boletinnoticias_28

Yac. Ramos, Salta, Arg. Ao IV, N 28, Enero 2.007 Edicin / Public.: M. Snchez Mto. Pred / Proact. E-Mail:m [email protected]

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N 28 Enero 2.007

El presente documento tiene por objeto registrar y difundir internamente los casos, novedades y experiencias

propias dentro del Mantenimiento Predictivo /Proactivo y ponerlos a disposicin del Mantenedor de Planta para

conocimiento y discusin de causas que producen fallas.

Prximo numero

Actualizacin de Tecnologas

A fines del ao anterior y continuando con un programa de actualizacin de tecnologas dentro del Mantenimiento Predictivo pudimos concluir con la instalacin del nuevo Soft para Vibraciones.

www.clubdemantenimiento.com.ar Predictivo / Proactivo

Frecuencias Forzadas

El valor del anlisis de las vibraciones de maquinaria est basado en el hecho que elementos especficos en las partes rotativas de cualquier mquina producirn fuerzas en la mquina que causarn vibraciones a frecuencias especficas. Una de las ms importantes frecuencias forzadas son las RPM de la flecha, y eso proviene del hecho que cualquier rotor siempre presenta una cierta cantidad de desbalanceo residual. Esto imparte una fuerza centrfuga radial en los rodamientos y causa la vibracin de la estructura a la frecuencia fundamental o 1x. Los llamados tonos de rodamientos, que son caractersticos de cada geometra de rodamiento son fuerzas generadas por defectos en los anillos del rodamiento y en los mismos elementos de rodamientos.


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Las frecuencias de engranaje de los engranes provienen de los impactos individuales de los dientes de un engrane unos contra otros y la frecuencia de engranaje es igual al nmero de dientes en el engrane multiplicado por las RPM del engrane. Las frecuencias de paso de aspas o de alabes son similares al engranaje y son igual al nmero de alabes en una impulsora o al nmero de aspas en un ventilador, multiplicado por las RPM. Cada frecuencia forzada va a crear un pico en el espectro de vibracin. La amplitud del pico depende de la gravedad de la condicin que lo causa. De esa manera, la frecuencia indica el tipo de problema, y la amplitud indica su gravedad.

Suponemos que los componentes motores/engrane /ventilador tienen los nmeros de elementos siguientes:

Componente de la Mquina

Elementos del Componente Nmero de Elementos

Ventilador de Enfriamientodel Motor

Aspas de Venilador 11

Rotor del Motor Barras del Rotor 42 Pion de activacion Dientes de Engrane 36 Engrane Activado Dientes de Engrane 100 Ventilador Aspas de Ventilador 9

En este caso de una mquina de varias flechas, debemos considerar que las frecuencias fundamentales de las flechas del motor y del ventilador son diferentes. Suponemos que el motor est girando a 1780 RPM. Para calcular las RPM de la flecha del ventilador, primero tenemos que encontrar la proporcin de reducciones de la caja de engranes Para encontrarla, consideramos el nmero de dientes en cada engrane. Dividimos la cantidad del pin de activacin entre la cantidad del engrane activado:

36/100 = 0.36

Despus se multiplica esta proporcin por las RPM de la flecha del motor para encontrar las RPM de la flecha del ventilador:

0.36 x 1780 = 640.8

Ahora se puede decir que la frecuencia fundamental del motor es de 1780 CPM. y la frecuencia fundamental del ventilador de 640. 8 CPM.

Si la mquina fuera completamente lineal en su respuesta, las frecuencias forzadas existiran por si mismas, pero a medida que la mquina va desarrollando holgura, y juego excesivo, su estructura se hace no lineal. La seal de vibracin que se genera en las frecuencias forzadas, especialmente en 1x, la velocidad de funcionamiento se distorsiona y provoca la aparicin de armnicos en el espectro. A medida que se incrementa el grado de no linealidad, las frecuencias forzadas interactan y causan modulacin de frecuencia y de amplitud. Esto causa la aparicin de bandas laterales en el espectro. Por estas razones, los armnicos de velocidad de funcionamiento y las bandas laterales casi siempre son una indicacin de problemas de maquinaria y su nmero y nivel son una indicacin de la gravedad del problema.


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NUESTRO CASO DE ANALISIS

Dos mecanismos de falla distintos, dos manifestaciones diferentes. En esta ocasin deseo compartir la experiencia ocurrida en dos equipos sopladores de iguales caractersticas constructivas y condiciones de servicio, los cuales presentaron por separado falla en los componentes rodantes con mecanismo de accin y manifestaciones diferentes.

CASO 1: Reductor de Aero enfriador E-401-A2 Rodamiento analizado: SKF FY 2 TF

Diagnstico: Desconchado producido por corrosin de contacto.

El equipo bajo anlisis comprende un grupo de mquinas incluidas dentro de la ruta de monitoreo de vibracin, cuyos datos tcnicos y puntos de medicin se ven ms abajo en esquema de mquina. En este caso pudo ser observado el tipo de dao Desconchado en camino de rodadura de pista exterior.

UNIDAD CONDUCTORA: ( MOTOR ELECTRICO )MARCA. WEGMODELO: 180L-0694-142437NSERIE: 150501NPOTENCIA: 30 HP @ 1.470RODAMIENTOS LADO ATAQUE: 6311-C3RODAMIENTOS LADO O/ATAQUE: 6211-Z-C3

UNIDAD CONDUCIDA:( REDUCTOR )MARCA: ASTRA EVANGELISTARODAMIENTOS LADO ATAQUE: SKF FY 2 1/2 TFRODAMIENTOS LADO O/ATAQUE: SKF FY 2 1/2 TFCANT. PALAS: # 4

ESQUEMA DE MAQUINA DE EQUIPO AEROENFRIADOR E-401-A2

MOTOR

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4


4

Desarrollo: Lo primero que llam la atencin fue un incremento sostenido en el tiempo de los valores de amplitud para el parmetro de aceleracin en el punto 4 (reductor de enfriador), segn se ve en la grfica de tendencias (fig. N1)

(Fig N1) Grfica de tendencia valor global aceleracin punto 4 (reductor enfriador)

La grfica de cascada para el mismo punto (Fig. N2) mostr en efecto mayor actividad en las ltimas mediciones, a baja frecuencia y con presencia de componentes de defectos de rodamientos

(Fig N2) Grfica de cascada de aceleracin punto 4 (reductor enfriador)

(Fig N3) Grfica de espectro de aceleracin punto 4 (reductor enfriador)

Trnsito normal

Inicio de la falla


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Simultneamente, el parmetro de envolvente de aceleracin acompaaba la manifestacin de la falla desde el momento mismo de su inicio, mostrando claramente las componentes de frecuencia de falla de bolas y pista exterior. Obsrvese comportamientos similares en los incrementos del valor global y forma de espectros en cascada (Fig. N4 y 5).

(Fig N4) Grfica de tendencia de envolvente de aceleracin punto 4 (reductor enfriador)

(Fig N5) Grfica de cascada de envolvente de aceleracin punto 4 (reductor enfriador)

(Fig N6) Grfica de espectro de envolvente de aceleracin punto 4 (reductor enfriador)


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La falla se mantuvo constante en su evolucin permitiendo mediante el monitoreo peridico el tiempo suficiente para la provisin de los elementos rodantes para su reemplazo. Finalmente, antes de que esta llegara a un valor de amplitud inaceptable se programa su intervencin para realizar el cambio de los rodamientos. Las mediciones posteriores evidenciaron la normalidad en los valores de amplitud para todos los parmetros. A posterior, en nuestros talleres, se procedi al desarme del rodamiento fallado en busca de los efectos causados y determinacin de la causa raz. Pudo ser observado el tipo de dao Desconchado en el camino de rodadura del aro exterior correspondiente a la altura del rea de corrosin por contacto de la superficie exterior. El desarrollo de la corrosin ha ido acompaado de un incremento en volumen que ha conducido a la deformacin del aro de rodamiento y sobrecarga localizada. El resultado ha sido fatiga prematura y desconchado.


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CASO 2: Reductor de Aero enfriador E-401-B2 Rodamiento analizado: SKF FY 2 TF

Diagnstico: Giro de rodamiento en su alojamiento.

El equipo bajo anlisis comprende un grupo de mquinas incluidas dentro de la ruta de monitoreo de vibracin, cuyos datos tcnicos y puntos de medicin se ven ms abajo en esquema de mquina. En este caso pudo ser observado el tipo de dao Giro de rodamiento en su alojamiento.

EQUIPO E-401-B2DESCRIPCION: AEROENFRIADOR DE PROPANOUBICACION: PLANTA C

UNIDAD CONDUCTORA: ( MOTOR ELECTRICO )MARCA. WEGMODELO: 180L-0694-142437NSERIE: 150504NPOTENCIA: 30 HP @ 1.470RODAMIENTOS LADO ATAQUE: 6311-C3RODAMIENTOS LADO O/ATAQUE: 6211-Z-C3

UNIDAD CONDUCIDA:( REDUCTOR )MARCA: ASTRA EVANGELISTAMODELO:SERIE N:RODAMIENTOS LADO ATAQUE: SKF FY 2 1/2 TFRODAMIENTOS LADO O/ATAQUE: SKF FY 2 1/2 TFCANT. PALAS: # 4

ESQUEMA DE MAQUINA DE EQUIPO AEROENFRIADOR E-401-B2

MOTOR

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Desarrollo: En este caso tambin pudo ser percibida la presencia de alguna falla con el parmetro de aceleracin, segn se ve en la grfica de tendencias (fig. N7) del valor global que vena transitando en forma inestable por arriba del umbral fijado de precaucin. Este trnsito vena siendo monitoreado en cada medicin asta que finalmente inicia su carrera ascendente en amplitud para quedarse en valores por arriba del lmite de peligro.

(Fig N7) Grfica de tendencia valor global aceleracin punto 3 (reductor enfriador)

La grfica de cascada para el mismo punto (Fig. N8) mostr actividad en todas las mediciones, anteriores a baja y media frecuencia y con presencia de componentes armnicas 1X Conducido.

(Fig N8) Grfica de cascada de aceleracin punto 3 (reductor enfriador)

(Fig N9) Grfica de espectro de aceleracin punto 3 (reductor enfriador)


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En este caso el parmetro de envolvente de aceleracin mostr mayor actividad en las ltimas mediciones cuando el valor global de amplitud abra superado el umbral de peligro. (Fig.N10) Debido al ruido presente, en el mismo no era posible diferenciar las modulaciones de frecuencias de falla de rodamientos.

(Fig N10) Grfica de tendencia de envolvente de aceleracin punto 3 (reductor enfriador)

(Fig N11) Grfica de cascada de envolvente de aceleracin punto 3 (reductor enfriador)

(Fig N12) Grfica de espectro de envolvente de aceleracin punto 3 (reductor enfriador)

Mayor actividad hacia las ltimas mediciones


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Para este caso, dado que la falla presentada coincidira de alguna forma con una soltura, quisimos ver cmo se habra comportado en su manifestacin el parmetro de Velocidad. En el mismo pudo ser observado que las amplitudes del valor global se mantuvieron constantes en el tiempo y la grfica de cascada y espectro pudieron denotar una excitacin clara del componente 1X del Conductor con bandas vecinas moduladas por el elemento Conducido.

(Fig N13) Grfica de tendencia de Velocidad punto 3 (reductor enfriador)

(Fig N14) Grfica de cascada de Velocidad punto 3 (reductor enfriador)

(Fig N15) Grfica de espectro de Velocidad punto 3 (reductor enfriador)

Componente 1X Conductor con bandas vecina modulado por Conducido


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La falla alcanz su pico de amplitud mximo, estabilizndose luego, pero siempre por arriba del umbral de peligro permitiendo mediante el monitoreo peridico mantenerse controlada hasta que finalmente es tomada la decisin de intervencin para investigar el origen de la falla. A posterior, al momento del desarme, pudo confirmarse que el problema se habra originado por un giro producido por el rodamiento en su alojamiento causando el desgaste en el soporte del rodamiento, lo cual incrementaba con el tiempo el juego entre el rodamiento y su alojamiento.

Carlos M. Snchez Predictive Maintenance

Vibration Analyst Certified: Category II Vibration Institute USA: ISO 14836-2

Certified Ultrasonic Testing - Level I - ISO-9712

Ruta Nac. N 34, Km. 1431, Gral. Mosconi C/P 4560 Salta, Argentina

TEL: 054-03875-4-23333 int.: 680 E. Mail: [email protected]

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