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Charlas para la gestión del mantenimiento Fernando Espinosa Fuentes

Mantenimiento predictivo - Guía Practica

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Charlas para la gestión del mantenimiento

Fernando Espinosa Fuentes

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Es aquella que indica la necesidad de intervención con base en el estado del equipamiento.

La evaluación del estado se da a través de la medición, acompañamiento o monitoreo de parámetros.

◦ Acompañamiento o monitoreo subjetivo.

◦ Acompañamiento o monitoreo objetivo.

◦ Monitoreamiento continúo.

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Es aquella que indica la necesidad de intervención con base en el estado del equipamiento.

La evaluación del estado se da a través de la medición, acompañamiento o monitoreo de parámetros.

◦ Acompañamiento o monitoreo subjetivo.

◦ Acompañamiento o monitoreo objetivo.

◦ Monitoreamiento continúo.

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Estos procedimientos serán más confiables mientras más experiencia tenga el mantenedor:◦ Colocar la mano sobre una caja de engranajes.

◦ Probar la viscosidad de un aceite por el tacto.

◦ Escuchar el ruido de un rodamiento.

◦ La holgura entre dos piezas vista al trasluz.

Este tipo de monitoreo no debe adoptarse como regla para las manutenciones.

Hay que verificar las condiciones de seguridad antes de aplicar este tipo de monitoreo.

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El monitoreo es objetivo por que es realizado en base a instrumentación especial.

◦ Entrega un valor de medición del parámetro que está siendo acompañado.

◦ Es un valor medido independiente del operador que lo realice.

El personal que opera los instrumentos debe estar altamente capacitado.

Los instrumentos deben estar siempre calibrados.

Tiene que existir personal que sepa interpretar los datos recogidos y emitir un diagnóstico

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Área de la variable a

ser monitoreada

Analizador e

indicador (lectura)

Cable de extensión

Sensor o “probe”

transductor

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Equipamientos mecánicos rotatorios

Bombas centrífugas y rotatorias, motores eléctricos, generadores, compresores, ventiladores, reductores

y multiplicadores, turbinas a vapor y a gas.

Condición Análisis Instrumento

Lubricación.

Calidad del

aceite

Análisis espectrografito.

Ferrografía.

Viscosidad.

Cromatografía gaseosa

Espectrógrafo.

Espectrómetro de absorción atómica.

Cromatógrafo gaseoso.

Ferrógrafo de lectura directa.

Viscosímetro.

Fuerzas.

Vibración

Deformación.

Tensión.

Ruido.

Análisis de vibraciones.

Verificación del balanceamiento.

Verificación del alineamiento de

los ejes.

Verificación del ruido.

Tensión de líneas.

Medidor, recolector y analizador de

vibraciones.

Analizador de tiempo real.

Lámpara estroboscópica.

Alineador mecánico, Alineador con laser.

Shock pulse meter, Estetoscopio

Dinamómetro, Células de carga.

Verificador de tensión de correas.

Balanceadora.

Calor.

Temperatura.

Temperatura de los descansos.

Temperatura de la carcaza.

Termómetro de contacto.

Cintas, lápiz, tiza indicadores de temperatura

Termómetros infrarrojos, termopares,

termógrafos.

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Equipamientos mecánicos estacionarios

Vasos, torres, intercambiadores, válvulas, calderas, tubulaciones, aislamientos, estructuras

Condición Análisis Instrumento/equipamiento

Espesor, integridad

Corrosión, abrasión,

erosión

Pitting (agujeros

pequeños), grietas,

desgastes.

Medición del espesor.

Detección de grietas.

Detección de doble laminación.

Defectos en soldaduras.

Medición del espesor en películas de

pintura.

Medidor de espesor ultrasonido.

Ultra sonido. Emisión acústica.

Líquidos penetrantes.

Rayos X y rayos gamma, Magna flux

Zyglo (líquido penetrante fluorescente)

Medidor de espesura de pinturas.

Registros de pérdida de peso.

Escanner, lamparoscopia

Fuerzas.

Fatiga, Deformación

Impacto, Ruido

Vibraciones

Análisis de vibraciones

Células de carga

Testes de presión,

Testes hidrostáticos, Teste de vacio

Detección de grietas

Analizador de vibraciones.

Strain-gages

Bancos de pruebas.

Conjunto de pruebas hidráulicas.

Estetoscopio

Calor

Temperatura

Conducción de calor

Pérdida de calor

Integridad de la aislación

Vazamiento en purgas

Termómetros de contacto,

Cintas, lápiz, tiza indicadoras de temperatura

Termómetros infrarrojos

Termógrafos.

Tinta termosensible

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Equipamientos eléctricos de potencia

Motores eléctricos, generadores, capacitores, transformadores, alimentadores, conductores

Condición Análisis Instrumentos

Aceite

Calidad del aceite

Rigidez dieléctrica

Viscosidad

Cromatografía gaseosa

Espectrógrafo

Espectrómetro de absorción atómica

Cromatógrafo gaseoso

Viscosímetro

Aparato de prueba de la rigidez

dieléctrica.

Fuerzas

Vibración Electromagnética

Energía de choque en

rodamientos

Análisis de vibraciones Analizador de vibraciones

Shock pulse meter (medidor de pulso

de choques)

Calor

Temperatura

Temperatura de contactos.

Temperatura de conductores

Temperatura de la carcaza

Termómetro de contacto

Termómetro infrarrojos

Termógrafos

Energía

Tensión, Corriente

Resistencia, Capacitancia

Medición de corriente

Medición de tensión

Medición de resistencia

Medición de capacitancia

Medidor de resistencia de paso

Registro de tensión/corriente

Teste de sobre tensión DC

Testes dobles

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Equipamientos eléctricos de protección y control

Disyuntores, relees, partidores

Condición Análisis Instrumentos

Calor

Temperatura

Temperaturas de contactos

Temperatura conductores

Termómetros infrarrojos

Termógrafos

Energía

Tensión

Corriente

Resistencia

Capacitancia

Medición de corriente

Medición de tensión

Medición de resistencia

Medición de capacitancia

Calibración de relees

Medidor de resistencia ohm/micro-ohm

Pruebas de carga con alta corriente

MultiAmp

Testes dobles

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También es un acompañamiento objetivo que fue inicialmente adoptado en situaciones donde el tiempo de desarrollo del defecto era muy corto y en equipamientos de alta responsabilidad.

Esto significa una excelente protección, ya que, usualmente, el monitoreo continuo viene asociado a dispositivos que en un primer momento dan la alarma y en seguida continúan con la desconexión o detención del equipamiento una vez que se alcanzó el umbral del peligro.

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Independiente del personal

Efectúa monitoreo efectivamente continuo lo que no se puede conseguir con personas operando instrumentos.

Puede enviar los datos en tiempo real para unidades lógicas de procesamiento

Puede ser configurado de acuerdo a las necesidades del cliente, entregando redundancia donde se exija alta confiabilidad.

Algunos fenómenos son de rápido acontecimiento, de evolución transciente, en paradas o partidas, o se necesitan de varias variables a la vez.

Entrega mejores antecedentes para plantas críticas o de alta confiabilidad conforme con las normas ambientales o de certificación.

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Algunos sistemas de monitoreamiento

Equipamiento/instalación Variable Sensor

Máquinas rotativas Vibración

Desplazamiento axial

Temperatura de descansos

Rotación

Alineamiento

Presión, temperatura del fluido o

aceite lubricante

Probe sin contacto, acelerómetro,

piezoeléctrico, pick-up magnético.

Probe sin contacto

RTD (resistance temperature detector),

termopar.

Probe sin contacto

Sensores ópticos de laser.

DodiBars-probe sin contacto, presostato,

termostato, termopar.

Máquinas alternativas Temperatura de los descansos

Rotación

Carga en la estructura

Desgaste en la estructura

Fugas en las válvulas

Ángulo de la manivela X presión

RTD, termopar, sensor de temperatura

Probe sin contacto

Probe sin contacto

Keyphasor

Equipos estacionarios y

estructuras

Corrosión

Temperatura

Sondas

Termopar

Equipamientos eléctricos Temperatura

Corriente, tensión, resistencia,

capacitancia

RTD, termopar, sensor infrarrojo.

Amperímetro, voltímetro, ohmmetro.

Registrador de tensión

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Consiste en el análisis de las partículas de desgaste que contiene el aceite de lubricación con el fin de determinar el estado de la maquinaria.

◦ Conteo de Partículas de Partículas

◦ Examen microscópico

◦ Karl Fischer

◦ Análisis Espectrométrico

◦ Ferrografía Analítica

Con este servicio se consigue que el cliente conozca de una manera rápida y fiable el estado de la máquina "a través del aceite".

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El conteo de partículas mide la limpieza de un aceite. Las partículas se evalúan en cinco categorías de tamaños y se reportan por 1 ml de fluido. Se cuentan todas las partículas incluyendo las de desgaste, y contaminantes de proceso y ambientales. Este test es particularmente importante para sistemas limpios.

Verificar la eficacia de la filtración

Detectar contaminación por el proceso y ambiental

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Las muestras que contienen

cantidades anormales de impurezas

visibles a simple vista deben ser

filtradas. La muestra se filtra a 8 µm

y son examinadas a través de un

microscopio óptico. El analista es

capaz de identificar los

contaminantes y partículas de

desgaste presentes en el

aceite.

•Identificar contaminantes del

proceso y ambientales

•Identificar grandes partículas de

desgaste

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El Karl Fischer nos da una medida muy exacta

de la cantidad de humedad, o agua presente

en la muestra de aceite. El agua puede entrar

al sistema a partir de:

• Enfriadores o intercambiadores dañados

• Conductos de respiraderos

• Filtro defectuoso de llenado de aceite

• Tornillos flojos, abrazaderas, tapas de

inspección, tapas de filtros …

• Corrosión química.

• En combinación con otros contaminantes,

forma lodos.

• Se combina con aditivos formando

decapados, que aumentan las

temperaturas de funcionamiento.

• Evita la lubricación correcta formando bolsas

de agua y vapor.

• Emulsiona el aceite.

• En sistemas hidráulicos reduce la vida del

aceite a la mitad

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El análisis espectrométrico nos

da un informe cuantitativo de los

elementos presentes en el aceite.

Los elemento se pueden dividir

en tres categorías; metales de

desgaste, contaminantes y

aditivos. Permite al analista

determinar cuando existe

presencia de contaminantes

ambientales y del proceso o

cuando se ha producido un

relleno de aceite incorrecto.

• Detecta contaminantes del

proceso y ambientales

• Identifica rellenos de aceite

incorrecto

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TECTION 15W40

AL (ppm ) 0 0 0 0 10 10 20 21 9999

Cr (ppm ) 0 0 0 0 30 31 50 51 9999

Cu (ppm ) 0 0 0 0 50 51 100 101 9999

Fe (ppm ) 0 0 0 0 80 81 100 101 9999

Ni (ppm ) 0 0 0 0 5 6 15 16 9999

Pb (ppm ) 0 0 0 0 50 51 100 101 9999

Sn (ppm ) 0 0 0 0 10 11 20 21 9999

Zn (ppm ) 1390 1250 1520 1150 1600 800 1149 0 799

SI (ppm ) 0 0 0 0 10 11 20 21 9999

Mo (ppm ) 0 0 0 0 50 50 100 101 9999

Na (ppm ) 0 0 0 0 10 11 30 31 9999

K (ppm ) 0 0 0 0 5 6 30 31 9999

Mg (ppm ) 0 0 0 0 100 101 300 301 9999

B (ppm ) 50 30 70 0 80 81 150 151 9999

Ba (ppm ) 0 0 0 0 5 6 10 11 9999

Ca (ppm ) 2920 2620 3200 2300 3800 1000 2299 0 999

AGUA (% vol ) 0 0 0 0 0,2 0,21 0,5 0,51 20

VISC.100°C (cSt ) 15 12,5 16,3 12,5 16,3 11 12,5 0 11

FLASHPOINT (°C ) 235 210 240 200 235 180 200 100 180

TBN (mg KOH/gr ) 10 9 12 7 9 5 7 0 4,9

DILUCION (%vol ) 0 0 0 1 2 2 5 5 100

INSOLUBLES

(%peso ) 0 0 0 0 1 1 2 2 99

PARTICULAS ( ) 0 0 0 0 0 0 0 99 99999

PQIndex ( ) 0 0 0 0 20 21 100 101 9999

Usado Normal Usado Alerta Usado CondenatorioControl Calidad

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Alto nivel de Aluminio: Las partículas de desgaste de aluminio provienen de los cojinetes, bujes (varios), pistones, arandelas de empuje y el turbo. Normalmente los cojinetes y bujes trabajan 100% en lubricación hidrodinámica. Solamente cuando falla esta lubricación o se contamina el aceite ocurre contacto entre las piezas y desgaste adhesivo.

Alto nivel de Cromo: El cromo viene de la camisa, las válvulas de escape, los anillos, y algunos cojinetes. El desgaste de cromo normalmente se origina con la contaminación del aceite.

Alto nivel de Cobre: El cobre normalmente viene de cojinetes, bujes, enfriador de aceite, arandela de empuje. Los cojinetes y bujes normalmente son aleaciones y capas de diferentes metales blandos diseñados para absorber impacto y desgaste en lugar del cigüeñal y las bielas. El residuo de estos elementos viene de desgaste o corrosión.

Alto nivel de Hierro: El primer elemento que miramos es el hierro. Normalmente el hierro viene de la fricción entre las paredes de los cilindros (sean camisas o el bloque mismo) y los anillos. Pero también puede ser del árbol de levas, el cigüeñal, las válvulas, los cojinetes, la bomba de aceite, los engranajes de la cadenilla, el turbo, las guías de válvulas, o las bielas.

Alto nivel de Níquel: Alto desgaste de níquel normalmente indica alta contaminación por hollín y tierra.

Alto nivel de Plomo: El plomo viene de cojinetes, bujes de bielas. La causa más común del plomo en el aceite es la corrosión de los cojinetes en motores que son guardados un mes o más con aceite semi-usado o sucio. Los contaminantes y los ácidos que se forman en el aceite causan corrosión cuando no está circulando para refrescar los aditivos en contacto con los cojinetes.

Alto nivel de Estaño: Operación del motor a bajas revoluciones con alta carga causa la degradación de los cojinetes. El estaño viene de las aleaciones de metales en los cojinetes y bujes (varios).

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Alto nivel de Silicio: La presencia superior a 10Ppm de Silicio en una muestra de aceite es indicador de falla en el sistema de admisión, filtros saturados, tuberías rotas.Motores nuevos o rectificados pueden tener un cambio o dos con niveles mayores. Después de ello, todo es tierra entrando para lijar las piezas. El Silicio es el enemigo uno para el motor.

Alto nivel de Boro: El Boro es utilizado en algunas formulaciones de aceites sintético y que actúa como aditivo antidesgaste y modificador de fricción

Alto nivel de Sodio: Si la muestra fue tomada con el motor caliente, cualquier ingreso de agua normalmente debería haberse evaporado y solo dejar residuos de sus minerales. En algunos casos el sodio puede entrar con la humedad del aire al motor, pero generalmente es un residuo de agua. Esta agua puede haber entrado por una empaquetadura de culata “soplada”, camisa o bloque perforado o simplemente por lavado del motor con agua a alta presión. De todas maneras, siempre hay que controlar este contaminante.

Alto nivel de Molibdeno: Algunos aceites para motores contienen disulfuro de molibdeno para reducir el desgaste en altas temperaturas y presiones.

Alto nivel de Potasio: La contaminación por potasio es similar a lo que ocurre con el sodio, pero en menor cantidad.

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Alto nivel de Magnesio Calcio: Estos dos aditivos son detergentes/dispersantes. Son utilizados para combatir el hollín, neutralizar los ácidos formados por la humedad en la combustión, mantener los contaminantes y lodos en suspensión hasta llegar al filtro, sin dejar que se aglomeren y formen grumos, ni que se adhieran a las superficies metálicas.

Como cualquier antiácido, estos se consumen. Entre más ácido se forma por la calidad de combustible, falta de temperatura en el motor o combustión incompleta, más rápido se degradan los detergentes/dispersantes. Ambos aditivos trabajan bien para este propósito, pero el magnesio deja 45% más cenizas sulfatadas al quemarse, causando problemas de válvulas y depósitos en el motor. Por esta razón normalmente se encuentra solamente calcio o una mezcla con un máximo de 30% del detergente/dispersante en forma de magnesio.

Alto nivel de Zinc, Fósforo: El zinc y el fósforo trabajan en conjunto para proveer lubricación límite cuando la lubricación hidrodinámica no alcanza las necesidades de presiones y fricción. Esta protección se llama anti-desgaste.

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Es una vibración mecánica con un rango mayor al audible por el oído humano que se transmite a través de un medio físico y es orientado, registrado y medido en Hertz con ayuda de un aparato creado para ese fin.

Rangos de sonido:Infrasónica = 1 – 16 HzSónica o audible = 16 Hz a 20 KHzUltrasónica = 20 KHz en adelante

Para la prueba de ultrasonido en materiales metálicos es de 0.2 a 25 MHz.

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TEST DE ESTANQUEIDAD: puede ser totalmente integrado en los medios de producción ó realizado como un control posterior.

DETECCIÓN DE FUGAS: en tuberías de agua y fluidos en general. En sistemas de aire comprimido, tuberías de vapor e instalaciones de calor.

Indica con precisión problemas de: ◦ Circuitos de oxígeno, aire comprimido, vapor y fluidos gaseosos,

válvulas, compuertas electromagnéticas, gatos hidráulicos, y turbinas.

◦ Intercambiadores de calor, cajas de cambios, cavitación de bombas, condensadores, calderas, colectores de distribución de aire, etc.

◦ Objetos inflables (globos, correderas, etc.) ◦ Pérdidas de presión y vacío. ◦ Coronas y arcos en equipos eléctricos (transformadores, relés,

cortocircuitos, etc.)

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MANTENIMIENTO PREDICTIVO: para detectar deterioros y desgastes en aplicaciones mecánicas como:

Rodamientos de bolas, reductores de piñón, inyectores, conmutadores, válvulas de cierre, muelles y rodamientos.

Otras aplicaciones:◦ Vibraciones puntuales y parásitas de máquinas. ◦ Funcionamiento de bombas, motores, turbinas y cajas de

engranajes.

Se pueden tomar medidas de precisión como:◦ Control de temperatura, con ó sin contacto. ◦ Velocidad de rotación, con ó sin contacto. ◦ Niveles de ruido. ◦ Flujos de masa de aire.

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Determinar cuando lubricar y en que

cantidad son dos de las preguntas más

frecuentes en la manutención de

rodamientos y partes con roce.

La condición del rodamiento determina

cuando lubricar. Si el rodamiento está

trabajando apropiadamente y no

demuestra señales que necesita nueva

lubricación, el rodamiento debe dejarse tal

cual, caso contrario hay que lubricar.

Monitorear los cojinetes cuando son

lubricados ayudará a determinar cuando y

cuanta cantidad de lubricantes debe ser

usada en cada aplicación.

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Un nivel de referencia indica cual es el nivel de decibeles para una condición de operación normal donde no se observan defectos y con una adecuada lubricación. Hay tres formas de ubicar ese nivel:

Por comparación: cuando hay más de un rodamiento del mismo tipo, carga y r.p.m, estos múltiples rodamientos pueden ser comparados. Cada rodamiento es inspeccionado en el mismo punto y ángulo. El nivel de dB y la calidad del sonido es comparado. Si no hay diferencias sustanciales (menos que 8 dB) la referencia es definida para cada rodamiento.

Definirla durante la lubricación: mientras la lubricación está siendo aplicada, ubique el punto donde el nivel de sonido producido por las gotas de lubricación comienza a elevarse. En este punto no se agrega más lubricante y este nivel de dB para a ser la referencia.:

Usando un histórico: El nivel de dB del rodamiento es obtenido a partir de su estado inicial (nuevo y recién lubricado) y comparado 30 días después. Si la diferencia es pequeña (menos de 8 dB) está será la referencia y puede ser usada en inspecciones posteriores.

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Generalmente todos los equipos electromecánicos comienzan con un calentamiento anormal antes de fallar.

Las cámaras de rayos infrarrojos (IR) son muy efectivas como herramientas de diagnóstico.

Las inspecciones usando cámaras IR pueden detectar muchos problemas antes que la falla ocurra.

En muchos casos el tiempo para la falla puede ser proyectado y así planificar convenientemente la manutención preventiva.

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Nuestros ojos son sensores diseñados para detectar luz visible (o radiación visible). Existen otras formas de luz (o radiación) que no podemos ver. El ojo humano sólo puede ver una pequeña parte del espectro electromagnético. En uno de los extremos del espectro no podemos ver la luz ultravioleta, mientras que en el otro nuestros ojos no pueden ver la infrarroja.

Radiaciones infrarrojas se encuentran entre las zonas visibles e invisibles del espectro electromagnético. La principal fuente de radiación infrarroja es el calor o radiación térmica. Cualquier objeto que tenga una temperatura por encima del cero absoluto (-273,15 grados centígrados ó 0 K) emite una radiación en la zona de infrarrojos.

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Visión general

Detalle del elemento con sobrecalentamiento

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• Son tan fáciles de usar como una cámara de vídeo• Dan una imagen completa de la situación• Realizan inspecciones con los sistemas funcionando bajo carga• Identifican y localizan el problema• Miden temperaturas• Almacenan información• Dicen exactamente las medidas a tomar• Encuentran el problema antes de que éste se produzca• Ahorran un tiempo y dinero valiosísimos

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De una manera simple, la vibración puede ser considerada como la oscilación o movimiento repetitivo de un objeto alrededor de una posición de equilibrio.

La posición de equilibrio es la posición del objeto cuando la fuerza que actúa sobre él alcanza el valor cero. Este tipo de vibración es llamada “de movimiento de cuerpo entero”, lo que significa que todas las partes del cuerpo se mueven en la misma dirección y al mismo tiempo.

El movimiento vibratorio de todo el cuerpo puede ser descrito como la combinación de seis movimientos individuales, y estos son de traslación en la dirección de los ejes ortogonales y la rotación en estos tres ejes.

La vibración de un cuerpo es siempre causada por una fuerza excitatriz. Esta fuerza puede ser aplicada externamente o bien puede originarse desde el interior del objeto.

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La posición o desplazamiento es descrito por:donde: d = desplazamiento instantáneo

D = desplazamiento máximo, o peak

= frecuencia angular t = tiempo.

La velocidad del movimiento es descrita por : donde v = velocidad instantánea

Se ve que la forma de la función velocidad es también una sinusoidal, pero por estar descrita por el coseno está desplazada en 90 grados.

La aceleración de el movimiento es: donde a = aceleración instantánea.

Si se examinan estas ecuaciones se ve que la velocidad es proporcional al desplazamiento por la frecuencia y que la aceleración es proporcional a la frecuencia al cuadrado por el desplazamiento. Esto significa que altos desplazamientos con alta frecuencia pueden resultar en muy alta velocidades y extremadamente altos niveles de aceleración.

)( tDsend

)cos( tDdt

dDv

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)(2

2

2

tDsendt

Dd

dt

dva

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Las tres curvas muestran la misma

información, pero el énfasis es otro.

Note que la curva de desplazamiento

es difícil de leer a altas velocidades, y

la aceleración está agrandada para

niveles de frecuencias altas. La curva

de velocidad es la más uniforme en

una amplia gama de frecuencias.

Esto es típico en la mayoría de las

máquinas rotatorias, pero en algunos

casos las curvas de desplazamiento o

aceleración serán más uniformes.

Es una buena idea seleccionar las

unidades así se obtendrán curvas

más suaves lo que provee al usuario

mayor información. La velocidad es el

parámetro de trabajo más común

para el diagnóstico de las máquinas.

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El transductor es un aparato que produce una señal eléctrica que es una réplica, o análogo, del movimiento vibratorio que está captando.

Nombre Sensitivo a

Probe (punta de contacto) de proximidad Desplazamiento

Probe de velocidad Velocidad

Acelerómetro Aceleración

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Mecanísmo de excitación: Primero se genera una excitación al sistema,

fuerza F(t) o desplazamiento x(t).

Registro de la respuesta: Se emplean transductores que registran la

respuesta del sistema. Principales: acelerómetros, células de carga, galgas

extensiométricas, sismógrafos, vibrómetros y medidores de desplazamiento.

Además se necesitan equipos acondicionadores y equipos para registrar la

señal.

Análisis de señal: El analizador de señal se encarga de analizar la señal

registrada frente a la excitación.

Analizador de señal: Incluido registro y análisis.

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Todas las máquinas producen algún tipo de vibraciones como parte de su funcionamiento normal.

Son los niveles de vibraciones de referencia:◦ • Zumbido de un motor con frecuencia de120 Hz.

◦ • Frecuencia de giro de un aspa.

◦ • Tonos puros de motores, en especial aquellos con variadores de frecuencia.

◦ • Sonidos de las turbulencias de máquinas hidráulicas.

◦ • Frecuencias de engranes.

Un cambio no explicado sobre estos niveles normales que no son explicados por un correspondiente cambio en la carga de trabajo es una razón para investigar, pero no para alarmar.

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Niveles preocupantes son:

◦ • Amplitudes de 1xRPM sobre los límites del balance

◦ • Pulsos de choque

◦ • Amplios movimientos de choque

◦ • Ruidos no normales

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Las vibraciones de una máquina tiene varias causas que son descubiertas a veces una vez efectuada la reparación. Las causas más comunes son:

◦ • Defectos en el diseño

◦ • Defectos en la operación

◦ • Fatigas o tensiones operacionales

◦ • Acciones de mantención

◦ • Envejecimiento

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GALGAS REGLAS RELOJES

COMPARADORES

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Las caras internas y

externas de la pista de

rodadura deben estar

paralelas

Instalación del indicador

para medir :

La cara exterior de

rodadura

La cara interior de

rodadura

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Materiales comunes y su coeficiente de dilatación

Material C (in./in./F)

Aluminio 0.0000126

Bronce 0.0000101

Fundición 0.0000059

Cobre 0.0000092

Aceros aleado 0.0000063

Acero inoxidable 0.0000074

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El estado desalineado de ejes forma parte, junto con el desequilibrio y los fallos de rodamientos, del grupo que cubre el 85% de los problemas encontrados en maquinaria rotativa.

Cuando dos ejes se encuentran desalineados, se generan esfuerzos adicionales en los acoplamientos que, de entrada, suponen un mayor consumo de energía. Estos esfuerzos se transforman en una carga adicional sobre los rodamientos o cojinetes, e incluso con cambio de dirección en dicha carga, lo que puede conducir a una avería imprevista. Como poco conducirá a un desgaste prematuro de los rodamientos, y por tanto, a un acortamiento de la disponibilidad de la máquina.

Un alineado de precisión aumenta la fiabilidad de la máquina y por tanto la disponibilidad de la planta de producción.

La desalineación es una de las causas más frecuentes de generación de vibraciones máquinas.

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¿Por qué algunas máquinas hacen más ruido que

otras?

¿Por qué vibra el volante del coche a determinadas velocidades?

Casi a diario con un fenómeno - que a menudo es subestimado - el desequilibrio.

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Page 68: Mantenimiento predictivo - Guía Practica

En una balanza hay equilibrio si en ambos lados tenemos el mismo peso.

De la misma manera hay que imaginarse la distribución del peso de un rotor con respecto a su eje de giro. Cuando el peso no está distribuido de manera igual hablamos de desequilibrio.

Cuando gira un rotor con desequilibrio se generan fuerzas centrífugas, vibraciones y ruidos, que aumentan al subir la velocidad.

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Vida útil

Rodamientos, apoyos, carcasa y fundaciones reciben mayor carga y sufren mayor desgaste. Productos mal o no equilibrados suelen tener una vida bastante más corta.

SeguridadVibraciones pueden aflojar tornillos y tuercas, hasta soltar fijaciones. Interruptores y conexiones eléctricas pueden dañarse por vibraciones.Desequilibrio puede influir negativamente en el funcionamiento correcto y seguro, incrementando el peligro para personas y máquinas.

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CalidadTrabajando con una máquina manual con altas vibraciones el resultado no tendrá mucha precisión y el esfuerzo es mayor. También en máquinas herramientas las vibraciones influyen negativamente en el resultado. Una rectificadora o máquina herramienta de altas revoluciones mal equilibrada deja la superficie de mala calidad y produce más pérdidas.

CompetitividadUn funcionamiento suave sin ruidos siempre será también una señal de calidad. De esta manera desequilibrio puede bajar considerablemente su competitividad. Un electrodoméstico vibrando o un coche ruidoso no tendrán éxito en el mercado.

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La fuerza del desbalanceo se expresa como:

2rmF

m

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r

donde:

F: fuerza del desbalance

r: radio de la masa

m: masa

velocidad angular

Vibración de desbalanceo = Fuerza del desbalance/Rigidez dinámica

La respuesta del desbalanceo

depende esencialmente de la

velocidad de giro, de las

proporciones geométricas y de la

distribución de la masa del rotor,

tanto como de la rigidez dinámica

de el eje, de los cojinetes y de las

fundaciones.

Page 72: Mantenimiento predictivo - Guía Practica

Desequilibrio estático: Dos desequilibrios pueden tener el mismo tamaño y ángulo, y la misma distancia del centro de gravedad. Las mismas condiciones existen si hay un desequilibrio del doble de tamaño actuando en el centro de gravedad. Si apoyamos este rotor sobre dos apoyos giraría hasta que su "lado pesado" estaría hacia abajo. Este tipo de desequilibrio, por lo tanto, actúa también sin rotación. Por eso se llama "desequilibrio estático". En este caso el centro de gravedad del rotor está fuera del centro geométrico. Esto resulta en que el rotor vibra de una manera que siempre está paralelo a su eje.

Un desequilibrio estático siempre debería ser corregido en el plano del centro de gravedad. Para eso se quita material en el "lado pesado" o se añade material a 180º. La corrección del desequilibrio estático en un plano suele aplicarse en casos de rotores en forma de disco.

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Desequilibrio de par: Dos desequilibrios pueden tener el mismo tamaño, pero con una diferencia de ángulos de exactamente 180º. Este rotor no giraría si lo apoyamos sobre dos apoyos. Sin embargo el rotor vibra cuando está girando. El desequilibrio quiere girar el rotor (alrededor de su eje vertical) y las dos fuerzas de desequilibrio generan un par sobre el rotor. Por esta razón se habla de desequilibrio de par.

Para corregir el desequilibrio de par se necesita un par que acciona en la dirección contraria, o sea una fuerza en cada extremo del rotor, que actúan en sentido contrario que las fuerzas de desequilibrio. Hay que tener en cuenta los pares de desequilibrio sobre todo en rotores en forma de rodillos, de forma alargada. Para medirlo se utilizan sobre todo máquinas horizontales.

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Desequilibrio dinámico: El rotor real no solamente tiene un único desequilibrio sino teóricamente un sinfín de desequilibrios, los cuales se encuentran en el eje del rotor sin ningún orden. Esta infinidad de desequilibrios, sin embargo, se pueden reemplazar por dos desequilibrios en dos planos a elegir. Estos dos desequilibrios por lo general serán distintos en valor y ángulo. Como solamente se puede determinar este estado de desequilibrio cuando el rotor está girando, hablamos de desequilibrio dinámico, el cual se puede dividir en una parte estática y un desequilibrio de par.

Para corregir completamente el desequilibrio dinámico se necesitan dos planos. El desequilibrio dinámico existe prácticamente en todos los rotores. Para equilibrar se utilizan máquinas horizontales y verticales.

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Son la solución más adecuada para equilibrar un amplio espectro de rotores con propio eje, como por ejemplo motores eléctricos, ventiladores, cigüeñales o rotores de bombas. Empleando un eje auxiliar se pueden también equilibrar rotores en forma de discos como poleas, volantes o ruedas dentadas con una máquina horizontal.

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Rotores típicos sin eje propio, como poleas, volantes, discos de freno, ventiladores, embragues y rotores de bombas. Para este tipo de rotores lo ideal es una máquina vertical.No hay necesidad de ejes auxiliares, ya que la pieza está fijada por un utillaje directamente al husillo de la equilibradora. La carga y descarga del rotor es fácil y rápido. Por la calibración permanente de la equilibradora no hay necesidad de pesas de calibración. Los resultados de desequilibrio se muestran de una manera clara y directa sin necesidad de cálculos. Un dispositivo para la corrección del desequilibrio ya puede estar integrado en la máquina

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Es capaz de medir la temperatura de un objeto a distancia. Este sensor esta formado en realidad por una matriz de 8 sensores colocados linealmente de forma que puede medir 8 puntos adyacentes simultáneamente. No necesita que haya movimiento para detectar el calor, por lo que su aplicación en el campo de la robótica y la mantención, abre gran cantidad de aplicaciones no disponibles hasta ahora.

El sensor se conecta por bus I2C y además se le puede conectar un servo estándar que es controlado por el propio sensor para hacer un barrido y tomar 32 mediciones diferentes, obteniéndose un mapa térmico de 180 grados. Es capaz de detectar la llama de una vela a 2 metros de distancia y además no le afecta la luz ambiental.

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Específicamente diseñado para la detección del movimiento y la vibración. No le afecta la posición de montaje, ofreciendo un nivel similar de sensibilidad independientemente de ésta, siendo adecuado para circuitos analógicos o digitales.

El sensor reacciona cuando es desequilibrado por un impacto o vibración, produciendo un breve cambio de estado (pasa de abierto a cerrado o viceversa). El tiempo de perturbación dependerá de la cantidad de energía recibida en el momento del impacto. El estado en el que se estabilizará será arbitrario, a menos que la posición de montaje sea elegida para una salida NC.

Dimensiones aprox: 10 x 8 mm.

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Formado por una cápsula hermética que contiene un contacto normalmente abierto y que se cierra cuando se produce una aceleración o impacto superior a 5 G +-1,5 G.

Cuando en nivel de aceleración decrece por debajo del umbral de disparo, el contacto se abre de nuevo. Este sensor resulta útil para detectar impactos y agresiones.

Dado la brevedad del contacto en caso de impacto, es recomendable utilizarlo junto con alguna entrada de interrupción, o con algún circuito de tipo bi-estable con memoria que permita reconocer el evento ocurrido.

Dimensiones 7 x 5 mm.

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Completamente exento de mercurio y totalmente autocontenido en una cápsula metálica. El sensor es para montaje horizontal, su estado de conmutación cambia al ser inclinado unos 10º de la horizontal.

Los contactos del sensor estarán normalmente abiertos o cerrados, según en la posición en que se monte. La sensibilidad cambia según la posición de montaje. Muy útil para detectar si un elemento está perdiendo su posición original.

Dimensiones aprox.: 10 x 5 mm.

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Limpiar el área de

inspección. Rociar

con spray de

limpieza/removedor.

Secar con un paño

Aplicar el penetrante.

Permitir un período

corto de penetración.

Rocíe el

limpiador/removedor

sobre una toalla

absorbente y limpie

la superficie

Rocíe una capa fina

y uniforme del

revelador

Inspeccionar. Los

defectos se mostraran

como una línea roja

brillante sobre el fondo

blanco del revelador

Como usar

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Como usar

Limpiar el área de

inspección. Rociar

con spray de

limpieza/removedor.

Secar con un paño

Aplicar el penetrante.

Permitir un período

corto de penetración.

Rocíe el

limpiador/removedor

sobre una toalla

absorbente y limpie

la superficie

Rocíe una capa fina

del revelador. De un

período corto para

revelar. Para

superficies rugosas,

agregue secador para

revelador.

Inspeccione bajo la luz

negra. Grietas y falta de

unión serán mostradas

como líneas

fluorescentes, las

porosidades como

círculos

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Limpiar el área de

inspección. Rociar con

spray de

limpieza/removedor.

Secar con un paño

Como usar

Ubique el yugo

magnetizador sobre la pieza

a probar en forma

perpendicular a la dirección

de la grieta sospechosa

Energice el yugo. Un

campo magnético se

desarrollará en la

pieza testada.

Aplicar el polvo

magnético o preparar

el baño mientras el

yugo es energizado

La indicación de la

grieta se revela de

inmediato

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Page 88: Mantenimiento predictivo - Guía Practica

La introducción de los rayos X para pruebas no destructivas está siendo usada en un amplio campo de aplicaciones industriales

La gran variedad de equipos de rayos X ofrece un campo amplio de poder de penetración en el material que puede satisfacer casi cualquier requerimiento, ya sea una instalación

permanente o bien en pruebas de campo.

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Las tuberías de petróleo y gas, calderas y contenedores similares pueden estar sujetos a severas tensiones, esfuerzos y otros efectos que pueden alterar su eficiencia pero en especial la seguridad.

Un sistema de rayos x estacionario de alta eficiencia y con un potencial constante representa el mejor sistema de inspección para tales

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Inspección mediante rayos x de una pieza fundida usando un sistema estacionario con potencial constante en conjunto con un intensificador de imagen.

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Industria de la aviación

En esta importante industria la inspección total y apropiada de soldaduras, fundiciones y materiales tales como fibras de carbono, fibras de vidrio, plásticos reforzados entre otros son prácticas obligadas como rutinas de inspección y mantención.

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Page 92: Mantenimiento predictivo - Guía Practica

Una producción de calidad requiere una seguridad en la calidad del producto, pero en la industria electrónica las pruebas son principalmente no destructivas.

En este caso la inspección por rayos X se adecua perfectamente para el análisis de los componentes electrónicos que son de tamaños muy pequeños.

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Page 93: Mantenimiento predictivo - Guía Practica

En los últimos años la demanda por productos de alta calidad y confiabilidad, en especial de la empresa automovilística, hacen del uso de la tecnología de rayos X una herramienta importante.

Detección de porosidades, grietas internas, aleaciones imperfectas, antes de ser entregado al consumidor, hacen al producto altamente confiable.

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Layer 7En este composite de carbón laminado ComScan claramente detectó una falta de material. Las diferencias de densidad son visibles. Layer 18Con ComScan se examina una panal de aluminio adelante de un plato de aluminio. Se detectan cavidades llenas de agua.

Layer 5La deslaminación y quiebre es revelado por ComScan en un estabilizador hecho de carbón, la cual no habría sido detectada por medios tradicionales de rayos X.

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Video-escopia ofrece una mejor imagen a través de un cable flexible.

Los cables son flexibles así que ellos pueden ser insertados en muchas aplicaciones, desde turbinas de gas hasta procesos productivos. Ellos incluyen articulaciones y adaptadores ópticos para maximizar la eficiencia de la aplicación.

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Page 98: Mantenimiento predictivo - Guía Practica

Borescopes son aparatos de pequeño diámetro, rígidos, útiles cuando la inspección es en línea recta. Borescopes son también de bajo costo y transportables

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Los “fiberscopes” están disponibles en 2 y 4 articulaciones , en diámetros de 2 y 4 mm y en largos de 1 a 3 metros. Se pueden adaptar a cámaras de video o máquinas

fotográficas digitales.

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Page 104: Mantenimiento predictivo - Guía Practica

Cuando una corriente parásita presente en una máquina utiliza un rodamiento como camino de descarga a tierra, el daño resultante se denomina 'daño del rodamiento por erosión eléctrica'.

Entre las causas más comunes del daño de los rodamientos por erosión eléctrica se encuentran: la asimetría en el circuito magnético del motor, cables sin blindaje y los variadores de frecuencia (VFD) de conmutación rápida para los motores de velocidad variable.

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Page 105: Mantenimiento predictivo - Guía Practica

La formación de arcos eléctricos tiene lugar si existe diferencia de potencial entre el eje del motor y el soporte del rodamiento. (Hasta una diferencia de potencial de tan solo unos voltios puede producir el efecto). El nivel de tensión cuando tiene lugar la formación del arco depende del tamaño de las bolas, la velocidad de funcionamiento, la frecuencia de la corriente y la geometría del rodamiento.

Una vez iniciado el daño por erosión eléctrica, diversos factores como el exceso de vibración, el aumento de la temperatura y de los niveles de ruido, y la reducción de la eficacia del lubricante presente en el rodamiento del motor, contribuirán a acortar su vida útil.

El alcance del daño en los rodamientos dependerá de la cantidad de energía y su duración. Sin embargo, el efecto que tendrá sobre ellos será normalmente el mismo: daños por picaduras en los elementos rodantes y caminos de rodadura, rápida degradación del lubricante y averías prematuras de los rodamientos del motor (y de la aplicación).

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Page 106: Mantenimiento predictivo - Guía Practica

Los motores eléctricos controlados por un variador de frecuencia son más propensos a sufrir la erosión eléctrica en los rodamientos.

Si se incorpora a un programa de mantenimiento predictivo, el detector puede ayudar a identificar los rodamientos susceptibles de sufrir averías, evitando en gran medida las paradas no planificadas de la maquinaria.

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El efecto que esto tiene en un rodamiento es similar al de una serie de pequeños 'relámpagos', que funden y vuelven a templar las superficies internas del rodamiento. Como resultado, parte del material superficial se desconcha y descascarilla, provocando una picadura muy pequeña que contribuye a aumentar el ruido en el rodamiento y a acortar potencialmente su vida útil.

La formación de cráteres es quizá el efecto más común del daño por erosión eléctrica. Se caracteriza por deposiciones de metal fundido invisibles a simple vista. Cuando la superficie del elemento rodante es gris mate, se trata de una señal visual de formación de cráteres que advierte del deterioro del rodamiento.

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En la búsqueda por 'aislarse' contra el problema, los avances recientes en tecnología y materiales han demostrado ser de utilidad. Una solución consiste en utilizar rodamientos de bolas híbridos, que sustituyen las bolas de acero por elementos rodantes cerámicos.

Estas alternativas a los rodamientos totalmente de acero cuentan con aros hechos de acero para rodamientos, mientras que los elementos rodantes están fabricados con nitruro de silicio.

Debido a la alta resistividad del nitruro de silicio, los rodamientos híbridos ofrecen un aislamiento idóneo contra las corrientes eléctricas, tanto en motores de CA como de CC. Además, los rodamientos híbridos poseen una alta capacidad de velocidad de giro y pueden alcanzar, por diversas razones, una vida útil más larga que los rodamientos totalmente de acero en la mayoría de aplicaciones.

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El caso de el arranque de un auto

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