Análisis de vibraciones: ¿Qué es? [4 técnicas de medición]

¿Qué es el análisis de vibraciones?

El análisis de vibraciones (VA) recopila las vibraciones detectadas en los equipos y las compara con las vibraciones de fallas conocidas para identificar posibles puntos de falla.

VA puede ayudar a los profesionales de mantenimiento a abordar de manera proactiva los problemas de rendimiento antes de que las máquinas se averíen en el trabajo.

Por qué es importante el análisis de vibraciones

La capacidad del análisis de vibraciones para predecir fallas potenciales lo convierte en una herramienta útil para planificar el mantenimiento, aumentar el rendimiento de los activos y evitar el tiempo de inactividad no programado. Es una de las herramientas del kit de herramientas de mantenimiento predictivo (PdM) .

El análisis de vibraciones ayuda a realizar el monitoreo de condiciones para identificar fallas potenciales, lo que finalmente ahorra dinero al:

1. Reducir el tiempo de inactividad no planificado y programar el trabajo que se ajuste a los planes de una organización
2. Ahorro de dinero al aumentar la calidad del producto a través de equipos que funcionan a los niveles de rendimiento diseñados
3. Eliminar los costos de producción desperdiciados mientras se realizan reparaciones no planificadas
4. Entregar productos a tiempo con equipos confiables

Técnicas de medición de vibraciones

La implementación del análisis de vibraciones es solo el primer paso para usar y beneficiarse de esta técnica. El proceso completo de las técnicas de medición de vibraciones se describe a continuación:

Calcular el espectro de vibración

Para la mayoría de los sistemas, puede medir varios puntos en su espectro de vibración. Usando estos datos, puede producir un modelo que ilustre el comportamiento de vibración esperado.

Establecer una línea de base

Para aprovechar al máximo sus datos de vibración en su programa de mantenimiento predictivo, debe establecer datos de referencia para informar su monitoreo de condición. Hay niveles normales de vibración y variaciones aceptables que no indican falla. Los datos de referencia establecerán parámetros en torno a qué rendimiento es aceptable para aclarar las anomalías.

Generar modelos de señal

Los datos de vibración deben traducirse del formato en el que se recopilan (normalmente, frecuencia, amplitud, etc.). Los datos deben reconstruirse digitalmente en un modelo que pueda analizar. El resultado suele ser un diagrama de forma de onda, que mide la amplitud de oscilación durante un período de tiempo.

Analice sus datos

Este proceso comienza observando los armónicos de sus datos de vibración. Mire los picos sincrónicos o puntos altos en sus datos de vibración que deberían repetirse. Los picos sincrónicos correlacionan el pico de frecuencia con las características físicas del sistema, indicando típicamente un ciclo de rotación o bombeo del motor. Los picos en las frecuencias son completamente normales, pero los picos en un momento inesperado o un pico inusualmente alto son puntos a tener en cuenta.

Tipos de equipos de vibración y herramientas de análisis

Las herramientas VA han pasado de ser máquinas grandes y voluminosas a dispositivos portátiles livianos e instrumentos de monitoreo continuo. Los instrumentos de monitoreo continuo incluso se han unido a la galaxia de Internet de las cosas (IoT).

En términos generales, hay dos tipos de dispositivos que realizan VA:

Dispositivos portables

El imán fuerte o la conexión por cable se usa con frecuencia para dispositivos de recolección portátiles. Permite que la persona que recopila los datos mida muchos puntos con una sola máquina y sensor. El dispositivo portátil es una solución de menor costo que tiene el beneficio adicional de que un técnico realiza observaciones visuales de la condición de un activo durante la recolección.

Dispositivos fijos

Los dispositivos fijos tienen dos usos importantes. Se pueden instalar donde puede ser difícil o peligroso para un ser humano llegar a los puntos de medición de forma rutinaria. Otro uso valioso de los sensores de vibración fijos es cuando se necesitan datos continuos para brindar una respuesta rápida a una pieza crítica del equipo.

Los dispositivos fijos se encuentran con frecuencia en equipos de alta velocidad como compresores o turbinas. Este equipo puede dañarse rápidamente a sí mismo o a las personas que lo rodean si no se detecta rápidamente una posible falla.

¿Cómo funcionan las herramientas de análisis de vibraciones?

Las herramientas VA captan las vibraciones producidas por los equipos y miden su frecuencia (tiempo entre pulsos de vibración). También miden qué tan fuerte ocurre cada vibración. Estas mediciones se comparan con los problemas conocidos y el historial del equipo anterior.

La mayoría de las herramientas de VA funcionan de la misma manera. La diferencia es el proceso utilizado en la recopilación de los datos. El proceso está separado por si los datos se recopilan utilizando un dispositivo portátil o un dispositivo conectado al software de monitoreo a través de una conexión por cable o inalámbrica.

Los datos se pueden recopilar de dos maneras:

• Colocar un imán fuerte u otra conexión con un sensor de vibración en una ubicación de activo establecida cada vez que se realiza una medición
• Instalación de un sensor de vibración en una ubicación fija. El sensor se puede conectar a un colector de datos a través de un cable o mediante una conexión inalámbrica (IoT)

Ejemplo de análisis de vibraciones

El análisis de vibraciones en equipos rotativos es más preciso cuando se realiza en los tres ejes de un tren de transmisión. Por ejemplo, los ingenieros de Inter Pipeline Ltd. de Alberta, Canadá, pudieron encontrar la causa raíz de las soldaduras rotas utilizando la potencia de VA al comparar sus lecturas a lo largo de los tres ejes de una bomba. La historia del éxito de Inter Pipeline está documentada aquí .

VA tiene múltiples usos más allá de las aplicaciones tradicionales. A menudo se utiliza para determinar el equilibrio de los ventiladores, las condiciones de la correa de transmisión e incluso la cavitación de la bomba.

Cómo utilizar el análisis de vibraciones para el mantenimiento predictivo

La recopilación de datos tiene que seguir un patrón específico para ser eficaz. El sistema mide las frecuencias de vibración de fallas conocidas y compara los datos tomados en un momento de otro. El aumento de la vibración o su impacto (cuán fuerte vibra) identifica un problema potencial. Esta es la razón por la que medir al mismo tiempo es fundamental.

NOTA: Los sistemas de datos VA generalmente reconocen las RPM de una máquina. Por lo tanto, no es crítico que un motor que funcionaba a 1100 RPM durante una recolección ahora funcione a 1600 RPM. Solo es importante que los datos se recopilen dentro de la velocidad normal de funcionamiento del equipo.

Cuando se utiliza un dispositivo portátil, el proceso de recopilación de datos suele denominarse Ruta.

Una Ruta establece:

1. El equipo a medir
2. La ubicación en el equipo donde se necesita la medición.
3. Los tipos de pruebas requeridas en cada ubicación

Los datos recopilados durante la ruta se cargan en la base de datos de VA. El software VA ayuda a identificar irregularidades de datos anteriores o está fuera de un parámetro establecido. ( Rockwell ofrece una amplia variedad de soluciones VA).

El técnico de VA puede tomar medidas adicionales y/o informar los hallazgos en una orden de trabajo de seguimiento en el sistema de administración de mantenimiento computarizado (CMMS) . El componente específico que requiere reemplazo o servicio puede formar parte del trabajo de seguimiento si el técnico está seguro de los próximos pasos necesarios.

Beneficios del análisis de vibraciones

El análisis de vibraciones es una de las herramientas más versátiles en los programas de mantenimiento predictivo. Algunos de los beneficios de usar el análisis de vibraciones para ayudarlo con la recopilación de datos son:

• VA tiene una larga historia con un historial comprobado de confiabilidad
• El potencial de falla se puede identificar fácilmente
• Los datos pueden ser recopilados por cualquier persona.
• Se puede establecer rápidamente una ruta de recolección portátil
• Hay múltiples usos de VA más allá de la búsqueda de fallas de rodamientos más frecuente

Inconvenientes del análisis de vibraciones

Está claro que existen muchos casos de uso sólidos y beneficios derivados del uso del análisis de vibraciones como método de recopilación de datos. Antes de comenzar de inmediato, es importante tener en cuenta los inconvenientes que podría traer el análisis de vibraciones:

• Un sistema VA requiere una configuración inicial. (El esfuerzo se puede reducir con un CMMS sólido).
• Un campeón de VA necesita ser entrenado y autorizado para operar
• Muchos no reconocen fácilmente los "cojinetes defectuosos". La vieja prueba de girarlo en la mano no puede duplicar las presiones y velocidades cuando se detectan la mayoría de las fallas de los rodamientos.