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Monitoreo de Condición y Análisis de Fallas Ultrasonido

1

Mantenimiento de Condición y Análisis de Fallas

VI Ciclo

Laboratorio N° 2

Análisis por ultrasonido de desgastes en un Tren de Rodamiento


2

Resultado: a. Los estudiantes gestionan, implementan y mantienen sistemas

mecánicos, eléctricos y electrónicos del equipo pesado utilizando sus conocimientos de ingeniería y herramientas modernas.

Criterio de desempeño :

a4: Diagnostica, evalúa e implementa soluciones en motores de combustión interna utilizando instrumentos y equipos de diagnóstico.

Programa: MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA PESADA Ciclo : 6

Curso: Monitoreo de Condiciones y Análisis de Falla Laboratorio: 2

Actividad: Análisis por Ultrasonido de componentes mecánicos.

Alumnos: Cajachagua Daga, Miguel Castro Villantoy, Rafael

Fasanando Páucar, Daniel Vellaneda Gonzales, Brian

Observaciones La actividad se desarrolla en grupos de 4 integrantes. Periodo: 2013-2

MEDICIÓN POR ULTRASONIDO DE: TREN DE RODAMIENTO

1. Objetivos.

Identificar componentes del tren de rodamiento del tractor CAT D3 y

Allis Chalmers.

Medir y determinar el estado de todos los componentes de un tren de

rodamiento sobre oruga con ultrasonido y medición manual.

Utilizar el equipo de ultrasonido como herramienta para detectar

desgastes en componentes del equipo móvil.

Examinar los componentes e indicar su porcentaje de desgaste.

Realizar un análisis técnico – económico del sistema en mención.

2. Introducción teórica.

En los rubros de minería y construcción se utilizan maquinaria pesada, las

cuales deben mantenerse en óptimas condiciones de funcionamiento. Y uno de

los métodos para lograr es el monitoreo de condición por ultrasonido. A

continuación, se desarrollará el laboratorio realizado para identificar, medir y

analizar los trenes de rodamiento de los tractores D3G y la Allis Chalmers.


3

3. Preparación.

1.1. Identificar los componentes del tren de rodamiento del tractor CAT D3

y del Tren de rodamiento Allis Chalmers tomar como referencia un

tractor D6 de sprocket bajo.

Incluir las fotos en sus informes (presentarlo en formato electrónico)

1.2. Medir y determinar el estado de todos los componentes de un tren de

rodamiento sobre oruga. Medición con ultrasonido y medición

manual.

Incluir cada foto del componente medido.

(Maleta CAT de medición ultrasónica, ver manual dentro de la

maleta).

1.3. Examinar los componentes e indicar su porcentaje de desgaste.

Incluir la tabla que se ha tomado del manual de servicio de cadenas.

1.4. Indicar en un cuadro comparativo las opciones para reparación y

reemplazo. (en esta parte se evalúa tu investigación y las fuentes que

has consultado)

Realizar en un cuadro simple de Excel las opciones de reparación de

todos los componentes. Ej, Se rellena o se cambia.

1.5. Para el informe, se pedirá:

El estado del equipo (componentes)con las recomendaciones

del caso;

El procedimiento que has utilizado para la medición por

ultrasonido y/o manual.

(Se considerara con puntos adicionales, el mejor esquema de

la hoja de trabajo Ej. Tomar el esquema de análisis de falla).

Evaluación técnica económica, para el caso de una reparación

por desgaste.


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IDENTIFICACIÓN DE COMPONENTES DEL TREN DERODAMIENTO

EQUIPO

COMPONENTE D3 Allis Chalmers

Mando final

Sprocket

Rueda guía

Rodillos inferiores


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Rodillos superiores

Eslabón

Bujes y/o pasadores

Eje pivote

Zapata 1. Garra

2. Plancha 3. Borde de

ataque 4. Alivios


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Pernos

RESULTADOS DEL TALLER 1.1. Identificar los componentes del tren de rodamiento del tractor CAT D3

IDENTIFICACIÓN DE COMPONENTES

TRACTOR CATERPILLAR –

MODELO D3

UBICACIÓN DE LOS COMPONENTES O MECANISMOS


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1.2. Medición del estado de los componentes del tren de rodamiento sobre oruga 1.2.1. Medición manual Medición del buje: 49.16 mm

Tabla 1. Bujes de la cadena


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Como se puede observar en la tabla 1, el valor que se obtuvo de la medición del buje está entre los valores enmarcados en color rojo y para determinar el porcentaje de desgaste es necesario interpolar dichos valores.

49.3 24 (49.3-49.16)/(49.3-49)=(24-X)/(24-32) 49.16 X X = 27.73 % 49 32 Entonces, el desgaste del buje es de 27.73 %

Pasadores: 624 mm

Tabla 2. Pasadores de la cadena

Como se puede observar en la tabla 2, el valor que se obtuvo de la medición del pasador está entre los valores enmarcados en color rojo y para determinar el porcentaje de desgaste es necesario interpolar dichos valores. 623.5 0 (623.5-624)/(623.5-625)=(0-X)/(0-10) 624 X X = 3.33 % 625 10 Entonces, el desgaste del pasador es de 3.33 %


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Profundidad de la zapata: 38.5 mm

Tabla 3. Profundidad de la zapata

Como se puede observar en la tabla 3, el valor que se obtuvo de la medición de la profundidad de la zapata está entre los valores enmarcados en color rojo y para determinar el porcentaje de desgaste es necesario interpolar dichos valores. 39.5 44 (39.5-38.5)/(39.5-38)=(44-X)/(44-48) 38.5 X X = 46.67 % 38 48 Entonces, el desgaste en la zapata es del 46.67 %

Rueda guía: 16.83 mm

Tabla 4. Rueda guía


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Como se puede observar en la tabla 4, el valor que se obtuvo de la medición de la rueda guía está entre los valores enmarcados en color rojo y para determinar el porcentaje de desgaste es necesario interpolar dichos valores. 16.5 12 (16.5-16.83)/(16.5-17)=(12-X)/(12-24) 16.83 X X = 19.92 % 17 24 Entonces, el desgaste en la zapata es del 19.92 %

Rodillos superiores: 148.2 mm

Tabla 5. Rodillos superiores

Como se puede observar en la tabla 5, el valor que se obtuvo de la medición del rodillo superior está entre los valores enmarcados en color rojo y para determinar el porcentaje de desgaste es necesario interpolar dichos valores.

148.5 6 (148.5-148.2)/(148.5-147.5)=(6-X)/(6-12) 148.2 X X = 7.8 % 147.5 12

Entonces, el desgaste en la zapata es del 7.8 % 1.2.2. Medición con ultrasonido

Eslabones: 23.6 mm

Tabla 6. Eslabones


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Como se puede observar en la tabla 6, el valor que se obtuvo de la medición de los eslabones está entre los valores enmarcados en color rojo y para determinar el porcentaje de desgaste es necesario interpolar dichos valores.

23.9 24 (23.9-23.6)/(23.9-23.4)=(24-X)/(24-32) 23.6 X X = 28.8 % 23.4 32

Entonces, el desgaste en la zapata es del 28.8 %

Zapatas: 46.7 mm

Tabla 7. Zapatas Como se puede observar en la tabla 7, el valor que se obtuvo de la medición de la zapata está entre los valores enmarcados en color rojo y para determinar el porcentaje de desgaste es necesario interpolar dichos valores. 47 52 (47-46.7)/(47-45.7)=(52-X)/(52-56) 46.7 X X = 52.92 % 45.7 56

Entonces, el desgaste en la zapata es del 52.92 %


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Buje de la cadena sellada: 10 mm

Tabla 8. Buje de la cadena sellada Como se puede observar en la tabla 8, el valor que se obtuvo de la medición del buje está entre los valores enmarcados en color rojo y para determinar el porcentaje de desgaste es necesario interpolar dichos valores.

10.2 0 (10.2-10)/(10.2-9.9)=(0-X)/(0-6) 10 X X = 4 % 9.9 6

Entonces, el desgaste en la zapata es del 4 %

Rodillos superiores: 34.9 mm

Tabla 9. Rodillos superiores Como se puede observar en la tabla 9, el valor que se obtuvo de la medición del rodillo superior está entre los valores enmarcados en color rojo y para determinar el porcentaje de desgaste es necesario interpolar dichos valores.

35.1 0 (35.1-34.9)/(35.1-34.5)=(0-X)/(0-6) 34.9 X X = 2 % 34.5 6 Entonces, el desgaste en la zapata es del 2 %


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Rodillos inferiores: 35.7 mm

Tabla 9. Rodillos inferiores

Como se puede observar en la tabla 10, el valor que se obtuvo de la medición del rodillo inferior está entre los valores enmarcados en color rojo y para determinar el porcentaje de desgaste es necesario interpolar dichos valores.

35.8 6 (35.8-35.7)/(35.8-35.6)=(6-X)/(6-9) 35.7 X X = 7.5 % 35.6 9 Entonces, el desgaste en la zapata es del 7.5 %

1.3. Indicar en un cuadro comparativo las opciones para reparación y

reemplazo

COMPONENTE REPARACION REEMPLAZO RECOMENDACIÓN

MANDO FINAL

Sí, por el poco desgaste

que presenta este

elemento lo más

recomendable por ahora

seria reparar los

componentes internos

antes que reemplazar.

NO

Verificar las medidas

o indicaciones del

manual del fabricante

antes de realizar una

reparación.

SPROCKET

No

Sí, esto debido a

que presenta un

desgaste

excesivo, el cual

en la tabla de

valores muestra

una

aproximación al

rango limite.

En caso el desgaste

no sea muy excesivo ,

la pieza puede

recuperarse mediante

soldadura con un

electrodo citodur 600 ,

el cual por sus

propiedades puede

rellenar los dientes


14

gastados

RUEDA GUÍA

Sí , lo ideal para este

caso de desgaste seria

rellenar el borde gastado

con soldadura y llevarlo

a un torno para que de

acuerdo a las

especificaciones quede

en las medidas requeridas

No, ya que solo

presenta un

desgaste de

19%, lo cual

está dentro de

los rangos de

trabajo

Verificar las medidas

o indicaciones del

manual del fabricante

antes de realizar una

reparación.

RODILLOS

INFERIORES

Sí, reconstruir por medio

de soldadura

No, por que

presentan un

desgaste de solo

un 3.3%

Verificar los rangos de

desgaste en el manual

de especificaciones

RODILLO

SUPERIOR

Sí, reconstruir por medio

de soldadura, pero en

este caso aun puede

seguir trabajando por el

bajo grado de desgaste.

No, ya que

presenta un

desgaste solo de

8% , lo cual está

aún en medida

estándar



de especificaciones

ESLABONES

Sí, es necesario un

mantenimiento bajo una

evaluación de qué tipo de

mantenimiento realizar

debido a que presenta

actualmente un desgaste

de 28% ,

Sí, debido a que

todo en conjunto

estos eslabones

se desgastan , y

lo mejor es

cambiar todo el

conjunto en una

sola parada



de especificaciones

BUJES

Sí, en caso estuvieran

gastados o picados se

puede reconstruir por

medio de soldadura

No, ya que solo

presentan un

desgaste de 27

%



de especificaciones

Sí, en este caso si sería

un proceso de

recuperación de altura ya

que presentan un

desgaste promedio de

46%, lo cual indica que

es necesario un

No, ya que ante

este grado de

desgaste lo más

conveniente es

reconstruir por

que implica un

menor costo de

En este caso las

zapatas se

encontraban en

condiciones de

realizar un


15

ESTADO DE LAS

ZAPATAS

mantenimiento antes de

que llegue a sus puntos

críticos de desgaste.

mantenimiento. mantenimiento.

ESTADO DE LOS

PERNOS

No No

El estado de los

pernos se encuentran

en buenas condiciones

de trabajo

1.4. Estado del equipo El equipo tractor sobre orugas D3, es uno de los pocos equipos operativos en los talleres de TECSUP, su tren de rodamiento presenta oxidación en la mayoría de sus componentes como en las cadenas, las zapatas y los borde de la rueda motriz. Al ser el único equipo de ese modelo en el taller se le debería de dar un continuo mantenimiento a toda la máquina que puede ser realizado por los mismos estudiantes incentivando las actividades técnicas.

ractor sobre orugas D3


16

Los componentes del tren de rodamiento del tractor D3 presentan oxidación y pequeñas deformaciones lo más recomendable sería brindar mantenimiento también y prender el equipo un par de veces a la semana para no dejar inoperativos al resto de componentes de la máquina. Otro punto importante que debemos de tener en cuenta es la ubicación y protección de la máquina y de sus componentes, ya que están expuestos al medio ambiente y a los constantes cambio del clima y por su inoperatividad este tiende a deteriorarse y a oxidarse generando un mal aspecto.

Oxidación de los componentes del tren de rodamiento

1.5. Procedimiento para la medición por ultrasonido y/o manual.

1.5.1. Mediciones al tren de rodamiento del tractor D3 manualmente Herramientas manuales

Regla de acero


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Cinta métrica

Medidor de la profundidad de la rueda

Medidor de profundidad


18

Laptop

Analizar el video y el manual handbook para luego realizar las

mediciones a los componentes indicados de manera adecuada.

Identificar los componentes en el tren de fuerza de tractor D3


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Medir el diámetro de las uniones de la cadena

Medir la distancia entre los bujes y pasadores de la cadena

Medir la profundidad de las zapatas


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Medir la profundidad en los rodillos inferiores

Medir el diámetro de los rodillos inferiores

1.5.2. Mediciones con el equipo de ultrasonido Medición de la dimensión del eslabón


21

Medición de la elevación zapata

Medición del diámetro de la unión de la cadena

Medición del a dimensión de la rueda


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1.6. Evaluación técnica económica, para el caso de una reparación por

desgaste.

Unos de los componentes con mayor desgaste en el tren de rodamiento de una maquina son las zapatas, puesto que son estos componentes los que están en constante desgaste debido a que se encuentran en contacto con el suelo. Este componente debe conservarse en un buen estado debido a que la eficiencia del equipo está directamente relacionada con el estado de su tren de rodamiento al igual que un vehículo liviano respecto a sus neumáticos. En el caso de que la zapata del tren de rodamiento este desgastada, la máquina no podrá realizar muy bien su trabajo e influiría en su producción como también influiría en la potencia que requerirá el motor y por ende tendrá un mayor consumo de combustible. Es preferible cambiar las zapatas de un tren de rodamiento cuando estos se encuentren gastados, el precio de una zapata es de 40 dólares aproximadamente puesto que existen zapatas para distintos tipos de aplicaciones como por ejemplo zapatas para nieve, para terrenos cenagosos, como también zapatas de tres garra y una garra para un tren de fuerza de un D3G CAT, pero es mejor tener en buen estado el tren de rodamiento para obtener un buen desempeño de la máquina, con una buena productividad de parte de ella, como también un adecuado consumo de combustible. CONCLUSIONES

El tren de rodamiento es un conjunto esencial para generar el movimiento de tractores, excavadoras, etc.; en zonas rurales. El funcionamiento es dirigido por una rueda guía que da el movimiento a la cadena la cual es compuesta por buje, pasadores, y eslabones, los soportes de la cadenas son los rodillos superiores e inferiores y es dirigida por una rueda guía.

La precisión en cuanto a medidas es mejor cuando se utiliza el equipo de ultrasonido que con las herramientas manuales, pero el equipo que utilizamos estaba limitado a solo realizar mediciones a componentes de acero y de un valor máximo de medición.

El estado de las zapatas del tractor de orugas D3 se encuentra en buen

estado y se determinó gracias al uso del manual de instrucciones y de

especificaciones y los cálculos correspondientes a este proceso.

La holgura de juego del tren de rodamiento se encuentra en correcto

estado.

El instrumento de ultrasonido, ayudó a medir puntos donde

manualmente es difícil llegar como la medición interna de radios o altura

de las zapatas o fisuras internas, por ello este instrumento es


23

fundamental para el diagnóstico de fallas en el tren de rodamiento de un

tractor de orugas.

Una pequeña película de grasa especial ayuda al instrumento a no tener

perturbaciones durante la medición, es por esto la importancia del uso

de este elemento durante las pruebas

En la mayoría de componentes del tren de rodamiento se puede utilizar

la soldadura para recubrimientos, soldar partes o rellenar, pero la

decisión de utilizar un cambio o soldar está en cuánta vida útil quieres

que tu componente tenga; además, se debe de tener en cuenta el factor

costo y cuál te genera un mayor beneficio.

OBSERVACIONES

Al realizar la prueba de ultrasonido a algunas partes del tren del rodamiento no se obtenía un valor en el instrumento de ultrasonido, esto pude deberse a que esas partes estaban hechas con soldadura.

Para poder medir mediante el equipo de ultrasonido se tiene que usar

una película de grasa especial en la superficie del sensor y en la parte a

medir.

La superficie de medición muchas veces presenta partículas de óxido

por lo que se tiene que limpiar con una lija antes de colocar el

instrumento de medición.

En el manual de procedimientos indicaba que el tractor debería de estar

en movimiento y pararlo solo mediante su inercia sin aplicar ningún tipo

de freno, pero en el laboratorio la máquina estaba estática y las pruebas

realizadas se hizo bajo estas condiciones y no por las recomendadas en

el manual de instrucciones

BIBLIOGRAFÍA

Tren de rodamiento. recuperado el 09 de septiembre de 2013, de

bsmex.com.mx/utp-welding/pdf/folleto_general_espanol.pdf‎

lab. 2 - ultrasonido.pdf

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