2 casos planteados no queda más remedio que transigir, y del mismo modo que en la imagen no te quedaría más remedio que dejar rodar la piedra ladera abajo, y pensar que el estudio de vibraciones mecanicas presenta sus lagunas en los 2 casos particulares. Ahora bien, la pregunta posterior sería:

¿Y usando otras Técnicas Predictivas?

No sería la primera vez que usando otras técnicas de control como ultrasonido, termografía, análisis de lubricantes se podría realizar una detección precoz de fallos, evitando así cualquier indisponibilidad y consecuencia asociada.

En este caso ni siquiera se podría plantear esa posibilidad pues ambos problemas generan fenómenos asociados al puro proceso, alejados de trazas mecanicas pero con incidencia en desgaste y perdida de fiabilidad.

Por tanto, en estas 2 máquinas no es posible realizar un mantenimiento predictivo para:

  • Fallos por Vibraciones Mecánicas en el Motor de la Zaranda Vibratoria (desalineación, desequilibrio, …)
  • Fallo por Desequilibrio en la Centrífuga Decantadora

Al menos no con un nivel mínimo de certeza en las recomendaciones, que es lo que buscamos al usar costosas y complejas técnicas de ingeniería de mantenimiento.

Espero que este boletín haya resultado de tu agrado, esperando los comentarios sobre estos casos de estudio que seguro generan polémica.boletín sobre estudio de vibraciones mecanicas

 

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Comentarios (2)

  1. Fabio

    En el caso de las zarandas, he medido el desplazamiento y su centro de eje, ya que hay que ver si la zaranda se mueve en forma lineal o eliptica.

    saludos!

    Responder
    1. admin (Publicaciones Autor)

      Efectivamente Fabio, sería perfecto como criterio de calidad, si bien las principales dificultades son cara al seguimiento por mantenimiento predictivo, y a la posibilidad de establecer predicciones de fallos futuros en maquinaria.
      Gracias por el comentario, y encantado de tenerle entre mis seguidores al blog.

      Responder

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