Análisis de Vibraciones I
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Programa Del Curso 1.
Vibración: Principios básicos
2.
Configuración de las mediciones: consideraciones físicas
3.
Configuración de las mediciones
4.
Configuración de alarmas y manejo de datos
5.
Análisis espectral y de fase
6.
Análisis de problemas típicos de maquinaria
7.
Monitoreo de rodamientos
8.
Tabla de diagnóstico de vibraciones
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1 Vibración: Principios Básicos
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Introducción La medición y análisis de vibraciones es utilizada, en conjunto con otras técnicas predictivas, 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., es que la evaluación se realiza con la máquina funcionando, evitando con ello la pérdida de producción que genera una detención.
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Qué Es Vibración? Todas las máquinas Vibran, aún en condiciones óptimas de Mantenimiento y Operación. La vibración es una forma de disipación de energía. Las vibraciones de máquinas son producto del movimiento oscilante de los componentes mecánicos de un lado hacia el otro alrededor de su punto neutro, y como resultado de la reacción a fuerzas internas o externas. La Vibración Cambia, cuando la condición de la maquina cambia. Lo que podemos Escuchar o Sentir, de la máquina, es solo “parte de la historia”. Mediante Análisis de Vibraciones, se puede detectar una amplia variedad de Condiciones de Falla.
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Parámetros Que Definen La Vibración La Amplitud de Vibración nos permite conocer el CUÁNTO del movimiento vibratorio. La Frecuencia de Vibración nos permite conocer el CUÁL de la Vibración, es decir: Cuál problema (p. Ej: Desalineamiento o Falla en Rodamientops), o Cuál componente es el causante del cambio en el comportamiento (p. Ej: Engranaje o Acople). La Fase de la Vibración nos responde el CÓMO de la Vibración, es decir que nos permite entre otras cosas, conocer Cómo se mueven los apoyos de una máquina a una frecuencia determinada. 2012-02-15 ©SKF Slide 7 [Code] SKF [Organisation]
Vibración
Un ciclo
resorte
límite superior desplazamiento
Posición neutral masa
límite inferior tiempo
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Algunos Conceptos Periodo
Ángulo de fase Límite superior
Desplazamiento amplitud pico
1 seg....
tiempo
Señal de referencia
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Amplitud Debido a la adición de masa en el punto indicado, el nivel de Vibración aumenta, a medida que aumente la velocidad de giro. La máxima elongación de la onda es la Amplitud, y se puede expresar en Desplazamiento (mils, micras), Velocidad (pulg/seg, mm/seg), o Aceleración (G´s).
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Amplitud Cuando se comparan valores globales de amplitudes, ambas señales se deben medir en el mismo rango de frecuencias y con el mismo factor de escala.
RMS
PICO PICO A PICO
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Frecuencia Es el número de eventos que suceden en una escala de tiempo. Este Ventilador gira cinco veces cada segundo; Es decir, que su Frecuencia de giro es de 5 Hertz, o de 300 CPM (5 x 60). Período y Frecuencia son parámetros inversos
Un Segundo de Tiempo
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Período = 1/Frecuencia
Amplitud Y Frecuencia
La
amplitud de la vibración indica la severidad del problema.
La
frecuencia de la vibración indica la fuente del problema.
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Aumento De Frecuencia Y Amplitud Al duplicar el giro del ventilador, las ondas se aprecian más cercanas unas a otras, y la frecuencia de giro pasa a ser 10 hertz o 600 CPM. Al aumentar la masa en el punto indicado, la altura de la onda se incrementa.
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Vibración: Qué Medimos? • Desplazamiento: es la amplitud del movimiento/onda. • Velocidad: es la cantidad de desplazamiento en un tiempo. • Aceleración: es el cambio de velocidad en el tiempo.
0
90
180
Acceleration
aceleración
velocidad
Tiempo
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270
Velocity
360
Displacement
desplazamiento
Desplazamiento Es la distancia que viaja un objeto desde su punto de equilibrio. Movimiento de la máquina o estructura relacionado con el esfuerzo. Es la medida dominante a bajas frecuencias (inferiores a 1200 cpm).
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Velocidad Es la rata de cambio del desplazamiento con respecto al tiempo y está relacionado con la fatiga (es el mejor indicador de la energía destructiva total). Es la medida dominante en el rango de frecuencias desde 600 cpm hasta 60.000 cpm.
Eventos en bajas y medias frecuencias (desbalanceo, desalineación, etc.) se aprecian mejor en velocidad. 2012-02-15 ©SKF Slide 17 [Code] SKF [Organisation]
Aceleración Se define como la rata de cambio de la velocidad con respecto al tiempo y esta relacionado con las fuerzas de impacto y/o choques presentes en los componentes de la máquina. Es la medida dominante dominante en altas frecuencias superiores a 60.000 cpm.
Nos indica problemas causados por impactos/choques. Eventos de altas frecuencias (rodamientos, engranajes, lubricación, etc.) se aprecian mejor en aceleración. 2012-02-15 ©SKF Slide 18 [Code] SKF [Organisation]
Cómo Medimos La Vibración? engranaje rodamiento
Rotor
Vibración Global
t Al
TIE
MP O
t im e
c.. re f ja Ba
re af
c..
ia nc e cu fre
TIEMPO
ONDA COMPLEJA EN EL TIEMPO
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Las señales individuales se combinan en una vibración compleja en el tiempo, denominada Vibración Espectral
Vibración Global
Es la energía vibratoria total en un rango de frecuencia: • Incluye la combinación de todas las señales vibratorias dentro de un rango de frecuencia. • No incluye las señales vibratorias fuera del rango de frecuencia especificado. • Lo representa un valor numérico en mm/s, in/s, g´s, gE. 2012-02-15 ©SKF Slide 20 [Code] SKF [Organisation]
Onda En El Tiempo
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Amplitud = Severidad
Vibración Espectral
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Frecuencia = Tipo de Problema
Análisis de Espectros FFT Engranaje Rodamiento re af t l a
Desbalanceo
Espectro FFT cia n Muestra las componentes de las ue c e fr respectivas frecuencias vibraciones en sus (dominio de frecuencias)
ja ba
.. ec r F
...
cia n ue c e fr
amplitud
Titeime mp o
q.
frecuencia
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Unidades De Medición
Inglés
Métrico
Desplazamiento
Mils: pico/pico (p-p)
Micrones: pico/pico (p-p)
Velocidad
in/sec: rms o pico (p)
mm/seg: rms
G: pico (p)
G: rms ó mm/ sec2 : pico
Aceleracion
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Conversión Entre Medidas Para un movimiento armónico los valores pico para desplazamiento, velocidad y aceleración pueden ser calculados con las siguientes fórmulas: Velocidad
= 2πf * D
Aceleración = 2πf * V. = (2πf )² D. D: desplazamiento pico (pulg).
1mil pp =0,001” pp = 25,4 micras pp
F : frecuencia (ciclos/seg).
1hz.(Ciclo/seg) = 60 ciclos/min.
V: velocidad (pulg/seg).
1pulg/seg = 25,4 mm/seg.
A: aceleración (pulg/seg²)
1g = 386,1 pulg/seg² = 9,8 mm/seg²
Π : 3,1416
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2 Configuración De Las Mediciones: Consideraciones Físicas
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Configuración De Las Mediciones Consideraciones físicas: •
Seleccionar las máquinas
•
Seleccionar los planos de medición
•
Seleccionar la posición del sensor
•
Preparar las superficies
•
Seleccionar la técnica de montaje del sensor
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Registro De Planta Es un listado de toda la planta, los equipos y los edificios que pertenecen o se usan como factoria y que están mantenidos por el personal de mantenimiento, aún si es subcontratado. Incluye las máquinas ó equipos que intervienen en el proceso productivo. Estas deben estar correctamente identificadas indicando su posición, tipo, consecutivo entre otros aspectos. También, es de igual manera importante, contar con un diagrama de flujo de proceso que indique las unidades ó lineas de proceso que constituyen el proceso productivo.
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Registro De Planta
Planta Unidad/Área/Línea Activos
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Matriz De Criticidad Provee una herramienta para establecer los niveles de criticidad de los equipos en la planta del cliente, en función de los impactos globales en cuanto a:
• Seguridad y Medio Ambiente. • Calidad y Productividad. • Tiempos operacionales y/o de Ocupación. • Oportunidad de Producción. • Frecuencia de Falla. • Costos de reparación. Esto se efectúa con el objetivo de facilitar la toma de decisiones y prioridades de mantenimiento al momento de iniciar la implementación de un programa PdM. 2012-02-15 ©SKF Slide 30 [Code] SKF [Organisation]
Matriz De Criticidad
Intevalo a 6 meses. A - El Accidentes y/o de personales, reparación son elevados. al medio ambiente daños materiales. Nivel ó Atodo -menor Productos con defectos,agresiones reducción de la velocidad o dey la producción. 241tiempo horas por dia. PARA el costo proceso productivo. En promedio una vez por año. deo acidentes B - El Exposición y/o costo de aadministrativo. riesgos reparación son al medio ambiente o del patrimonio. Nivel 2tiempo óturnos Bparte - Variación de la calidad de lasuportables. produtividad. Dos udel horario PARA proceso productivo. Raramente ocurre. C - El Ningún y/o costo de reparación son irrelevantes. Nivel 3tiempo ó C - No afecta. Ocasionalmente oriesgo. no hace parte del proceso productivo. No afecta el proceso productivo.
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Selección De Las Máquinas: Análisis De Criticidad Críticas - Si la falla o parada ocurre, se para la producción o crea serio riesgo para la seguridad. Equipos esenciales - Si la falla o parada ocurre, la producción es detenida Equipos no esenciales - Si la falla o parada ocurre, puede haber pérdida de producción, sin embargo una unidad de repuesto puede operar simultáneamente, o la reparación no afecta demasiado a la producción.
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Pensando En El Futuro
Rutas de mediciones Planillas de máquinas
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Planos De Medición
Radial – Vertical: reacción del anclaje. – Horizontal: reacción del rodamiento/soporte. Axial: En la trayectoria del eje. Empuje del eje.
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Localización Del Sensor MOTOR
Los puntos siguen la cadena cinemática:
BOMBA Motor lado libre 1 Motor lado acople 2 Caja lado acople 3-4 Caja Eje intermedio 5 - 6 Caja Eje Salida 7–8 Bomba Lado Acople 9 Bomba Lado Libre 10 2012-02-15 ©SKF Slide 35 [Code] SKF [Organisation]
Acelerómetros • Dispositivos resistentes • Operan en bandas anchas de frecuencias (desde cerca de 0 Hz hasta 40 kHz o más) • Buena respuesta en altas frecuencias • Algunos modelos son aptos para altas temperaturas • Requieren electrónica adicional (puede estar dentro del mismo)
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Sensores De Velocidad • Usualmente para medir la vibración del cuerpo de la máquina o soporte. • Efectivos en el rango de baja a media frecuencia (10 Hz a aprox. 1.500 Hz) • Generan su propia señal.
• Realmente, es un Acelerómetro Piezoeléctrico • Tiene un “integrador” interno, para convertir la señal a Velocidad. • Entrega una señal muy limpia. • Útil en aplicaciones On-Line. • También en balanceo de rotores 2012-02-15 ©SKF Slide 37 [Code] SKF [Organisation]
Construcción Básica De Un Sensor Sísmico 6
3 2
5
4 1
1. CAJA DEL CAPTADOR 2. BOBINA DE ALAMBRE 3. AMORTIGUADOR
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4. MASA 5. RESORTE 6. IMAN
Sensor de Desplazamiento por Corrientes Parásitas
• • • •
Miden distancias relativas entre dos superficies Respuesta con exactitud a bajas frecuencias Sensibilidad limitada en alta frecuencia Requieren de fuente externa de alimentación
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Monitoreo De Parámetros Múltiples: Velocidad Y Aceleración Espectro en Velocidad
Espectro en Aceleración
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Aplicación De Sensores 100 Desplazamiento (mils) 10
Amplitud (mils, in/sec, g’s)
Aceleración (g's)
1.0
velocidad (in/sec...)
0.1 Rango normal de operación
1 0.01 10
100
1,000
Frecuencia (Hz)
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10,000
Disco Para Montaje Magnético De Sensores Vista Superior
Vista Lateral El disco se monta con adhesivo
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Montaje De Los Discos Para Sensores Bien
El perfil cóncavo permite el ingreso de aceite.
Mal
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Métodos De Montaje Es rápido y muy sencillo, pero esta sujeto a varias fuentes de error. Es por esto que se deben tener en cuenta los siguientes factores para garantizar una correcta medicion y la obtencion de un dato confiable: • Orientación del sensor • Fuerza ejercida sobre el sensor • Posicionamiento del sensor
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Montaje Con Sensor Manual
Es rápido y muy sencillo, pero está sujeto a varias fuentes de error. Usar únicamente como último recurso en condiciones de difícil acceso.
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Montaje Con Base Magnética
Conveniente para proveer un montaje rápido y temporal. Reduce la respuesta en frecuencia en una relación de aprox. 50 % respecto de la atorn.
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Montaje Con Cemento Adhesivo
Cemento Adhesivo Epóxico
2012-02-15 ©SKF Slide 47 [Code] SKF [Organisation]
Montaje Atornillado
mal
mal
Correcto
bien
mal
2012-02-15 ©SKF Slide 48 [Code] SKF [Organisation]
mal
Rangos De Operación En Acelerómetros Según Tipo De Montaje
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Fijación Del Cable Protección por Salpicado Sujeción del cable
Superficie de la Máquina Protección
Fijo a la Máquina en Movimiento 2012-02-15 ©SKF Slide 50 [Code] SKF [Organisation]
Fijo
3 Configuración De Las Mediciones
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Resolución En Un Espectro De Vibración • Un Colector de Datos ¨muestrea¨ la señal eléctrica proveniente de un sensor de vibración. • La Rata de Muestreo, el Número de Muestras,y la longitud del Registro de Tiempo, determinan ¨Resolución¨y ¨Frecuencia Máxima¨.
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Determinación De Fmax Velocidad Eje
Velocidad, fmax
Aceleración, fmax
(RPM) <1.200 1.200 - 2.400 >2.400
Hz 100 200 500
Hz 1 Khz 2 Khz 5 Khz
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RPM 6.000 12.000 30.000
CPM 60 Kcpm 120 Kcpm 300 Kcpm
Rango De Frecuencias De Acuerdo Al Tipo De Componente
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Cálculo De La Frecuencia Maxima Ejercicio Motor: Velocidad Motor: 3585 rpm Rodamientos: 6312 y 6314 Reductor: Velocidad Entrada: 3585 rpm Velocidad Intermedia: 1800 rpm Velocidad Salida: 900 rpm Engranajes: Z1 30, Z2 50, Z3 25, Z4 60. Bomba: Velocidad Bomba: 900 rpm Número de Pistones: 9
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Características Del Espectro De Vibración • A la señal en el dominio de la Frecuencia se le denomina espectro. • El numero de muestras tomadas en el tiempo determina la Resolución, o Ancho de Banda. • La Resolución es la menor diferencia en frecuencia que puede ser detectada entre dos componentes cercanos. • En un analizador de vibraciones el ancho de banda esta determinado por el Numero de Líneas escogido. • Una Línea es el lugar de un dato en el dominio de la frecuencia. • La Resolución es igual a la banda base dividida entre el numero de líneas.
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4 Configuración De Alarmas Y Manejo De Datos
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Tipos De Alarmas
Límites de valores globales Envolventes de espectros Bandas espectrales Alarmas de fase
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Norma ISO 10816 (Severidad)
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Velocidad - in/sec. (peak)
• Existen criterios Generales, que aplican para gran parte de equipos. • Si se cuenta con historia confiable, se pueden ¨crear¨los niveles de Normalidad y de Alarma para cada máquina en particular. • Los programas para PdM cuentan con herramientas estadísticas para estos fines.
Aceleración - Gs (peak)
Criterios De Evaluación De Severidad
Frecuencia r.p.m. 2012-02-15 ©SKF Slide 60 [Code] SKF [Organisation]
Criterios De Evaluación De Severidad • Las Tendencias son una buena base para establecer periodicidad en las mediciones. • También permiten optimizar los tiempos para intervención de maquinaria. • En un programa de PdM deben establecerse Tendencias para múltiples parámetros: Velocidad, Aceleración, Señal Demodulada, SEE. • Los niveles de Alerta y Peligro deben ajustarse estadísticamente.
2012-02-15 ©SKF Slide 61 [Code] SKF [Organisation]
REPARAR
ALERTA
NORMAL
Valor Global = Sever idad
Tendencia Del Valor Global
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Fecha
Tendencia Del Valor Global
Ajuste de Curva
2012-02-15 ©SKF Slide 63 [Code] SKF [Organisation]
Envolvente De Espectro
Disparo de alarma
2012-02-15 ©SKF Slide 64 [Code] SKF [Organisation]
Bandas Espectrales
2012-02-15 ©SKF Slide 65 [Code] SKF [Organisation]
Alarmas De Fase
2012-02-15 ©SKF Slide 66 [Code] SKF [Organisation]
Detección vs. Análisis
Detección Los límites de alarmas son establecidos para cada medición. Cuando el valor medido supera este límite programado, el software de mantenimiento predictivo o el colector de datos avisa al analista del problema. Análisis El análisis de las medidas de excepción proveen información sobre el problema, y sobre la causa raíz de fallas.
2012-02-15 ©SKF Slide 67 [Code] SKF [Organisation]
5 Análisis Espectral y Análisis de Fase
2012-02-15 ©SKF Slide 68 [Code] SKF [Organisation]
Análisis De Espectros FFT Engranaje Rodamientos re af t l a
Desbalanceo
Espectro FFT muestra las componentes de las cia n vibraciones en sus urespectivas frecuencias e c fre (dominio de frecuencias)
ja ba
.. ec r F
...
cia n ue c e fr
amplitud
Tietim mpe o
q.
frecuencia
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Funciones Forzantes En Un Espectro De Vibración • Mediante algunos cálculos, se establecen puntos específicos en un espectro, en los cuáles se centra gran parte del análisis. • La identificación de componentes dentro de un espectro, inicia al establecer la Frecuencia Fundamental, y a partir de allí, las frecuencias Sincrónicas, No-Sincrónicas, y Sub-Sincrónicas.
•
•
•
•
•
•
• 6 5 4 3 2 1 0 0
2012-02-15 ©SKF Slide 70 [Code] SKF [Organisation]
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Análisis Espectral
Colectar información de equipos Análisis (La calidad del diagnóstico será mejor cada vez que se tenga la mayor información posible de la máquina analizada)
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Técnicas De Análisis Espectral • Obtener los datos históricos de las máquinas. • Identificar la frecuencia de rotación de las máquinas.
Motor: Velocidad Motor: 3585 rpm Rodamientos: 6312 y 6314
Reductor: Velocidad Entrada: 3585 rpm Velocidad Intermedia: 1800 rpm Velocidad Salida: 900 rpm Engranajes: Z1 30, Z2 50, Z3 25, Z4 60. Bomba: Velocidad Bomba: 900 rpm Número de Pistones: 9
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Técnicas De Análisis Espectral
Un análisis eficiente requiere: • Adquirir datos de vibraciones en Velocidad en tres planos, en cada cojinete (H, V, A). • Cuando sea posible, adquirir medición de fase relativa. Esto suele tener gran importancia en el diagnóstico. • Evaluar las vibraciones globales de toda la máquina: Dónde está la fuente de vibración (mayor amplitud) Qué dirección de medición es más importante La frecuencia dominante tiene relación con los elementos rotantes?
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Técnicas de Análisis Espectral • Una vez identificada la frecuencia de rotación, determinar el rango de frecuencias del espectro, • Verifique frecuencias sospechosas de fallas, • Determine la severidad de la falla.
amplitud
1X
2X
3X
RPM x No. Elementos Asociados 4X
frecuencia 2012-02-15 ©SKF Slide 74 [Code] SKF [Organisation]
Amplitud = Severidad
Modelo Espectral (Velocidad)
Baja Baja Frecuencia Frecuencia •Desbalanceo •Desbalanceo •Desalineación •Desalineación •Eléctricos •Eléctricos •Transmisión •Transmisión
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Media Media Frecuencia Frecuencia •Cavitación •Cavitación •Turbulencia •Turbulencia •Rodamientos •Rodamientos •Desajustes •Desajustes
Alta Alta Frecuencia Frecuencia •Rodamientos •Rodamientos •Engranajes •Engranajes •Lubricación •Lubricación
Frecuencia = Tipo de Problema
Ejemplos De Espectros 1 baselinede espectro (norm) Espectro referencia, normal
1X 2X
3X
bearing freq..
gearmesh freq.
Firma del equipo: Colectar mediciones cuando se sabe que la máquina está en buenas condiciones.
2 Mayor que lo normal normal en higher than vibración signal 1 x1X r.p.m.
3 Mayor que lo normal higher than normal en 1X 1 xand r.p.m. y bearing frecuencia cojinete vibraciónde signals
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1 X velocidad de rotación es mayor que lo normal. Indica que la señal ocurre una vez por cada revolución. Típicamente causada por desalineación o desbalanceo.
Un pico mayor que lo normal, en 1X r.p.m., y frecuencia de falla de cojinete, indica que la frecuencia rotacional ya ha causado daño en éste.-
Armónicas
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Bandas Laterales (Sidebands) Se ubican simétricamente, a lado y lado de una frecuencia determinada, y son factor clave en la determinación de la severidad y naturaleza de una falla
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Diagrama En Cascada
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Monitoreo De Parámetros Múltiples: Velocidad Y Aceleración Espectro en Velocidad Eventos en bajas frecuencias, (desbalanceo, desalineación, etc) se aprecian mejor en el espectro en velocidad. En tanto para las fallas de altas frecuencias genera das por rodamientos o engranajes, es mejor el espectro en aceleración.
Espectro en Aceleración 2012-02-15 ©SKF Slide 80 [Code] SKF [Organisation]
Análisis De Fase: Concepto Es la posición de una pieza que vibra en un instante dado respecto a un punto fijo o a otra pieza que vibra.
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Análisis De Fase Periodo
Ángulo de fase Límite superior
Desplazamiento amplitud pico
1 seg....
tiempo
Señal de referencia
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Análisis De Fase
Referencia angular Sensor de fase
Punto pesado
270º
Acelerómetro 180 º
fuerza
0º
tiempo
90 º
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360 º
Interpretación De La Fase
1
4
2
5
3 2012-02-15 ©SKF Slide 84 [Code] SKF [Organisation]
En el transcurso de 360° de revolución del eje, el sensor mide la fuerza máxima positiva cuando el punto pesado está a 90° de su posición inicial (esta posición inicial fue determinada por el tacómetro). El ángulo de fase es = 90°.
Análisis De Fase Relación de fase entre planos vertical y horizontal de un cojinete
El equipo colector normalmente capturará el paso del punto pesado, con una diferencia angular equivalente al ángulo en que están dispuestos los sensores de vibración. Relación de fase entre ambos planos radiales: “90 grados” 2012-02-15 ©SKF Slide 85 [Code] SKF [Organisation]
Análisis De Fase Relación de fase en el plano axial de dos cojinetes
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Medición De Fase (Dirección Del sensor) Figura 1
En la misma dirección la medición de fase es real
Figura 2
En dirección opuesta, las fases medidas se oponen 180º a la real.º .
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Tabla De Análisis De Fase Plano primario Masa
Radial
Masa voladizo Axial y radial Eje torcido Axial y radial
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Angular
Axial
Paralela
Radial
Combinación
Axial y radial
Estructural
Radial
Pata floja
Radial
Roce
Axial y radial
Frecuencia Relación de fase Dominante DESBALANCEO 1X 90° cuando el sensor se mueve de la posición hor a la vert.. 1X Lectura axial en fase 1X
180° de cambio en el sentido axial, radial en fase DESALINEACION 1X, 2X 180° de diferencia en el sentido axial y entre ambos equipos 1X, 2X 180° de diferencia en el sentido radial, en ambos lados del acople. De vertical a horizontal, en el mismo cojinete mostrará 0° o 180° 1X, 2X Diferencia de 180° radial y axial a ambos lados del acoplamiento FLOJEDADES MECANICAS 1X Cambio de fase de 180° entre la pata de la.máquina, fundación, base 1X,2X La fase cambia cuando se aprietan los bulones 1X , 2X ….10X La fase es inestable entre una lectura y otra
6 Análisis De Problemas Típicos De . Máquinas
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Desbalanceo
Estático
En cupla
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Desbalanceo - Diagnóstico
Desbalanceo estático vibración en toda la máquina “en fase”
Desbalanceo en cupla vibración en toda la máquina “desfasada 180 grados
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Desbalanceo - Causa Y Efecto
1x Alta 1 x
Armónicas de 1 x bajas 2x
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3x
Desalineación
Desalineación Angular
Desalineación Paralela
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Desalineación - Causa Y Efectos Desalineación angular
2012-02-15 ©SKF Slide 94 [Code] SKF [Organisation]
Desalineación paralela
Desalineación - Diagnóstico
Alta 1X y-o 2X, 3X
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Desalineación - Resúmen Desalineación Angular Mediciones axiales en los cojinetes, a ambos lados del acoplamiento, desfasadas 180 grados Desalineación Paralela Mediciones radiales en los cojinetes, en ambos lados del acoplamiento, desfasadas 180 grados.
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Cojinetes Desalineados
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Soltura Mecánica
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Soltura Mecánica - Diagnóstico
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La Fase En La Soltura Estructural
Comportamiento Normal: Mediciones verticales entre soporte, base metálica, y base de concreto, desfasadas menos de 30 grados. Comportamiento Anormal: Mediciones verticales entre soporte, base metálica, y base de concreto, desfasadas entre 0 y 180 grados.
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Eje Torcido
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Eje Torcido - Diagnóstico 1 - Las mediciones axiales en los extremos de la máquina, tienen típicamente 180 de desfasaje, 2 - Las mediciones radiales están típicamente en fase.
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Resonancia
Amplitud
Margen de Separación
Primer crítica
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Velocidad de operación
Segunda crítica
7 Monitoreo De Rodamientos -Métodos de Procesamiento-
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¿Porqué Fallan Los Rodamientos? Lubricación inadecuada - excesiva - insuficiente - contaminada
Excesiva carga causada por: - desalineación - desbalanceo - eje torcido excentricidad - etc.
Impronta en pista exterior
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Incorrecto manipuleo o montaje Tiempo
Curva Típica De Falla De Rodamientos Vibración Período de alarma Falla del rodamiento
Detección por emisión acústica Detección por ruido
Inicio de la falla Detección por vibraciones
Tiempo
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Etapas De La Avería Etapa 1
Etapa 2 Aparecen armónicas de frecuencias de defectos
No hay cambio aparente en el espectro de velocidad
Rango de Frec. Fundamentales
Rango de Armónicas
Etapa 3 Aparecen frecuencias fundamentales de defectos, y pueden tener bandas laterales
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Etapa 4 Las armónicas de defectos desarrollan múltiples bandas laterales. La frecuencia fundamental crece, también con b.l.
Frecuencias De Fallas De Rodamientos BPFO Frecuencia de falla en pista exterior BPFI Frecuencia de falla en pista interior BSF Frecuencia de rotación de los elementos rodantes FTF Frecuencia de rotación de la jaula
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Espectro De Frecuencias De Fallas
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Procesamiento De Señales Envolvente SEE (spectral emitted energy) HFD (high frequency detection)
Valor global de vibraciones ( incluida la señal de falla del rodamiento)
señal de falla del rodamiento
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Envolvente 1 - Espectro típico en velocidad
2 - Proceso de envolvente en aceleración
El filtro pasabanda es especificado teniendo en cuenta la frecuencia armónica de falla que sea de interés.
3 - Proceso de envolvente de aceleración Los eventos en bajas frecuencias son filtrados (eliminados). Se hace un zoom en las armónicas de alta frecuencia, dado que son bajas señales, dentro del ruido. Estas luego son demoduladas y expresadas en la frecuencia del defecto fundamental.
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4 - Espectro de envolvente de aceleración Frecuencia del defecto fundamental
Señal resultante de envolvente medida en gE Armónicas de la fundamental
Filtro De Envolvente Filtro Pasabanda
acelerómetro
Detector de envolvente
Espectro FFT
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Tablas De Severidad Envelope
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SEE Technology: Energía Espectral Emitida
Detección de: • Problemas de lubricación • Defectos incipientes en rodamientos y engranajes
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SEE Análisis Numérico 0 – 3 No identifica problemas 3 – 20 Problema de lubricación, contaminación, defecto de rodamiento con poca carga, o pequeña avería con carga normal. 20 - 100 Defecto de rodamiento o contaminación del lubricante > 100 Problema severo de rodamiento “Se recomienda que use esta carta solamente como guía. Su experiencia en la tendencia de las mediciones determinará el camino válido”.
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Zona de carga de rodamiento
SEE Análisis De Espectros
La medición SEE monitorea la frecuencia ultrasónica en que ocurre esta emisión (150 - 500 kHz) y filtra todos los eventos rotacionales. Las señales acústicas provenientes de defectos de rodamientos incipientes son resaltados y mostrados como picos a la frecuencia de defecto.
2012-02-15 ©SKF Slide 116 [Code] SKF [Organisation]
HFD - High Frequency Detection Monitoreo en el rango de alta frecuencia (defectos de rodamientos) Usa sensor en resonancia para amplificar la señal de baja energía Indica con un valor numérico el estado bueno-malo
frecuencia
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8 Tablas de Diagnóstico de . Vibraciones
2012-02-15 ©SKF Slide 118 [Code] SKF [Organisation]
ISO 10816: Tabla De Diagnóstico De Vibraciones (Eje Horizontal)
Desbalanceo
Excesiva Excesiva Excesiva Excesiva vibración vibración vibración vibración horizontal vertical axial estructural indica: indica: indica: indica: SI NO NO NO HORIZ. > AXIAL
Desalineación
NO
SI
SI
NO
AXIAL > HORIZ.
Flojedades
SI
SI
NO
SI
VERT. = HORIZ.
Fallas eléctricas
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.
.
.
.
Cortar la alimentación eléc. Si la vibración cesa el origen es eléctrico
ISO 10816: Tabla De Diagnóstico De Vibraciones (Cantilever)
Desbalanceo Desalineación Flojedades Fallas eléctricas
Excesiva Excesiva Excesiva Excesiva vibración vibración vibración vibración horizontal vertical axial estructural indica: indica: Indica: indica: SI NO SI NO HOR. Y AXIAL > VERTICAL SI NO SI NO HORIZ. Y AXIAL > VERTICAL SI SI NO SI VERT. = HORIZ. .
.
.
.
Cortar la alimentación eléc. Si la vibración cesa el origen es eléctrico
Usar fase para diferenciar desbalanceo de desalineación 2012-02-15 ©SKF Slide 120 [Code] SKF [Organisation]
ISO 10816: Tabla De Diagnóstico De Vibraciones (Eje Vertical) Excesiva Excesiva Excesiva Excesiva vibración vibración vibración vibración radial 1 radial 2 axial estructural Indica: indica: Indica: indica: SI NO NO NO RADIAL > AXIAL
Desbalanceo Desalineación
SI
NO
SI
NO
Flojedades
SI
NO
NO
SI
Fallas eléctricas
.
.
.
.
RADIAL > AXIAL
Cortar la alimentación eléc. Si la vibración cesa el origen es eléctrico
RADIAL 1 Y RADIAL 2 DIFIEREN EN 90 GRADOS
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Plano primario Masa
Radial
Masa voladizo Axial y radial Eje torcido Axial y radial
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Angular
Axial
Paralela
Radial
Combinación
Axial y radial
Estructural
Radial
Pata floja
Radial
Roce
Axial y radial
Frecuencia Relación de fase Dominante DESBALANCEO 1X 90° cuando el sensor se mueve de la posición hor a la vert.. 1X Lectura axial en fase 1X
180° de cambio en el sentido axial, radial en fase DESALINEACION 1X, 2X 180° de diferencia en el sentido axial y entre ambos equipos 1X, 2X 180° de diferencia en el sentido radial, en ambos lados del acople. De vertical a horizontal, en el mismo cojinete mostrará 0° o 180° 1X, 2X Diferencia de 180° radial y axial a ambos lados del acoplamiento FLOJEDADES MECANICAS 1X Cambio de fase de 180° entre la pata de la.máquina, fundación, base 1X,2X La fase cambia cuando se aprietan los bulones 1X , 2X ….10X La fase es inestable entre una lectura y otra
Práctica 1
Medición de la amplitud global producida por el desbalanceo
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Práctica 2
Toma de espectros FFT Utilización del colector analizador
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Fase - Revisión 1
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Fase - Revisión 2
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Fase - Revisión 3
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Revisión
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