Análisis y diagnóstico de máquinas

El ruido y las vibraciones no solo resultan molestos: también representan emisiones de energía que indican ineficiencias en las máquinas.

El ruido y las vibraciones son indicios de problemas que pueden afectar a la fiabilidad de una máquina; por ejemplo, debido a componentes desequilibrados. Además, producen a su vez efectos nocivos que pueden llegar a causar averías en las máquinas.

Análisis de vibraciones en máquinas

Los equipos rotativos o de movimiento alternativo, como compresores, cadenas cinemáticas, motores, bombas y turbinas se componen de muchos elementos que contribuyen al patrón de sonido y vibraciones del conjunto. En este tipo de máquinas, las variaciones en las condiciones de carga y los desequilibrios provocados por las imperfecciones o irregularidades en la masa pueden generar vibraciones, con la consiguiente emisión de ruido. Para minimizar las vibraciones y optimizar la eficiencia, es preciso detectar estos fallos y desequilibrios, aunque no es posible eliminarlos por completo. Por lo tanto, cuando una máquina se integra en otra estructura —por ejemplo, cuando se instala un motor en un avión— es importante conocer las vibraciones que produce esa máquina para evitar consecuencias tales como la generación de resonancias estructurales.
Para conocer las vibraciones que genera una máquina se necesitan análisis que permitan establecer una correlación entre las lecturas de vibraciones y los procesos de la máquina. El análisis de órdenes establece una relación entre las lecturas de vibración y las revoluciones de una pieza rotativa, y mejora el conocimiento de elementos tales como cadenas cinemáticas, bombas, compresores y motores eléctricos. Es importante integrar en el análisis los parámetros internos de la máquina, como la presión del aceite o las rpm, a través de un CAN bus o de entradas auxiliares.

Monitorización del estado y mantenimiento en función del estado

Los cambios en los patrones de vibración de una máquina pueden informar sobre su estado de salud. Es más, en el caso de los equipos rotativos o de movimiento alternativo se puede optimizar el rendimiento diagnosticando y corrigiendo los problemas de vibraciones. La monitorización del estado de una máquina contribuye a evitar averías por deterioro y fatiga, maximiza el tiempo productivo y mejora la programación de los procedimientos de mantenimiento, reparación y revisión (MRO), con una mayor seguridad entre las paradas programadas.

Los desequilibrios se deben a una distribución desigual de la masa en un rotor. Como resultado, se producen vibraciones que se transmiten a los cojinetes y otros componentes de la máquina. Una distribución de la masa imperfecta puede deberse a fallos de materiales, errores de diseño, errores de fabricación y montaje, pero sobre todo, a fallos sobrevenidos durante el funcionamiento.

Si se reducen esas vibraciones, aumenta el rendimiento y el funcionamiento de la máquina es más rentable. Además, se evitan averías por deterioro y fatiga. Para ello es preciso equilibrar el rotor añadiendo o eliminando masa en determinados puntos.
El diseño de las máquinas modernas debe tener en cuenta factores importantes, como velocidades de trabajo más altas, relación prestaciones/peso más elevadas y mayor fiabilidad. El equilibrado optimiza el diseño y el rendimiento, contribuye a que la eficacia de costes sea mejor, alarga la vida útil e incrementa la seguridad. A pesar de que es posible reducir los errores y los fallos, nunca se pueden eliminar hasta el punto de hacer innecesario el equilibrado.

Sistema recomendado

Nuestro sistema basado en PULSE determina la calidad del equilibrado en uno o dos planos según la norma ISO 1940-1. Multi-plane Balancing Consultant Tipo 7790-B añade equilibrado en tres y cuatro planos. Una interfaz intuitiva orienta rápidamente al usuario a través de las tareas de configuración, medición y elaboración de informes. El proceso de equilibrado se puede llevar a cabo in situ, con el rotor sobre sus propios cojinetes y su estructura de soporte, o en una máquina de equilibrado independiente. También se pueden llevar a cabo ajustes de precisión empleando datos del rotor almacenados en el curso de operaciones de equilibrado anteriores. El procedimiento de equilibrado se puede basar en la transformada rápida de Fourier (FFT) o en el seguimiento de las órdenes, para obtener los resultados más precisos.

> Two-plane and Multi-plane Balancing Consultant (Product Data)

> PULSE Data Manager Type 7767-A, B, C and D

En las máquinas rotativas y de movimiento alternativo, las variaciones en las condiciones de carga y las imperfecciones en los componentes móviles generan vibraciones (y sus sonidos asociados). Las vibraciones vienen determinadas por las propiedades estructurales de los elementos móviles y fijos de la máquina. El análisis de órdenes establece una relación entre las mediciones y las revoluciones de un elemento giratorio, y mejora el conocimiento sobre elementos tales como motores de automóviles y aeronaves, cadenas cinemáticas, bombas, compresores o motores eléctricos.

Entre las aplicaciones típicas cabe citar el análisis de maquinaria rotativa y el procesamiento de barridos de velocidad de vehículos o motores (aceleración/deceleración) con respecto a las RPM u otras magnitudes variables con el tiempo. El análisis de órdenes FFT de ancho de banda constante es el más adecuado para situaciones en las que las velocidades de barrido son relativamente pequeñas o para las velocidades de barrido rápidas en las que interesan los números de órdenes más bajos. El análisis de órdenes con tracking se recomienda para análisis de alta precisión de órdenes superiores y velocidades de barrido rápidas.

Sistema recomendado

Nuestro software Order Analysis y PULSE Reflex Order Analysis proporcionan al sistema PULSE tacómetros, autotrackers, analizadores de órdenes y funciones de posprocesamiento, así como una amplia gama de dispositivos de visualización y tres tipos de activadores adicionales (tacómetro, velocidad e intervalo de velocidad). El resultado es un completo conjunto de herramientas de diagnóstico que sirve para todo: desde análisis de órdenes en tiempo real básico (con o sin tracking) hasta análisis de órdenes avanzado con PULSE Reflex.

> PULSE Reflex Order Analysis

> PULSE Order Analysis Type 7702

Las partes móviles de cualquier máquina rotativa pueden llegar a producir vibraciones molestas que, en última instancia, causan averías derivadas de las tolerancias de producción y montaje, el desgaste y la variación de cargas.

Existen distintas técnicas de diagnóstico que emplean medidas de vibraciones como indicadores, mediante las cuales es posible determinar la causa raíz del deterioro de una máquina y planificar medidas correctivas. Se trata de técnicas de diagnóstico extremadamente eficaces porque emplean de forma directa la información que contiene el patrón de vibraciones de la máquina. Este patrón —o firma— se obtiene mediante un análisis de frecuencia y tiempo de la señal de vibración, empleando un sensor que se fija a la superficie de la máquina o se coloca en su interior. Ayuda a encontrar solución a problemas dinámicos del rotor, problemas de deterioro de componentes giratorios y deficiencias estructurales.

Sistema recomendado

El diagnóstico de máquinas mediante PULSE analizando ciclos de arranque/parada permite diagnosticar fallos muy variados. Todos los análisis se pueden llevar a cabo de forma simultánea y las señales en bruto se pueden registrar para su posterior análisis mediante PULSE Time Data Recording. A continuación se efectúa el diagnóstico de los transitorios con PULSE Time Capture. Los resultados se correlacionan con datos etiquetados con parámetros auxiliares como la temperatura, la presión del aceite, la posición o la velocidad del viento. El sistema comprende análisis de órdenes Tipo 7702-N con multitacómetro, análisis de órdenes FFT, tracking de órdenes, mejora de la señal, análisis de envolventes de cojinetes, análisis de cepstrum en cajas de cambios y registro de parámetros auxiliares/datos de proceso. Cualquier módulo de adquisición de datos LAN-XI es adecuado y proporciona hasta 12 canales de entrada. El registro de parámetros auxiliares requiere un módulo LAN-XI Tipo 3056.

> PULSE Order Analysis Type 7702

> PULSE™ Time Data Recorder Type 7708

> PULSE Reflex Base and PULSE Reflex Core

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