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TEORIA DE LA FALLA EN EQUIPOS ROTATIVOS

Expositor: Ian Francisco No Carbajal1Algo falla cuando deja de brindarnos el servicio que deba

TIPOS DE FALLA

Fallas tempranas: ocurren al principio de la vida til y constituyen un porcentaje pequeo del total de fallas.

Fallas adultas: son las fallas que presentan mayor frecuencia durante la vida til.

Fallas tardas: representan una pequea fraccin de las fallas totales, aparecen en forma lenta y ocurren en la etapa final de la vida del bien.

Expositor: Ian Francisco No CarbajalFALLA: es la prdida de la condicin operativa por un evento inherente al equipo.MODO DE FALLA: efecto observable por el cual se constata una falla del sistema.ANALISIS DE FALLA: diagnostico basado en una secuencia lgica para determinar las causas involucradas en una falla.

CLASIFICACION DEL TIPO DE FALLAS

Segn su manifestacin: evidente, oculta.Segn su momento de operacin: infantil o precoz, aleatoria o de tasa constantes, de desgaste o envejecimiento.Segn su duracin: parcial, total.Segn sus causas: primaria, secundaria, mltiple.Segn sus defectos: menor, significativa, critica, catastrfica.

Expositor: Ian Francisco No CarbajalTEORIA DE FALLAS

CAUSAS DE FALLAS

Defectos de diseo.Defectos de materiales.Manufactura o procesos de fabricacin defectuosos.Ensamblaje o instalacin defectuosa.Imprevisiones en las condiciones de servicio.Mantenimiento deficiente.Malas prcticas de operacin.

CAUSAS COMUNES DE LAS FALLAS

Mal uso o abuso de los equipos.Errores de montaje.Errores de fabricacin.Mantenimiento inadecuado.Errores de diseo.Material inadecuado.Tratamiento trmico incorrecto.Condiciones no previstas de operacin.Inadecuado control o proteccin ambiental.Discontinuidad de colada.Defectos de soldadura.

Expositor: Ian Francisco No CarbajalLA CURVA DE LA BAERAFallas iniciales: Esta etapa se caracteriza por tener una elevada tasa de fallas que desciende rpidamente con el tiempo. Fallas normales: Etapa con una tasa de errores menor y constante. Los fallos no se producen debido a causas inherentes al equipo, sino por causas aleatorias externas. Fallos de desgaste: Etapa caracterizada por una tasa de errores rpidamente creciente.

es una grfica que representa los fallos durante el periodo de vida til de un sistema o mquina.

Expositor: Ian Francisco No Carbajal5EL PROCESO DE FALLO

En principio Fallo o Falla, en el sentido que se le asigna habitualmente, significa que un componente o un sistema no satisfacen o no funciona de acuerdo con la especificacin; queda por tanto claro, que fallo no equivale necesariamente a parada, interrupcin del funcionamiento del equipo, o no desempeo absoluto de la funcin.

El proceso explica las causas u orgenes, la evolucin, las manifestaciones y efectos consiguientes.

Expositor: Ian Francisco No CarbajalESTADISTICAS DE MANTENIMIENTO TRADICIONAL

15 aos de investigacin muestran que:La mayora de las fallas (60%) dan aviso antes de su falla funcional.Aprox. El 40% son ocultas.80% de las fallas ocultas requieren tareas de identificacin de falla.Inspeccin/testeo, chequeo.20% a 35% de las fallas con relativas al monitoreo basado en condicin.30% a 40% de las fallas son atribuidas al modo de operar equipos.

Expositor: Ian Francisco No CarbajalEL MANTENIMIENTO BASADO EN LAS FALLAS

Ventajas:

Bajo costo si es correctamente aplicado.Si el mantenimiento no es requerido, no hay costo.Las fallas son generalmente inesperadas.No se requiere de planificaciones avanzadas lo cual es una reduccin de costos.Recoleccin de datos. Se pueden usar los mismos datos de otros equipos no crticos.Baja probabilidad de mortalidad infantil.El mantenimiento preventivo trae al equipo al estado tan bueno como nuevo, lo cual a menudo no deseable.

Desventajas:

Riesgo en la seguridad. A menudo no se tiene cuidado de la falla.Grandes prdidas de produccin pueden ocurrir debido a paros sin control.La falla de un componente puede provocar daos secundarios en otros.Ya que las fallas son inesperadas, se requieren altos stocks de repuestos.Para mantener la tasa de produccin se requieren redundancias.Para ser capaz de reaccionar suficientemente rpido, se necesitan equipos de mantenimiento en stand by.

Expositor: Ian Francisco No CarbajalTECNICAS PREDICTIVAS DE DETECCIN DE FALLAS EN EQUIPOS

Expositor: Ian Francisco No CarbajalEXPOSITOR: SANCHEZ HUICHI HENRYEl mantenimiento predictivo es un tipo de mantenimiento que relaciona una variable fsica con el desgaste o estado de una mquina. El mantenimiento predictivo se basa en la medicin, seguimiento y monitoreo de parmetros y condiciones operativas de un equipo o instalacin. A tal efecto, se definen y gestionan valores de pre-alarma y de actuacin de todos aquellos parmetros que se considera necesario medir y gestionar.MANTENIMIENTO PREDICTIVOTIPOS DE FALLAS EN TECNICAS PREDICTIVAS*Anlisis de vibraciones.*Termografas.*Boroscopias.*Anlisis de Aceites.*Anlisis de ultrasonidos.*Anlisis de humos de combustin.*Anlisis de maquinas alternativas.*Anlisis de motores elctricos de induccin.*Descargas parciales en maquinas elctricas.*Parmetros de supervisin de grandes maquinas elctricas.ANALISIS DE VIBRACIONESElintersde las Vibraciones Mecnicas llega al Mantenimiento Industrial de la mano delMantenimiento Preventivoy Predictivo, con el inters de alerta que significa un elemento vibrante en una Maquina, y la necesaria prevencin de las fallas que traen las vibraciones a medio plazo.

El inters principal para el mantenimiento deber ser la identificacin de las amplitudes predominantes de las vibraciones detectadas en el elemento o mquina, la determinacin de las causas de la vibracin, y la correccin del problema que ellas representan. Las consecuencias de las vibraciones mecnicas son el aumento de los esfuerzos y las tensiones, prdidas de energa, desgaste demateriales, y las ms temidas: daos por fatiga de los materiales, adems de ruidos molestos en elambientelaboral, etc.

Registro de vibraciones en un ciclo de trabajo del a pala

Transformada Tiempo-Frecuencia

Parmetros de las vibraciones.

Frecuencia: Es el tiempo necesario para completar un ciclo vibratorio. En los estudios de Vibracin se usan los CPM (ciclos por segundo) o HZ (hercios).Desplazamiento: Es la distancia total que describe el elemento vibrante, desde un extremo al otro de sumovimiento.Velocidad y Aceleracin:Comovalorrelacional de los anteriores.Direccin: Las vibraciones pueden producirse en 3 direcciones lineales y 3 rotacionales

Tipos de vibraciones.

Vibracin libre:causada por unsistemavibra debido a una excitacin instantnea.Vibracin forzada: causada por un sistema vibra debida a una excitacin constante las causas de las vibraciones mecnicasA continuacin detallamos las razones ms habituales por las que una mquina o elemento de la misma puede llegar a vibrar.Vibracin debida al Desequilibrado (maquinaria rotativa).Vibracin debida a la Falta de Alineamiento (maquinaria rotativa)Vibracin debida a la Excentricidad (maquinaria rotativa).Vibracin debida a la Falla de Rodamientos y cojinetes.Vibracin debida aproblemasde engranajes y correas de Transmisin (holguras, falta de lubricacin, roces, etc.)

TERMOGRAFIALa Termografa Infrarroja es una tcnica que permite, a distancia y sin ningn contacto, medir y visualizar temperaturas de superficie con precisin.Los ojos humanos no son sensibles a laradiacininfrarroja emitida por un objeto, pero las cmaras termogrficas, o de termovisin, son capaces de medir la energa consensoresinfrarrojos, capacitados para "ver" en estas longitudes de onda. Esto nos permite medir la energa radiante emitida por objetos y, por consiguiente, determinar latemperaturade la superficie a distancia, en tiempo real y sin contacto.La gran mayora de los problemas y averas en el entorno industrial - ya sea de tipo mecnico, elctrico y de fabricacin - estn precedidos por cambios de temperatura que pueden ser detectados mediante la monitorizacin de temperatura con sistema de Termovisin por Infrarrojos. Con la implementacin deprogramasde inspecciones termogrficas en instalaciones, maquinaria, cuadros elctricos, etc. es posible minimizar el riesgo de una falla de equipos y sus consecuencias, a la vez que tambin ofrece una herramienta para el control decalidadde las reparaciones efectuadas.El anlisis mediante Termografa infrarroja debe complementarse con otras tcnicas ysistemasdeensayoconocidos, como pueden ser el anlisis de aceites lubricantes, el anlisis de vibraciones, los ultrasonidos pasivos y el anlisis predictivo enmotoreselctricos. Pueden aadirse losensayosno destructivos clsicos: ensayos, radiogrfico, el ultrasonido activo, partculas magnticas, etc.

El anlisis mediante Cmaras Termogrficas Infrarrojas, est recomendado para:

*Instalaciones y lneas elctricas de Alta y Baja Tensin.*Cuadros, conexiones, bornes,transformadores, fusibles y empalmes elctricos.*Motores elctricos, generadores, bobinados, etc.*Reductores, frenos, rodamientos, acoplamientos y embragues mecnicos.*Hornos,calderase intercambiadores decalor.*Instalaciones de climatizacin.*Lneas de produccin, corte, prensado, forja, tratamientos trmicos.

Las ventajas que ofrece el Mantenimiento Preventivo por Termovisin son:

*Mtodo de anlisis sin detencin deprocesosproductivos, ahorragastos.*Baja peligrosidad para el operario por evitar la necesidad de contacto con el equipo.*Determinacin exacta de puntos deficientes en una lnea deproceso.*Reduce el tiempo de reparacin por la localizacin precisa de la Falla.*Facilitainformesmuy precisos al personal de mantenimiento.*Ayuda al seguimiento de las reparaciones previas.

BOROSCOPIALas inspecciones boroscpicas son inspecciones visuales en lugares inaccesibles para el ojo humano con la ayuda de un equipo ptico, el baroscopio o endoscpio. Se desarroll en el rea industrial a raz del xito de las endoscopias en humanos y animales.

El boroscopio es un dispositivo largo y delgado en forma de varilla flexible. En el interior de este tubo hay un sistema telescpico con numerosas lentes, que aportan una gran definicin a la imagen. Adems, est equipado con una poderosa fuente de luz.

La imagen resultante puede verse en un monitor, o ser registrada en un videograbador o una impresora para su anlisis posterior.

Entre las ventajas de este tipo de inspecciones estn la facilidad para la llevarla a cabo sin apenas tener que desmontar nada y la posibilidad de guardar las imgenes, para su consulta posterior.

Las boroscopias se utilizan para realizar inspecciones de motores alternativos de gas, turbina de gas, turbina de vapor, caldera, y en general, en cualquier equipo de difcil acceso cuyos fallos pueden ser observados a simple vista, pero lo que se pretende observar no est accesible con facilidad para el ojo humano, pues implica dificultad de acceso, o grandes desmontajes. As, en los motores alternativos se utilizan para conocer el estado de las cmaras de combustin; en la turbina de gas, se utiliza para conocer el estado de la cmara de combustin, de los quemadores y de los labes; en la turbina de vapor, se utiliza para conocer el estado de labes; en la caldera, se emplea para detectar fallos y fugas en haces tubulares y en zonas de difcil acceso

ANALISIS DE ACEITESGeneralidades

El anlisis de aceites de lubricacin, tcnica aplicable a trafos y a equipos rotativos, suministra numerosa informacin utilizable para diagnosticar el desgaste interno del equipo y el estado del lubricante. En general, en una planta industrial se aplica a los siguiente equipos:

- Motor alternativo- Turbina de gas- Turbina de vapor- Generador- Transformadores principal, de servicio y auxiliar- Bombas de alimentacin de la caldera, sobre todo de alta y media presin- Bombas del circuito de refrigeracin- Reductores de ventiladores- Ventiladores de torres de refrigeracin- Aerocondensadores- Prensas y maquinaria con equipos oleo hidrulicos de gran capacidad

El estado del equipo se determina estableciendo el grado de contaminacin del aceite debido a la presencia de partculas de desgaste o sustancias ajenas a este.

El estado del aceite se determina comprobando la degradacin que ha sufrido, es decir, la prdida de capacidad de lubricar causada por una variacin de sus propiedades fsicas y qumicas y sobre todo, las de sus aditivos.

La contaminacin del aceite se puede determinar cuantificando en una muestra del lubricante, el contenido de partculas metlicas, agua, materias carbonosas y partculas insolubles.

La degradacin se puede evaluar midiendo la viscosidad, la detergencia, la acidez y la constante dielctrica

Es conveniente hacer notar que la contaminacin y la degradacin no son fenmenos independientes, ya que la contaminacin es causante de degradacin y esta ltima puede propiciar un aumento de la contaminacin

ANALISIS POR ULTRASONIDOEste mtodo estudia lasondasdesonidode baja frecuencia producidas por los equipos que no son perceptibles por elodohumano.Ultrasonido pasivo: Es producido por mecanismos rotantes, fugas de fluido, prdidas de vaco, y arcos elctricos. Pudindose detectarlo mediante la tecnologa apropiada.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorEl Ultrasonido permite:Deteccin de friccin en maquinas rotativas.Deteccin de fallas y/o fugas envlvulas.Deteccin de fugas de fluidos.Prdidas de vaco.Deteccin de "arco elctrico".Verificacin de la integridad de juntas de recintos estancos.

Se denominaUltrasonido Pasivoa la tecnologa que permite captar el ultrasonido producido por diversasfuentes.El sonido cuya frecuencia est por encima del rango de captacin del odo humano (20-a-20.000 Hertz) se considera ultrasonido. Casi todas las fricciones mecnicas, arcos elctricos y fugas depresino vaco producen ultrasonido en un rango aproximado a los 40 Khz Frecuencia con caractersticas muy aprovechables en el Mantenimiento Predictivo, puesto que las ondas sonoras son de corta longitud atenundose rpidamente sin producir rebotes. Por esta razn, elruidoambiental por ms intenso que sea, no interfiere en la deteccin del ultrasonido. Adems, la alta direccionalidad del ultrasonido en 40 Khz. permite con rapidez y precisin la ubicacin de la falla.La aplicacin del anlisis por ultrasonido se hace indispensable especialmente en la deteccin de fallas existentes en equipos rotantes que giran a velocidades inferiores a las 300 RPM, donde la tcnica de medicin de vibraciones se transforma en unprocedimientoineficiente.De modo que la medicin de ultrasonido es en ocasiones complementaria con la medicin de vibraciones, que se utiliza eficientemente sobre equipos rotantes que giran a velocidades superiores a las 300 RPM.Al igual que en el resto del mundo industrializado, la actividad industrial en nuestro Pas tiene la imperiosa necesidad de lograr el perfil competitivo que le permita insertarse en la economa globalizada. En consecuencia, toda tecnologa orientada alahorrode energa y/o mano de obra es de especial inters para cualquierEmpresa.

ANALISIS DE HUMOS DE COMBUSTIONCon el anlisis de humos de escape lo que conseguimos es ver a travs de estos posibles fallos en la turbina gas, cmara de combustin o en las mezclas de combustible y comburente.

ANALISIS DE MAQUINAS ALTERNATIVASMotores y compresores alternativospueden diagnosticarse con alta precisin a partir de la seal dinmica de la presin, ultrasonidos y vibraciones.

En compresores de pistn y motores de explosin el anlisis de vibraciones mediante FFT no es una tcnica eficaz, ya que el espectro de vibracin est muy nutrido de picos y resulta imposible discernir los distintos problemas mecnicos all presentes.

Elanlisis de las trazas de presin de cilindroes la tcnica fundamental en el diagnstico predictivo de este tipo de mquinas. La presin de cilindro se puede representar en forma de curva cerrada respecto del volumen barrido por el pistn (P-V) o de curva abierta respecto del ngulo de cigeal (P-a).

La curva P-V sirve para calcular potencia (IHP) y hacer un anlisis de eficiencia (performance) de mquina, como tcnica de evaluacin de condicin operativa por comparacin con los parmetros nominales o de diseo.

La curva abierta P-a se utiliza para el anlisis multicanal de las formas de onda, por superposicin de variables tpicas de condicin mecnica (vibracin y ultrasonidos) sobre la traza de presin de cilindro.

ANALISIS DE MOTORES ELECTRICOS DE INDUCCIONEn los ltimos aos se han desarrollado tecnologas que mediante de la medida simultnea de corriente y tensin permiten el diagnstico de motores AC.

Losanlisis de vibracionespueden complementarse conanlisis de corrienteytensin de alimentacincuando se trata de diagnosticar motores elctricos de induccin.

Los parmetros medidos son:Corriente de Alimentacin.Tensin de lnea.Vibracin.

Modos de falloLasvibraciones en mquinas elctricaspueden tener un origen mecnico o elctrico. Los sntomas que sirven al diagnstico de los fallos de origen elctrico se pueden encontrar en los espectros de vibracin o en la seal dinmica de corriente o tensin del motor en cada fase. Los problemas de origen elctrico detectables con las tcnicas de anlisis de vibracin, corriente y tensin se pueden clasificar en seis zonas de fallo:Problemas en la calidad de la alimentacin, detectable por prueba de potencia.Fallos en el circuito de potencia, detectables por las pruebas estndar y la prueba de potencia.Defectos en el aislamiento, detectable por la prueba estndar, el ndice de polarizacin y la prueba de voltaje a pasos.Fallos de estator, detectable por la prueba estndar, influencia de rotor, la prueba de potencia y la prueba de arranque.Fallos de rotor, detectable por anlisis de vibraciones, prueba estndar, prueba de la influencia de rotor, evaluacin de rotor y prueba de arranque.Defectos en el entrehierro, detectable por anlisis de vibraciones, prueba estndar, influencia de rotor y prueba de excentricidad.

DESCARGAS PARCIALES EN MAQUINAS ELECTRICASLa tcnica del estudio de las descargas parciales se aplica a grandes mquinas elctricas para evaluar el estado del estator con la mquina en servicio.La tcnica de descargas parciales es conocida desde hace ms de 30 aos y va a camino de convertirse poco a poco en la ms aplicada a los sistemas de aislamiento en media tensin, por tratarse de la nica tcnica que permite evaluar el aislamiento de una mquina rotativa en operacin. Los equipos de medida, inicialmente analgicos, han sufrido tambin una revolucin para hacerse compatibles con todas las aplicaciones de equipos elctricos (motores y alternadores, cables, interruptores, ...), ofreciendo la siguiente informacin:Parmetros de supervisin:Descarga aparente (pC)Corriente de Fuga (nA)

GRACIAS POR SU ATENCION

ANALISIS VIBRACIONAL

EXPOSITOR: Ttito Cristbal Arnold QU ES UNA VIBRACIN? En trminos muy simples una vibracin es un movimiento oscilatorio de pequea amplitud. Todos los cuerpos presentan una seal de vibracin en la cual plasman cada una de sus caractersticas. De acuerdo a esto, las mquinas presentan su propia seal de vibracin y en ella se encuentra la informacin de cada uno de sus componentes. Por tanto, una seal de vibracin capturada de una mquina significa la suma vectorial de la vibracin de cada uno de sus componentes. VIBRACIONES DE MAQUINA

Las vibraciones en una mquina no son buenas:pueden causar desgaste, fisuras por fatiga, prdida de efectividad de sellos, rotura de aislantes, ruido etc. Pero al mismo tiempo las vibraciones son la mejor indicacin de la condicin mecnica de una maquinaria y pueden ser una herramienta de prediccin muy sensible dela evolucin de un defecto. Las fallas catastrficas en una maquinaria muchas veces son precedidas, a veces con meses de anticipacin, por un cambio en las condiciones de vibracin de la misma. Las vibraciones en una maquinaria estn directamente relacionadas con su vida til de dos maneras: por un lado un bajo nivel de vibraciones es una indicacin de que la mquina funcionar correctamente durante un largo perodo de tiempo, mientras que unAumento en el nivel de vibraciones es una indicacin de que la mquina se encamina hacia algn tipo de falla.

TECNICAS DE ANALISIS DE VIBRACIONES1. Anlisis espectral.2. Anlisis de la forma de onda.3. Anlisis de fase de vibraciones.4. Anlisis de los promedios sincrnicos en el tiempo.5. Anlisis de rbitas.6. Anlisis de demodulaciones.7. Anlisis de vibraciones en partidas y paradas de una mquina.8. Transformadas tiempo-frecuencia.LAS FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN LAS MQUINAS POR MEDIO DE SUS VIBRACIONESDesbalanceoDesalineamientoDefecto de rodamientosEjes torcidosDesajuste mecnicoDefecto de transmisiones por correaDefectos de engranajesProblemas elctricos

PARMETROS CARACTERSTICOSDE LAS VIBRACIONES

Desplazamiento:indica la cantidad de movimiento que la masa experimenta con respecto a su posicin de reposo.Periodo:es el tiempo que tarda la masa en realizar un ciclo completo.Frecuencia:es el nmero de ciclos que ocurren en una unidad de tiempo.Velocidad:se refiere a la proporcin del cambio de posicin con respecto al tiempo.Aceleracin:proporciona la medida del cambio de velocidad con respecto al tiempo.

NORMATIVA EXISTENTE EN EL ANALISIS DEVIBRACIONESRespecto a las mquinas rotatorias. ISO 10816-1. "Mechanical vibration. Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts.Respecto a mquinas con movimiento alternativo. ISO 10816-1: "Mechanical vibration. Evaluation of machinevibration by measurement on non-rotating parts.Respecto a las estructuras. ASA 95-1990 ANSI S2.47: "American National Standard.Vibration of Buildings. Guidelines for the measurement of vibrations and evaluation of their effects on buildings".Respecto a las personas. ISO 2631: "Mechanical vibration and shock.Evaluation of human exposure to whole-body vibrationRESPONSABILIDAD DEL SERVICIO

La ejecucin del servicio de mantenimiento predictivo, implica dentro de las reas de ejecucin, el control peridico de los equipos asignados, su evaluacin comparativa histrica, anlisis de las mediciones efectuadas y la elaboracin de un diagnstico de las fallas que acusa el equipo.

TRABAJO DE CAMPO, TOMA DE VIBRACIONES

Es ampliamente utilizada en mantenimiento, con el objetivo de vigilar el comportamiento dinmico mecnico de las mquinas rotativas.Se toman mediciones de amplitud vs. Frecuencia de vibracin, en las direcciones horizontal, vertical y axial, en cada punto y en las siguientes unidades de:

VelocidadAceleracinEnvelopingOnda en el tiempo

INSTRUMENTO DE ANALISIS VIBRACIONAL

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