La importancia del análisis de vibraciones de maquinas rotatorias

Noviembre 29th, 2016 | 1838
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En palabras simples,  la vibración es un fenómeno que podemos definir como un movimiento continuo, repetitivo y periódico provocado por fuerzas externas.  Ahora bien, todo elemento existente en el mundo está expuesto a fuerzas que tienen como resultado que dicho elemento inicie una transformación de su estado estático a un estado dinámico en movimiento.  En este caso, nos referimos a un movimiento vibratorio.

Trasladando este concepto físico a la realidad industrial, las máquinas no escapan a la injerencia de este fenómeno.  Una máquina está conformada de múltiples componentes que tienen un comportamiento vibracional particular asociado a diferentes factores, pero el principal dentro de cada máquina es la velocidad de operación de la misma.  Cada componente genera un comportamiento vibratorio distintos e independiente de los demás elementos, lo que permite que el personal especializado pueda detectar -mediante equipos de instrumentación de tecnología avanzada- las alteraciones del comportamiento típico o normal de estos elementos.

ISATECK recomineda el monitoreo de vibraciones con equipos marca Shinkawa

Actualmente, el análisis de vibraciones mecánicas es una de las técnicas modernas de monitoreo de la condición de las maquinas, tanto rotativas como alternativas, que permite revelar un estado o condición de estas.  La aplicación de esta tecnología es una de las piedras angulares de los sistemas de mantenimiento modernos que operan bajo la filosofía de confiabilidad operacional, es decir, permite detectar fallas que podrían impactar la operación y la producción de la empresa mucho antes de que estas ocurran, haciendo un uso coherente, eficiente y eficaz de los recursos (económicos, humanos, etc.).

¿Qué variables vigilar?

Hoy en día, muchos analistas se conforman con evaluar las gráficas espectrales o gráficas FFT (del ingles “Fast Fourier Transform”, Transformada Rápida de Fourier), donde se evalúa Frecuencia y Amplitud como variables asociadas a una seria de comportamientos de las frecuencias típicas de estado normal o de falla que pudieran determinar como modo de falla de una firma espectral.  En tanto, los analistas  con mas experiencia van mas allá de un análisis de espectro, y analizan las ondas de tiempo o gráficas base-tiempo, donde las variables a analizar y determinar son Periodo, Frecuencia y Amplitud.

Sin embargo, las variables que debemos evaluar son todas la que nos permitan detectar anomalías presentes en una maquina.  Las vibraciones no solo son consecuencias de una falla mecánica, sino también el resultado de la alteración de las condiciones del proceso bajo las que fue diseñada la maquina en una operación eficiente.  Esta alteración puede derivar en un mal funcionamiento de las maquina, dando lugar a la generación de comportamientos vibracionales anómalos.

Desde el punto de vista de un analista con experiencia y conocimientos amplios en el área, se debería monitorear variables como la velocidad de operación, frecuencias, periodos, amplitudes, fases y temperaturas, así como también verificar las variables de proceso cada vez que se efectúe un análisis y compararlos frente al comportamiento vibracional de la maquina.

Buenas prácticas

equipo de medicion vibraciones

al realizar este tipo de análisis se sugiere:

  • Conocimiento de diseño  y operación de la maquina.
  • Levantamiento de información técnica de la maquina y características especiales de diseño.
  • Establecimiento de parámetros de vibración de evaluación a ser efectuada.  Por ejemplo: vibración en desplazamiento, vibración en velocidad, vibración de aceleración, detección de peaks de energía o transformación de Hilbert, análisis de ondas, rango de frecuencias necesarias, entre otros.
  • Establecer periodos de monitoreo y análisis según matriz de evaluación de riesgo de la maquina o criticidad en caso que este monitoreo sea periódico.
  • Generar un AMEF (Análisis y Modo de Efecto de Falla) de vibraciones para cada maquina.
  • Establecer niveles de severidad o monitoreo permisible y de alerta de cada maquina.

Periodicidad

No hay normativa o regla que establezca la periodicidad de inspecciones de vibraciones en un equipo, por lo que se debe aplicar la lógica, la verificación de necesidades y requerimiento. Una técnica que se aplica muy frecuentemente para determinar la frecuencia de inspección es la creación de matrices de criticidad de las maquinas.  No obstante, esta depende mucho de las Políticas de mantenimiento de la empresa, filosofías aplicadas y necesidades del cliente.

En este sentido, existen factores que deben ser tomados en consideración, tales como:

  • Criticidad de la maquina dentro del proceso de producción.
  • Dificultad a la hora de efectuar algún mantenimiento.
  • Costos asociados a la intervención de la maquina.
  • Rapidez y facilidad con los cuales pueden obtener los repuestos dentro de los lapsos establecidos en una intervención.
  • Ubicación de la planta, si se encuentra en sitios de fácil acceso o en localidades remotas.

Una practica recomendable seria, una vez detectada una falla incipiente, ir incrementando la frecuencia de inspección, de manera de determinar la tasa de avance de la falla y establecer el momento adecuado de un mantenimiento, para así, evitar una parada intempestiva que merme la producción.

En todo caso, siempre el mejor concejo es conocer la maquina, su diseño y operación y evaluar la tendencia en el tiempo, ya que la alteración de los patrones típicos de vibración es un síntoma inequívoco de la presencia de fallas.

Artículo gentileza de ET&S. Por José E. Sjöstrand Franco P.E., Applications Engineer & Machinery Diagnostic Solutions de SEC of America, Inc. www.ets-chile.cl