UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

UNIDAD DE POSGRADO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

PRESENTADO POR:

CANEZ ARCHI, WILLIAM AGUSTIN

CHUCO CHUQUILLANQUI, EDUARDO

FLORES RAMOS, OMAR PABLO

MORALES SANTIVÁÑEZ, WILFREDO VÍCTOR

PEÑA MEZA, MAGDA VILMA

Curso

MANTENIMIENTO BASADO EN LA CONDICIÓN

Docente

M.Sc. BRECIO DANIEL LAZO BALTAZAR

HUANCAYO – PERÚ

2015

MANTENIMIENTO BASADO EN LA CONDICION

ANALISIS DE VIBRACIONES PARA MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA

ii

iii

CONTENIDO

CONTENIDO ...................................................................................................... iii

RESUMEN ......................................................................................................... v

INTRODUCCIÓN ............................................................................................... vi

Capítulo 1: .......................................................................................................... 1

Capítulo 2: .......................................................................................................... 2

Capítulo 3: .......................................................................................................... 3

Capítulo 4: MANTENIMIENTO BASADO EN LA CONDICION .......................... 4

4.1 Preparativos de la Medición ........................................................................................................... 8

4.2 Sentido de orientación de las mediciones..................................................................................... 14

4.3 Aplicación de las normas ............................................................................................................. 16

4.4 Descripción de lugares a medir .................................................................................................... 20

4.5 Evaluación de los resultados obtenidos ........................................................................................ 23

4.6 Aplicación del mantenimiento basado en la condición – maquina chancadora primaria cónica en

planta concentradora ............................................................................................................................... 29

4.7 Posibles causas de los altos valores vibratorios de una chancadora ............................................. 30

CONCLUSION ................................................................................................. 31

RECOMENDACIONES .................................................................................... 33

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................ 34

ANEXO ............................................................................................................. 35

Prueba de desgaste MT- tribología ................................................................. 36

iv

v

RESUMEN

El presente estudio tiene por objeto aplicar el mantenimiento basado en la

condición, mediante un análisis de vibraciones para mantenimiento de

maquinaria.

Inicialmente se definió los instrumentos de medidas, luego los puntos críticos

donde se debe tomar las muestras, tales como cargas Axial, Radial y

Tangencial, luego se mencionan las principales normas internacionales, tales

como los ISO 4867, ISO 10816 entre otros, para finalmente aplicarlos a una

chancadora primaria de una concentradora

Palabras claves: Vibración, acelerómetro.

vi

INTRODUCCIÓN

Sin dudas, el desarrollo de nuevas tecnologías ha marcado sensiblemente la

actualidad industrial mundial. En los últimos años, la industria mecánica se ha

visto bajo la influencia determinante de la electrónica, la automática y las

telecomunicaciones, exigiendo mayor preparación en el personal, no sólo

desde el punto de vista de la operación de la maquinaria, sino desde el punto

de vista del mantenimiento industrial.

La realidad industrial, matizada por la enorme necesidad de explotar eficaz y

eficientemente la maquinaria instalada y elevar a niveles superiores la actividad

del mantenimiento. No remediamos nada con grandes soluciones que

presuponen diseños, innovaciones, y tecnologías de recuperación, si no

mantenemos con una alta disponibilidad nuestra industria.

Es decir, la Industria tiene que distinguirse por una correcta explotación y un

mantenimiento eficaz. En otras palabras, la operación correcta y el

mantenimiento oportuno constituyen vías decisivas para cuidar lo que se tiene.

vii

El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el punto futuro de

falla de un componente de una máquina, de tal forma que dicho componente

pueda reemplazarse, con base en un plan, justo antes de que falle. Así, el

tiempo muerto del equipo se minimiza y el tiempo de vida del componente se

maximiza.

Esta técnica supone la medición de diversos parámetros que muestren una

relación predecible con el ciclo de vida del componente. Algunos ejemplos de

dichos parámetros son los siguientes:

Vibración de cojinetes

Temperatura de las conexiones eléctricas

Resistencia del aislamiento de la bobina de un motor

El uso del mantenimiento predictivo consiste en establecer, en primer lugar,

una perspectiva histórica de la relación entre la variable seleccionada y la vida

del componente. Esto se logra mediante la toma de lecturas (por ejemplo la

vibración de un cojinete) en intervalos periódicos hasta que el componente

falle. La figura muestra una curva típica que resulta de graficar la variable

(vibración) contra el tiempo

En el último tiempo se ha dado la tendencia a aplicar mantenimiento predictivo

o sintomático, sea, esto mediante vibroanálisis, análisis de aceite usado,

control de desgastes, etc.

Los Autores

Capítulo 1:

ENTREGADO COMO PRIMERA TAREA

2

Capítulo 2:

ENTREGADO COMO SEGUNDA TAREA

3

Capítulo 3:

ENTREGADO COMO TERCERA TAREA

4

Capítulo 4:

MANTENIMIENTO BASADO EN LA CONDICION

ANALISIS DE VIBRACIONES PARA MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA

Sin dudas, el desarrollo de nuevas tecnologías ha marcado sensiblemente la

actualidad industrial mundial. En los últimos años, la industria mecánica se ha

visto bajo la influencia determinante de la electrónica, la automática y las

telecomunicaciones, exigiendo mayor preparación en el personal, no sólo

desde el punto de vista de la operación de la maquinaria, sino desde el punto

de vista del mantenimiento industrial.

La realidad industrial, matizada por la enorme necesidad de explotar eficaz y

eficientemente la maquinaria instalada y elevar a niveles superiores la actividad

del mantenimiento. No remediamos nada con grandes soluciones que

presuponen diseños, innovaciones, y tecnologías de recuperación, si no

mantenemos con una alta disponibilidad nuestra industria.

5

Es decir, la Industria tiene que distinguirse por una correcta explotación y un

mantenimiento eficaz. En otras palabras, la operación correcta y el

mantenimiento oportuno constituyen vías decisivas para cuidar lo que se tiene.

DEFINICIÓN DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO.

El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el punto futuro de

falla de un componente de una máquina, de tal forma que dicho componente

pueda reemplazarse, con base en un plan, justo antes de que falle. Así, el

tiempo muerto del equipo se minimiza y el tiempo de vida del componente se

maximiza.

OBJETIVOS:

Detectar condiciones del equipo en operación, sin pérdida de tiempo

reduciendo los paros del mantenimiento.

Monitorear y hacer seguimiento al comportamiento y tendencia del

equipo detectado con problemas, para que este siga trabajando sin

riesgo para la operación, el equipo y el personal y llevarlo a una

reparación planeada.

Reducir los costos debido al uso máximo de los componentes, que son

diseñados para el desgaste y no a un cambio en una fecha determinada.

Mejorar la confiabilidad y disponibilidad del equipo.

6

ORGANIZACIÓN PARA EL MANTENIMIENTO PREDICTIVO.

Esta técnica supone la medición de diversos parámetros que muestren una

relación predecible con el ciclo de vida del componente. Algunos ejemplos de

dichos parámetros son los siguientes:

Vibración de cojinetes

Temperatura de las conexiones eléctricas

Resistencia del aislamiento de la bobina de un motor

El uso del mantenimiento predictivo consiste en establecer, en primer lugar,

una perspectiva histórica de la relación entre la variable seleccionada y la vida

del componente. Esto se logra mediante la toma de lecturas (por ejemplo la

vibración de un cojinete) en intervalos periódicos hasta que el componente

falle. La figura muestra una curva típica que resulta de graficar la variable

(vibración) contra el tiempo

Fig.4.1: Curva tipica de vibracion contra el tiempo.

7

Como la curva lo sugiere, deberán reemplazarse los cojinetes subsecuentes

cuando la vibración alcance 1,25 in/seg (31,75 mm/seg). Los fabricantes de

instrumentos y software para el mantenimiento predictivo pueden recomendar

rangos y valores para reemplazar los componentes de la mayoría de los

equipos, esto hace que el análisis histórico sea innecesario en la mayoría de

las aplicaciones.

METODOLOGÍA DE LAS INSPECCIONES.

Una vez determinada la factibilidad y conveniencia de realizar un

mantenimiento predictivo a una máquina o unidad, el paso siguiente es

determinar la o las variables físicas a controlar que sean indicativas de la

condición de la máquina. El objetivo de esta parte es revisar en forma detallada

las técnicas comúnmente usadas en el monitoreo según condición, de manera

que sirvan de guía para su selección general. La finalidad del monitoreo es

obtener una indicación de la condición (mecánica) o estado de salud de la

máquina, de manera que pueda ser operada y mantenida con seguridad y

economía.

Por monitoreo, se entendió en sus inicios, como la medición de una variable

física que se considera representativa de la condición de la máquina y su

comparación con valores que indican si la máquina está en buen estado o

deteriorada. Con la actual automatización de estas técnicas, se ha extendido la

acepción de la palabra monitoreo también a la adquisición, procesamiento y

almacenamiento de datos. De acuerdo a los objetivos que se pretende alcanzar

8

con el monitoreo de la condición de una máquina debe distinguirse entre

vigilancia, protección, diagnóstico y pronóstico.

Vigilancia de máquinas. Su objetivo es indicar cuándo existe un

problema. Debe distinguir entre condición buena y mala, y si es mala

indicar cuán mala es.

Protección de máquinas. Su objetivo es evitar fallas catastróficas.

Una máquina está protegida, si cuando los valores que indican su

condición llegan a valores considerados peligrosos, la máquina se

detiene automáticamente.

Diagnóstico de fallas. Su objetivo es definir cuál es el problema

específico. Pronóstico de vida la esperanza a. Su objetivo es estimar

cuánto tiempo más Podría funcionar la máquina sin riesgo de una

falla catastrófica.

En el último tiempo se ha dado la tendencia a aplicar mantenimiento predictivo

o sintomático, sea, esto mediante vibroanálisis, análisis de aceite usado,

control de desgastes, etc.

4.1 Preparativos de la Medición

El primer analizador de vibración fue el cerebro humano, combinado con

los sentidos del oído y del tacto, y todavía es uno de los mejores cuando

el sujeto está bien entrenado. Muchos operadores de máquinas y gente

de mantenimiento son capaces de diagnosticar problemas de máquinas

por el tacto y con el uso de su fiel mango de escoba o desarmador para

9

transmitir el sonido de un rodamiento al oído. El mecanismo del oído

humano es extremadamente apto para reconocer patrones y muchas

veces es capaz de reconocer las firmas distintivas, causadas por un

defecto tal como una astilla en el anillo de un rodamiento con bolas.

TRANSDUCTORES DE VIBRACION

Para medir las vibraciones se utilizan transductores de vibración, los

cuales son aparatos que producen una señal eléctrica que es análogo al

movimiento vibratorio al cual está sujeto. Los tipos diferentes de

transductores responden a parámetros diferentes de la fuente de

vibración, como se puede apreciar en la tabla siguiente.

Tabla 4.1: Tipo de transductores de vibraciones

Nombre Sensible a

Sensor de proximidad Desplazamiento

Sensor de velocidad Velocidad

Acelerómetro Aceleración

A continuación examinaremos las características de esos transductores.

a) El sensor de proximidad

El sensor de proximidad, también llamado "Sensor de Corriente de

Remolino", o "Transductor de Desplazamiento" es una unidad de montaje

permanente, y necesita un amplificador que condiciona la señal para

generar un voltaje de salida, proporcional a la distancia entre el

transductor y la extremidad de la flecha. Su operación está basada en un

principio magnético y por eso, es sensible a las anomalías magnéticas en

la flecha. Se debe tener cuidado para evitar que la flecha sea

10

magnetizada y que de esta manera, la señal de salida sea contaminada.

Es importante saber que el transductor mide el desplazamiento relativo

entre el rodamiento y el gorrón. , y no mide el nivel de vibración total de la

flecha o del cárter. El transductor de desplazamiento está por lo general

instalado en grandes máquinas con rodamientos con gorrones, donde se

usa para detectar fallas en los rodamientos y para apagar la máquina

antes que ocurra una falla catastrófica.

Fig. 4.1: Sensor de desplazamiento

Esos transductores se usan mucho en pares, separados por una

diferencia de orientación de 90 grados. Se pueden conectar a los platos

horizontales y verticales de un osciloscopio para señalar la órbita o la ruta

del gorrón, cuando está dando vueltas en el rodamiento.

La frecuencia de respuesta del transductor de desplazamiento va desde 0

hz hasta alrededor de 1 000 hz.

b) El sensor de velocidad.

Algunos sensores de velocidad están hechos con una bobina móvil fuera

de un imán estacionario. El principio de operación es el mismo. Un otro

tipo de transductor de velocidad consiste en un acelerómetro con un

11

integrador electrónico incluido. Esta unidad se llama un velómetro y es en

todos los aspectos superiores al sensor de velocidad sísmico clásico.

Fig. 4.2: Sensor de velocidad

El sensor de velocidad fue uno de los primeros transductores de

vibración, que fueron construidos. Consiste de una bobina de alambre y

de un imán colocado de tal manera que si se mueve el cárter, el imán

tiende a permanecer inmóvil debido a su inercia. El movimiento relativo

entre el campo magnético y la bobina induce una corriente proporcional a

la velocidad del movimiento. De esta manera, la unidad produce una

señal directamente proporcional a la velocidad de la vibración. Es

autogenerado y no necesita de aditamentos electrónicos

acondicionadores para funcionar. Tiene una impedancia de salida

eléctrica relativamente baja que lo hace relativamente insensible a la

inducción del ruido.

Aun tomando en cuenta estas ventajas, el transductor de velocidad tiene

muchas desventajas, que lo vuelven casi obsoleto para instalaciones

nuevas, aunque hoy en día todavía se usan varios miles. Es relativamente

12

pesado y complejo y por eso es caro, y su respuesta de frecuencia que va

de 10 Hz a 1000 Hz es baja. El resorte y el imán forman un sistema

resonante de baja frecuencia, con una frecuencia natural de 10 Hz. La

resonancia tiene que ser altamente amortiguada, para evitar un pico

importante en la respuesta a esta frecuencia. El problema es que la

amortiguación en cualquier diseño práctico es sensible a la temperatura, y

eso provoca que la respuesta de frecuencia y la respuesta de fase

dependan de la temperatura.

c) El acelerómetro

El acelerómetro de tipo de compresión como se muestra en el diagrama

fue el primer tipo a ser desarrollado. Por lo general se prefiere el

acelerómetro del tipo de cizallamiento, configurado de tal manera que el

elemento activo está sujeto a fuerzas de cizallamiento.

Fig. 4.3: Acelerometro de tipo de compresión

También hay otros tipos de diseños para acelerómetros.

Se puede considerar al acelerómetro piezoeléctrico como el transductor

estándar para medición de vibración en máquinas. Se produce en varias

13

configuraciones, pero la ilustración del tipo a compresión sirve para

describir el principio de la operación. La masa sísmica está sujetada a la

base con un perno axial, que se apoya en un resorte circular. El elemento

piezoeléctrico está ajustado entre la base y la masa. Cuando una materia

está sujeta a una fuerza, se genera una carga eléctrica entre sus

superficies. Si se incrementa la temperatura de un material piezoeléctrico,

se va llegar al llamado "punto curie" o " temperatura curie" y se pierde la

propiedad piezoeléctrica. Una vez que esto pasa, el transductor está

defectuoso y no se puede reparar.

El acelerómetro piezoeléctrico está muy estable sobre largos periodos.

Mantendrá su calibración si no se le maltrata. Las dos maneras de que se

puede dañar un acelerómetro son la exposición a un calor excesivo y la

caída en una superficie dura. Una pequeña cuarteadura causará una

reducción en la sensibilidad y también afectará de manera importante a la

resonancia y a la respuesta de frecuencia. Es una buena idea calibrar los

acelerómetros una vez al año.

La mayoría de los acelerómetros que hoy en día se usan en la industria

son del tipo "PCI", lo que quiere decir que tienen un preamplificador

interno de circuito integrado. Este preamplificador recibe su energía de

la polarización de la corriente directa por el alambre de la misma señal,

así que no se necesita alambrado suplementario. El aparato con que está

conectado el aparato debe tener su fuerza de corriente directo disponible

para este tipo de transductor. El acelerómetro PCI tendrá un límite de baja

frecuencia, debido al mismo amplificador y este se sitúa generalmente a 1

14

Hz para la mayoría de las unidades disponibles comercialmente. Algunas

unidades fueron diseñadas especialmente para ir hasta 0,1 Hz si se

necesita datos de muy baja frecuencia.

Cuando se coloca un acelerómetro es importante que la ruta de vibración

desde la fuente hacia el acelerómetro sea la más corta posible,

especialmente si se está midiendo la vibración en rodamientos con

elementos rodantes.

Tabla 4.2: Rango de frecuencias de transductores de vibración

4.2 Sentido de orientación de las mediciones

Ubicación de los puntos de prueba:

En general se debe colocar el transductor de prueba lo más cerca posible

del rodamiento, con metal sólido entre el rodamiento y el sensor. Se debe

evitar la colocación en las gorras de rodamientos, ya que son hechas de

metal delgado y conducen muy poco la energía de vibración. Si es posible

habrá que seleccionar los lugares de ubicación de tal manera que no haya

juntas entre metal y metal, entre el rodamiento y el sensor, como el

mostrado en la figura.

15

Fig. 4.4: Ubicación de los puntos de prueba

Ubicaciones de acelerómetros

En general se ha encontrado que para motores de menos de alrededor

de 50 HP un punto de prueba es adecuado, pero para motores de más

de 50 HP cada rodamiento debería de tener su propio punto de prueba.

En las máquinas sensibles a los daños en los rodamientos y en las que

los problemas de rodamientos se deberían detectar lo más temprano

posible, cada rodamiento debería tener su propio punto de prueba.

Orientación de los sensores de vibración

En cualquier programa de monitoreo de máquinas, el hecho que los datos

sean recopilados de manera exactamente igual cada vez que se hace una

medición es extremadamente importante. Eso para asegurar que los

datos se pueden repetir y que se pueda establecer una tendencia en el

tiempo. Por esa razón no se recomienda el uso de transductores

manuales. Los datos los más confiables se recopilan cuando el

transductor está montado con botón en la superficie de la máquina.

16

Mediciones triaxiales

Para ayudar en la determinación de problemas de máquinas es muy útil

obtener datos de vibración de cada punto de medición en tres direcciones.

Esas direcciones se llaman Axial, Radial, y Tangencial.

Axial es la dirección longitudinal del motor, radial es la dirección desde el

transductor hacia el centro de la flecha siguiendo la dirección de un radio,

y tangencial es 90 grados de radial, tangente a la flecha.

Fig. 4.5: Mediciones triaxiales

Esas direcciones se llaman radial, tangencial y axial, respectivamente.

El archivo inicial de la máquina usa la abreviación RTA para este tipo de

montaje.

4.3 Aplicación de las normas

La normativa relacionada con la medición de vibraciones es amplia y

variada en su temática, a continuación se resumen algunas normas:

a) ISO 2372: “Guía para la aceptación de la Amplitud de Vibración”

Norma para maquinaria rotativa operando desde 600 hasta 12000 rpm.

Especifica niveles de velocidad general de vibración en lugar de niveles

espectrales, resultados que pueden ser algo engañosos.

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ISO 2372, especifica los límites de velocidad de vibración basándose en

los caballos de vapor de la máquina y cubre un rango de frecuencias

desde 10 Hz hasta 1000 Hz. Debido al rango limitado de alta frecuencia,

se puede fácilmente dejar pasar problemas de rodamientos con

elementos rodantes. Esta norma está considerada actualmente

obsoleta, siendo reemplazada por la actual ISO 10816 e ISO 4867.

b) ISO 4867: “Código para la Ejecución de Mediciones Vibraciones

Presentación de Resultados”.

Esta norma nos resulta algo más completa que la anterior, para la

realización de las pruebas debe considerarse condiciones uniformes de

funcionamiento, es decir normales. En esta norma se usa la unidad

primaria de medición el valor Peak.

Tabla 4.3: Rango de severidad de vibración: ISO 4867, ISO 10816

18

Rangos de severidad de vibración para Máquinas:

- Máquinas pequeñas (clase I),

- Máquinas de tamaño Mediano (clase II),

- Máquinas grandes (clase III), y

- Turbo- máquinas (clase IV).

c) ISO 10816: “Evaluación de Máquinas - Vibraciones y Medición de

partes no rotativas”

Esta norma entrega las guías específicas para la evaluación de severidad

de vibración medidas en apoyos, montajes o soportes de máquinas

industriales cuando esta medida se realizas in situ.

Consta de 6 partes:

- ISO 10816- 1: Reglas generales.

- ISO 10816- 2: Turbina de gas y Generadores sobre 50 MW con

velocidades de operación de: 1500 rpm, 1800 rpm, 3000 rpm y 3600

rpm.

- ISO 10816- 3: Máquinas industriales con potencia nominal por encima

de 15 kW y velocidades entre 120 rpm y 15000 rpm, medidas In Situ.

- ISO 10816- 4: para Turbinas a Gas.

- ISO 10816- 5: Máquinas con potencia hidráulica, plantas generadoras y

de bombeo.

- ISO 10816- 6: Corresponden a máquinas reciprocantes con potencia

por sobre 100 kW.

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Las máquinas que entran en esta clasificación de la norma incluyen

lo siguiente:

- Turbinas a vapor con potencia sobre los 50 MW

- Partes de turbinas a vapor con potencia mayor que 50MW y

velocidades debajo de 1500 r/min o sobre 3600 r/min (no incluidas en

ISO 10816-2);

- Compresores;

- Turbina a gas industrial con potencia hasta 3MW;

- Bombas centrifugas, con flujo mixto o axial;

- Generadores, excepto cuando se usa un generador de potencia

hidráulica y bombas;

- Motores eléctricos de cualquier tipo;

- Turbinas y Ventiladores.

Son excluidas de esta parte de la norma:

- Apoyos de Generadores de turbinas a vapor con potencias mayores

que 50 MW y velocidades de 1500 r/min, 1800 r/min, 3000 r/min, o

3600 r/min.

- Máquinas de turbinas a vapor con potencia mayor a 3 MW.

- Partes de máquinas plantas generadoras y bombas con potencia

hidráulica.

- Máquinas acopladas a máquinas reciprocantes.

- Compresores de desplazamiento rotatorio positivo.

- Bombas reciprocante.

- Motobombas sumergidas.

20

4.4 Descripción de lugares a medir

El diagrama siguiente muestra las seis orientaciones del sensor para una

instalación clásica de motor eléctrico y bomba hidráulica.

Fig. 4.6: Lugares a medir

Medición según prioridad y ubicación

RAT: Radial – Axial - Tangencial

ATR: Axial – Tangencial - Radial

TAR: Tangencial – Axial - Radial

Estrategias de Pruebas para Inspecciones de Vibración

Cuando se lleva a cabo una inspección de vibración de un grupo de

máquinas se tendrá que tomar en cuenta los puntos siguientes con el

propósito de asegurar la consistencia de los datos desde una medición

a la siguiente.

Condiciones de prueba

La vibración de una máquina depende en gran parte de sus parámetros

de operación y de su estado físico. Los parámetros de operación incluyen

21

factores como velocidad de operación, carga, presión de descarga de la

bomba, y presión de entrega del compresor.

La máquina debe estar en condiciones de operación normal, cuando se

recopilan datos de vibración. Si eso no fuera el caso, los datos de

vibración no sería igual a los datos de vibración recopiladas

anteriormente, y ya no sería posible establecer una tendencia en el

tiempo. Las velocidades de motores a inducción dependen de la carga, y

no deberían variar de una recopilación a la siguiente con más de unos por

cientos. Eso quiere decir que las condiciones de carga deben ser las

mismas tanto como sea posible.

El nivel de vibración agregado por fuentes extrañas como máquinas

cercanas, también deberá ser lo mismo cada vez que se recopilen datos.

No recopilen datos con las máquinas cercanas apagadas, si los espectros

anteriores fueron recopilados mientras que éstas estaban funcionando.

Eso es especialmente válido con un nivel de vibración de fondo alto como

por ejemplo en un cuarto de máquinas de un barco. Motores Diesel de

propulsión deben estar operando a la misma velocidad durante cada

sesión de recopilación de datos.

Condiciones de operación

Es imperativo, que cuando se recopilan datos, las RPM de la prueba

estén muy cerca de las RPM que se usaron en pruebas anteriores. En

equipo accionado por turbinas, la velocidad se debe verificar usando un

tacómetro estroboscópico portátil u otro, y la velocidad debe ser constante

22

sin variaciones. Las presiones de las sondas deben ser el reflejo de las

condiciones de operación normal. No se recomienda probar las bombas

con las válvulas de descarga cerradas, pero si hay que probar una bomba

en una situación de recirculación, se puede cerrar parcialmente la válvula

de recirculación para llegar a una presión de descarga normal.

Calentamiento

Todas las máquinas deben ser probadas totalmente calentadas. La

temperatura de la máquina afectará la alineación y los juegos en

operación debido a la expansión termal. Una máquina fría tendrá datos

de vibración diferente de una máquina caliente y esas pueden a veces

ser totalmente diferentes.

Inspección Visual

Es importante la inspección visual de una máquina en operación mientras

que se está probando la vibración, ya que se pueden descubrir

indicaciones evaluables acerca del estado de la máquina. Se debe notar

las RPM y la presión de descarga.

Los puntos siguientes deben ser verificados:

• ¿Hay algunos ruidos inusitados?

• ¿Algunos rodamientos se sienten más calientes que normal?

• ¿Se puede sentir un nivel de vibración excesivo?

• ¿Hay algo inusitado en la operación de la máquina?

• ¿Hay algunas fugas de vapor o de fluidos aparentes?

• ¿Los valores que indican los metros parecen normales?

23

4.4.1 Lectura de los resultados obtenidos en las Mediciones

Como no se dispone de instrumentos de medición no se ha realizado las

mediciones.

4.5 Evaluación de los resultados obtenidos

4.5.1 Valores RMS obtenidos:

Concepto de RMS: El área bajo la curva resultante se promedia hasta

un valor medio, este nivel es proporcional al valor de RMS (Root Mean

Square) el cual viene a ser la media cuadrática, el cual se muestra a

continuación.

Fig. 4.7: Concepto del RMS

además del RMS, se tiene el Peak (amplitud máxima) y el Peak to Peak,

los cuales se muestra en la siguiente figura.

Fig. 4.8: Relación entre RMS, Peak y Peak to Peak

24

Estas magnitudes son fáciles de recolectar y analizar, sin embargo su

aplicación es limitada.

4.5.1.1 Velocidades y Desplazamientos

El desplazamiento es sencillamente la distancia al objeto desde una

posición de equilibrio. Aparte de un desplazamiento variable, un objeto

vibrando presenta una velocidad variable y una aceleración variable. La

velocidad se define como la proporción de cambio en el desplazamiento y

se mide por lo general en mm/s. La aceleración se define como la

proporción de cambio en la velocidad y se mide en mm/s².

Como hemos visto, el desplazamiento de un cuerpo que está sometido a

un movimiento armónico simple es una onda sinusoidal. También la

velocidad y la aceleración del movimiento son ondas sinusoidales.

Cuando el desplazamiento está en su máximo, la velocidad vale cero,

porque esa es la posición en la que la dirección del movimiento se

invierte. Cuando el desplazamiento vale cero (en el punto de equilibrio), la

velocidad estará en su máximo. Esto quiere decir que la fase de la onda

de velocidad se desplazará hacia la izquierda 90 grados, comparada con

la forma de onda del desplazamiento. En otras palabras, la velocidad está

adelantada 90 grados con respecto al desplazamiento. La aceleración es

la proporción del cambio de velocidad. Cuando la velocidad está en su

máximo, la aceleración vale cero ya que la velocidad no cambia en ese

momento. Cuando la velocidad vale cero, la aceleración está en su

máximo en ese momento dado que es cuando más rápido cambia la

25

velocidad. La curva sinusoidal de la aceleración en función del tiempo se

puede ver de esta manera como desplazada en fase hacia la izquierda

respecto a la curva de velocidad y por eso la aceleración tiene un avance

de 90 grados respecto a la velocidad y de 180 grados respecto al

desplazamiento.

Fig. 4.9: Desfase entre la velocidad, desplazamiento y aceleración.

Las unidades de amplitud seleccionadas para expresar cada medida

tienen gran influencia en la claridad con la cual se manifiestan los

fenómenos vibratorios. Así, según se puede ver en la Fig. 4.10, el

desplazamiento muestra sus mayores amplitudes en bajas frecuencias

(típicamente por debajo de 10 Hz), la velocidad lo hace en un rango

intermedio de frecuencias (entre 10 y 1.000 Hz), y la aceleración se

manifiesta mejor a altas frecuencias (por encima de 1.000 Hz).

26

Fig. 4.10: Magnitudes en frecurencia.

Para ilustrar estas relaciones, consideremos lo fácil que resulta mover la

mano una distancia de un palmo a un ciclo por segundo o 1 Hz.

Probablemente sería posible lograr un desplazamiento similar de la mano

a 5 o a 6 Hz. Pero consideremos la velocidad con que se debería mover

la mano para lograr el mismo desplazamiento de un palmo a 100 Hz o

1.000 Hz. Esta es la razón por la que nunca se ven niveles de frecuencia

altos combinados con valores de desplazamiento altos. Las fuerzas

enormes que serían necesarias sencillamente no se dan en la práctica.

En la Fig. 4.11, se presenta un gráfico con el comportamiento de las

distintas unidades de amplitud en todo el rango de frecuencias. Los tres

espectros proporcionan la misma información, pero su énfasis ha

cambiado. La curva de desplazamiento es más difícil de leer en las

frecuencias más altas. La curva de velocidad es la más uniforme en todo

el rango de frecuencias. Esto es el comportamiento típico para la mayoría

de la maquinaria rotativa pero, sin embargo, en algunos casos las curvas

de desplazamiento y aceleración serán las más uniformes. Es una buena

27

idea seleccionar las unidades de tal manera que se obtenga la curva más

plana. Eso proporciona la mayor cantidad de información visual al

observador. El parámetro de vibración que se utiliza más comúnmente en

trabajos de diagnóstico de maquinaria es la velocidad.

Fig. 4.11: Comportamiento espectral

28

En la Fig. 4.12 se muestra un mismo espectro en unidades de

desplazamiento y aceleración. Ambas gráficas corresponden a un

deterioro de un rodamiento. En el espectro en desplazamiento no se

observa el problema, mientras que en el espectro en aceleración se

observa claramente

Fig. 4.12: Deterioro de un rodamiento

29

4.6 Aplicación del mantenimiento basado en la condición –

maquina chancadora primaria cónica en planta

concentradora

Se propone el Mantenimiento Basado en la Condición, para uno de los

componentes o parte crítica en la máquina chancadora cónica al EJE

PRINCIPAL DEL TAMBOR CONICO EXCENTRICO mediante el método

del ANÁLISIS VIBRACIONAL el cuál debe medir la variable operacional

de la VELOCIDAD de la vibración.

COMPONENTE

DE LA MAQUINA VARIABLES OPERACIONAL

METODO O

TECNICA

PREDICTIVA

Eje principal del

Tambor cónico

excéntrico

Frecuencia: CPM (ciclos por

minuto)

Desplazamiento: µ.m. (micra

metro).

Velocidad (RMS): mm/s

(milímetros por segundo).

Análisis

Vibracional

Fig. 4.13: chancadora primaria cónica en planta concentradora

30

4.7 Posibles causas de los altos valores vibratorios de una

chancadora

A continuación detallamos las razones más habituales por las que una

máquina chancadora puede vibrar.

- Vibración debida al Desequilibrado (maquinaria rotativa).

- Vibración debida a la Falta de Alineamiento (maquinaria rotativa)

- Vibración debida a la Excentricidad (maquinaria rotativa).

- Vibración debida a la Falla de Rodamientos y cojinetes.

- Vibración debida a problemas de engranajes y correas de

Transmisión (holguras, falta de lubricación, roces, etc.)

31

CONCLUSION

1. Por medio de este trabajo, se ha podido mostrar que utilizando el

análisis de vibraciones es factible monitorear y diagnosticar el estado de

la condición mecánica de las máquinas en vibración, considerando

elementos fundamentales para su buen desempeño. Para llegar a un

diagnóstico acertado, se hace necesario realizar el estudio de sus

vibraciones utilizando de forma integrada varias de las técnicas de

análisis disponibles hoy en día en varios de los equipos de análisis de

vibración modernos.

2. A través del método de Análisis del Espectro de Vibraciones, se pueden

realizar diagnósticos más precisos en un equipo; pues se puede analizar

cada componente de la señal que genera vibraciones a diferentes

frecuencias.

3. Las mediciones para el análisis de vibraciones deben realizarse en las

direcciones: vertical, horizontal y axial, para ejes horizontales; y

horizontal frontal, horizontal lateral y axial, para ejes verticales. Lo

32

anterior permite una mayor precisión al monitorear el comportamiento de

las vibraciones en 3 dimensiones.

4. Todos los datos medidos para realizar un Análisis de Vibraciones, deben

ser comparados con los límites permisibles de las Normas

internacionales, pues es necesario garantizar y justificar los criterios de

análisis a la hora de dar un diagnóstico de un equipo.

33

RECOMENDACIONES

1. Para el análisis de vibraciones es necesario contar con las mejores

tecnologías, a fin de poder facilitar la labor del encargado del Análisis de

Vibraciones y a su vez poder medir algún otro parámetro que equipos

antiguos no puedan medir.

2. Para evitar daños catastróficos y así poder garantizar el buen estado de

los equipos, a todos los equipos críticos se les debe realizar monitoreo

general de frecuencia.

3. Es muy importante capacitar de forma continua al personal de

mantenimiento y a los operarios de los equipos de un ingenio en el área

de Vibraciones Mecánicas, para que el personal contribuya a anticipar

paros en la producción.

34

BIBLIOGRAFIA

1. Rosales, Robert C. (2002). Manual del Ingeniero de Planta. Mac-

Graw-Hill/Interamericana de Editores, S.A. de C.V.

2. Bittel, L. /Ramsey, J. (2002). Enciclopedia del MANAGEMENT.

Ediciones Centrum Técnicas y Científicas. Barcelona, España.

3. Mosquera G. /Armas R. (2009). La vibración mecánica y su aplicación al

mantenimiento predictivo. Madrid

4. White G. (2010). Introducción al Análisis de Vibraciones” Azima USA

35

ANEXO

36

Prueba de desgaste MT- tribología

Preparativos de la medición Transcribir en la primera sesión

Describir la máquina, motores, datos del motor, proceso tecnológico Donde realizar la termografía (figura de la máquina)

SENTIDO DE ORIENTACIÓN DE LA MEDICIÓN Toma de las mediciones, dónde, ubicación sentido de ubicación de las mediciones líneas central y longitudinal

37

normas de aplicación iso 4817

Rango de severidad de la vibración De acuerdo al sensor de selección (clase i, clase ii, clase III)

DESCRIPCION DE LOS LUGARES DE MEDICION

Norma 1080

evaluación de resultados

Desviación estándar Pf 0.03186

Desviación Dif Peso 0.03186

Desviación estándar A 0.03279

38

Desviación estándar Pf 0.01522

Desviación Dif Peso 0.01522

Desviación estándar A 0.02650

39

40