Autores:

Ing. Jenasis AguileraIng. Imaru Rojas

Ing. Carlos Suárez

UNIVERSIDAD NORORIENTAL PRIVADA UNIVERSIDAD NORORIENTAL PRIVADA GRAN MARISCAL DE AYACUCHOGRAN MARISCAL DE AYACUCHO

DECANATO DE POST GRADODECANATO DE POST GRADOMAESTRÍA EN CIENCIAS GERENCIALESMAESTRÍA EN CIENCIAS GERENCIALES

MENCIÓN PRODUCCIÓNMENCIÓN PRODUCCIÓN

Las innovaciones tecnológicas hacen nuestra labor más fácil, eficiente y precisa, orientado al tema de Equipos de Vibración, actualmente se cuenta con tecnología de punta que constituye desde instrumentos diseñados con sensores para monitorear vibraciones en maquinarias industriales, hasta la implementación de software de diagnóstico automatizados para el análisis de vibraciones mecánicas con capacidad de detectar fallas ignoradas frecuentemente por equipos de última tecnología o el recurso humano encargado de analizar e interpretar las lecturas.

En nuestro país contamos con REAMETRICS, la cual es una Organización Líder Mundial reconocida por Mobius Institute, especialista en pedagogía del adiestramiento para análisis de vibraciones, aportando técnicas de detección análisis, corrección, verificación y monitoreo En-Línea, de las vibraciones en equipos rotativos críticos. Ésta metodología y disciplina tecnológica avanzada, es una herramienta complementaria poderosa para la Gerencia en Producción y Mantenimiento, contribuyendo con la industria a optimizar la productividad, confiabilidad y disponibilidad de los activos/equipos de las plantas minimizando riesgos y costos, conservando el medio ambiente

INTRODUCCIÓN

VIBRACIONES

El estudio de las Vibraciones Mecánicas es una rama de la El estudio de las Vibraciones Mecánicas es una rama de la Mecánica, y por lo tanto de la Ciencia, que estudia los Mecánica, y por lo tanto de la Ciencia, que estudia los movimientos oscilatorios de los cuerpos, sistemas y de las movimientos oscilatorios de los cuerpos, sistemas y de las fuerzasfuerzas asociadas. El interés de las asociadas. El interés de las Vibraciones MecánicasVibraciones Mecánicas llega al Mantenimiento Industrial de la mano del Mantenimiento llega al Mantenimiento Industrial de la mano del Mantenimiento Preventivo, con el interés que significa un elemento vibrante Preventivo, con el interés que significa un elemento vibrante en una Máquina, y la necesaria prevención de las fallas que en una Máquina, y la necesaria prevención de las fallas que traen las Vibraciones a medio plazo. Rodríguez, R (2006).traen las Vibraciones a medio plazo. Rodríguez, R (2006).

Básicamente Básicamente las vibraciones se encuentran estrechamente las vibraciones se encuentran estrechamente relacionadas con tolerancias de mecanización, desajustes, relacionadas con tolerancias de mecanización, desajustes, movimientos relativos entre superficies en contacto, movimientos relativos entre superficies en contacto, desbalances de piezas en rotación u oscilación. Rodríguez, R desbalances de piezas en rotación u oscilación. Rodríguez, R (2006).(2006).

PARAMETROS DE LAS PARAMETROS DE LAS VIBRACIONESVIBRACIONES

FRECUENCIA

Aplicado al análisis de vibraciones, podríamos definir frecuencia como el número de ciclos

que se repiten por unidad de tiempo.

PERIODO

El período es el tiempo que se invierte en realizar un ciclo vibratorio completo. Las unidades en las que se expresa son unidades de tiempo (segundos o minutos).

AMPLITUD

La amplitud de la onda es la intensidad o magnitud de la vibración, y es indicativa de la severidad de la misma.

ONDA SENOIDAL CARACTERISTICA DE LA ONDA SENOIDAL CARACTERISTICA DE LA AMPLITUD AMPLITUD

DE LA VIBRACIÒNDE LA VIBRACIÒN La amplitud desde el punto de vista de las vibraciones, es cuanta cantidad de movimiento puede tener una masa desde una posición neutral. La amplitud generalmente se mide en valores pico-pico para desplazamiento, valores cero-pico y RMS para velocidad y aceleración

DESPLAZAMIENTODESPLAZAMIENTO (micras P-P \ mils P-P). Es la (micras P-P \ mils P-P). Es la magnitud más adecuada para bajas frecuencias magnitud más adecuada para bajas frecuencias (típicamente hasta 10Hz), donde las aceleraciones (típicamente hasta 10Hz), donde las aceleraciones son bajas.son bajas.

VELOCIDAD VELOCIDAD (mm/s RMS (mm/s RMS ó Pico \ milsls RMS ó ó Pico \ milsls RMS ó Pico). Es la magnitud más Pico). Es la magnitud más adecuada para un rango medio de frecuencias adecuada para un rango medio de frecuencias (típicamente entre 10 Y 1.000 Hz), donde se suelen (típicamente entre 10 Y 1.000 Hz), donde se suelen presentar la mayor parte de los problemas presentar la mayor parte de los problemas mecánicos mecánicos

ACELERACION:ACELERACION: (G's RMS ó Pico). Esta magnitud (G's RMS ó Pico). Esta magnitud se utiliza para la medida a altas frecuencias se utiliza para la medida a altas frecuencias (típicamente por encima de 1.000 Hz), donde los (típicamente por encima de 1.000 Hz), donde los cambios de velocidad son muy grandes.cambios de velocidad son muy grandes.

¿QUÉ MEDIR?

EXPRESIONES DE AMPLITUD

Holgura eje-agujero: aflojamiento de manguitos, tolerancias de manufactura inadecuadas (con juego), y holgura entre el impulsor y su eje en bombas. causa un truncamiento en la forma de onda en el dominio del tiempo. La falla genera múltiples armónicos y subarmónicos de 1 x rps, destacándose los armónicos fraccionarios 1/2 x, 1/3 x, 1.5 x, 2.5 x.

EJEMPLOS DE ANALISIS ESPECTRALES.

DE ACUERDO A LAS RUTAS CREADAS

DE ACUERDO A SU CRITICIDAD

¿CÚANDO

MEDIR?

MEDICIÓN POR CONTACTO DIRECTO

MEDICIÓN POR MONTAJE ATORNILLADO

MEDICIÓN POR MANTAJE ADHERIDO

MEDICIÓN CON BASES MAGNÉTICAS

MEDICIÓN CON SENSOR IMANTADO Y BASELINA.

¿CÓMO MEDIR?

MEDICIÓN POR MONITOREO CONTINUO

GABINETE DE UN VENTLY NEVADA

CONSECUENCIAS DE LAS CONSECUENCIAS DE LAS VIBRACIONESVIBRACIONES

La mayor parte de vibraciones en máquinas y estructuras son indeseables porque aumentan los esfuerzos y las tensiones por las pérdidas de energía que las acompañan. Además, son fuente de desgaste de materiales, de daños por fatiga, movimientos y ruidos molestos.

Toda perturbación se puede controlar, siempre y cuando anexemos bloques de control cuya función de transferencia sea igual o invertida a la función de transferencia del sistema .

SENSORES DE SENSORES DE VIBRACIÓNVIBRACIÓN

TransductoresEl transductor es el elemento que transforma la vibración mecánica en una señal eléctrica analógica, para ser Procesada, medida y analizada

Transductores De Desplazamiento O ProximitorEl transductor de desplazamiento que se muestra, conocido como transductor "de corriente Eddy" se aplica normalmente para bajas frecuencias (por debajo de 10 Hz) en cojinetes de fricción de turbo máquinas.

Ventajas : -Mide el movimiento relativo entre su punta y el eje.-Su empleo es en carcaza rígida. -Mide tanto el voltaje DC continuo como el voltaje alterno,

Desventajas: -Deben instalarse permanentemente.-El rango de frecuencia es limitado.-Se requiere una fuente de alimentación y un acondicionador de señal.-Se ven afectados por errores de lectura eléctricos y mecánicos.

PROXIMITOR

COMPRESOR CENTRIFUGOCOMPRESOR CENTRIFUGO

OPERACIÓN DEL OPERACIÓN DEL PROXIMITORPROXIMITOR

CALIBRACIÓN DE SENSORES DE CALIBRACIÓN DE SENSORES DE VELOCIDAD O PROXIMITORVELOCIDAD O PROXIMITOR

TRANSDUCTORES SISMICOS DE VELOCIDAD O TRANSDUCTORES SISMICOS DE VELOCIDAD O VELOCÍMETROSVELOCÍMETROS

El transductor sísmico de velocidad se aplica a máquinas donde el eje transmite la vibración a la carcasa con poca amortiguación, es decir; las amplitudes de vibración es carcasa son grandes. Se compone de un imán permanente ubicado en el centro de una bobina de hilo de cobre. Cuando la carcasa vibra, se crea un movimiento relativo entre el imán y el bobinado, induciéndose por la ley de Faraday una tensión proporcional a la velocidad del movimiento.

VENTAJAS:VENTAJAS:-Muy buenos cuando hay buena trasmisión de la vibración a la -Muy buenos cuando hay buena trasmisión de la vibración a la carcaza.carcaza.-No se necesita fuente externa de vibración.-No se necesita fuente externa de vibración.-Solo se requiere una simple diferenciación o integración para -Solo se requiere una simple diferenciación o integración para convertir la señal a otra unidad de amplitud.convertir la señal a otra unidad de amplitud.

DESVENTAJAS:DESVENTAJAS: -Las dimensiones del transductor son relativamente grandes.-Las dimensiones del transductor son relativamente grandes.-La salida del transductor depende de la temperatura.-La salida del transductor depende de la temperatura.-La calibración puede perderse por el desgaste y la -La calibración puede perderse por el desgaste y la temperaturatemperatura

SENSOR DE

VELOCIDADVELOCIMETRO

COMPRESOR CENTRIFUGO COMPRESOR CENTRIFUGO TRASDUCTURES DE VELOCIDADTRASDUCTURES DE VELOCIDAD

SENSOR DE VELOCIDAD

COMPRESOR CENTRIFUGO G - 4504COMPRESOR CENTRIFUGO G - 4504

TRANSDUCTORES PIEZOELECTRlCOS O TRANSDUCTORES PIEZOELECTRlCOS O ACELEROMETROS ACELEROMETROS

Este tipo de transductor genera una tensión eléctrica Este tipo de transductor genera una tensión eléctrica proporcional a la aceleración por presión sobre un cristal proporcional a la aceleración por presión sobre un cristal piezoeléctrico. Un piezoeléctrico. Un acelerómetroacelerómetro piezoeléctrico puede captar con piezoeléctrico puede captar con precisión señales entre I Hz y 15.000 Hz. Estos dispositivos son precisión señales entre I Hz y 15.000 Hz. Estos dispositivos son muy apropiados para tomar datos de vibración a alta frecuencia. muy apropiados para tomar datos de vibración a alta frecuencia. donde aparecen grandes esfuerzos con desplazamientos donde aparecen grandes esfuerzos con desplazamientos relativamente pequeños. Algunos transductores especiales relativamente pequeños. Algunos transductores especiales pueden medir frecuencias mucho más bajas y también mucho pueden medir frecuencias mucho más bajas y también mucho más altas. La recogida de datos de vibración a altas frecuencias más altas. La recogida de datos de vibración a altas frecuencias depende también del medio de fijación del transductor a la depende también del medio de fijación del transductor a la máquina.máquina.

VENTAJAS:VENTAJAS:-La mayoría de los sensores tienen un amplio rango de -La mayoría de los sensores tienen un amplio rango de frecuencia.frecuencia.-Son muy compactos y sin partes móviles, ligeros y de tamaño -Son muy compactos y sin partes móviles, ligeros y de tamaño reducido.reducido.-Se montan fácilmente con adhesivos o atornillados-Se montan fácilmente con adhesivos o atornillados

DESVENTAJAS.DESVENTAJAS.-Necesitan una fuente de alimentación externa.-Necesitan una fuente de alimentación externa.-La salida de amplitud viene dada en unidades de aceleración.-La salida de amplitud viene dada en unidades de aceleración.

ACELEROMETRO

SECCIÓNSECCIÓN DE RODAMIENTOS DE RODAMIENTOS

ACELEROMETRO

ANALIZADORES DE VIBRACIONANALIZADORES DE VIBRACION

Medidor de valor global Analógicos y digitales

Analizadores de frecuencia

Analógicos de banda ajustable Digitales fft en tiempo real formas

de ondas Mono canal Múltiples canales Correlación cruzada. Fase in keyphasor Tacómetros. Foto tacómetros. Tacómetros magnéticos. Tacómetros infrarrojos, Lámpara estroboscopica. Sistema de monitoreo continuo Bently nevada

MEDIDORES GLOBALESMEDIDORES GLOBALES

Son instrumentos que reciben la señal eléctrica de un transductor y la procesan, para obtener el valor del nivel global de vibración. La mayoría de ellos están diseñados para tomar medidas según determinadas normativas de severidad de vibración. Por ejemplo, según la norma ISO I 08162 se mede el valor global de vibración en velocidad RMS, en un rango de frecuencia entre 10 Y 1.000 Hz.

EJEMPLO MEDIDOR GLOBAL EJEMPLO MEDIDOR GLOBAL PORTATILPORTATIL

ANALIZADORES DE FRECUENCIAANALIZADORES DE FRECUENCIA

Su principal virtud es la gran capacidad de diagnóstico asociados a frecuencias características de problemas mecánicos en elementos rotativos. Estos analizadores pueden ser analógicos de banda ajustable o digitales con microprocesador . integrado FFT.

ANALIZADOR DE FRECUENCIA DE BANDA ANALIZADOR DE FRECUENCIA DE BANDA AJUSTABLE, Y FFT EN TIEMPO REALAJUSTABLE, Y FFT EN TIEMPO REAL

MEDIDOR DE FASE ( KEYPHASOR )MEDIDOR DE FASE ( KEYPHASOR )

La fase es un parámetro íntimamente ligado a la vibración ya que aparece en la realización de los balanceos y la detección de los problemas mecánicos como definición podríamos decir que es el tiempo de a adelanto o atraso que tiene una onda vibratoria con respecto de otra de igual periodo o con respecto de una marca de referencia , la frecuencia de ambas ondas vibratorias han de ser la misma , las unidades de medición de la fase pueden ser en grados o radianes.

Físicamente la fase es el movimiento relativo que tiene un punto de la maquina con respecto a otro.

La aplicación practica de las lecturas de fases en el diagnostico de averías esta en la diferenciación de problemas mecánicos que se manifiestan espectralmente de la misma forma como son : el desbalance, la excentricidad, el eje deformado, la desalineación y la falta de rigidez de la carcaza.

SENSOR KEYPHASOR

RADIAL

SENSOR

KEYPHASOR AXIAL

VISTA DE FRENTE BOMBA DE CARGAVISTA DE FRENTE BOMBA DE CARGA

APARATOS PARA MEDIDAS DE APARATOS PARA MEDIDAS DE VIBRACION PUNTUALES EN CAMPOVIBRACION PUNTUALES EN CAMPO

Sistema De Monitorizado Continuo:

Consisten en unos sistemas de control de vibraciones fijos con sensores instalados en puntos estratégicos de máquinas criticas que continuamente monitoriza en sala de control o a pié de máquina el nivel de cada punto. estos sistemas permiten establecer unos niveles de alerta y fallo de forma que, cuando en uno o varios puntos se superan dichos valores, se produce un disparo automático avisando del aumento de vibración, e incluso parando la maquina para evitar daños catastróficos.

SISTEMA BENTLY NEVADASISTEMA BENTLY NEVADA

El sistema Bently Nevada, empleado para monitorear y proteger los equipos mas críticos de las unidades de hidroprocesos, es un sistema de avanzada tecnología que censa, ,procesa y almacena los parámetros de operación referente a vibración radial ,axial, velocidad y temperatura en puntos clave de la maquina.

Un sistema transductor típico Bently Nevada tiene tres componentes individuales. Los tres componentes son la probeta, el cable de extensión y el proximitor.

El sistema transductor proximitor suministra una señal eléctrica que representa la distancia entre una superficie conductiva y la punta de la probeta del sistema.

¡GRACIAS POR SU ATENCION!