Mantenimiento Predictivo Impacto de las vibraciones en el Mantenimiento

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1 Mantenimiento Predictivo Impacto de las vibraciones en el Mantenimiento Ing. José Carlos López Arenales

2 CONCEPTO Se realiza bajo condiciones de operación en la mayoría de veces, utilizando equipo sofisticado en la mayoría de veces, solo informa.

3 OBJETIVO Conservar el servicio Minimizar costos de parada del equipo por fallo y reparaciones Maximizar la utilización del capital invertido en instalaciones y equipos aumentando su vida útil Minimizar costos de operación y mantenimiento

4 Ventajas Permite encontrar discontinuidades tanto superficiales como internas en los materiales que conforman piezas de Equipo. Permite someter a revisión tanto piezas fundidas como soldadas.

5 Desventajas Tiene alto costo Se necesita personal especializado El equipo no es fácil de conseguir El equipo es caro

6 Ensayos No Destructivos - END Análisis de vibración Análisis termográfico Medición de nivel de ruido Análisis de fracturas, con rayos X, ultrasonido, tintas reveladoras, etc Análisis de espesor con ultrasonido

7 ANALISIS DE VIBRACIONES

8 CONCEPTO La medición y análisis de vibraciones es utilizado, en conjunto con otras técnicas, en todo tipo de industrias como técnica de diagnóstico de fallas y evaluación de la integridad de máquinas y estructuras. En el caso de los equipos rotatorios, la ventaja que presenta el análisis vibratorio respecto a otras técnicas como tintas penetrantes, radiografía, ultrasonido, etc.,

9 VENTAJA La evaluación se realiza con la máquina funcionando, evitando con ello la pérdida de producción que genera una detención del equipo.

10 Tipos de Análisis de Vibraciones Análisis Espectral Análisis de Forma de Onda Análisis de Fases de Vibraciones Análisis de promedios sicrónicos en el tiempo Análisis de órbitas Análisis de demodulaciones Análisis en arranque y paro de Máquina Transformadas Tiempo - Frecuencia

11 Trasductores de Vibracion típicos Tipo de transductor Rango típico de frecuencia (Hz) Desplazamiento sin contacto Desplazamiento con contacto Velocímetro sísmico Acelerómetro de uso general Acelerómetro de baja frecuencia

12 Análisis Espectral

13 Análisis de Onda Impactos Rozamientos intermitentes Modulaciones en amplitud y frecuencias Transcientes Truncaciones

14 Análisis de Fase de Vibraciones Desalineación Desbalanceo Eje doblado Resonancia Poleas excéntricas o desalineadas

15 Promedio sincrónico en el tiempo

16 Análisis de Demodulaciones Rodamientos picados Engranajes excéntricos o con dientes agrietados Deterioro de álabes en turbinas Problemas eléctricos en motores

17 Normativa del Análisis de Vibraciones Máquinas Rotativas Máquinas con movimiento Alternativo Estructuras Personas

18 Máquinas Rotativas Para su evaluación divide a las máquinas de acuerdo a su tamaño (potencia), de acuerdo al tipo de máquina y de acuerdo a su sistema de montaje. Califica el nivel vibratorio en cuatro calidades: A, B, C y D. El nivel vibratorio de calidad A corresponde al de una máquina en buen estado y debería ser el valor de aceptación para una máquina nueva. En el otro extremo, una calidad de vibración D se considera ser suficientemente severa como para causar daño a la máquina.

19 Máquinas con Movimiento Alternativo Se evalúa no a la máquina misma: se evalúan los elementos o equipos montados en ellas

20 Vibraciones en Estructuras Existen normativas al respecto, tales como ASA ó ANSI S2.47: "American National Standard. Vibration of Buildings. Guidelines for the measurement of vibrations and evaluation of their effects on buildings".

21 Vibraciones en Estructuras Esta normativa, a diferencia de la existente para las máquinas, no da valores numéricos que permitan la evaluación de la severidad de la vibración. Esta normativa es solamente cualitativa. Indica los diferentes factores que deben ser considerados para su evaluación; como tomar en cuenta los diferentes tipos de estructuras o edificios existentes; las magnitudes y métodos de medición que pueden ser usados y los diferentes procedimientos de cálculo a utilizar para evaluar la vibraciones medidas

22 Efectos sobre las Personas - Daño en la salud o seguridad de las personas (Deformaciones de columna, fatiga, lesiones musculares, etc.) - Disminución de la eficiencia en el trabajo. - Disminución del confort de la personas

23 TERMOGRAFIA

24 TERMOGRAFIA Las fallas o averías de tipo mecánico o eléctrico, son precedidas por cambios en la temperatura de los elementos involucrados. Estos cambios pueden ser monitoreados mediante la Termografía Inflaroja

25 Aplicaciones Instalaciones y líneas eléctricas de Alta y Baja Tensión Cuadros, conexiones, bornes, transformadores, fusibles y empalmes eléctricos. Motores eléctricos, generadores, bobinados, etc. Reductores, frenos, rodamientos, acoplamientos y embragues mecánicos. Hornos, calderas e intercambiadores de calor. Instalaciones de Frío industrial y climatización. Líneas de producción, corte, prensado, forja, tratamientos térmicos

26 Ventajas Método de análisis sin detención de procesos productivos, ahorra gastos. Baja peligrosidad para el operario por evitar la necesidad de contacto con el equipo. Determinación exacta de puntos deficientes en una línea de proceso. Reduce el tiempo de reparación por la localización precisa de la Falla. Facilita informes muy precisos al personal de mantenimiento. Ayuda al seguimiento de las reparaciones previas.

27 Termografías

28 Termografías

29 Termografías

30 Termografías

31 Cámaras Termográficas

32 TRIBOLOGIA

33 TRIBOLOGIA

34 TRIBOLOGÍA La Tribología deriva de la palabra griega tribos: frotar o rozar. Para entender a la tribología se requiere de conocimientos de física, de química y de la tecnología de materiales. Las tareas del especialista en tribología (tribólogo) son las de reducir la fricción y desgaste para conservar y ahorrar energía, lograr movimientos más rápidos y precisos, incrementar la productividad y reducir el mantenimiento.

35 TRIBOLOGÍA Desde el punto de vista tribológico el ahorro de energía se logra de dos formas fundamentales: La primera, conocida como la vía directa se basa fundamentalmente en la disminución del coeficiente de fricción. La segunda vía para el ahorro de energía está determinada por el incremento de la durabilidad de los materiales debido a que con ello se disminuye el consumo energético en la fabricación y/o reparación de los elementos de máquinas.

36 TRIBOLOGÍA Con la explotación óptima de los sistemas tribológicos se evitan gastos excesivos de materiales y lubricantes, costosos trabajos de reparación y grandes períodos de tiempo improductivo en la industria.

37 TRIBOLOGÍA La Tribología se empezó a utilizar para incrementar la productividad de los procesos industriales lo cual trajo consigo una considerable reducción en los costos de mantenimiento, consumo de energía por fricción y materias primas.

38 Análisis de Lubricantes Representa una técnica proactiva, soporte de la TRIBOLOGIA. Elaboración de Ensayos ASTM en un laboratorio de reconocida trayectoria. Dichos ensayos se fundamentan en el estudio de la salud del lubricante, el desgaste de la maquinaria y el control de la contaminación; para ello

39 Análisis de Lubricantes Los ensayos recomendados a efectuar son los siguientes: 1. Viscosidad a 40 º C y a 100 º C (ASTM-D455). 2. Número Ácido Total (ASTM-D664) y Número Básico Total (ASTM-D2896). 3. Contenido de Agua por Karl Fisher (ASTM- E1065) ó por Destilación (ASTM-D95).

40 Análisis de Lubricantes 4. Espectroscopía para la determinación de 19 elementos (ASTM-D6595). 5. Conteo de partículas para la determinación del Código ISO Interpretación de resultados y generación de informes por parte de Analistas MLA-I, certificados por la International Council for Machinery Lubrication.

41 INSPECCIONES

42 Ensayos No Destructivos - END El propósito de estos ensayos es detectar discontinuidades superficiales e internas en materiales, soldaduras, componentes e partes fabricadas.

43 Ensayos No Destructivos - END Los materiales que se pueden inspeccionar son los más diversos, entre metálicos y no - metálicos, normalmente utilizados en procesos de fabricación, tales como: laminados, fundidos, forjados y otras conformaciones.

44 Ensayos No Destructivos - END Los ensayos son realizados bajo procedimientos escritos, que atienden a los requisitos de las principales normas o códigos de fabricación, tales como el ASME, ASTM, API y el AWS entre otros.

45 Ensayos No Destructivos - END Los inspectores son calificados como Nivel I, II y III por la ASNT (American Society for Nondestructive Testing) según los requisitos de la Práctica Recomendada SNT-TC-1A, CP- 189

46 Ensayos No Destructivos - END Discontinuidades Superficiales: 1. Ensayo de líquidos penetrantes 2. Ensayo de partículas magnéticas

47 Ensayos No Destructivos - END Discontinuidades Internas: 1. Ensayo Radiográfico 2. Ensayo ultrasónico

48 Ensayos No Destructivos - END La radiografía es un método de inspección no destructiva que se basa en la absorción diferenciada de radiación penetrante por la pieza que esta siendo inspeccionada. Esa variación en la cantidad de radiación absorbida, detectada mediante un medio, nos indicará, entre otras cosas, la existencia de una falla interna o defecto en el material.

49 Ensayos No Destructivos - END La radiografía industrial es entonces usada para detectar variaciones de una región de un determinado material que presenta una diferencia en espesor o densidad comparada con una región vecina, en otras palabras, la radiografía es un método capaz de detectar con buena sensibilidad defectos volumétricos.

50 RAYOS X Se trata de una radiación electromagnética penetrante, con una longitud de onda menor que la luz visible, producida bombardeando un blanco generalmente de wolframio, con electrones de alta velocidad

51 RAYOS X Los rayos X son radiaciones electromagnéticas cuya longitud de onda va desde unos 10 nm hasta 0,001 nm (1 nm o nanómetro equivale a 10-9 m). Cuanto menor es la longitud de onda de los rayos X, mayores son su energía y poder de penetración.

52 Rayos Gamma

53 Rayos Gamma Las emisiones alfa y beta suelen ir asociadas con la emisión gamma. Los rayos gamma no poseen carga ni masa; por tanto, la emisión de rayos gamma por parte de un núcleo no conlleva cambios en su estructura, sino simplemente la pérdida de una determinada cantidad de energía radiante. Con la emisión de estos rayos, el Núcleo compensa el estado inestable que sigue a los procesos alfa y beta.

54 Radiografías INDICADORES DIN (1): De acuerdo a la norma DIN , la calidad de imagen se caracteriza por el alambre más delgado de una serie de alambres de diversos diámetros que varían según la progresión geométrica adoptada por el I.I.W. / I.I.S.. Estos van embutidos en un material plástico transparente

55 Radiografías INDICADORES ASME (2): Este indicador de calidad de imagen responde a las especificaciones de la American Society of Mechanical Engineers. El espesor normal del indicador es igual al 2 % del espesor a radiografiar, este espesor se indica con números de plomo cuya altura no ha de ser inferior a 3/32" (2,4 mm.).

56 Ultrasonido El aprovechamiento del ultrasonido ha ganado espacio importante entre las técnicas de Ensayos No-destructivos. Se considera ultrasonido aquellas oscilaciones de presión que poseen frecuencias por encima de la gama audible (ésto es, superior a Hz).

57 Ultrasonido El ensayo por ultrasonido es un método no destructivo, en el cual un haz sónico de alta frecuencia (125 KHz a 20 MHz) es introducido en el material a ser inspeccionado con el objetivo de detectar discontinuidades internas y superficiales. El sonido que recorre el material es reflejado por las interfaces y es detectado y analizado para determinar la presencia y localización de discontinuidades.

58 Ventajas del Ultrasonido 1. Mayor poder de penetración. 2. Acceso a una superficie. 3. Ausencia del peligro para el operario. 4. Portátil.

59 Desventaja del Ultrasonido Tiene problemas con piezas de geometría complicada.

60 Líquidos Penetrantes a. Los líquidos penetrantes fluorescentes contienen un colorante que flouresce bajo la luz negra o ultravioleta. b. Los líquidos penetrantes no flourecentes contienen un colorante de alto contraste bajo luz blanca.

61 Características Habilidad para penetrar orificios y aberturas muy pequeñas y estrechas. Habilidad para permanecer en aberturas amplias. Habilidad de mantener color o la fluorescencia. Habilidad de extenderse en capas muy finas. Resistencia a la evaporación. De fácil remoción de la superficie. De difícil eliminación una vez dentro de la discontinuidad. De fácil absorción de la discontinuidad. Atóxico, incoloro, no corrosivo, antiinflamable, estable bajo condiciones de almacenamiento y de costo razonable.

62 Líquidos Penetrantes Para cumplir los requisitos anteriores, deberán combinarse diferentes ingredientes que posean adecuadas propiedades, entre las cuales las mas importantes son: Tensión superficial el poder humectante Viscosidad, Volatilidad Tolerancia a la contaminación Gravedad especifica Punto de inflamación Inactividad química Capacidad de disolución

63 Sistemas Penetrantes Los sistemas penetrantes generalmente se identifican por el método empleado en la remoción del exceso del líquido penetrante. Estos sistemas son: a. removible con agua b. post - emulsificable lipofílico c. removible con solventes d. post - emulsificable hidrofílico

64 Partículas Magnéticas La inspección por partículas magnéticas es un método para localizar discontinuidades superficiales y subsuperficiales en materiales ferromagnéticos.

65 Partículas Magnéticas Limitaciones que deben tenerse en cuenta, por ejemplo, las películas delgadas de pintura y otros recubrimientos no magnéticos tales como los galvanostégicos, afectan adversamente la sensibilidad de la inspección. Además el método solo es útil en materiales ferromagnéticos.

66 Partículas Magnéticas Campos Magnéticos: Este método de inspección utiliza campos magnéticos para revelar discontinuidades.

67 Partículas Magnéticas El método de partículas magnéticas consiste en la detección de campos de fuga, o sea los flujos dispersos, provocados por la formación de polos magnéticos a ambos lados de aquellas discontinuidades que interrumpen el camino de las líneas de fuerza

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