Caso Histórico: Fluting (Erosión Eléctrica en Rodamientos) Por: MSc. Abraham J. Gassán Primera

Transcripción

1 1. Introducción Hoy en día el uso de Variadores de Frecuencia se ha hecho muy popular, representa una forma elegante y eficiente de poder variar de forma automática la velocidad de un motor eléctrico según sea los requerimientos del proceso. Un Variador de Frecuencia es un equipo electrónico de mucha complejidad, más su objetivo es realmente simple, lograr variar la frecuencia de alimentación de entrada del motor eléctrico a fin de que este pueda cambiar su velocidad de rotación. Aunque estos equipos logran cumplir de manera exitosa su función designada, es muy común observar el deterioro acelerado de rodamientos de motores eléctricos o de máquinas acoplados a ellos. Esto se debe a un mecanismos de falla denominado FLUTING o EROSIÓN ELECTRICA DEL RODAMIENTO. El FLUTING es el daño ocurrido en el rodamiento cuando a través de él pasa una corriente eléctrica. Este fenómeno promueve la formación de estrías a los largo de la superficie de la pista o camino de rodadura. Figura N 1: Fluting.

2 Esta corriente eléctrica no deseada pudiera ser producida por diferentes factores, sin embargo el más frecuente se atribuye a las corrientes parasitas producida por los Variadores de Frecuencia que viajan hasta el motor eléctrico. Estas corrientes parasitas una vez circulando por el estator del motor, buscan saltar hasta el rotor, y para ello usan a los rodamientos como medio conductor. El proceso en la superficie de contacto es similar al de soldadura por arco eléctrico. Figura N 2: Corrientes parasitas viajando del estator hacia el rotor a través de los rodamientos. Referencia de la imagen: Artículo Prevention of electric erosion in bearings SKF Una solución rápida para dicho problema es logrando aislar el paso de corriente a través de los rodamientos. Para ello, los fabricantes de rodamientos ofrecen los Rodamientos Asilados Eléctricamente, los cuales presentan un revestimiento especial que les permite aislar las corrientes eléctricas que puedan intentar pasar a través de ellos. Ahora, Cómo saber que tengo un problema de FLUTING durante operación normal de mi equipo? La respuesta es sencilla: ANÁLISIS DE VIBRACIONES.

3 A través del Análisis de Vibraciones se puede detectar este fenómeno en su etapa inicial, y llevar un monitoreo estricto de la evolución de la condición de severidad del rodamiento afectado, hasta determinar el mejor momento para su reemplazo. Esto se evidencia con el surgimiento de la frecuencias de falla de las pista del rodamiento y armónicas a baja Frecuencia, por ejemplo: BPFO, 2xBPFO, 3xBPFO; y a alta frecuencia múltiples frecuencias espaciadas al BPFO Para ejemplificar lo antes mencionado, en el presente artículo se ilustrarán dos casos históricos en donde se detecta FLUTING en los rodamientos de dos motores eléctricos con Variadores de Frecuencia. 2. Casos Histórico - Caso N 1. Fluting en rodamiento de motor eléctrico de 500 HP: Inspección rutinaria de un motor eléctrico de 500 HP de una planta Petroquímica Velocidad de operación: RPM gracias a un variador de frecuencia. Resultados de la inspección: Inspección auditiva con estetoscopio mecánico: Ligero ruido de los rodamientos del motor eléctrico más un ligero zumbido eléctrico. Inspección con termómetro infrarrojo: Normal. Análisis de vibraciones: En el espectro de Frecuencia Vs. Amplitud (a baja frecuencia: de 0X a 12X) se observa el surgimiento de un pico a 3.692CPM (3,06 X), el cual es asociado al BPFO del rodamiento lado acople del motor eléctrico. También se observa múltiples frecuencias armoníacas del BPFO (es decir: 2 BPFO y 3 BPFO).

4 En el espectro de Frecuencia Vs. Amplitud (a alta frecuencia: de 0X a 140X) se observa múltiples picos espaciados a 3,04X, lo cual se relaciona al BPFO del rodamiento lado acople del motor. Diagnóstico: El ruido, aunado al surgimiento del BPFO con sus respectivas armónicas a baja frecuencia más los múltiples picos espaciados al BPFO a alta frecuencia son indicativos de FLUTING sobre el rodamiento del motor eléctrico. Grafico N 1: Espectro de Frecuencia Vs. Amplitud del motor eléctrico lado acople (baja frecuencia) BPFO y Armónicas

5 Grafico N 2: Espectro de Frecuencia Vs. Amplitud del motor eléctrico lado acople (alta frecuencia) Múltiples picos espaciados al BPFO del rodamiento Foto N 1. Pista externa del rodamiento con FLUTING

6 Durante la intervención del motor eléctrico y análisis de falla del rodamiento se evidencia las estrías a lo largo del camino de rodadura de la pista externa producto del FLUTING - Caso N 2. Fluting en rodamiento de motor eléctrico de 350 HP: Inspección rutinaria de un motor eléctrico de 350 HP de una planta manufacturera de tubos plásticos Velocidad de operación: 736 RPM gracias a un variador de frecuencia. Inspección auditiva con estetoscopio mecánico: Ligero ruido de los rodamientos del motor acoplado a la caja reductora. Medición de temperatura: Normal. Análisis de Vibraciones: En el espectro de baja frecuencia se observa un pico a la frecuencia de falla de la pista externa (BPFO) a CPM (4,03X) de uno de los rodamientos del motor con sus respectivas frecuencias armónicas. En el espectro de alta frecuencia se observan múltiples bandas laterales espaciadas al BPFO del rodamiento (4,03 X). Grafico N 3: Espectro de Frecuencia Vs. Amplitud del motor eléctrico lado acople (baja frecuencia) BPFO y Armónicas

7 Grafico N 4: Espectro de Frecuencia Vs. Amplitud del motor eléctrico lado acople (alta frecuencia) Múltiples picos espaciados al BPFO del rodamiento Diagnóstico: Todo la anterior expuesto es indicativo de que los rodamientos del motor se encuentran ligeramente deteriorados. Esto se debe a un fenómeno denominado FLUTING ó EROSIÓN ELECTRICA. Foto N 1. Pista externa del rodamiento con FLUTING

8 Autor Abraham J. Gassán Primera es Ingeniero Mecánico egresado de la Universidad Nacional Experimental Politécnica Antonio José de Sucre (UNEXPO), Vice-rectorado Barquisimeto - Edo. Lara. Venezuela. Cuenta con un Diplomado en Mantenimiento Industrial de la Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín (URBE), Maracaibo - Edo. Zulia; y es Magíster Scientiarum en Gerencia de Empresas, Mención: Gerencia de Operaciones egresado de La Universidad del Zulia (LUZ), Maracaibo - Edo. Zulia. Durante su trayectoria académica ha obtenido diversas certificaciones internacionales tales como: Vibration Analyst: Level III; por Vibration Institute / Machinery Lubrication Technician Level I (MLT I); por International Council for Machinery Lubrication / Thermographer Level I; por Infrered Training Center (ITC) / Ultrasonido Nivel I; por American Society For Nondestructive Testing (ASNT). Cuenta con diez (10) años experiencia como Ingeniero de Equipos Rotativos y Estáticos, y Supervisor General de Mantenimiento Mecánico, en la planta de Polipropileno de Venezuela Propilven S.A., en el Complejo Petroquímico Ana María Campos - Edo. Zulia; y cinco (5) años como Director General del Entre sus trabajos más destacados se pueden mencionar: - Auditorias a sistemas de gestión de mantenimiento. - Diseño y puesta en marcha de programas de mantenimiento predictivo en equipos rotativos basados en las técnicas de: análisis de vibraciones, termografía infrarroja, análisis de aceite y ultrasonido. - Desarrollo y puesta en marcha de programas de evaluación de integridad mecánica de recipientes a presión y líneas de tuberías, basado en los códigos API y ASME. - Creación de programas de lubricación de maquinarias en plantas de manufactura. - Diseño y mejora continua de planes de mantenimiento preventivo de equipos rotativos. - Elaboración de alcances y supervisión de trabajos de reemplazo de tuberías corroídas y corrección de fugas de vapor durante los paros generales de planta. - Supervisión de actividades rutinarias de mantenimiento predictivo, preventivo y correctivo en maquinarias. - Planificación y supervisión general de Paros de Planta. - Asesorías técnicas en el área de Gestión de Mantenimiento Industrial a empresas. - Adiestramiento en el área de Gestión y Mantenimiento.