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Ultrasonido como Herramienta del
Mantenimiento
Guayaquil, Agosto 14, 2006 Gus Velásquez SDT North America
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Ingenios azucareros
Que tienen en común las siguientes industrias?Cementeras Termoeléctricas Gases
Manufactura de botellasRefinerías
CorrugadorasEstaciones
bombeo Cerveceras Plásticos Alcohol Fundición
Papeleras
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Para ser viables deben generar utilidades
Utilidades
=
Ingresos (Ventas) Egresos (Gastos)
4
Para ser viables deben generar utilidadesGastos
=
+ +
Mano de obra Materias Primas Servicios
+
Repuestos e insumos
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Puede mantenimiento incrementar las utilidades?
AbsolutamenteOptimice el uso de la mano de obraRacionalice el consumo de lubricanteDisminuya el consumo de energíaIncremente disponibilidad de los equipos
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Optimice la mano de obra
Cambie lubricadorespor
Inspectores
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Racionalice el consumo de lubricante
Costos asociados a la lubricación• Costo del lubricante• Costo de la mano de obra
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Disminuya el consumo de energía
Lugar
1. Rodamientos
2. Sala compresores
3. Uso del vapor
Como
1. No sobre lubrique
2. No desperdicie aire
3. No desperdicie vapor
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Disminuya el consumo de energía
Rodamientos No sobre lubriqueLa sobre lubricación causa:
1. Incremento de la temperatura operacional
2. Desperdicio de energía como calor
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Disminuya el consumo de energía
Sala Compresores No desperdicie aire 1. Use el aire de manera
adecuada
2. Utilice la presión mínima requerida
3. Detecte y elimine fugas de aire
Entre el 20 y 30 % del airecomprimido se desperdicia
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Disminuya el consumo de energía
Uso del vapor No desperdicie vapor• Detecte y cambie trampas
de vapor funcionando mal
Alrededor del 40% de las trampasno funcionan de manera optima
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Cuanto cuesta la energía?
Fuga de aire a través de orificio de 1.5 mm 500 $ / año
Trampa de vapor 3/16” a 5 psig pasando 729 $ / año
Motores sobre lubricados $$$$$
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Como le ayuda la tecnologia del Ultrasonido a lograr esto?
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Ultrasonido Fundamentos y Aplicación
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Es la sensación que se produce cuando la vibración de las ondas que viajan por el aire u otro medio alcanzan el
órgano de la audiciónEs un fenómeno ondulatorio
Que es el sonido?
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• Longitudinales – Las ondas se mueven adelante y atrás pero el medio permanece estático
• Mecánicas – Requieren un medio elástico para propagarse
• Son ondas de presión• Transportan energía pero no materia
Características de las ondas de sonido
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– Infrasonido– Sonido audible– Ultrasonido
Sonido audible
20 Hz 20 KHz
Infrasonido Ultrasonido
sonido
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Se refiere a ondas de sonido con frecuencias por encima del umbral de audición humano, el cual es 20,000 ciclos por segundo (20 Khz..)
No tiene limite superior definido Son ondas de sonido de corta longitud, baja energía
que no se alejan mucho de la fuente
Que es el Ultrasonido?
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Baja Frecuencia (Audible) Longitud de onda grande
– ¾” → 56’
Fuerte
Omni direccional
Alta Frecuencia (Ultrasónica) Longitud de onda pequeña
1/8” → 5/8”
Baja energía
Direccional
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Tipos de Ultrasonido
Activo• Eco – Pulso
– Pruebas no destructivas– Diagnostico medico– Sonar
• Potencia– Limpieza– Soldadura
Pasivo• Fricción• Turbulencia• Electricidad
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• Fricción– Rodamientos– Engranajes– Acoples– Poleas y bandas
• Turbulencia– Fugas
• Internas - Externas
• Electricidad– Corona - Arco
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A través de la estructura sólida(structure borne)
Como es transportada la onda ultrasónica
A través del aire(No Contacto)
Picture courtesy Sew Euro drivers
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• Cristales piezoeléctricos transforman ondas presión en señales eléctricas
• Convierte inaudible a audible con circuito heterodino
• Mantiene la representación del ultrasonido
• Mide la intensidad del ultrasonido para hacer tendencia (dBµV)
Características de los equipos
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Carga de la batería , fechahora capacidad de memoria
Unidades de medida dBµV
Nivel de ganancia 10 a 80 Valor de la lectura en dBµV
Oprimir una vez: acceso a menú y sub. menúsOprimir segunda vez: Retornoa menú anterior o pantalla ppal.
Reduce nivel de ganancia onavegar en los menús
Mientras esta oprimido muestra valor máximoIncrementa valor de la frecuencia (Discovery freq.)
Tecla de encendido Luz pantalla
Tecla “enter” paraconfirmar datos
Almacena los valores leídos en la memoriaDisminuye valor frecuencia
Incrementa nivel de ganancianavegar en el menú o sub menús
Grafico de barras. Línea verticalmuestra valor máximo (2 seg.).
Indica si hay que ajustar laganancia (incrementar/decrecer)
Tipo de sensor en uso
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• Sensores de no contacto– Sensor Interno (viene en todos los modelos)– Externo
• Flexible• Disco Parabólico
• Sensores de Contacto– Lubricación acústica NF– Inspección Mecánica 3F – Magnético– Roscado
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Detección fugas de aire Cavitacion bombas
Válvulas - compresores
Intercambiadores calor
Sistemas hidráulicos
Control de hermeticidadSistemas de vapor
Inspección Eléctrica
Lubricación acústica
Monitoreo de condición
Aplicaciones
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Detección fugas de aire
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Fugas in SCFM según el tamaño del orificio y la presión
PSI 1/64” 1/16” 1/4 “ 3/8 “ 1/2 “ 5/8 “ 3/4 “ 7/8 “
5 0.062 0.99 15.9 35.7 63.5 99 143 195
40 0.194 3.1 49.6 112 198 310 446 607
100 0.406 6.49 104 234 415 649 394 1,272
120 0.476 7.62 122 274 488 762 1,097 1,494
El aire no cuesta, comprimirlo es costoso
Cuanto aire se pierde en las fugas
La energía para comprimir 1 SCFM cuesta USD 107 al año
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Monitoreo de condición
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Phase I Phase II Phase III
Baseline
25dB Oil Analysis
18 dB Temperature
15 dB Vibration
12 dB Bearing Failure
3 dB Ultrasound
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Condición Sonido dBµV Ejemplo
Buen estado Suave y parejo 0 – 35
Problemas de Lubricación
Sonido regular pero áspero 35 - 60
Entrando en estado de falla
Sonido irregular > 50
Rodamiento en falla
Sonido irregular 60>
Intensidad y calidad del sonido
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Rodamientos Cajas de Engranajes
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Lubricación acústica
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Picture courtesy SKF
Picture courtesy PETRO CANADA
Cantidad : 7 gramosFrecuencia 3 meses
Cantidad : 34 gramosFrecuencia 1 meses
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Antes de lubricar Después de lubricar
38 dBµV 25 dBµV
El Ultrasonido nos dice cuando parar
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Optimizar la mano de obra
Cambie lubricadorespor
Inspectores
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Lubricadores Puntuales Tarea de Mantenimiento
Controlar que estén aplicandolubricante
La intensidad en dBµV debepermanecer constante
Sistemas de Spray Tarea de MantenimientoDetectar fugas de aire enel sistema de operación
Sistemas CentralizadosTarea de Mantenimiento
Controlar que el ciclode inyección este entregandoLubricante. La lectura dBµV
en el inyector aumenta
Picture courtesy FarvalPicture courtesy Linconl
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Inspección Eléctrica
•Descarga de Corona
•Arco
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40
Espectro de la descarga de corona
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Espectro del Arco
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Sistemas de vapor
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Válvulas compresores
El espectro en el dominio deltiempo muestra las válvulas en
un compresor alternativo
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Sistemas hidráulicos
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SDT 170 TT Chequeo Ultrasónico de Tanques
Subterráneos
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Es el método mas rápido, económico y eficiente para detectar fugas en tanques de combustible
subterráneos y sus respectivas tuberías
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1 23 4 5
6
7
8 9
10
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1. SDT 170 TT (Tank Test)2. Dos sensores3. Conmutador - interfase4. Manguito Conexión5. Cam lock6. Manguera succión7. Manguera drenaje8. Pasta identificar agua9. Bomba a prueba fuego10. Juego de tapones 11. Medidor nivel
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SDT 150 TT SDT 170 TT
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Escuchar es entender
Utilizando un sensor muy sensible, el SDT 170 detecta las frecuencias que emite el flujo turbulento en las fugas de
tanques subterráneos, bien sea por encima o por debajo del nivel del liquido.
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CAM LO C K
SW ITC H BO X
SD T 170
HEADPH O N E
VACU U M PU M P
ULTRASO N IC TRAN SD U CER S
FLEXIBLE SEN SO R
CO N N EC TIO N TU BE
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Integrando las técnicas Principal
Complementaria
Vibraciones(Diagnostico)
Ultrasonido(Monitoreo)
Termografía (Monitoreo)
Análisis Aceites(Diagnostico/Mo.)
Vibraciones• Diagnostico de
problemas mecánicos• Cavitación
• Confirmar causas de puntos calientes en maquinaria rotativa
• Confirmar desgastes en rodamientos
Ultrasonido• Detección rápida de
rodamientos sospechosos
• Detección a bajas rpm
• Detección de corona, interferencia electromagnética y arcos incipientes
• Confirma problemas de viscosidad inadecuada del lubricante
Termografía• Complementa
detección de problemas de alineamiento
• Confirmación de incremento temperatura por sobre o sub lubricación.
• Confirmar altas temperaturas localizadas que están degradando el lubricante
Análisis Aceites• Detección de partículas
causadas por desgastes
• Calidad del lubricante en viscosidad y aditivos antidesgaste
• Nivel de oxidación del lubricante