Mantenimiento predictivo

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2. MANTENIMIENTO PREDICTIVO.

2.1 Conceptos bsicos

Como ya dijimos, el Mantenimiento Predictivo es una metodologa que tiene

como objetivo asegurar el correcto funcionamiento de las mquinas mediante una

vigilancia contnua de los niveles de vibracin en las mismas, as como de otros

parmetros especficos, indicadores de su condicin, y que se ejecuta sin necesidad de

recurrir a desmontajes.

Su implantacin est dirigida a reducir significativamente el nmero de paradas

imprevistas, los costes por indisponibilidad, los costes de mantenimiento y, en

definitiva, aumentar los niveles de seguridad de equipos y plantas.

Sus ventajas ms destacables son:

No necesita parada o desmontaje de la mquina.

Bajo coste de implantacin.

Corto periodo de implantacin.

Permite identificar DEFECTOS en FASE INCIPIENTE.

Permite programar y optimizar revisiones.

Para la aplicacin del Mantenimiento Predictivo a una mquina, puesto que ste

est basado en el anlisis de vibraciones, necesitamos conocer previamente el

ESPECTRO BASE de las vibraciones en los puntos ms caractersticos, as como el

valor que deben tener durante el funcionamiento otros parmetros caractersticos de la

mquina, como la temperatura, presiones, caudales, etc

La comparacin del espectro actual de vibracin en los citados puntos y de los

parmetros actuales con el espectro base y los valores tpicos de funcionamiento, nos

permita conocer el estado REAL de la mquina.

Si tanto el espectro de vibracin como los parmetros caractersticos se

mantienen dentro del margen de valores que se consideran normales de funcionamiento,

se dice que la mquina opera correctamente. En caso contrario alguna variable sufrir

una desviacin de su valor tpico que nos permitir detectar que tipo de avera puede

producirse. Adems la tasa de crecimiento de dicha desviacin nos permite confeccionar

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un grfico de tendencia del que podemos obtener una estimacin del tiempo que la

mquina puede seguir funcionando sin que la avera sea catastrfica.

2.2 Etapas del Mantenimiento Predictivo:

Las etapas bsicas del Mantenimiento Predictivo son cuatro:

MEDICIN

ANLISIS

DIAGNSTICO

CORRECCIN

que pasamos a describir a continuacin:

2.2.1 MEDICIN:

En esta primera fase queremos evaluar el estado de la mquina mediante la

captacin de vibraciones. Esto se hace mediante el CAPTADOR o TRANSDUCTOR,

el cual convertir la vibracin en una seal elctrica proporcional que se puede medir y

analizar con gran precisin.

La efectividad del Anlisis y del Diagnstico, est condicionada por la obtencin

de una seal elctrica que represente la vibracin lo ms fidedignamente posible, para lo

cual hay dos aspectos fundamentales que son:

A) La eleccin adecuada del TIPO de CAPTADOR en funcin de:

- Las caractersticas de la mquina y del defecto a detectar.

- El parmetro a medir.

- Las caractersticas ambientales.

B) Una CORRECTA INSTALACIN.

C) Si es necesario, acondicionar adecuadamente la seal obtenida.

El transductor, constituye por tanto, el primer elemento de la cadena de medida

que interacciona directamente con la superficie del sistema mecnico. A la hora de

elegir qu magnitud medir hay que tener en cuenta que en maquinas que operan a bajas

velocidades, la aceleracin no es un parmetro de fcil deteccin, as como en

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maquinaria con altas frecuencias de giro, la medida del desplazamiento no es buena

eleccin. Actualmente, con los avances tcnicos, se han ampliado los mrgenes de

frecuencia y sensibilidad de los transductores y es posible elegirlos dentro de una

amplia gama de caractersticas adecuadas para cualquier circunstancia.

Una caracterstica importante a tener en cuenta en la eleccin del transductor es

la impedancia mecnica del sistema, que no es ms que la relacin entre las fuerzas que

actan sobre la mquina y la vibracin que produce, que es la magnitud que nosotros

medimos. Por ello, las caractersticas de respuesta de la mquina, tienen una influencia

muy importante sobre la medida del transductor ya que si la impedancia mecnica es

grande, ser difcil detectar y analizar las vibraciones mecnicas.

Entre la amplia gama de transductores existentes, se eligen los acelermetros

piezoelctricos para la medida de vibraciones en el banco de ensayos de rodamientos

objeto de este proyecto. Estos acelermetros se caracterizan por un gran margen

dinmico de amplitud y de frecuencia de medida, son compactos, bajos de peso, gran

estabilidad, no poseen partes mviles y se pueden montar en cualquier orientacin. Su

salida es una seal en carga de alta impedancia y bajo nivel que requiere un

acondicionamiento de la seal

Para tal fin colocamos un amplificador tras el transductor, que se encarga de

adaptar, amplificar y filtrar la seal de salida del transductor, eliminando las seales

fuera del margen de frecuencias en estudio.

Otra cuestin importante en este primer apartado de medicin sera el siguiente:

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MAGNITUDES: DESPLAZAMIENTO, VELOCIDAD, ACELERACIN. Qu

MEDIR?

En la figura se ve que para caracterizar cualquier componente de una vibracin

se puede hacer mediante la frecuencia y la amplitud del desplazamiento, de la velocidad

o de la aceleracin.

Cada una de ellas requiere la utilizacin de un captador especfico junto con el

equipo asociado.

Considerando un amplio margen de frecuencias, se puede afirmar que a bajas

frecuencias la medida del desplazamiento dara buena seal elctrica de salida en el

captador, mientras que a altas frecuencias sera mejor medir la aceleracin de la

vibracin.

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Por otra parte, un captador de desplazamiento no es ssmico, su medida es

relativa y tiene limitaciones en frecuencia. No obstante, su utilizacin es imprescindible

en algunas aplicaciones tales como la medida de huelgos eje-cojinete.

El captador de velocidad, ssmico, est limitado en frecuencia superior (del

orden de 1000 Hz) lo cual, en general, no es importante en la vibracin de maquinaria,

pero tambin, debido a su construccin, tiene un lmite inferior en la frecuencia de

utilizacin, por resonancia, en torno a los 10 Hz, lo que dificulta su utilizacin a bajas

frecuencias.

En cuanto a los acelermetros, la amplia gama existente en el mercado hace que

sean, para cada aplicacin, los captadores ms idneos en vibraciones. Junto con la

posibilidad de obtener, mediante el equipo de medida y anlisis asociado, la seal de

velocidad de la vibracin por integracin de la aceleracin. Esta operacin se hace

generalmente en el dominio de la frecuencia. Con esta solucin general se puede

aprovechar la robustez y amplia gama de los acelermetros junto con la presentacin de

los resultados en velocidad, que es la presentacin ms equilibrada en frecuencia.

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2.2.2 ANLISIS DE LA SEAL. TRATAMIENTO DE LA INFORMACIN La seal elctrica que representa la vibracin es en general compleja, ya que es

la suma de varios componentes armnicos de diferentes frecuencias.

As pues, la parte principal del anlisis de la seal ser obtener dichas

componentes mediante la Transformada de Fourier que se realiza de forma automtica

mediante los D.S.A. (Analizadores de seales dinmicas) que, entre otras muchas

posibilidades presentan el ESPECTRO de la vibracin o grfico AMPLITUD-

FRECUENCIA.

En el caso de rodamientos y engranajes puede resultar muy ilustrativo observar

la seal en el tiempo, que muestra como se producen algunos fenmenos pulsatorios

caractersticos.

Actualmente los modernos sistemas de MANTENIMIENTO PREDICTIVO DE

AVERAS utilizan el espectro en frecuencia de la vibracin como elemento de control y

se confeccionan los grficos de tendencia de cada pico en lugar de los de vibracin

total o eficaz. Es la nica forma de detectar algunas averas en su forma incipiente ya

que en tal fase los niveles de vibracin que el defecto produce no se aprecian como

cambios sustanciales en la vibracin total debido a alguna componente normal

desequilibrio residual por ejemplo- que lo enmascara. Esta es una consideracin muy

importante, especialmente en mquinas que usan rodamientos, engranajes o cojinetes

antifriccin.

2.2.3 DIAGNSTICO Como se ha comentado anteriormente, cada defecto en una mquina produce una

vibracin caracterstica del mismo que puede ser utilizada para la identificacin de

aqul.

Por tanto, una vez medida la seal de vibraciones de la mquina, el paso siguiente es

relacionar las diferentes frecuencias obtenidas en el espectro con las Frecuencias

caractersticas de cada defecto mecnico.

Esta comparacin entre el Espectro obtenido en la mquina con el Espectro o firma

caracterstica de cada defecto, nos permitir llevar a cabo el Diagnstico de la avera

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en cuestin. Para hacerlo con la mayor efectividad posible ser necesario tener el

conocimiento suficiente de la mquina y de sus condiciones de operacin: velocidad,

carga, nmero de etapas, frecuencias excitadoras, frecuencias propias, nmero de bolas

del rodamiento, nmero de dientes del engranaje, etc.

En este apartado se analizarn los defectos mecnicos ms usuales y sus

espectros caractersticos.

El ANLISIS y el DIAGNSTICO son las partes ms crticas de esta metodologa,

por las siguientes razones:

- El nivel total de vibracin en una mquina puede cambiar con la carga o

velocidad de operacin haciendo, por tanto, que la valoracin de la condicin de la

mquina sea confusa. nicamente el anlisis y el diagnstico mediante el espectro en

frecuencia indicarn si existe o no un peligro. Esto es importante para evitar

reparaciones innecesarias.

- Dejar una mquina fuera de servicio acarrea generalmente un impacto en la

produccin, por tanto, es necesario conocer que severidad tiene un determinado

problema. El anlisis y diagnstico unido al historial, proporcionan una ayuda eficaz

para decidir si una mquina puede o no seguir operando hasta la prxima revisin o

parada programada de la planta.

- El tiempo de reparacin queda reducido ya que se conoce la naturaleza del

problema. As mismo esto permite la programacin de los suministros.

2.2.4 CORRECCIN Cuando un problema es detectado y diagnosticado en fase incipiente, la

correccin o reparacin puede ser programada para el momento ms conveniente.

Defectos mecnicos tales como desalineacin, holguras, rodamientos o engranajes

defectuosos, cojinetes en mal estado, etc., pueden corregirse por sustitucin o utilizando

procedimientos bien conocidos por el personal de mantenimiento. Otros defectos como

desequilibrio dinmico o resonancias requieren para su correccin una experiencia o

conocimientos especiales.