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Monitoreo de Condición y Análisis de Fallas Ultrasonido
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Mantenimiento de Condición y Análisis de Fallas
VI Ciclo
Laboratorio N° 2
Análisis por ultrasonido de desgastes en un Tren de Rodamiento
Monitoreo de Condición y Análisis de Fallas Ultrasonido
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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.
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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
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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
Verificar los rangos de
desgaste en el manual
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
Verificar los rangos de
desgaste en el manual
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
%
Verificar los rangos de
desgaste en el manual
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
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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
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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
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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
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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
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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