Investigación 6. Aplicación DE LAS Vibraciones AL Mantenimiento PDF

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resumen de investigacion de todo el tema con todos los subtemas bien desarrollados de tal manera que el tema este completo...

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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE COMALCALCO INVESTIGACIÓN 6. APLICACIÓN DE LAS VIBRACIONES AL MANTENIMIENTO MATERIA: MANTENIMIENTO TEMAS DE INVESTIGACION: 6.1 Medición de vibraciones. 6.2 Análisis de vibraciones. 6.3 Diagnostico de vibraciones. 6.4 Balanceo de rotores. 6.5 Software para el monitoreo y análisis de vibraciones.

ALUMNO(A): GARCÍA ARIAS LAIZZA IVETH MATRICULA: TE180670 ALUMNO(A): JUAREZ SOLIS PEDRO MATRICULA: TE180664 ALUMNO(A): MÉNDEZ ASCENCIO PABLO ENRIQUE MATRICULA: TE180653 ALUMNO(A): NARANJO QUIROGA OSCAR ABNER MATRICULA: TE180562

CARRERA: INGENIERÍA MECATRÓNICA SEMESTRE: 6TO

GRUPO: A

TURNO: MATUTINO

PROFESOR: LUIS ROBERTO MADRIGAL MADRIGAL FECHA: 05 DE MAYO DEL 2021.

INTRODUCCIÓN __________________________________________________________ 4 6. APLICACIÓN DE LAS VIBRACIONES AL MANTENIMIENTO _______________________ 5 6.1 MEDICIÓN DE VIBRACIONES ___________________________________________________ 6 6.1.1 PARÁMETROS DE LAS VIBRACIONES. _______________________________________________ 6 6.1.2 TIPOS DE VIBRACIONES. __________________________________________________________ 7 6.1.3 MEDIDA DE VIBRACIONES SEVERAS ________________________________________________ 8 6.1.4 MEDIDA DE VIBRACIONES EN MOTORES ALTERNATIVOS _______________________________ 9

6.2 ANÁLISIS DE VIBRACIONES ___________________________________________________ 10 6.2.1 ¿POR QUÉ SE APLICA EL ANÁLISIS DE VIBRACIONES? __________________________________ 11 6.2.2 TIPOS DE FALLAS IDENTIFICADAS POR EL ANÁLISIS DE VIBRACIÓN _______________________ 12 6.2.3 TIPOS DE INSTRUMENTOS PARA EL ANÁLISIS DE VIBRACIONES _________________________ 13 6.2.4 CÓMO REALIZAR EL ANÁLISIS DE VIBRACIONES ______________________________________ 16 6.2.5 TÉCNICAS QUE SE UTILIZAN PARA HACER LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES _________________ 16 6.2.5.1 CÁLCULO DEL ESPECTRO DE VIBRACIÓN ESPERADO _______________________________ 16 6.2.5.2 DIGITALIZACIÓN DE LA SEÑAL ________________________________________________ 17 6.2.5.3 CONVERTIR A ESPACIO DE FRECUENCIA ________________________________________ 17 6.2.5.4 REVISAR LOS ARMÓNICOS ___________________________________________________ 17 6.2.5.5 ANÁLISIS DEL TIEMPO Y DE LA FORMA DE ONDA _________________________________ 17 6.2.5.6 ANÁLISIS DE FASE __________________________________________________________ 18 6.2.5.7 ANÁLISIS DE DATOS DE VIBRACIÓN ____________________________________________ 18 6.2.5.7.1 PICOS DE VIBRACIÓN SÍNCRONA __________________________________________ 18 6.2.5.7.2 PICOS SUB-SINCRÓNICOS. ________________________________________________ 18 6.2.6 PARÁMETROS DE SUPERVISIÓN __________________________________________________ 19

6.3 DIAGNOSTICO DE VIBRACIONES. ______________________________________________ 21 6.3.1 ¿COMO FUNCIONA? ____________________________________________________________ 21 6.3.2 VIBRACIONES Y DIAGNÓSTICO POR VIBRACIONES ____________________________________ 21 6.3.3 MONITORIZACIÓN DE LA CONDICIÓN ______________________________________________23 6.3.4 EL MEDIDOR DE VIBRACIONES BÁSICO CON ACCESORIOS ______________________________ 23 6.3.4.1 PUNTO DE MEDICIÓN _______________________________________________________ 24 6.3.4.2 CÓMO DEBO PREPARAR MI PUNTO DE MEDICIÓN ________________________________ 24 6.3.4.3 BASE DE MEDICIÓN - SOLUCIÓN IDEAL _________________________________________ 24 6.3.4.4 DIRECCIONES Y UBICACIONES DE LOS PUNTOS DE MEDICIÓN_______________________ 26 6.3.5 ¿QUÉ ES UN ACELERÓMETRO Y UN MEDIDOR/ANALIZADOR DE VIBRACIONES? ____________ 26 6.3.5.1 MEDIDOR DE VIBRACIÓN/ANALIZADOR - ¿CÓMO FUNCIONA? ______________________ 27 6.3.5.2 VALORES LÍMITE DE VIBRACIÓN_______________________________________________ 27 6.3.5.3 MEDICIÓN DEL VALOR GLOBAL DE LA VELOCIDAD ________________________________ 28 6.3.5.4 VIBRACIONES DE ALTA FRECUENCIA ___________________________________________ 28 6.3.5.5 NO EXISTEN LÍMITES DE VIBRACIÓN DE RODAMIENTOS GENERALES. ¿POR QUÉ? _______ 29 6.3.5.6 MEDICIÓN DEL VALOR GLOBAL DE LA ACELERACIÓN ______________________________29

6.4 BALANCEO DE ROTORES. _____________________________________________________ 30 6.4.1 BALANCEO DE ROTORES RÍGIDOS _________________________________________________ 32 6.4.2 DINÁMICA DE UN ROTOR RÍGIDO _________________________________________________ 33 6.4.3 MATRICES DE AMORTIGUAMIENTO Y DE RIGIDEZ ____________________________________ 34 6.4.4 MÁQUINAS DE BALANCEO _______________________________________________________ 34 6.4.4.1 MÁQUINAS DE EQUILIBRADO ESTÁTICO ________________________________________ 34 6.4.4.2 MÁQUINAS DE EQUILIBRADO DINÁMICO _______________________________________ 37

6.5 SOFTWARE PARA EL MONITOREO Y ANÁLISIS DE VIBRACIONES _____________________ 38 6.5.1 PRISMA 4 – SOFTWARE PARA MANTENIMIENTO _____________________________________ 38 6.5.2 DEFINICIÓN DE VIBRACIÓN ______________________________________________________ 38 6.5.3 DSP MACHINERY CONTROL ______________________________________________________ 39 6.5.4 HERRAMIENTAS DE ANÁLISIS ESPECTRALES _________________________________________ 40 6.5.5 EJEMPLO DE UTILIZACIÓN DE SOFTWARE ___________________________________________ 42

CONCLUSIÓN ___________________________________________________________ 44 BIBLIOGRAFIA ___________________________________________________________ 45

INTRODUCCIÓN En esta investigación de la unidad 6 Aplicación de las vibraciones al mantenimiento se contemplaron temas tales como 6.1 Medición de vibraciones. 6.2 Análisis de vibraciones. 6.3 Diagnostico de vibraciones. 6.4 Balanceo de rotores. 6.5 Software para el monitoreo y análisis de vibraciones. Ya que esta parte en el mantenimiento es de suma importancia y estos temas nos ayudaran a entender más sobre la lubricación Para la realización de esta investigación se consultaron fuentes concretas tales como libro y manuales y esto se logra a través de los integrantes del equipo para así poder mostrar una buena información. En términos generales, los temas son los principios de la teoría de vibraciones, y el análisis de las mismas, aplicadas a la determinación de las características de operación de las máquinas y sus deficiencias

6. APLICACIÓN D DE E LAS VIBRACIONES AL MANTENIMIENTO El interés de las Vibraciones Mecánicas llega al Mantenimiento Industrial de la mano del Mantenimiento Preventivo y Predictivo, con el interés de alerta que significa un elemento vibrante en una Maquina, y la necesaria prevención de las fallas que traen las vibraciones a medio plazo. Es la principal técnica empleada para el monitoreo del estado de condición de las máquinas. Esto nos permite conocer en profundidad el comportamiento de los equipos mientras están en funcionamiento y nos ayuda a detectar la mayor cantidad de problemas mecánicos en los equipos de una industria. La correcta interpretación de las medidas de vibraciones en la maquinaria industrial permite minimizar las averías en estado latente y reducir los costes de las reparaciones Hay que tener en cuenta que todas las máquinas vibran, debido a las tolerancias inherentes a cada uno de sus elementos constructivos. Estas tolerancias proporcionan a una máquina nueva una vibración característica básica mediante la cual comparar futuras vibraciones para su correcta evaluación. Máquinas similares, funcionando en buenas condiciones, tendrán similares características de vibraciones. Un cambio en la vibración básica de una máquina, funcionando en condiciones normales, será indicativo de que algún defecto incipiente se está dando en alguno de sus elementos. Diferentes tipos de fallos dan lugar a diferentes tipos de cambio de vibración característica de la máquina.

6.1 MEDICIÓN DE VIBRACIONES Es la principal técnica empleada para el monitoreo del estado de condición de las máquinas. Esto nos permite conocer en profundidad el comportamiento de los equipos mientras están en funcionamiento y nos ayuda a detectar la mayor cantidad de problemas mecánicos en los equipos de una industria. A través de la medición y análisis de vibraciones en máquinas y equipos industriales, se detectan fallas bien localizadas que evitan desmontajes innecesarios, se minimizan las emergencias, se aprovecha toda la vida útil de los componentes de las máquinas, se impide la extensión de los daños y se realizan paradas programadas. Lo expuesto, reduce el costo de mantenimiento en toda planta Industrial en un gran porcentaje. El interés principal para el mantenimiento deberá ser la identificación de las amplitudes predominantes de las vibraciones detectadas en el elemento o máquina, la determinación de las causas de la vibración, y la corrección del problema que ellas representan. Las consecuencias de las vibraciones mecánicas son el aumento de los esfuerzos y las tensiones, pérdidas de energía, desgaste de materiales, y las más temidas: daños por fatiga de los materiales, además de ruidos molestos en el ambiente laboral, etc. La Medición de Vibraciones la realizamos dando un valor al nivel de vibración real que se transmite a una estructura, una edificación o el cuerpo humano en un punto determinado. Cualquier estructura física, incluido el cuerpo humano, puede transmitir, disminuir o ampliar la intensidad de las vibraciones; este es el motivo de considerar más fiable el punto de recepción y no el de origen.

6.1.1 PARÁMETROS DE LAS VIBRACIONES VIBRACIONES. Frecuencia: Es el tiempo necesario para completar un ciclo vibratorio. En los estudios de Vibración 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 su movimiento. Velocidad y Aceleración: Como valor relacional de los anteriores. Dirección: Las vibraciones pueden producirse en 3 direcciones lineales y 3 rotacionales 6.1.2 TTIPOS IPOS DE VIBRACIONES. Vibración libre: causada por un sistema vibra debido a una excitación instantánea. Vibración forzada: causada por un sistema vibra debida a una excitación constante las causas de las vibraciones mecánicas

A continuación, detallamos las razones más habituales por las que una máquina o elemento de la misma puede llegar a vibrar. Vibración debida al Desequilibrado (maquinaria rotativa). Vibración debida a la Falta de Alineamiento (maquinaria rotativa) Vibración debida a la Excentricidad (maquinaria rotativa). Vibración debida a la Falla de Rodamientos y cojinetes. Vibración debida a problemas de engranajes y correas de Transmisión (holguras, falta de lubricación, roces, etc.) A través de la medición y análisis de vibraciones en máquinas y equipos industriales, se detectan fallas bien localizadas que evitan desmontajes innecesarios, se minimizan las emergencias, se aprovecha toda la vida útil de los componentes de las máquinas, se impide la extensión de los daños y se realizan paradas programadas. Lo expuesto, reduce el costo de mantenimiento en toda planta Industrial en un gran porcentaje.

6.1.3 MEDIDA DE VIBRACIONES SEVERAS Un procedimiento para localizar el desequilibrio de máquinas rotativas, es la medida de velocidad de vibración o también llamado vibración severa. Este método es la medida de la energía que produce la vibración. Los distintos niveles de vibración recomendables se recogen en la norma ISO 10816-1. En la tabla 1 se representan los niveles de vibración según el tipo de máquina. - Grupo K: motores eléctricos hasta 15 kW. - Grupo M: motores eléctricos de 15 a 75 KW. - Grupo G: grandes motores. - Grupo T: turbomáquinas.

La medida se debe realizar en el rango de velocidad y en modo RMS

6.1.4 MEDIDA DE VIB VIBRACIONES RACIONES EN MOTORES ALTERNATIVOS Los motores alternativos, como los motores de combustión y los compresores, se caracterizan por disponer de elementos en movimiento. La vibración de estos elementos es más grande que la vibración de los motores rotativos. En la tabla 2 se indica la clasificación de los niveles de vibración según el tipo de motor alternativo. Esta clasificación tiene el siguiente significado: A Máquinas nuevas. B Máquinas de funcionamiento continuo. C No aconsejable su uso para funcionamiento continuo. D Alta vibración, los daños en la máquina no son excluibles.

6.2 ANÁLISIS DE V VIBRACIONES IBRACIONES El análisis de vibraciones ha existido durante muchas décadas, pero ha ganado importancia con la introducción y el uso generalizado del ordenador personal en el mantenimiento predictivo. Definir qué es el análisis de vibraciones es referirse al proceso de medición de los niveles y frecuencias de vibración de la maquinaria industrial, y a la utilización de esa información para determinar la «salud» de la máquina y sus componentes. El mantenimiento predictivo tiene la función de monitorear el rendimiento y la condición del equipo cuando trabaja normalmente a diario en un proceso productivo para reducir la probabilidad de fallas. También conocido como mantenimiento basado en la condición, el mantenimiento predictivo ha sido utilizado en el mundo industrial desde la década de 1990. El análisis industrial de vibraciones es una herramienta utilizada para identificar, predecir y prevenir fallas en las máquinas rotativas. La implementación de esta tecnología mejorará la fiabilidad de las máquinas, consiguiendo una mejor eficiencia de la máquina y una reducción del tiempo de inactividad, eliminando las fallas mecánicas o eléctricas. Los procedimientos para el análisis de vibraciones se utilizan, hoy en día, en todas las partes de la industria de todo el mundo para identificar las fallas en la maquinaria, planificar las reparaciones de la maquinaria y mantener el funcionamiento de la maquinaria durante el mayor tiempo posible sin fallas. Cuando una máquina industrial (como un ventilador o una bomba) está operativa, genera vibración. Esta vibración puede ser medida, usando un dispositivo llamado acelerómetro. El cual genera una señal de voltaje, proporcional a la cantidad de vibración, así como a la frecuencia de vibración, o a cuántas veces por segundo o minutos se produce la vibración.

Esta señal de voltaje del acelerómetro está conectada a un colector de datos, que registra esta señal ya sea como una forma de onda de tiempo (amplitud vs. tiempo), como una Transformada Rápida de Fourier (amplitud vs. frecuencia), o como ambas. Esta señal puede ser analizada por un analista de vibraciones entrenado, o por el uso de un algoritmo de un programa informático «inteligente». Por su parte, este método de análisis no es una novedad tecnología. El efecto piezo-eléctrico y la salida de carga de ciertos materiales fue descubierta en 1880 por los Curies. El primer acelerómetro fue incorporado a la industria en 1923. En los últimos 100 años, esta tecnología ha evolucionado para su uso en el mercado industrial de hoy en día, proporcionando mediciones rápidas y eficientes de la vibración de la maquinaria. Los sensores están diseñados para resistir los duros entornos industriales y proporcionar mediciones críticas año tras año. 6.2.1 ¿POR QU QUÉ É SE APLICA EL ANÁLISIS DE VIBRACIONES? Los datos analizados se utilizan para determinar la «salud» de la máquina e identificar cualquier problema inminente en la maquinaria, como desalineación, desequilibrio, un problema de cojinetes o lubricación, piezas deformadas, entre otras. Se entiende por vibración a un movimiento armónico de muy pequeña amplitud que se suele detectar en una carcasa o en un eje de la máquina. Por ejemplo, si tomamos un ventilador industrial general, quitamos una de las aspas del ventilador y lo ponemos en marcha, podemos esperar que el ventilador vibre, debido a una rueda del ventilador desequilibrada. Esta fuerza de desequilibrio se produce 1 vez/vuelta del ventilador. Si volvemos a instalar la pala del ventilador, esta vibración se reduciría. El uso del análisis de vibración puede determinar problemas causados debido a una instalación incorrecta, errores de maquinado, lubricación insuficiente,

alineación incorrecta de ejes o poleas, tornillos sueltos, ejes doblados y un largo etc. En la mayoría de los casos, puede detectar estos problemas mucho antes de que el daño pueda ser visto por el técnico de mantenimiento, y mucho antes de que dañe otros componentes de la máquina. La aplicación del análisis de vibración, monitoreo de las condiciones, o mantenimiento predictivo ha hecho grandes avances aumentando la vida útil de la maquinaria. 6.2.2 TIPOS DE FALLAS IDENTIFICADAS POR EL ANÁLISIS DE VIB VIBRACIÓN RACIÓN Hay varias fallas características en la rotación de las máquinas que se pueden identificar mediante la medición y el análisis de la vibración generado por la máquina: Máquina desequilibrada La máquina está desalineada Resonancia Ejes doblados Alteraciones de la malla del engranaje Mal estado de los cojinetes y rodamientos Perturbaciones en el paso de la hoja Perturbaciones en el paso de las paletas Sujeción adecuada del equipo Fallas electromagnéticas Recirculación y Cavitación Fallos en el motor (rotor y estator) Fallos en los rodamientos Soltura mecánica Velocidades críticas de la máquina Estado de los lubricantes

6.2.3 TTIPOS IPOS DE INSTRUMENTOS PARA EL ANÁLISIS DE VIBRACIONES La práctica del análisis de vibraciones requiere de la medición y el análisis de la rotación. Para ello se utilizan una serie de diferentes sensores de vibración (acelerómetros, transductores de velocidad o sondas de desplazamiento). El sensor más común y más utilizado en la industria es el acelerómetro. Los sistemas de medición que se comercializan hoy en día son principalmente digitales, es decir, la presión acústica y las vibraciones se convierten en valores digitales para su posterior tratamiento en procesadores de señal más o menos avanzados. Mientras que la tecnología digital ofrece cada vez más posibilidades sofisticadas, los sistemas de medición se adaptan a menudo para comparar los resultados obtenidos con los tomados en el pasado utilizando la tecnología analógica. Los instrumentos de medición de vibraciones y los analizadores de vibraciones miden, muestran y analizan las vibraciones. La vibración es un simple movimiento armónico que puede ser medida por los siguientes instrumentos de uso común en la industria: Los acelerómetros son pequeños, fáciles de instalar y tienen una gran frecuencia (1-10.000 Hz), pero requieren la integración de herramientas de medición de velocidad para medir la aceleración y son susceptibles a los golpes y a los requisitos de potencia. Los acelerómetros están montados en una carcasa con un perno permanente o imán portátil para sujetarlos en su lugar. Estos miden la vibración de la rotación y emiten un voltaje o una corriente proporcional a la vibración y relativa a una «g» (unidad de atracción gravitacional). Esta señal también puede ser integrada para proporcionar una medición de salida en base a la velocidad (pulgadas/segundo o mm/segundo). Es muy importante elegir la opción correcta de acelerómetro, cable, conector

y montaje para cada aplicación. Esto proporcionará mediciones de calidad y datos de vibración precisos para la identificación de fallos en máquinas rotativas. Los sensores de proximidad o proxímetros se utilizan en la monitorización de vibraciones de máquinas para medir la variación de la distancia entre un eje y su cojinete de apoyo. Esto es común en grandes turbinas de vapor, compresores y motores que utilizan cojinetes tipo manguito. En los sensores de desplazamiento, la punta de la sonda contiene una bobina de alambre encapsulada que irradia la alta frecuencia del transductor como un campo magnético. Cuando una superficie conductora se acerca a la punta de la sonda, se generan corrientes de Foucault (se produce cuando un conductor atraviesa un campo magnético variable, o viceversa.) en la superficie del objetivo, disminuyendo la intensidad del campo magnético y provocando una disminución en la salida de C.C. del excitador. Los sensores de desplazamiento son dispositivos robustos que tienen un rango de frecuencia limitado (0-1000 Hz) y son susceptibles a descargas eléctricas o mecánicas. A su vez, requieren sondas de desplazamiento para medir el valor real para el movimiento del eje dentro del cojinete de casquillo. Estas sondas sin cont...