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Autor: Antonio Manuel Estévez Cruz

Tutor: Aida Estévez Urra

03/12/2013

ESTUDIO DE UN SISTEMA DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO BASADO EN ANÁLISIS DE VIBRACIONES IMPLANTADO EN INSTALACIONES DE BOMBEO Y GENERACIÓN.


Índice Página 1

INDICE

1. INTRODUCCIÓN 3 1.1. Estado actual de la empresa 3 1.2. Objetivo del proyecto 7 1.3. Tareas a desarrollar 7 2. INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DEL MANTENIMIENTO 10 2.1. Definición de mantenimiento 10 2.2. Historia del mantenimiento 11 2.3. Tipos y modelos de mantenimiento 12 2.4. Mantenimiento Predictivo. Anticipación al fallo total 15 2.5. Bibliografía 19 3. FALLOS DIAGNOSTICADOS EN GRUPOS DE BOMBEO MEDIANTE ANÁLISIS DE VIBRACIONES 20 3.1. Vibraciones 20 3.1.1. ¿Por qué medir vibraciones? 20 3.1.2. Conceptos básicos de vibración 22 3.1.3. La transformada de Fourier 24 3.1.4. El análisis espectral 25 3.2. Detección y diagnóstico de fallos mediante análisis de vibraciones 27 3.2.1. Fallos de origen mecánico 28 3.2.1.1. Desequilibrio 28 3.2.1.2. Desalineación 30 3.2.1.3. Holguras 32 3.2.1.4. Eje doblado 33 3.2.1.5. Roces en el rotor 34 3.2.1.6. Grietas en el eje 35 3.2.1.7. Lubricación 36 3.2.2. Fallos de origen hidráulico 36 3.2.2.1. Vibración relacionada con la impulsión 36 3.2.2.2. Cavitación 37 3.2.3. Fallos de origen eléctrico 38 3.2.3.1 Defectos en el rotor 39 3.2.3.2. Rotor excéntrico 40 3.2.3.3. Defectos en el estator 41 3.2.3.4. Problemas de fase 42 3.2.4. Detección y diagnóstico de daño en rodamientos 42 3.2.4.1. Frecuencias de daño 43 3.2.4.2. Fases de deterioro. Evaluación mediante análisis espectral 44 3.2.5. Fallos de origen estructural 47 3.3. Normativa 51 3.3.1. Generalidades 51 3.3.2. Alcance 52


Índice Página 2

3.3.3. Criterios de evaluación 53 3.3.3.1. Evaluación de máquinas por medición en partes no rotatorias 53 3.3.4. Evaluación de máquinas por medición en partes no rotatorias ISO 10816 54 3.3.5. Criterio de evaluación I: Evaluación de la magnitud de vibración 56 3.3.6. Criterio de evaluación II: Evaluación del cambio en la magnitud de vibración 57 3.4. Bibliografía 58 4. OTRAS TÉCNICAS PREDICTIVAS 59 4.1. Termografía 59 4.1.1. Principios generales de la termografía 59 4.1.2. Equipos de medida 60 4.1.3. Aplicación de la termografía en máquinas rotativas 61 4.2. Ensayos no destructivos 62 4.2.1. Inspección visual 63 4.2.2. Detección de grietas 63 4.2.3. Ultrasonidos 64 4.3. Análisis de lubricantes y tribología 65 4.4. Bibliografía 69 5. IMPLANTACIÓN DE PREDICTIVO EN GRUPOS DE BOMBEO DE AGUA POTABLE 71 5.1. Visión global 71 5.2. SAP.PM 74 5.2.1. Puntos de medidas y umbrales de alarma 75 5.2.2. Listas de puntos de medidas. Gama DMZZ-04 78 5.2.3. Órdenes de trabajo 79 5.2.4. Generación de avisos. Orden de trabajo a partir de aviso generado 81 5.2.5. Programación del plan de mantenimiento 82 5.3. EMONITOR ODYSSEY 82 5.3.1. Análisis de la base de datos 83 5.3.1.1. Panel de jerarquía y ubicación 84 5.3.1.2. Panel de medida 87 5.3.1.3. Panel de datos históricos 93 5.3.1.4. Panel de alarma 94 5.3.2. Proceso de carga y descarga 97 5.3.3. Análisis e interpretación de los datos obtenidos 98 5.4. Etapa de medición y análisis 105 5.4.1. Analizador de vibraciones en el colector de datos 105 5.4.2. Etapas de análisis 106 6. CASOS PRÁCTICOS DE ANÁLISIS DE VIBRACIONES 108 6.1. Caso práctico I: Desequilibrio 108 6.2. Caso práctico II: Desalineación 112 7. CONCLUSIONES 118 ANEXO: ORDEN DE TRABAJO DE LA GAMA DMZZ – 04, MEDIDAS DE VIBRACIONES 122


Introducción Página 3

1. INTRODUCCIÓN.

1.1. ESTADO ACTUAL DE LA EMPRESA.

La empresa de abastecimiento y saneamiento de aguas sobre la que se realiza este proyecto comienza

su actividad el 23 de octubre de 1974, y desde entonces hasta la actualidad viene desarrollando una

actividad empresarial en todas las áreas relativas al ciclo integral del agua, prestando un servicio de

calidad al ciudadano con la máxima eficiencia de todos sus empleados y actuando con criterios en la

gestión que permitan el desarrollo sostenible. Abastece a más de un millón de habitantes, lo que supone

más de un 50% de la población de la provincia. Para ello, dispone de:

- 4 embalses.

- 3 centrales hidroeléctricas.

- 3 estaciones de tratamiento de agua potable (E.T.A.P).

- 35 estaciones de bombeo de agua potable.

- 28 depósitos.

- Más de 3.600 Km de red de abastecimiento.

- 6 estaciones depuradoras de aguas residuales (E.D.A.R).

- 1 planta de compostaje.

- 24 estaciones de bombeo de agua residual.

- 37 estaciones de bombeo de agua pluvial.

- 3 tanques de tormenta.

- Más de 2.900 Km de red de saneamiento.

En la figura 1.1 se puede un esquema del ciclo integral del agua en esta empresa de abastecimiento y

saneamiento de aguas. Como se observa, el ciclo total consta de 4 etapas:

1. Etapa de aducción.

En esta primera etapa se gestiona el agua de los embalses mediante lo que se denomina bombeos de

agua bruta, así mismo, se tienen tomas de emergencia en los cauces fluviales y pozos, y su utilización

depende del nivel a los que se encuentran los embalses y del nivel del propio cauce fluvial. El agua bruta

que se obtiene tanto de embalses como del río (incluyendo afluentes y arroyos) es bombeada hacia los

centros E.T.A.P. donde es tratada y lista para abastecer a la provincia.



2. Etapa de abastecimiento.

Como su nombre indica, esta etapa se corresponde con la red de abastecimiento, que con más de 3.600

Km abastece a 11 municipios de la provincia, lo que se traduce en más de un millón de personas, lo cual

se consigue mediante estaciones de bombeo de agua potable.

3. Etapa de saneamiento.

Una red de alcantarillado de más de 2.900 Km de longitud permite recoger las aguas residuales de la

ciudad conduciéndolas mediante bombeos hacia las estaciones depuradoras de aguas residuales

(E.D.A.R). Así mismo, el agua procedente de la lluvia es conducida hacia dichas estaciones mediante el

bombeo desde las estaciones de agua pluvial.

4. Cierre del ciclo.

Las aguas residuales previamente tratadas, depuradas y descontaminadas en las estaciones depuradoras

son devueltas al cauce fluvial, preservando así el medio ambiente.

Figura 1.1. Ciclo integral del agua.



El departamento de mantenimiento de instalaciones se encarga del mantenimiento

electromecánico de todas las instalaciones enumeradas anteriormente. Este departamento a su vez se

divide en varias secciones:

a) Mantenimiento correctivo.

b) Instrumentación

c) Mantenimiento E.T.A.P.

d) Mantenimiento preventivo y seguridad industrial.

Esta última, creada en el año 1999 es la encargada de realizar el mantenimiento preventivo y

predictivo de las instalaciones electromecánicas que se encuentran bajo su ámbito de actuación, entre

ellas, las estaciones de bombeo de agua potable. Es en estas estaciones donde se analizará la

implantación del mantenimiento predictivo mediante análisis de vibraciones, objetivo de este estudio.

Así mismo, también es labor de la sección velar por el cumplimiento de los reglamentos en materia de

seguridad industrial que aplican a las instalaciones.

En la figura 1.2 se observa los principales hitos asociados al mantenimiento de dicha empresa,

tales como, la implantación del primer GMAO (gestión de mantenimiento asistido por ordenador) en la

empresa (SIGMA), la adquisición de los primeros equipos para realizar mantenimiento predictivo, la

incorporación de seguridad industrial al departamento de mantenimiento, las certificaciones de calidad,

la incorporación de un nuevo GMAO integrado en el sistema corporativo, la jerarquización de

instalaciones, la incorporación de terminales portátiles de campo para los operarios, etc.

Figura 1.2. Hitos históricos del departamento de mantenimiento.

Históricamente la política de mantenimiento preventivo del departamento se ha caracterizado

por:

- Atender el mantenimiento preventivo mediante gamas de mantenimiento basadas en

frecuencias.



- Elaboración de gamas según criterios de asistencias técnicas, sin realimentación con la realidad

de las instalaciones de la empresa.

- Poco análisis y medidas de la eficacia del preventivo.

- GMAO utilizado únicamente como gestor de trabajos preventivos.

Esta política de mantenimiento destacaba porque conseguía una tasa de fallos generalmente

baja, que se mantenía a costa de un sobre mantenimiento, o lo que es lo mismo, un coste

excesivamente alto.

A partir del año 2006 entran en juego nuevos recursos en la organización que permiten dar un

salto cualitativo en el modelo de gestión del mantenimiento, se trata de obtener el máximo rendimiento

con los recursos disponibles, siguiendo la implementación del ciclo de mejora continua. Además, surge

la inquietud por medir la efectividad de la política de mantenimiento, lo cual obliga a mejorar el

histórico objetivo de máxima disponibilidad. A raíz de entonces se comienza a implantar planes de

mantenimiento predictivo en distintas instalaciones, debido a los grandes beneficios económicos que la

implantación de este tipo de mantenimiento supone. Esta empresa ha reservado su información

respecto a los beneficios económicos alcanzados tras la implantación de mantenimiento predictivo, sin

embargo, existen datos publicados de otras empresas en la que se pueden observar los beneficios que el

mantenimiento predictivo ha generado tras su implantación. Así, por ejemplo, se tiene el artículo

número 26-2008 publicado por la empresa SKF (empresa dedicada a implantación de predictivo), en el

que se ilustra el ahorro de 143.000 € en un aserradero. El artículo en sí dice:

Una compañía maderera con una producción anual de 240.000 sufría pérdidas por paradas

inesperadas por valor de 65 € por minuto, por lo que pidieron a su SKF CertifiedMaintenancePartner

ayuda para implantar un programa de mantenimiento predictivo. En tan solo tres años dicho programa

ahorró 156.000 € gracias a la reducción de paradas no planificadas, y ayudó a conseguir un retorno de

capital del 1.080 %.

En la tabla 1.1 se ilustra los resultados obtenidos tras la implantación del predictivo en esta

empresa maderera.

Tabla 1.1. Datos económicos de la empresa maderera tras la implantación del predictivo.

REDUCCIÓN TIEMPO DE PARADAS: 40 horas (2400 min x 65 €) 156.000 €

INVERSIÓN INICIAL -13.000 €

TOTAL AHORRO 143.000 €

TOTAL RETORNO DE CAPITAL 1,080 %

En lo que concierne a este estudio, se verá la implantación de un plan de mantenimiento

predictivo basado en análisis de vibraciones en grupos de bombeo ubicados en estaciones de bombeo

de agua potable. Para ello se pusieron en marcha las siguientes herramientas, que se desarrollaran a lo

largo del proyecto:

- Implantación de un nuevo GMAO, SAP.PM(GMAO), con un módulo de desarrollo propio de

análisis de fiabilidad.

- Adquisición de terminales de campo portátiles para los operarios de mantenimiento, con

conexión a SAP.PM y a aplicaciones de gestión documental.

- Formación de operarios, etc.



1.2. OBJETIVO DEL PROYECTO.

El objetivo del proyecto es analizar la implantación de un plan de mantenimiento predictivo

basado en análisis de vibraciones en grupos de bombeos (conjunto formado por motor y bomba) de

estaciones de bombeo de agua potable. También se desarrollará la técnica predictiva de la termografía

pues se aplica paralelamente al análisis de vibraciones. Sin embargo, esta técnica no resulta tan efectiva

como lo son los resultados obtenidos mediante la técnica de vibración, por lo que el estudio se centra

más en el análisis de vibraciones para diagnosticar los grupos de bombeo. Es decir, el análisis de

vibraciones permite diagnosticar problemas de origen mecánico, eléctrico e hidráulico como ya se verá

más adelante en el apartado 3, mientras que la medida de la temperatura se aplicará para ver los

estados de los rodamientos y de la temperatura ambiente del recinto, por lo que la información

obtenida con esta técnica no nos aporta más información valiosa.

1.3. TAREAS A DESARROLLAR.

Para la ejecución del proyecto se desarrollarán una serie de puntos, siendo claves para la

consecución del objetivo planteado en el apartado anterior. Así, las tareas designadas y pendientes de

estudio son:

1. Inventario de equipos y recolección de información técnica.

El inventario de equipos consiste en la elaboración de un listado de máquinas e instalaciones

(ubicaciones técnicas) que serán incluidas en el programa de mantenimiento predictivo, en este

caso, correspondería a los grupos de bombeo, motor y bomba, y la instalación a la que éste

pertenece. Esto ya está incluido en la nueva GMAO, SAP. PM, por ello se hablará de la implantación

de SAP.PM en la empresa. Por otro lado, la recopilación de información técnica es una tarea ardua y

difícil en muchos casos, pero recompensa a la hora de obtener resultados, ya que permite conocer

mejor los equipos y disponer de información fundamental para el diagnóstico fiable de fallos. Estos

datos técnicos pueden ser utilizados también para optimizar los repuestos de almacén, planificar el

material necesario para las reparaciones, reducir tiempos de parada, etc.

2. Preparación base de datos en EmonitorOdyssey (software análisis de vibraciones).

Una vez recopilada la información técnica de cada máquina (entendiéndose tanto motor como

bomba de cada estación de bombeo de agua potable), se procede a la creación de una base de

datos en EmonitorOdyssey la cual contendrá todos los grupos de bombeo de las estaciones de

bombeo de agua potable. Esta base de datos quedará plasmada en lo que se conoce como panel de

jerarquización. Otras operaciones que se realizarán llegados a este punto son, la creación de puntos

de medida para cada grupo de bombeo correspondientes a la toma de vibración en los puntos

designados en la máquina, la creación de medidas para cada punto de medida donde se establecerá

que es lo que se desea medir (medida espectral, de fase, etc.), creación de alarmas para cada

medida a tomar, etc.



3. Creación gama de vibraciones (DMZZ-04) en SAP.PM.

Paralelamente a la creación de la base de datos en EmonitorOdyssey, se crearán los mismos puntos

de medidas en SAP.PM, añadiendo los puntos de medida correspondientes a los tomados con la

cámara termográfica, es decir, temperatura de los rodamientos y temperatura ambiente del

recinto. Las operaciones a realizar son pues, creación de puntos de medida en los equipos, creación

de la gama DMZZ-04 correspondiente a análisis de vibraciones que agrupa las operaciones de

creación de listas de los puntos de medidas creados, creación de umbrales de alertas en los mismos,

y adjudicación de la lista de puntos de medida correspondiente a un grupo de bombeo a su plan de

mantenimiento pertinente.

4. Carga/descarga en recolector de datos, DataPac 1250.

Una vez se hayan introducido los datos necesarios en SAP.PM se procede a la creación de listas en

EmonitorOdyssey con el fin de cargar o descargar las rutas de medición en la ubicación adecuada.

Los datos descargados del DataPac 1250 se almacenarán en las listas correspondientes, pudiendo

acceder a ellos mediante el panel de históricos.

5. Medidas de campo y análisis adicional.

Creadas las listas y cargadas las rutas de medición en el colector de datos, se procede a la medición

en campo. Se tomarán pues las medidas sobre los puntos previamente creados en Emonitor y

cargados en el colector. Hay que tener especial cuidado en colocar el sensor (acelerómetro)

siempre sobre el mismo punto para tener un histórico de medidas lo más fiable posible, por lo que

se recomienda hacer un marcado con pintura en los distintos puntos tanto del motor como de la

bomba.

6. Resultados de la orden de trabajo.

Terminada la recolección de datos en campo, se procede a introducir los resultados obtenidos en la

orden de trabajo, donde se especifica los valores globales de vibración en los diferentes puntos

donde se ha medido la vibración, así como los valores de temperatura en los puntos especificados.

7. Diagnóstico de problemas.

Los resultados almacenados en el recolector de datos se descargan en Emonitor y se procede a

analizar si existe alguna señal de alerta o fallo captada por el analizador. En caso de que se detecte

alguna señal de alerta o fallo, se procede a diagnosticar el problema y la severidad del mismo,

realizando un informe que contiene los valores RMS de vibración, los puntos donde se ha detectado

la señal de alerta o fallo, y un estudio espectral con el fin de determinar qué es lo que está

produciendo esa anomalía en la máquina. Al final del informe, se evalúa la severidad del fallo y se

decide si hay que actuar de manera correctiva o si habría que dejar evolucionar el problema

reduciendo, eso sí, los intervalos de medición en dicha máquina.

8. Mantenimiento a condición, generación de avisos.

Finalmente, los valores de los puntos de medida se introducen en SAP.PM en la gama DMZZ-04

correspondiente al plan de mantenimiento oportuno. Si uno de estos valores sobrepasa el umbral

establecido se generará un aviso automáticamente, alertando a los jefes de mantenimiento de que

el grupo de bombeo X de la estación de bombeo Y tiene presenta una alarma en el punto Z. Por



tanto, con la generación del aviso junto con los valores de vibración tomados y el informe de

diagnóstico pertinente, se tendrá suficiente información para poder realizar un diagnóstico del

equipo y evaluar el posible fallo y actuar en consecuencia: medida correctiva, dejar evolucionar,

reducir intervalos de medición, etc.


Introducción a la Ingeniería de Mantenimiento Página 10

2. INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DEL MANTENIMIENTO.

2.1. DEFINICIÓN DE MANTENIMIENTO.

La norma francesa AFNOR X 60-010 define el mantenimiento como un conjunto de actividades

destinadas a mantener o a establecer un bien en un estado o en unas condiciones dadas de seguridad

en el funcionamiento, para cumplir con una función requerida. Estas actividades suponen una

combinación de prácticas técnicas, administrativas y de gestión. Es decir, todo sistema funcional en

cualquier proceso productivo tiende a deteriorarse de una forma puntual o progresiva, el

mantenimiento se encarga pues de restablecer las condiciones iniciales del mismo, es decir, que una

máquina o instalación cumpla correctamente las funciones para las cuales fueron diseñadas, de la

manera más eficiente y económica posible [1].

Otra definición interesante de mantenimiento viene dada por la norma europea EN 13306,

2001, la cual lo define como una combinación de acciones técnicas, administrativas y de gestión a lo

largo del ciclo de vida de un equipo, destinadas a conservarlo o devolverlo a un estado en el cual pueda

desarrollar la función requerida. Por función requerida se entiende la combinación de funciones de un

elemento que se consideran necesarias para proporcionar un servicio dado. Esta misma norma define la

gestión del mantenimiento como aquellas actividades de la gestión que determinan los objetivos del

mantenimiento, las estrategias y las responsabilidades, y las realizan por medio de planificación del

mantenimiento, control y supervisión del mantenimiento, y mejora en los métodos en la organización

incluyendo los aspectos económicos [2].

El diseño e implantación de cualquier sistema organizativo y su posterior informatización debe

siempre tener presente que está al servicio de unos determinados objetivos. Cualquier refinamiento del

sistema debe ser contemplado con gran prudencia en evitar, precisamente, encubrir los objetivos del

mantenimiento o dificultar su consecución. La organización del mantenimiento debe estar siempre

encaminada en la consecución de los siguientes objetivos:

Optimización de la disponibilidad del equipo productivo.

Disminución de los costes.

Optimizar los recursos eficientemente.

Maximizar la vida de la máquina, equipo, instalación, etc.

Evitar en la mayor medida posible, o en su caso reducir, la aparición de fallos.

Evitar detenciones inútiles de la máquina.

Evitar accidentes y aumentar la seguridad de las personas.

Por tanto, el mantenimiento no es una cuestión abstracta, produce un bien real, que puede

resumirse en: capacidad de producir con calidad, seguridad y rentabilidad.



2.2. HISTORIA DEL MANTENIMIENTO.

A lo largo del desarrollo industrial la función de mantenimiento ha pasado por diferentes

etapas. En los inicios de la revolución industrial eran los propios operarios quienes se encargaban de las

reparaciones de los equipos. Conforme las máquinas se iban haciendo más complejas y las tareas de

reparación aumentaban, empezaron a crearse los primeros departamentos de mantenimiento. En esta

época (mitad del siglo XIX), las tareas de mantenimiento eran básicamente correctivas, y se dedicaba

todo el empeño en solucionar las fallas que se producían en los equipos.

Durante los últimos cincuenta años aparece el concepto de fiabilidad y los departamentos de

mantenimiento buscan no solo solucionar las fallas que se producen en los equipos sino además

prevenirlas, es decir, actuar para que no se produzcan. Esto supone crear una nueva figura en el

departamento de mantenimiento, personal cuya función es estudiar qué tareas de mantenimiento

deben realizarse con el fin de evitar las fallas. Así aumenta el personal no destinado a la realización de

tareas y con él, los costes de mantenimiento, pues se busca aumentar la producción, evitar las pérdidas

por averías y paradas innecesarias y sus costes asociados. De esta manera han ido apareciendo diversos

métodos de mantenimiento, con la idea de mejorar los objetivos que persigue el mantenimiento para

que el equipo o instalación sigue cumpliendo con sus funciones establecidas. Así pues, surge el

mantenimiento preventivo, cuya funcionalidad está basada en la realización periódica de

mantenimiento, dejando el correctivo en un segundo plano. Con el mantenimiento preventivo, aún de

mejorar los resultados que se obtenían con correctivo, se desconoce cuándo se va a producir un fallo en

el equipo, puesto que el mantenimiento se realiza en plazos fijos, por lo que se plantea la posibilidad de

un mantenimiento con el cual se pueda prever cuando se va a producir el fallo, apareciendo así lo que se

conoce como mantenimiento predictivo. A este último le sigue el proactivo cuyo cumplimiento requiere

de la participación en mantenimiento de todos los componentes de la empresa. Del mismo modo, van

apareciendo modelos de mantenimiento más avanzados como es el modelo basado en fiabilidad (RCM).

El RCM se basa en los estudios de los equipos, en análisis de los modos de fallos, y en la aplicación de

técnicas estadísticas y tecnología de detección [3].

Paralelamente, a partir de los años 80, comienza a introducirse la idea de que puede ser

rentable volver de nuevo al “modelo inicial”, es decir, que sean los operarios los que se ocupen del

mantenimiento de los equipos. Se desarrolla pues el TPM, modelo mantenimiento productivo total, en

el que algunas tareas normalmente realizadas por el personal de mantenimiento son ahora realizadas

por los operarios de producción. Esas tareas son trabajos de limpieza, lubricación, ajustes, reparaciones,

etc. Se pretende conseguir con ello que el operario de producción se implique más en el cuidado de la

máquina. Como filosofía de mantenimiento, el TPM se basa en la formación, motivación e implicación

del equipo humano (desde el personal de producción y mantenimiento hasta los altos mandos).

TPM y RCM no son formas opuestas de dirigir el mantenimiento, sino que ambas conviven en la

actualidad en muchas empresas, siendo esta empresa una de ellas, donde el RCM impulsa el

mantenimiento, y con esta técnica se determina las tareas a efectuar en los equipos, después, algunas

de las tareas son transferidas a producción, en el marco de una política de implantación de TPM.

Como se puede comprobar, las diferentes técnicas de mantenimiento han ido evolucionando a

lo largo del último siglo en función de las carencias que se observaban en cada uno de los modelos de



mantenimiento al aplicarlos a la situación real de la empresa, de manera que una engloban a otras,

algunas interactúan entre ellas, y todas se han ido adaptando a los nuevos usos de la industrial [4].

En la actualidad son las necesidades concretas de cada equipo y de cada industria las que marcan el

modelo de mantenimiento que optimiza sus recursos y sus necesidades. Por lo general el método que se

impone es el mantenimiento productivo total (TPM), que incluye las tareas de mantenimiento

preventivo y predictivo, integrado siempre en un modelo de gestión de mantenimiento asistido por

ordenador (GMAO), y apoyado según necesidades por el modelo de mantenimiento basado en fiabilidad

(RCM).

2.3. TIPOS Y MODELOS DE MANTENIMIENTO.

Tradicionalmente, se han distinguido 4 tipos de mantenimiento, que se diferencian entre sí por

el carácter de las tareas que incluyen [5]:

a) Mantenimiento Correctivo.

Mantenimiento ejecutado después del reconocimiento de una avería, y destinado a restituirlo a

un estado que le permite realizar su función requerida. Podrá realizarse inmediatamente

después de la localización de la causa de una avería, o bien diferirse en el tiempo, conforme a

reglas establecidas para la programación de las actividades de mantenimiento. Por tanto, en

otras palabras, podría decirse que no existe mantenimiento, sólo se repara, no siendo necesaria

pues una inversión inicial, sin embargo este tipo de mantenimiento está expuesto a grandes

gastos producidos por paradas inesperadas de equipos y la necesidad de disponer de gran

espacio en almacén para almacenaje de unidades de stocks. También destacar el gran riesgo de

accidentes que conlleva este tipo de mantenimiento, puesto que se desconoce completamente

el estado de la instalación.

b) Mantenimiento preventivo.

Mantenimiento efectuado a intervalos predeterminados o según criterios prescritos, y

destinado a reducir la probabilidad de fallo o la degradación del funcionamiento de un

elemento, es decir, la idea es la de sustituir componentes cuya vida teórica está a punto de

terminar. Sin embargo, existen inconvenientes tales como la posible existencia de fallos ocultos

no detectados con este tipo de mantenimiento, no se conoce el estado de la máquina, existe la

posibilidad de sustituir componentes que estén en buen estado, etc.

c) Mantenimiento predictivo.

Es un caso particular del mantenimiento basado en la condición, o mantenimiento sobre

condición que es un mantenimiento preventivo realizado en base a los resultados de la

monitorización del funcionamiento del equipo. Cuando este tipo de mantenimiento se ejecuta

siguiendo una predicción, consecuencia del análisis y la evaluación de los parámetros

significativos de la degradación del elemento, se denomina mantenimiento predictivo. Son

muchas las ventajas que traen consigo este tipo de mantenimiento, tales como, conocimiento



del estado de la máquina en todo momento, se minimizan prácticamente las averías

imprevistas, se reduce el tiempo de reparación pues se conoce cuál es la causa del fallo que ha

provocado la parada del equipo, se identifican fallos ocultos, se reducen las piezas en almacén,

etc. A pesar de estas muchas ventajas, el inconveniente fundamental que presenta la

implantación de un mantenimiento predictivo es una alta inversión inicial en tecnología y

formación.

d) Mantenimiento proactivo.

El mantenimiento proactivo está basado en los métodos predictivos, pero, para identificar y

corregir las causas de los fallos en las máquinas, es necesaria una implicación del personal de

mantenimiento.Estos sistemas sólo son viables si existe detrás una organización adecuada de

los recursos disponibles, una planificación de las tareas a realizar durante un periodo de

tiempo, un control exhaustivo del funcionamiento de los equipos que permita acotar sus

paradas programadas y el coste a él inherente, y una motivación de los recursos humanos

destinados a esta función, acordes al sostenimiento de la actividad industrial actual. Este tipo

de mantenimiento requiere de un cambio de cultura general para que tenga éxito, no puede

ser introducido por imposición, pues requiere del compromiso por parte de todos los

componentes de la organización de que es un beneficio para la empresa. La inversión en

formación y cambios generales en la organización es costosa y el proceso de implementación

requiere de varios años.

El mantenimiento proactivo puede dar respuesta a cuestiones del tipo:

"Es posible que aquel rodamiento, cuya vida útil de trabajo es excesivamente corta, esté

insuficientemente dimensionado o simplemente no sea el tipo de rodamiento más adecuado

para la aplicación que se le está dando".

Cada uno de los modelos que se exponen a continuación incluye varios de los tipos anteriores

de mantenimiento en la proporción que se indica. Además, todos ellos incluyen dos actividades

indispensables y obligatorias, la inspección visual y la lubricación. Esto es así porque está demostrado

que la realización de estas dos tareas en cualquier equipo es rentable. Incluso en el modelo más sencillo,

el modelo correctivo, en la que prácticamente se abandona el equipo a su suerte y no se atiende hasta

que éste sufre algún tipo de avería, es conveniente observarlo y realizar lubricación a sus componentes.

Los modelos de mantenimiento existentes son:

a) Modelo correctivo.

Es el modelo más básico e incluye además de las inspecciones visuales y la lubricación, la

reparación de averías que surjan. Se aplica a equipos con bajo nivel de criticidad cuyas averías

no suponen ningún problema tanto a nivel económico como técnico.

b) Modelo condicional.

Este modelo incluye las actividades del modelo correctivo, y además, la realización de una serie

de pruebas que condicionarán una actuación posterior. Si tras las pruebas realizadas se

descubre alguna anomalía, se programará una intervención, y si por el contrario todo es

correcto no se actuará sobre el equipo. Este modelo de mantenimiento es válido en equipos de



poco uso o equipos en que a pesar de ser importantes en el sistema productivo, su probabilidad

de fallo es baja.

c) Modelo sistemático.

Contiene una serie de tareas a realizar sin importar la condición del equipo. Además se toman

ciertas mediciones y se realizan algunas pruebas con el fin de decidir si hay que realizar otras

pruebas de mayor envergadura. Por último, al igual que los dos modelos anteriores, se resuelve

las averías que surjan.

Es un modelo de gran aplicación en equipos de disponibilidad media, de cierta importancia en

el sistema productivo, y cuyas averías causan algunos trastornos. Es importante remarcar que

un equipo sujeto a este modelo no tiene que tener todas sus tareas programadas con una

periodicidad fija, es decir, las tareas a realizar en el equipo no tiene ninguna relación con el

tiempo de funcionamiento del mismo ni el estado de sus componentes.

Este modelo se aplica a equipos que estando operativos deben ser fiables, por lo que se

justifica realizar una serie de tareas con independencia de que hayan presentado algún síntoma

de fallo.

d) Modelo de alta disponibilidad.

Es el modelo más exigente y exhaustivo de todos. Se aplican en aquellos equipos que bajo

ningún concepto pueden sufrir una avería o un mal funcionamiento. A estos equipos se les

exige unos niveles de disponibilidad altísimos, por encima del 90%, pues una avería supondría

un coste demasiado elevado. Con una exigencia tan alta, no hay tiempo para aplicar

mantenimiento que requiere parada del equipo, por tanto, no es aplicable ni correctivo ni

preventivo. Para la mantención de estos equipos es necesario aplicar técnicas de

mantenimiento predictivo que permitan conocer el estado del equipo con él en marcha, y a

paradas programadas, que supondrán una revisión global completa, con una frecuencia anual o

superior. En esta revisión se suelen sustituir todas aquellas piezas sometidas a desgastes o con

probabilidad de fallo a lo largo del año.

En este modelo no se incluye el mantenimiento correctivo, es decir, el objetivo que se buscan

en estos equipos es el de “cero averías”. En general no hay tiempo para subsanar todas las

incidencias que ocurren, siendo necesario en muchos casos realizar reparaciones rápidas

provisionales que permitan mantener el equipo en marcha hasta la próxima revisión general.

Algunos ejemplos de este modelo de mantenimiento son turbinas de producción de energía

eléctrica, equipos rotativos que trabajan en forma continua (en este caso grupos de bombeo),

hornos de elevada temperatura, etc.

Una vez visto los tipos de mantenimiento existentes así como los modelos de mantenimiento

en vigor, se concluye pues que lo que persigue la empresa es la implantación de un plan de

mantenimiento predictivo basado en análisis de vibraciones siguiendo el modelo de mantenimiento de

alta disponibilidad puesto que se tratan de grupos de bombeo de agua potable, es decir, máquinas

rotativas de funcionamiento continuo.



2.4. MANTENIMIENTO PREDICTIVO, ANTICIPACIÓN AL FALLO TOTAL.

Como todo mantenimiento, el objetivo primordial es la de garantizar la vida útil del activo de la

manera más seguro, eficiente, y económica posible, es decir, evitar en la medida de lo posible que se

produzca un fallo funcional en el equipo, o componentes del mismo, que dé lugar a su parada, pues ya

no es capaz de garantizar la función para el cual fue diseñado. Esta parada de la máquina deriva en

pérdidas de productividad, que en términos económicos conlleva a incrementos de costes, equivalente

a pérdidas.

El mantenimiento predictivo pretende anticiparse al fallo funcional del equipo sin necesidad de

hacer una parada preventiva previa para ver el estado de los componentes del equipo, pudiendo ver en

qué estado se encuentran los mismos mediante técnicas predictivas tales como análisis de vibraciones,

ensayos no destructivos, etc. Así mismo, el mantenimiento predictivo juega un papel muy importante en

los objetivos de fiabilidad de los activos productivos que se persiguen tras la implantación de la

metodología RCM.

El RCM se centra en dos palabras: mantenimiento y fiabilidad. Mientras que el mantenimiento

es una tarea funcional encargada a un grupo de personas, la fiabilidad es una función estratégica que

afecta a todas las áreas de la planta: producción, ingeniería, compra, etc., que deberán de estar unidos

para lograr su objetivo. Evidentemente, el departamento de mantenimiento tiene una importante

participación en la fiabilidad, enfocado a utilizar técnicas de monitorizado de condición (CBM), analizar

modos de fallos (FMECA), y eliminar la causa raíz del fallo (RCA).

Averiguar cuál ha sido la causa del fallo, a veces no es tan evidente como resaltar el modo de

fallo, puesto que al estar asociado al diseño del equipo, el fallo que ha dado lugar a un modo

determinado puede haberse dado por diversas circunstancias. Durante muchos años se ha mantenido el

paradigma de ‘’cuánto más viejo es un equipo más probable es que falle’’. Esta creencia se deshizo

cuando, con la introducción del RCM, se demostró que no solo había un modelo de evolución hacia el

fallo de los distintos equipos sino al menos seis modelos Weibull diferentes de los cuales unos estaban

relacionados con la edad del activo, pero otros, en un porcentaje mucho mayor (en torno al 80%) eran

de naturaleza aleatoria, es decir, el fallo puede presentarse en cualquier momento [6],[7]. Por tanto,

hoy día se sabe que:

1) En la mayoría de los casos la aparición de un fallo es totalmente aleatoria con respecto al

tiempo de funcionamiento de activo.

2) El modelo de fallo más repetitivo, dándose en el 70% de los casos, de evolución hacia el

fallo es el que se representa en la figura 2.1 y que se corresponde con el modelo F de

Nowlan.

3) Los fallos no se repiten nunca con un intervalo fijo de tiempo.

En este modelo de evolución hacia el fallo, reemplazar el elemento averiado a intervalos fijos

por un componente nuevo (mantenimiento preventivo), no sólo no mejorará la fiabilidad del equipo,

sino que aumentará la probabilidad de fallo, puesto que este patrón presenta en su inicio (período de

rodaje) mayor probabilidad de fallo que en su vejez.



Figura 2.1. Modelo más repetitivo de evolución hacia el fallo.

La deducción más relevante que se puede extraer de estos patrones de fallo, es que más del

cincuenta por ciento de las máquinas se localizan dentro del grupo de modos de fallo que se ha

denominado de tipo ‘’F’’. Alguna de las posibles explicaciones que pueden atribuirse a este hecho, son

[8]:

a) Errores humanos. La tarea de reemplazo o reparación no se completa de manera adecuada por

falta de experiencia o conocimiento del personal de mantenimiento.

b) Errores del sistema. El equipo se vuelve a poner en servicio tras haberle realizado una

operación de mantenimiento de alto riesgo y no haber revisado dicha operación.

c) Errores de diseño. La capacidad de diseño del componente está demasiado cerca del

rendimiento que se espera de él, por lo que las piezas de menos calidad pueden fallar cuando

se les exige dicho rendimiento.

d) Errores de piezas. Se suministran piezas incorrectas o de baja calidad.

Una vez transcurrido el periodo de rodaje, la pendiente de evolución hacia el fallo será

prácticamente nula, pero el fallo en sí mismo se podría presentar en cualquier momento, pudiendo

existir algún síntoma de origen del mismo. Al instante de tiempo en el que aparece este síntoma se le

conoce como fallo potencial o punto P de la curva denominada P-F, mostrada en la figura 2.2.

El fallo total (punto F de la curva P-F), se presentará pues de una forma aleatoria y con una

pendiente de evolución mayor o menor, en función del modo de fallo que se trate (figura 2.3).



Figura 2.2. Curva P-F de evolución hacia el fallo.

Obviamente, este modelo de evolución al fallo pone en cuestión al mantenimiento preventivo

basado en calendario o en horas de funcionamiento. Se supone que experiencias anteriores, o

recomendaciones del fabricante indican que un determinado equipo o componente va a trabajar sin

problemas durante un período de funcionamiento de 10.000 horas. Para anticiparse al fallo, se planifica

y se programa un plan de inspección, reparación y sustitución a llevar a cabo cada 8.500 horas, tarea de

mantenimiento preventivo. Lo que no se tiene en cuenta pues, es el riesgo que se corre dado que el

fallo puede presentarse en cualquier momento:

1) Si el fallo aparece antes de las 8.500 horas, es obligatorio realizar tareas de mantenimiento

correctivo con el correspondiente incremento de coste e indisponibilidad del equipo que

ello supone.

2) Si por el contrario se cubren las 8.500 horas establecidas para la revisión, reparación

preventiva del equipo y, al llevar esta a cabo, se descubre que tanto el equipo como sus

componentes se encuentran aún en perfecto estado. Esto quiere decir que el equipo

habría aguantado no sólo las 10.000 horas establecidas por el fabricante, sino

probablemente un mayor número de ellas. La conclusión que se obtiene al respecto es que

la tarea de mantenimiento preventivo está incurriendo en dos problemas:

a) Se está realizando mantenimiento innecesario y por tanto los costes aumentan, pues es

obvio que el realizar mantenimiento cuesta dinero.

b) Se somete a la máquina a desmontajes y nuevos montajes innecesarios y al riesgo

aumentado de fallo pues se somete a la máquina a un nuevo período de rodaje.

Todo ello concluye que las operaciones de mantenimiento se deberían realizar solamente

cuando sean necesarias.

Por tanto, el objetivo que se persigue es detectar lo más prematuramente posible, la aparición

de un fallo potencial. Esta es la tarea básica del mantenimiento basado en condición o mantenimiento

predictivo. Cuanto antes se detecte la presencia de un fallo más tiempo se tiene para planificar y

programar la intervención de mantenimiento, el cual no se realizará a intervalos fijos sino en función de

la necesidad. Es aquí donde el mantenimiento predictivo juega un papel preponderante, puesto que su



objetivo fundamental es detectar la aparición de los fallos lo antes posible para evitar su desarrollo

hasta el fallo total.

Figura 2.3. Pendiente de evolución según el modo de fallo.

Para este fin, se dispone hoy día de una serie de técnicas predictivas: análisis de vibración,

termografía, análisis de aceites, captación de ultrasonidos, análisis de corriente de motores, etc., que

permiten la detección temprana del síntoma del fallo.

En función del modo de fallo que se esté desarrollando, será necesario utilizar una u otra

técnica o bien una combinación de ellas para asegurar la detección del síntoma (figura 2.4). Contra antes

se detecte el fallo, más tiempo se tendrá para planificar y programar la acción correctora antes de que el

equipo quede inoperativo, es decir, que se produzca la avería.

Llegado a este punto, se extraen dos conclusiones:

1) El mantenimiento preventivo basado en calendario o en horas de funcionamiento no es el

método más eficaz para detectar el 70% de los modos de fallo que según el modelo de

evolución hacia el fallo visto, el fallo puede presentarse de manera aleatoria.

2) El mantenimiento predictivo permite identificar el inicio del fallo desde el instante en que

aparecen los primeros síntomas.

El proceso de análisis de los modos de fallo y sus efectos (FMEA), o el más completo análisis de

modos de fallo, efectos y criticidad (FMECA) son etapas básicas en la implantación de RCM y se llevará a

cabo para:

1) Determinar el método de mantenimiento más eficaz.

2) Determinar la técnica o técnicas predictivas a utilizar para detectar cada modo de fallo.

3) Establecer la frecuencia de inspecciones teniendo en cuenta la rapidez de evolución hacia el

fallo total de los distintos modos de fallo de cada equipo o sistema.



Figura 2.4. Técnicas a utilizar en el dominio del Predictivo según modo de fallo.

2.5. BIBLIOGRAFÍA.

1. Norma AFNOR (X60-010), “Mantenimiento efectuado con la intención de reducir la probabilidad de

fallo de un bien o la degradación de un servicio prestado”.

2. Norma AENOR EN 13306, 2011, Mantenimiento. Terminología del mantenimiento.

3. Tecnología del mantenimiento industrial / Félix Cesáreo Gómez de León. –Murcia: Servicio de

Publicaciones, Universidad de Murcia, 1998. ISBN 84-8371-008-0.

4. LluisCuatrecasas, TPM-Total ProductiveMaintenance. “Hacia la competitividad a través de la

eficiencia de los equipos de producción”. Ed. Gestión 2000,2000.

5. Alejandro Plaza Tovar, Apuntes Teóricos y Ejercicios de Aplicación de Gestión del Mantenimiento

Industrial-Integración con Calidad y Riesgos Laborales. Lulu.com, 2009. ISBN 1409229211.

6. John Moubray, RCM: Reliability Centered Maintenance. Industrial Press, ISBN 0831130784.

7. Keith Mobley, The plant Engineers Handbook, Elsevier Science & Technology, 2001.

8. “Mantenimiento Centrado en Confiabilidad”, informe de Nowlan y Heap (1978) para el

departamento de Defensa de los Estados Unidos.


Fallos Diagnosticados en Grupos de Bombeo Mediante Análisis de Vibraciones Página 20

3. FALLOS DIAGNOSTICADOS EN GRUPOS DE BOMBEO MEDIANTE

ANÁLISIS DE VIBRACIONES.

3.1. VIBRACIONES.

3.1.1. ¿POR QUÉ MEDIR VIBRACIONES?

El análisis de vibraciones es el único método conocido capaz de anticiparse a la avería y además

detectar la causa raíz que la produce. Por ejemplo, es importante que el analista de vibraciones pueda

informar de un fallo potencial de un rodamiento, pero sería mejor si además pudiera justificar con sus

datos cual es la posible causa del fallo.

El analista de mantenimiento predictivo informa del fallo existente y el gestor de

mantenimiento ordenará la reparación de dicho fallo con el objetivo de anticiparse a la avería del

equipo. El realizar un buen mantenimiento consistirá no solo en reparar el fallo, sino en intentar que

dicho defecto no se vuelva a producir en la medida de lo posible.

Existen muchas razones que especifican el por qué es importante realizar análisis por

vibraciones para conocer el estado de nuestros equipos con el propósito de que estos cumplan los

objetivos para los cuales se diseñaron, es decir, que cumplan con su función de manera eficiente. Las

principales razones son las siguientes [1]:

a) Razones económicas.

Costes directos: Es sabido que la mayoría de los equipos que operan en planta son caros, tanto

a la hora de adquirirlos como a la hora de tener repuestos. Además de esto, existen equipos

tales como las turbinas en el que la avería solo puede ser reparada por personal perteneciente

al proveedor, lo que afecta a los costes directos de la empresa. Por tanto realizar un buen

predictivo mediante análisis de vibraciones en grupos de bombeo, generadores, etc., reduce

de manera eficaz estos costes.

Costes indirectos: Las plantas productivas cuentan con su producción comprometida de

antemano y debe asegurarse que se alcanza esta producción pues es objetivo de la empresa.

Por tanto si un equipo falla por avería, se dejará de producir cierta cantidad lo que supone unos

costes indirectos mayores que lo que supone realizar un predictivo para evitar la parada

involuntaria del equipo.

Seguros: El seguro de las máquinas disminuye si se dispone de un buen mantenimiento

predictivo, puesto que minimiza el riesgo de que se produzca un fallo catastrófico del equipo.

b) Razones de seguridad.

Cuando se produce un fallo catastrófico se pone en peligro la integridad de los trabajadores por

lo que se debe poner mucho énfasis en minimizar estos riesgos de fallos.



c) Razones ambientales.

Es importante cumplir con las normas ambientales requeridas por los clientes, y para ello se

necesita tener todos los equipos funcionando correctamente, en buen estado para así asegurar

un buen manejo ambiental de las operaciones en planta.

d) Razones de calidad.

Para poder asegurar que los productos cumplan con los estándares de calidad que los clientes

demandan, se ha de tener la maquinaria funcionando en condiciones óptimas hasta que llegue

una parada programada en el supuesto caso que se haya detectado una anomalía en la

máquina tras haber sido sometida a un análisis de vibraciones.

La función que desempeña un analista de vibraciones se puede asimilar al trabajo de un

médico, es decir, se dispone de cierta información del equipo procedente de datos medidos (presión,

temperatura, intensidad, tensión, etc.), junto con los datos espectrales obtenidos tras el análisis por

vibración, y en base a todo este conocimiento se procede a diagnosticar cual es el problema y cual ha

podido ser la causa. Por tanto, esa información debe ser lo suficientemente clara para que se pueda

diagnosticar de una manera eficiente y acorde a las condiciones de trabajo del equipo, cual ha sido la

causa del fallo.

Como se ha mencionado en el párrafo anterior, la información que se posee del equipo,

procede de datos medidos. Un dato es un número, una estadística o una condición que indica un punto

de análisis y para que este dato sea de utilidad ha de ser procesado, analizado y transformado

finalmente en información útil para el proceso de diagnosis. Para obtener datos de calidad, estos deben

disponer de ciertas características tales como:

a) Precisión. Indica cuanto se desvía el dato medido del valor real. El objetivo sería adquirir datos

dentro de un intervalo de precisión razonable, puesto que, a mayor precisión, mayor será el

costo en instrumentos de medida.

b) Repetitividad. Es la capacidad del equipo para dar el mismo valor medido una y otra vez para la

medición de un mismo fenómeno en idénticas condiciones. Esta característica es fundamental

puesto que permite comparar resultados históricos, no solo de vibración, sino de cualquier

propiedad que se desee medir y ver su evolución a lo largo del tiempo.

c) Instrumentación. Todos los instrumentos de medida tienen un rango en el cual las mediciones

que se pueden obtener guardan relación con la realidad, lo que se busca pues es lo que los

instrumentos de medida se encuentren dentro de su rango lineal. En otras palabras, que el

error de medición que tiene el instrumento esté dentro de unos límites aceptables.

Por tanto, la información de los equipos debe tener la propiedad de poder caracterizar el

estado actual del equipo a analizar, pero también se debe contextualizar respecto a su evolución

histórica, con el objetivo de construir una proyección futura y poder decidir cuándo se tenga un fallo

que acción se debe tomar, ya sea parar el equipo para mantenimiento, seguir la evolución pues los

valores obtenidos se encuentran dentro de un rango de confianza, etc.



3.1.2. CONCEPTOS BÁSICOS DE VIBRACIÓN.

La vibración se puede considerar como la oscilación de un cuerpo alrededor de una posición de

equilibrio. Todos los cuerpos presentan una señal de vibración donde plasman sus características, y se

establece que la vibración que experimenta dicho cuerpo es periódica si y solo si el movimiento que

realiza se repite con todas sus características en un cierto intervalo de tiempo, denominado período (T).

Bajo esta hipótesis, las máquinas rotativas también presentan su propia señal de vibración,

encontrándose en ella la información de todos los componentes de la máquina. Por tanto, la señal

vibratoria de una máquina es el resultado de todas las señales vibratorias de sus componentes, y tras

ser analizada se podrá establecer un patrón de fallo, donde se verá el por qué y el cómo falla la

máquina.

La base principal de una señal vibratoria en el dominio del tiempo son las ondas sinusoidales,

siendo las más simples y son la representación de las ondas puras. En la figura 3.1 se representa una

onda sinusoidal en el dominio del tiempo, el sistema más sencillo que experimenta una vibración pura,

es el constituido por una masa y un resorte, representado en la figura 3.2, donde la masa vibrará en una

sola dirección, puesto que este sistema solo contiene un grado de libertad.

Figura 3.1. Representación de una onda sinusoidal en el dominio del tiempo.

Si se desplaza la masa una distancia X1 de amplitud A, respecto de su posición de equilibrio X0 y

se suelta, el resorte tiende a llevar a la masa otra vez hacia su posición de equilibrio. En el instante en el

que se suelta la masa estando en X1, está contiene energía potencial proporcionada por el resorte el

cual está en tensión. A medida que avanza hacia la posición de equilibrio, la energía potencial

almacenada en la masa se va transformando en energía cinética, hasta llegar al punto de equilibrio,

donde toda la energía es cinética. Debido a esta energía cinética, la masa se desplazará hacia una

posición X2 en sentido contrario y de igual amplitud si y solo sí no se consideran elementos disipadores

de energía, realizándose el mismo proceso en sentido inverso, la energía cinética se va transformando

en energía elástica hasta que llega a X2 donde toda la energía almacenada es energía potencial. Este



mecanismo se repite a lo largo del tiempo, y es lo que se conoce como movimiento armónico simple

(MAS).

Figura 3.2. Representación de un sistema masa-resorte de un grado de libertad.

El tiempo que transcurre desde que la masa se encuentra en uno de los extremos hasta

alcanzar la posición de equilibrio es siempre constante y recibe el nombre de período de oscilación (T) y

se mide en segundos (s) o milisegundos (ms), y significa que el resorte ha completado un ciclo de

vibración. La inversa del período es la frecuencia (F=1/T), cuya unidad de medida es el hercio (Hz) o

revoluciones por minuto (RPM).

La amplitud desde el punto de vista de las vibraciones es cuanta cantidad de movimiento puede

tener una masa desde una posición neutral. Un cuerpo que experimenta un movimiento armónico

simple denota tres magnitudes físicas, desplazamiento, velocidad y aceleración [2].

La amplitud se mide generalmente en valores pico-pico para desplazamiento y valores cero-

pico y RMS para velocidad y aceleración, siendo el RMS el más utilizado puesto que representa una

estimación del contenido energético de la vibración, y que es igual a 0,707 x pico. Estas medidas de

amplitud de una onda, se muestran en la figura 3.3, donde se muestra también el concepto de fase, que

es una medida de tiempo entre la separación de dos señales, la cual puede ser relativa o absoluta, y

generalmente se mide en grados.

Figura 3.3. Izquierda: Medidas de amplitud. Derecha: Onda desfasada 90º.



3.1.3. LA TRANSFORMADA DE FOURIER.

La vibración es siempre, como ya se ha comentado, una suma de ondas, luego una señal

compuesta es un sumatorio de varias señales sinusoidales que comprenden cada uno de los

componentes que se encuentran en la máquina más todos los golpeteos y vibraciones aleatorias

correspondientes a otras máquinas vecinas. El resultado es una señal vibratoria tal y como se ilustra en

la figura 3.4.

Cuando queremos analizar una señal compuesta en el dominio del tiempo, a veces resulta un

poco tedioso puesto que si la máquina contiene muchos componentes, todos estarán involucrados en la

señal, por lo que su estudio puede resultar casi imposible.

Figura 3.4. Onda compuesta, formada a partir de sumatorio de ondas simples (discontinuo).

Entonces, ¿cómo podemos analizar una señal compuesta e identificar que le está ocurriendo a

cada componente de la máquina?

El matemático Jean Baptiste Fourier (1768-1830) demostró como descomponer una onda

compleja en función del tiempo mediante series de curvas sinusoidales con unos valores característicos

de frecuencia y amplitud [3]. Esto dio pie a la creación de unas gráficas llamadas espectros, en las cuales

se representa la onda vibratoria en el dominio de la frecuencia. Es bien sabido que cada componente de

la máquina vibrará con una frecuencia característica, por tanto al descomponer la señal temporal en el

dominio de la frecuencia aparecerán picos de vibración con una amplitud característica de su onda

temporal de forma individual, pues vibra a una frecuencia determinada. Estos picos de vibración reciben

el nombre de espectros de vibración (ver figura 3.5). Esta es la gráfica de amplitud vs frecuencia,

llamada espectro, donde se representan las frecuencias de cada excitación y la amplitud que produce,

siendo la herramienta más usada en el análisis de vibraciones.



Figura 3.5. Descomposición de una onda en el dominio de la frecuencia. Espectro de vibración.

La función que realiza el analista de vibraciones es la de medir la señal de vibración de la

máquina mediante unos equipos llamados colectores de datos los cuales trabajan con la transformada

rápida de Fourier (FFT), descomponiendo la onda temporal medida en ondas simples sinusoidales en el

dominio de la frecuencia, representando de forma individual los diferentes espectros de vibración para

cada frecuencia determinada, siendo esto último lo que se estudiará para ver si existe algún fallo o

indicio del mismo.

3.1.4. EL ANÁLISIS ESPECTRAL.

El análisis espectral se define como la transformación de una señal en el dominio del tiempo

hacia una representación en el dominio de la frecuencia, consiguiéndose gracias a la FFT como se ha

visto en el apartado anterior.

Se ha comentado anteriormente que el conocer la velocidad de giro de la máquina es

fundamental para establecer un buen análisis vibratorio, pues a raíz de esta velocidad se relaciona los

picos de vibración obtenidos en el espectro, pudiendo ver tras el estudio del mismo cual es la causa

incipiente que está o producirá un fallo.

La mayoría de las componentes de señal de ruido y vibración están directamente relacionadas

con la velocidad de la máquina, desequilibrio, desalineamiento, etc., por tanto, tras aplicar la FFT se

pueden analizar por separado cada uno de los posibles problemas de una máquina con tan solo conocer

sus características constructivas y su velocidad de giro.

Esta velocidad se representa en el eje x del espectro y recibe el nombre de velocidad de

sincronismo, cuyas unidades serán en R.P.M o Hz, pudiendo pasar de una unidad a otra dividiendo o

multiplicando por 60, así 3000 R.P.M equivalen a 50 Hz. La forma más habitual de expresar la velocidad

y las frecuencias en el espectro es mediante el número de orden (órdenes), siendo la velocidad de la

máquina el 1X.



Los órdenes no son más que múltiplos de las R.P.M de la máquina. En un espectro normalizado

en órdenes cada uno de los armónicos de la señal está en la misma ubicación en la gráfica sin tomar en

cuenta la velocidad de giro. Esto es recomendable en el caso de que se quieran comparar varias

mediciones en la misma máquina tomadas en momentos diferentes, y dónde la velocidad ha cambiado

en cada una de las mediciones, es lo que se conoce como máquina de velocidad variable. Si se quiere

medir sobre una máquina de velocidad variable, no es recomendable usar espectros en modo frecuencia

(Hz), puesto que cuando se analizan históricos las amplitudes no coincidirán unas con otras. Para estos

casos es aconsejable el análisis de orden que muestra el número de eventos que sucede por revolución,

de manera que no importa la velocidad del eje.

Otras frecuencias que aparecen en el espectro son las llamadas frecuencias armónicas o

armónicos de la velocidad de sincronismo, siendo múltiplos enteros de ésta. Por ejemplo, si la

frecuencia de giro de la máquina fuera de 25 Hz (gira a 1500 R.P.M), y en el espectro aparecen picos de

vibración a 50, 75, 100 Hz, etc., éstas son frecuencias armónicas pues se dan a 2, 3 y 4x veces la

frecuencia de giro. La desalineación y el desequilibrio son fallos típicos que presentan este patrón de

frecuencias armónicas.

La región del espectro que se encuentra por debajo de la velocidad de giro recibe el nombre de

zona subsíncrona, y si se obtienen picos de vibración en esta zona, se dice entonces que el espectro

contiene frecuencias subarmónicas. Cuando en el espectro aparecen estas frecuencias, suele ser

síntomas de problemas mecánicos, identificándose la presencia de holguras.

Además, en un grupo de bombeo, las frecuencias subsíncronas podrían ser el indicio de

problemas hidráulicos, como es el caso de inestabilidad en los rodamientos e inestabilidad hidráulica

originada por un mal diseño en la geometría de la impulsión de la bomba. A veces, la frecuencia natural

del rotor se encuentra en un rango de frecuencias de 0,7 a 0,85x pudiendo originar resonancia, si se

excita dicha frecuencia natural.

La frecuencia natural de un sistema es aquella frecuencia que tiene una tendencia o facilidad

para vibrar. Todo sistema posee una o varias frecuencias naturales de forma que al ser excitadas se

producirá un aumento importante de vibración llamada resonancia. La frecuencia natural o frecuencia

propia es una característica intrínseca del sistema en cuestión, puesto que depende de la rigidez y masa

del sistema.

Por último, en un espectro aparecen frecuencias llamadas no síncronas, que son aquellas que

no son múltiplos enteros de la velocidad de giro. Por ejemplo, una frecuencia no síncrona pudiese ser la

presencia de un pico de vibración a 87,5 Hz si la frecuencia de giro es de 25 Hz, lo que correspondería a

un 3,5x. La aparición de estás frecuencias suele dar pie a problemas derivados en rodamientos, puesto

que giran a una velocidad distinta a la de sincronismo. Otro ejemplo típico sería el caso de presencia de

vibración a través de la bancada de máquinas adyacentes. A su vez, existen armónicos de frecuencias no

síncronas. Por ejemplo si se tiene una frecuencia a 3,6x y otra a 7,2x, entonces esta última es un

armónico de la primera. En un ejemplo típico de fallo en rodamientos en la pista interna, suele aparecer

en el espectro la frecuencia no síncrona BPFI y su armónico 2 x BPFI (BPFI = frecuencia de falla pista

interna).

En la figura 3.6 se representa un espectro donde se muestran cada uno de los tipos de

frecuencias que se han comentado.



Figura 3.6. Frecuencias de un espectro y su nomenclatura.

Por tanto, es muy importante conocer la velocidad de giro de la máquina, puesto que en

función de esta velocidad se podrán analizar las frecuencias armónicas de estás, subsíncronas y las no

síncronas, pudiendo entonces identificar que componente está siendo afectado, evaluando así las

posibilidades de falla en función de la severidad de amplitud de vibración presentada.

Cuando se está analizando un espectro, para saber si lo que se ve en él es un indicio de algún

fallo, sería conveniente comparar estos resultados respecto a un espectro anterior de la misma máquina

el cual me garantizaba que la máquina estaba en perfectas condiciones, pudiendo analizar más

fácilmente la severidad del daño. En base a esta comparación se actuará de una manera u otra, es lo que

se conoce como histórico del funcionamiento de la máquina. También existen normas para saber la

severidad de la amplitud de vibración que se da a una frecuencia determinada y en base a esta decidir si

la máquina está en perfecto estado o por el contrario habría que actuar sobre ella (mantenimiento

predictivo) [4].

3.2. DETECCIÓN Y DIAGNÓSTICO DE FALLOS MEDIANTE ANÁLISIS DE VIBRACIONES.

En este apartado se verán los fallos más típicos dados en grupos de bombeo (conjunto motor-

bomba) que pueden diagnosticarse con el análisis espectral de vibraciones. Cada fallo lleva consigo un

espectro característico el cual será imprescindible para evaluar un diagnóstico de la máquina.

En la figura 3.7 se representa de forma esquemática un grupo de bombeo. Los fallos más

comunes en estas máquinas rotativas son de origen mecánico, eléctrico e hidráulico, pudiendo también

darse casos de fallos asociados a problemas estructurales, dados por la excitación de frecuencias

propias. Los fallos de origen hidráulico derivan de la bomba, siendo un ejemplo típico la cavitación,

mientras que los de origen eléctrico provienen del motor. A nivel de conjunto, se dan los fallos

mecánicos y estructurales, debidos principalmente al acoplamiento existente entre el motor y la bomba.



Aún así, puede que independientemente, en alguno de los dos equipos entre se exciten frecuencias

propias, lo cual debe impedirse pues supondría el fallo catastrófico del conjunto.

Figura 3.7. Esquema Motor-Bomba.

La mayoría de los problemas de origen mecánico que se dan en máquinas a baja frecuencia se

deben fundamentalmente a desequilibrio, desalineación y holguras. Sin embargo, existen otros fallos

que pueden presentarse y que a veces se llega a confundir con uno de estos tres últimos, puesto que los

síntomas que presentan son similares. Es por ello que habrá que profundizar mediante la aplicación de

pruebas adicionales si fuese necesario para poder diferenciar si se trata de un problema u otro, que son

el análisis de fases, análisis en el dominio del tiempo y el análisis orbital [5].

3.2.1. FALLOS DE ORIGEN MECÁNICO.

3.2.1.1. DESEQUILIBRIO.

El desequilibrio de masas es una de las causas más comunes de vibración en máquinas

rotativas, y por ende, de grupos de bombeo.

Se produce en los ejes de rotación cuando el centro de giro y el centro de masa no coinciden,

generándose una fuerza centrífuga excitadora proporcional al cuadrado de la velocidad de giro, lo que

tiene como consecuencia que la vibración aumente cuando la velocidad de giro de la máquina aumenta.

El desequilibrio puede producirse por las siguientes causas:

- Acumulación de suciedad.



- Excentricidad del rotor.

- Errores de mecanizado.

- Falta de homogeneidad debido a porosidad, rechupes internos, etc.

- Flexiones permanentes en ejes largos y flexiones térmicas.

- Distribución de masas desigual en barras y espiras del rotor en motores eléctricos.

- Pérdidas de contrapesos de equilibrado.

- Erosión, corrosión y precipitación de cal en rodetes.

En el análisis espectral, el desequilibrio se identifica por la aparición de un pico de vibración

importante a la velocidad de giro del rotor 1x RPM del rotor, siendo lo más habitual que sea el pico

dominante en el espectro. En la figura 3.8se muestra dos espectros de una misma máquina en la que

puede apreciarse un problema de desequilibrio(gráfica de la derecha) y de indicio del mismo (gráfica de

la izquierda) puesto que la amplitud de vibración obtenida no resulta ser alarmante para actuar al

respecto, sin embargo hay que seguir su evolución para evitar que la amplitud aumente y pueda

ocasionar daños en la máquina.

Figura 3.8. Espectro típico de desequilibrio.

El desequilibrio puede influir en otros fallos como por ejemplo en el caso de holguras,

amplificando su severidad.

Por tanto, el desequilibrio se caracteriza principalmente por un aumento de la vibración en su

valor global presentando en su medida espectral un pico de vibración dominante a la frecuencia 1x RPM

del rotor, cuya severidad depende de la máquina y suele ir acompañado de un ruido espectral bajo.

En una máquina en la que aparece un problema de desequilibrio, se encuentra un aumento de

la amplitud de vibración en las medidas radiales, mientras que las medidas de vibración axial pueden

permanecer bajas, no sucediendo esto en máquinas con rotor en voladizo, pues en esta configuración se

aprecia un aumento de la amplitud de la vibración en la dirección axial.

La detección del desequilibrio en la medida espectral se realiza mediante la configuración de

una banda frecuencial con un ancho de 0,8x a 1,2x. Dicha banda es configurada en el software de

análisis de vibraciones (Emonitor), cuya finalidad es detectar automáticamente si el equipo presenta o

no síntomas de desequilibrio dependiendo del valor de la amplitud medida en dicha frecuencia. El

seguimiento de los valores medidos en esta banda será el primer síntoma de que la máquina puede

estar sufriendo un desequilibrio. Hay que tener cuidado en el caso de grupos de bombeo que trabajen

con variador de frecuencia, puesto que esto hace variar la frecuencia de giro, pudiendo obtener el pico



de vibración a 1x fuera del rango establecido, puesto que los valores de la banda son constantes. Es

decir, se puede presentar un espectro en el que el pico de vibración dominante de la velocidad de giro,

se esté dando en 0,7x, que en realidad corresponde al 1x, siendo solo efecto del variador de frecuencia.

Por tanto, si esto ocurriese, se saldría del rango establecido, por lo que tan importante es obtener el

resultado gráfico como saber analizarlo. En la figura 3.9 se muestra un espectro típico de desequilibrio

con su correspondiente banda de identificación [5].

Figura 3.9. Espectro y banda para la detección de desequilibrio.

3.2.1.2. DESALINEACIÓN.

La desalineación de ejes se produce cuando existe una desviación de los ejes en el

acoplamiento, siendo las causas más comunes:

- Dilataciones de los componentes de las máquinas.

- Tensiones procedentes del ensamblaje a tuberías.

- Pérdida de sujeción de los componentes de la máquina.

- Medios de montaje insuficiente.

- Deformaciones por problemas de “pata coja”

El espectro típico de un problema de desalineamiento es como el mostrado en la figura 3.10, en

el que puede observarse un pico de vibración a la frecuencia de 2x RPM y 1x RPMprincipalmente,

pudiendo aparecer armónicos superiores a medida que el daño aumenta. Para evaluar la severidad del

daño es conveniente observar que el pico de vibración obtenido en 2x es mayor que el 75% del pico

obtenido en el 1x, lo que indicaría una desalineación severa.



Figura 3.10. Espectro característico de una desalineación. Se muestra también la banda para la detección de dicho

fallo

La configuración de la banda frecuencial para detectar un posible fallo de desalineamiento en la

medida espectral suele tener un ancho de 1,8x a 2,2x, con el fin de garantizar que la frecuencia del 2x

(que es con la que se identifica el fallo) quede entre dicha franja. De nuevo hay que tener especial

cuidado con los equipos que trabajan con variadores de frecuencia puesto que podría dar lugar a

confusiones a la hora de analizar el espectro, por lo que el analista de vibraciones debe estar dotado del

conocimiento necesario para poder identificar el problema correctamente [5].

La desalineación puede ser de dos tipos:

a) Desalineación paralela.

Los ejes del motor y del rotor conducido son paralelos, pero no colineales. Se detecta altas

vibraciones radiales a 2x RPM y a 1x RPM, presentando un desfase de 180º a través del acople,

tal y como se muestra en la figura 3.11. Al aumentar la severidad se generan picos de vibración

en armónicos superiores (3x, 4x, etc.).

Figura 3.11. Desalineación paralela.

b) Desalineación angular.

Ocurrecuando el eje del motor y el conducido unidos en el acople no son paralelos. Se

caracteriza por altas vibraciones axiales a 1x RPM y a 2x RPM, presentando un desfase de 180º



en el acople. En la figura 3.12 se representa de forma esquemática el efecto de la desalineación

angular, así como el espectro característico de dicho fallo.

Figura 3.12. Desalineación angular.

Para detectar algún posible indicio de desalineación es conveniente medir en cada soporte de

cojinete o rodamiento, a ambos lados del acople, tanto en dirección radial como axial. También es

interesante tomar medidas de fase en dichos puntos, puesto que suele presentarse un desfase de 180º

entre ambos lados del acoplamiento, tanto en dirección radial como axial.

Es importante corregir la desalineación de ejes puesto que puede dar lugar a consecuencias

negativas en la máquina tales como desgaste y calentamiento del acoplamiento, roturas del eje,

sobrecarga de rodamientos, aumento del consumo eléctrico, etc.

3.2.1.3. HOLGURAS.

Los problemas de holguras surgen por desajustes entre los componentes de las máquinas o por

desgaste de éstos. Existen varios tipos de holguras:

- Por falta de tensión en los pernos de sujeción de la máquina (bancada).

- Por desgaste de los cojinetes o rodamientos.

- Holguras entre el eje y el aro interior del rodamiento.

- Holguras entre el aro exterior del rodamiento y el soporte.

El espectro típico de un fallo de holguras es el representado por la figura 3.13, donde aparece

vibración en los armónicos de la velocidad de giro, subiendo el nivel de ruido espectral en caso de tener

holguras severas. La presencia de holguras en la máquina hace aumentar los niveles de vibración,

valores de 4 o 5 mm/s (en valor global RMS) se consideraría elevado si el espectro muestra una amplia

actividad de armónicos de la velocidad de giro. Para diagnosticar indicios de holgura en la medida

espectral se emplea una banda que va desde el 2,8x al 8,2x, evaluando en esta banda la severidad de los

armónicos obtenidos.



Figura 3.13. Espectro característico de fallo de holguras. Puede observarse las bandas espectrales para la detección

de desequilibrio, desalineación y holguras.

Respecto a la medida de la fase, existe un desfase de 180º entre piezas sueltas, lo que es

indicativo de que ambas piezas se encuentran chocando una con la otra. En la forma de onda suelen

aparecer impactos, donde el factor de cresta (cociente entre el valor pico y el valor eficaz rms) se

muestra con un valor elevado [5].

3.2.1.4. EJE DOBLADO.

Este fallo se da cuando existe una curvatura permanente en el eje, produciendo altas vibraciones al girar

tanto en dirección axial como radial. No se debe confundir con el caso de la flexión de un eje bajo carga,

puesto que un eje flectado no es problemático siempre y cuando se utilicen rodamientos adecuados,

como rodamientos de rótula.

En la medida espectral aparecen picos de vibración elevados a 1x y 2x, siendo el 1x más elevado

si la doblez se encuentra en el centro del eje. En el caso de que el doblado se encuentre próximo a un

cojinete, el pico correspondiente al 2x aparecerá más elevado en el espectro.

Se presenta un desfase de 180º entre los soportes del eje doblado en la medida axial y la forma

de onda que se produce en este tipo de fallo es una onda periódica. En la figura 3.14 se representa la

relación de fases de la vibración de los soportes de un eje doblado, así como su espectro característico.

Para diagnosticar este problema se necesita las medidas en dirección radial y axial en los dos

soportes de los cojinetes del eje que se sospecha que pudiera presentar este problema. En la mayoría de

las veces se suele confundir este problema con la desalineación, por lo que para realizar un buen

diagnóstico es importante no olvidar la medida de la fase entre los soportes de los cojinetes.



Figura 3.14. Relación de fases eje doblado junto con su espectro característico.

3.2.1.5. ROCES EN EL ROTOR.

Este problema se presenta cuando el rotor choca con alguna parte fija de la máquina de

manera repetitiva, donde el impacto suele aparecer una vez por vuelta.

El valor global de la vibración aumenta considerablemente en la dirección donde se produce el

golpeteo, presentando niveles altos de vibración tanto en medida de velocidad (mm/s) como en

aceleración (g). En el espectro, este fenómeno se manifiesta con la presencia de vibración en los

primeros armónicos, tal como se observa en la figura 3.15, pudiendo además aparecer frecuencias

subarmónicas ⁄ ⁄

Figura 3.15. Espectro característico de una máquina que presenta roces de rotor.



Un estudio en la medida de la fase revelará la existencia de un desfase de 180º entre las piezas

que se golpean, pero al no poderse medir directamente la vibración en el eje con los sensores

habitualmente utilizados (acelerómetros), la fase se mide pues entre el soporte del cojinete más

cercano al punto del roce y la pieza fija que se supone está rozando con el eje. En el dominio del tiempo

se tiene una onda que intenta ser senoidal, pero se trunca, tratándose pues de una onda asimétrica.

Las medidas necesarias para diagnosticar este problema son las habituales, radiales y axiales.

Estas medidas se pueden complementar con otra en la dirección en la que se sospecha que se produce

el golpe del roce. Este problema presenta síntomas similares a los problemas de holgura por lo que es

muy fácil confundirlos.

A veces los roces se producen por dilataciones de los ejes debido al calentamiento durante el

funcionamiento de la máquina, por lo que resulta muy importante realizar una previsión de las

dilataciones del eje [5].

3.2.1.6. GRIETAS EN EL EJE.

Es un problema difícil de detectar mediante análisis de vibraciones porque la grieta suele ser

importante cuando se detectan cambios en la medida de vibración, por lo que se suele utilizar otra

técnica predictiva, concretamente ensayos no destructivos como puede ser la aplicación de líquidos

penetrantes. En cualquier caso, una grieta en un eje llega a producir un cambio en la disposición de

masas del rotor y puede detectarse antes de que la avería llegue a ser catastrófica.

Cuando se desarrolla una grieta en un eje, éste pierde rigidez en la dirección perpendicular a la

grieta. En el eje que está bajo carga, se produce pues dos flexiones por vuelta, por tanto en el espectro

aparecerá un pico de vibración correspondiente al 2x, y el valor correspondiente al 1x es inestable.

Como se ha comentado, esta vibración a 2x viene originada por la pérdida de rigidez del eje en la

dirección perpendicular a la grieta, ocasionando una flexión cíclica de dos oscilaciones por vuelta.

Hay dos síntomas fundamentales que ayudan a identificar que se está produciendo una grieta

en el eje:

1) Cambios inexplicables en el valor correspondiente al 1x relativos a su amplitud y fase.

2) Aparición de un pico a 2x.

El primer síntoma que se presenta es un cambio de amplitud y fase en la medida de la vibración

correspondiente al 1x. Si se dispone de un gráfico de espectro en cascada, se podrá ver que en las

inmediaciones de la velocidad crítica aumenta el valor de amplitud de 2x. Una vez superada la velocidad

crítica, el valor de vibración de 2x puede disminuir, pudiendo aparecer picos a 3x y a 4x.

Existen otras circunstancias que suelen dar síntomas parecidos al desarrollo de grietas en el eje

como es el caso de un eje doblado por motivos térmicos, una desalineación que muestra valores altos

de vibración a 1x y 2x, etc. En cualquier caso, si el equilibrado no es posible, se debería investigar si la

aparición de una grieta es la que está provocando dicho fenómeno vibratorio y de confirmarse, su única

corrección sería la de su sustitución por otro eje [5].



3.2.1.7. LUBRICACIÓN.

Cuando la viscosidad del aceite lubricante no es suficiente para separar las partes metálicas en

un cojinete o rodamiento, se producen micro contactos metal-metal que desgastan las parte móviles,

tales como ejes y rodamientos.

En la medida espectral se tiene un aumento de la actividad a alta frecuencia, donde la

severidad dependerá de la velocidad de giro del eje y de la gravedad del problema, mientras que el

análisis de fase no aporta información para diagnosticar este fallo.

Se recomienda medir la vibración en el soporte del rodamiento o cojinete lo más cercano

posible a la zona de carga. Este fallo se detecta mediante una banda de alta frecuencia de aceleración

(g), cuando se produce el fallo, el valor de esta banda se desvía al alza [5].

La corrección de este fallo se consigue al aumentar la viscosidad del aceite lubricante. La

disminución de la viscosidad se debe a diferentes motivos:

1) Subida de temperatura.

2) Entrada de contaminantes tales como agua o refrigerante.

3) Pérdidas de propiedades del aceite por envejecimiento del mismo.

4) Debido a la sobrecarga que exige un lubricante de mayor viscosidad.

3.2.2. FALLOS DE ORIGEN HIDRÁULICO.

3.2.2.1. VIBRACIÓN RELACIONADA CON LA IMPULSIÓN.

En máquinas hidráulicas es característica la frecuencia de paso de álabes que viene definida por

el número de álabes por la velocidad de giro:

Donde:

Normalmente, esta vibración a la frecuencia de paso de álabes no es destructiva por sí misma,

pero puede provocar el fallo de rodamientos y acelerar el desgaste de los componentes de la máquina.

La vibración a la frecuencia de paso de álabes está generada principalmente por problemas entre las

partes fijas y el rotor generando una pulsación de presión. La amplitud de aparece más elevada

cuando la distancia entre los álabes del rodete y los difusores no es constante alrededor de la

circunferencia que generan los extremos de los álabes cuando giran.



El espacio entre el rodete y las entradas del difusor ronda el 5% del diámetro del rodete,

variando en función de la velocidad de la bomba. Si este valor es menor que el valor recomendado, se

genera un ruido que puede recordar a la cavitación. Sin embargo, un análisis de vibraciones muestra

inmediatamente que la vibración principal se está produciendo a la frecuencia de paso de álabes ( ).

Además, en algunas ocasiones, algún armónico de la frecuencia de paso de álabes queda cercana a

alguna frecuencia natural del sistema causando pues elevadas vibraciones.En la figura 3.16 se muestra el

espectro característico de este fenómeno.

Figura 3.16. Esquema de perfil de una bomba centrífuga, y espectro característico de la frecuencia de paso de

álabes.

3.2.2.2. CAVITACIÓN.

La depresión en la cámara de impulsión de la bomba da lugar al paso del líquido bombeado al

estado gaseoso, lo que provoca la creación de burbujas que crean discontinuidades y por lo tanto

choques de cadencia aleatoria entre los álabes del rodete y el fluido.

La cavitación provoca vibración aleatoria en una banda de frecuencias ancha que en el espectro

queda aproximadamente sobre la frecuencia de paso de álabes y sus armónicos, como se aprecia en la

figura 3.17. Tiene un efecto negativo en el rendimiento de la bomba y daña los componentes internos

de ésta. Si no se corrige, la cavitación puede ser muy destructiva por la erosión que produce en los

álabes del rodete. La cavitación se corrige cambiando las condiciones de presiones o caudales.

Cuando una bomba cavita, se reconoce un sonido como si estuviese pasando grava a través de

la bomba. Las medidas de vibración para detectar la cavitación se toman en el conducto de succión o en

la propia carcasa de la bomba. Un efecto similar al de la cavitación tiene la entrada de gases en el fluido

bombeado y el régimen turbulento, puesto que las máquinas hidráulicas suelen estar diseñadas para

funcionar en régimen laminar.

Aunque la recomendación general es tomar vibraciones en cada rodamiento, en las bombas

centrífugas de rodete en voladizo se suele tomar la vibración solamente en un punto que se sitúa en el

soporte común a ambos rodamientos [6], [7] y [8].



Figura 3.17. Efecto de la cavitación, creación de burbujas que chocan con los álabes de la bomba provocando

erosión en los mismos. A la derecha se muestra el espectro característico de cavitación.

3.2.3. FALLOS DE ORIGEN ELÉCTRICO.

Los problemas de origen eléctrico se deben principalmente a:

- Bobinas desconectadas o cortocircuitadas del rotor o del estator.

- Barras del rotor agrietadas.

- Desequilibrio de fases.

- Entrehierro variable.

Generalmente el síntoma principal que se encuentra en la vibración procedente de los fallos

citados es un pico de vibración a la velocidad de giro del motor 1x RPM, lo que a menudo hace que se

confunda con un desequilibrio. Una técnica que sirve para diferenciar los problemas eléctricos de los

mecánicos es colocar el colector de datos midiendo en tiempo real y desconectar la corriente eléctrica

que alimenta al motor. Si desaparece el pico del 1x instantáneamente al cortar la corriente, entonces el

origen de la vibración es eléctrico, en caso contrario, será mecánico y el pico irá disminuyendo a razón

de la velocidad de giro de la máquina. Es obvio que para realizar esta prueba se necesita que la

respuesta del colector sea inmediata.

Los motores de inducción con problemas eléctricos vibran con amplitudes que suben y bajan de

manera cíclica. Las medidas de fase también muestran ciclos similares a los de subida y bajada de la

amplitud de la vibración. Esta subida y bajada de manera cíclica se debe a que dos frecuencias

dominantes se encuentran muy cerca una de otra, se suman y se restan continuamente produciendo el

fenómeno de las vibraciones. Esta modulación de la amplitud también podría deberse a una sola

frecuencia cuya amplitud se está modulando.

El primer síntoma que suele aparecer cuando se inicia un fallo eléctrico en un motor es esta

amplitud modulada de la vibración. Estudiando las fuerzas que provocan esta vibración ayudará a

identificar con exactitud los defectos en una máquina eléctrica.

Los términos que se definen a continuación sirven para la compresión de las vibraciones de

origen eléctrico:



⁄

3.2.3.1. DEFECTOS EN EL ROTOR.

El hierro del rotor gira siguiendo el campo magnético. Conforme el campo magnético barre el

conductor, crea una diferencia de potencial sobre la longitud de la barra. Si el circuito de la barra está

abierto no se generan flujos eléctricos ni fuerzas. Cuando la barra está cortocircuitada, la corriente fluye.

Esta corriente es proporcional a la velocidad a la cual el campo corta al conductor y a la intensidad del

campo. El campo del estator interactúa con el campo del rotor para generar una fuerza en las barras del

rotor.

Además, en la parte opuesta del rotor se genera otra fuerza igual y de sentido contrario,

generando pues un par que hace girar al rotor del motor. Cuando se produce algún fallo en los circuitos

del motor provoca que las fuerzas que generan el par motor no tengan la misma intensidad y esta

descompensación da lugar a una fuerza radial que causa la vibración.

Una barra del rotor rota o agrietada causa este desequilibrio de fuerzas. Esta fuerza gira con el

rotor con una carga constante que varía con el doble de la frecuencia de deslizamiento. Además, la

fuerza que actúa sobre los cojinetes tendrá una componente a 1x RPM

Por otra parte, las barras de rotor rotas, agrietadas o cortocircuitadas en los anillos, las malas

uniones entre las barras del rotor y los anillos, y también las laminaciones que cortocircuitan el rotor

producen vibraciones a la frecuencia de giro (1x RPM) con bandas laterales de la frecuencia de pasa de

polos(figura 3.18). En la tabla 3.1 se muestra el número de polos de un motor en función de la velocidad

de giro de éste.

Figura 3.18. Espectro típico con defectos de rotor. Aparecen bandas laterales de la frecuencia de paso de polos

alrededor de la frecuencia de giro y sus armónicos.



Tabla 3.1. Número de polos de un motor en función de la velocidad de giro.

VELOCIDAD DE GIRO NÚMERO DE POLOS

3000 rpm 2

1500 rpm 4

1000 rpm 6

750 rpm 8

Además, las barras del rotor rotas suelen generar bandas laterales de la frecuencia de paso de

polos alrededor del tercer, cuarto y quinto armónico de la velocidad de giro.

Si se producen holguras en las barras del rotor, aparecen bandas laterales espaciadas

alrededor de la frecuencia de paso de barras y sus armónicos (figura 3.19).

La frecuencia de paso de barras se determina multiplicando el número de barras por la

velocidad de giro. En muchas ocasiones sucede que los niveles más altos se encuentran a dos veces la

frecuencia de paso de barras, mientras que a la frecuencia de paso de barras la amplitud de la vibración

es mucho menor.

Figura 3.19. Frecuencia de paso de barras con bandas laterales de la frecuencia de línea.

3.2.3.2. ROTOR EXCÉNTRICO.

El rotor debe estar concéntrico con respecto a las bobinas del rotor. Si no está concéntrico,

entonces se genera una fuerza consecuencia del desequilibrio magnético, donde un incremento de la

corriente y la excentricidad puede generar elevadas fuerzas por desequilibrios magnéticos. El lado más

cercano del rotor será respectivamente atraído al polo positivo y al polo negativo. Además, la fuerza

varía dos veces durante un ciclo de la corriente. Esto puede afectar a los cojinetes y por lo tanto puede

modular cualquier otra frecuencia presente en el sistema.

Estos efectos causan generalmente bandas laterales de alrededor de 1x RPM causado

por el desequilibrio de masas del rotor. Los rotores excéntricos producen un entrehierro variable entre

el rotor y el estator, lo cual induce pulsaciones entre y el armónico de la velocidad de giro más



cercano. El diagnóstico de este fenómeno requiere suficiente resolución para separar esas dos

frecuencias. En caso de disponer de un recolector antiguo de baja resolución se puede aplicar entonces

la función ‘’zoom’’ para aumentar la resolución en esta zona.

Los rotores excéntricos generan vibración a rodeado de bandas laterales a la frecuencia

de paso de polos (figura 3.20). La frecuencia de paso de polos también aparece a menudo a baja

frecuencia.

Figura 3.20. Espectro característico de rotor excéntrico.

3.2.3.3. DEFECTOS EN EL ESTÁTOR.

Un motor eléctrico está compuesto por un conjunto de bobinas de estator que genera un

campo magnético rotativo. El campo magnético causa fuerzas alternativas en el estator. Si existiese

alguna holgura o alguna debilidad en el estator, cada paso de polo daría un tirón, el cual sucede a dos

veces la frecuencia de línea. Por otra parte, laminaciones en el estator causan calentamientos

localizados que crecen con el tiempo.

Los problemas de estator generan alta vibración a (figura 3.21). La excentricidad de

estator produce entrehierro desigual estacionario entre rotor y estator, lo que produce una vibración

muy direccional. El diferencial de entrehierro no debería exceder del 5% para motores de inducción y

del 10% para motores síncronos. Las bases alabeadas y el problema de ‘’pata coja’’ pueden generan un

estator excéntrico.

Figura 3.21. Espectro típico de defecto en estátor.



3.2.3.4. PROBLEMAS DE FASE.

Los problemas de fase debidos a conectores sueltos o rotos pueden ocasionar una vibración

excesiva a dos veces la frecuencia de línea, la cual tendrá bandas laterales alrededor de ella espaciadas a

⁄ de la frecuencia de línea (figura 3.22). Los niveles a pueden exceder de 25 mm/s si no se

corrige.

Figura 3.22. Espectro carácterístico de problemas de fase.

Representa especialmente un problema si el conector defectuoso sólo hace contacto

esporádicamente. Los conectores con mal contacto o rotos deben ser reparados para evitar que se

produzca un fallo catastrófico [6], [7] y [8].

3.2.4. DETECCIÓN Y DIAGNÓSTICO DE DAÑO EN RODAMIENTOS.

La técnica que se venía utilizando antes del análisis de vibraciones para diagnosticar problemas

en rodamientos consistía en escuchar los ruidos producidos por los golpes de los elementos rodantes

contra las picaduras en los caminos de rodadura del rodamiento, producidos por la fatiga del material. A

pesar de resultar una técnica muy sencilla, traía consigo una serie de inconvenientes como la necesidad

de disponer de operarios altamente cualificados, la imposibilidad de elaborar un estudio de tendencias,

etc., por lo que se han ido desarrollando técnicas predictivas con el propósito de realizar un buen

diagnóstico del estado de los rodamientos, destacando el análisis de vibraciones y la técnica basada en

ultrasonidos.

Uno de los factores más importantes para garantizar una buena fiabilidad de los sistemas de

mantenimiento predictivo radica en la repetitividad de las medidas. Para conseguir una buena

repetitividad en las medidas es conveniente hacerlas con el sensor correcto, elegir bien los puntos de

medida, la fijación del sensor y utilizar equipos electrónicos adecuadosque puedan medir parámetros

específicos que indiquen el estado de los rodamientos. Para el diagnóstico de rodamientos, se utilizará

un acelerómetro puesto que la vibración producida por los impactos entre los elementos rodantes y las

imperfecciones en los caminos de rodadura provocan ondas de impacto de alta frecuencia y por tanto se

detectan mejor con el empleo de acelerómetros. Éste ha de colocarse en el soporte del rodamiento,

evitando situarlo en piezas adyacentes tales como tapas, tornillos, etc. Por último, la fijación del

acelerómetro a la máquina se realiza por base magnética y es muy importante comprobar que la medida

se realiza siempre sobre el mismo punto con el fin de obtener un buen resultado de histórico.



Los sistemas de evaluación del estado de rodamientos por valores globales de vibración son

métodos sencillos que no requieren de personal especializado, pero no tienen la precisión en el

diagnóstico que tiene el análisis de espectros de vibración, pues no evalúa bien las altas frecuencias que

indican mejor los daños en rodamientos. En cambio, una medida de una banda entre 1 y 4kHz en

aceleración (g), es mejor opción para seguir la tendencia del estado de rodamientos, pues de este modo,

si se alcanzara un valor de 3 a 10 g saltaría una alarma de sustitución de rodamientos. Este nivel de

alarma irá en función del tipo de rodamiento, presentando un nivel más bajo en rodamientos de rodillos

puesto que están sometidos a cargas mayores y por tanto el desgaste es mayor, y de la velocidad de giro

de la máquina [5].

3.2.4.1. FRECUENCIAS DE DAÑO.

Realizar un buen diagnóstico conlleva calcular los valores correspondientes a las frecuencias de

daño de los rodamientos y ver si en el espectro aparece algún pico de vibración a alguna de estas

frecuencias, lo que sería indicativo de que el rodamiento está fallando o va a fallar.

Las frecuencias de defecto se calcularán bajo las hipótesis de:

1. El aro interior del rodamiento es el que gira con el eje.

2. El aro exterior del rodamiento permanece fijo en contacto con el soporte.

3. La carga es fija sobre el aro exterior y rotativo sobre el interior.

A partir de estas hipótesis de calculan las frecuencias de defecto aproximadamente como:

Defecto de aro exterior (BPFO). Se da cuando se produce una picadura en el aro exterior. Su

valor viene dado por (

⁄ ).

Defecto de aro interior (BPFI). Se cuando se produce una picadura en el aro interior. Su valor

viene dado por (

⁄ ).

Defecto de elemento rodante (BSF). Se da cuando se produce una picadura en alguno de los

elementos rodantes. Su valor viene dado por

( (

)

).

Defecto de jaula(FTF). Se da cuando falla la jaula del rodamiento. Su valor viene dado por

(

).

Donde:

Las frecuencias de fallo de los rodamientos no aparecen solas en el espectro, sino que aparecen

acompañadas por sus armónicos y bandas laterales. En la figura 3.23 se muestra los espectros típicos de



fallo en rodamientos donde se aprecia tanto las frecuencias de fallo antes comentadas así como sus

armónicos.

Los armónicos se deben a las ondas de impactos que se producen cuando en el rodamiento se

produce un contacto metal-metal debido a las imperfecciones de las superficies de rodadura. Cada tipo

de defecto tiene su propia particularidad, considerando que el aro exterior está fijo, gira el aro interior y

la carga es fija en una zona del aro exterior, las particularidades de cada tipo de defecto son:

1) Defecto de aro exterior.Cuando aparece una picadura en el aro exterior, en el espectro de

vibración se aprecian armónicos de la frecuencia de fallo BPFO.

2) Defecto de aro interior. En el caso de encontrar una picadura en el aro interior, además de

armónicos de la frecuencia de fallo se encontrará bandas laterales a ambos lados de BPFI

espaciadas la velocidad de giro.

3) Defecto de elemento rodante. Un fallo en la superficie de un elemento rodante produce

también armónicos de la frecuencia de defecto y bandas laterales con una separación de FTF.

4) Defecto de jaula. La frecuencia de giro de la jaula FTF, se muestra principalmente en forma de

bandas laterales de las demás frecuencias de defecto.

Figura 3.23. De izquierda a derecha y de arriba abajo se muestran los fallos típicos de rodamientos, fallo en pista

interna, externa, en elemento rodante y de jaula respectivamente.

3.2.4.2. FASES DE DETERIORO. EVALUACIÓN MEDIANTE ANÁLISIS ESPECTRAL.

La vida de un rodamiento se divide en cuatro fases en función de su estado de deterioro. Dicho

estado puede ser captado mediante el análisis de vibraciones y por tanto se puede seguir perfectamente

cómo evoluciona el desgaste del rodamiento cuando la máquina se encuentra en funcionamiento.

FASE I: DAÑOS INAPRECIABLES.

Los primeros daños ocasionados en los rodamientos son detectados a muy alta frecuencia, por encima

de los 200 kHz, siendo éstos daños a nivel microscópico. Desde el punto de vista práctico, esta fase pasa



inadvertida por el analista de vibraciones puesto que estando el rodamiento en esta fase aún le resta

mucha vida por delante y además, los daños ni siquiera se detectan a simple vista.

FASE II: DAÑOS NO PELIGROSOS.

En esta fase comienzan a aparecer daños apreciables visualmente aunque no suponen un peligro para el

rodamiento. Se caracteriza porque comienza a aparecer la frecuencia natural del rodamiento, que suele

encontrarse en el rango de los 500 a 3000 Hz aproximadamente, tal y como puede observarse en la

figura 3.24.

Cuando el rodamiento se encuentra en esta fase de deterioro, se disminuyen los intervalos entre

medidas de vibración con el objetivo de tener un mayor control sobre el mismo y poder realizar su

sustitución a tiempo evitando que se produzca el fallo catastrófico del mismo.

Figura 3.24. Espectro característico de un rodamiento en fase II de deterioro.

FASE III: DAÑOS VISIBLES EN EL RODAMIENTO.

En esta fase de deterioro, las picaduras aparecen claramente en los caminos de rodadura del

rodamiento, se escucha perfectamente mediante un estetoscopio los golpeteos repetitivos entre los

elementos móviles del rodamiento y las zonas dañadas. Comienzan a aparecer en el espectro las

frecuencias de fallo bien definidas con sus armónicos y bandas laterales según corresponda (figura 3.25).

A medida que el deterioro aumenta, mayor será el número de armónicos de las frecuencias de fallo que

aparecerán en el espectro.

La sustitución del rodamiento está condicionada por varios factores:

1) La criticidad de la máquina, la misma picadura que apenas tiene importancia en un rodamiento

de una máquina no crítica, pasa a ser importante cuando el rodamiento pertenece a una

máquina crítica.

2) La velocidad de giro,la velocidad de desgaste o deterioro del rodamiento es directamente

proporcional a la velocidad de giro de la máquina.

3) La carga,pues afecta de manera exponencial en el deterioro del rodamiento.

4) Tipo de rodamiento,pues no todos los rodamientos soportan por igual los daños en sus

elementos internos.



5) Tipo de defecto,los defectos más comunes son los que se producen en los caminos de

rodadura, sin embargo son los menos críticos. Una picadura en un elemento rodante suele ser

más grave, ya que puede llegar a romper la bola o el rodillo y gripar el rodamiento. Los fallos de

jaula son los más peligrosos, sobre todo en los rodamientos de rodillos, puesto que al

romperse, los rodillos se traban y gripan el rodamiento.

Figura 3.25. Espectro característico de un rodamiento en fase III de deterioro.

FASE IV: ESTADO INMEDIATAMENTE ANTERIOR AL FALLO.

Cuando se generaliza la fatiga de material se llega a la fase final de la vida del rodamiento. En esta etapa

la destrucción del rodamiento puede darse en cualquier momento, por lo que se recomienda no llegar a

este nivel de deterioro y haber sustituido el rodamiento antes.

Desde el punto de vista del análisis vibratorio, las medidas de un rodamiento en su etapa final se

caracterizan por un elevado nivel de ruido en todo el espectro, armónicos de la velocidad de giro

provocadas por las holguras debidas al desgaste, y a la desaparición de las frecuencias de fallo debido a

la generalización de la fatiga de material a lo largo de la superficie de los caminos de rodadura y de los

elementos rodantes. En la figura 3.26 se muestra el espectro típico del deterioro de un rodamiento

inmediatamente anterior al fallo.

Figura 3.26. Fase IV de deterioro, momento anterior al fallo.



3.2.5. FALLOS DE ORIGEN ESTRUCTURAL.

Tal y como se ha visto al principio del apartado 3, una vibración periódica se caracteriza por:

1) Frecuencia (f). Número de oscilaciones completas por unidad de tiempo (Hz).

2) Periodo (T). Duración de una oscilación completa.

3) Pulsación o frecuencia angular de onda (w).

4) Amplitud máxima (A). Diferencia máxima con respecto a la posición de equilibrio en cada

oscilación. En régimen permanente la amplitud máxima de esta oscilación permanece

constante.

La frecuencia natural de un sistema depende de la masa y la rigidez. Para determinar cómo

influyen estos parámetros en la frecuencia natural se va a considerar un sistema masa-muelle de un

grado de libertad, tal y como se aprecia en la figura 3.27, cuya ecuación de movimiento viene dada por

la expresión:

Siendo m la masa del sistema, k su rigidez y c el amortiguamiento.

Para el caso particular en el que tanto el amortiguamiento como la fuerza excitadora son nulas,

se puede demostrar que la solución de desplazamiento obtiene la forma de:

Donde √ ⁄ que representa la frecuencia natural del sistema.

Figura 3.27. Sistema de un grado de libertad.

En el caso de tener vibración libre amortiguada (c es distinto de cero), la máquina oscilará

alrededor de su posición de equilibrio eventual según una ley sinusoidal amortiguada y se tiene que:

Si se parte de una suspensión no amortiguada y se aumenta progresivamente la amortiguación

se observa que las amplitudes de las oscilaciones disminuyen cada vez más. Se llama amortiguación



crítica al valor del factor de amortiguamiento cuya vuelta a la posición de equilibrio se realiza se una

manera asintótica, sin oscilación.

En el único caso que se obtiene vibración, es cuando el factor de amortiguamiento es igual a la

unidad, obteniéndose como resultado de la ecuación característica dos raíces complejas conjugadas, de

tal forma que la función desplazamiento viene dada por la siguiente expresión (una vez aplicadas las

condiciones iniciales):

[(

) ]

Donde:

√

En el caso de tener una excitación armónica , donde representa la

amplitud máxima de la fuerza y la frecuencia con la que la fuerza excita al sistema, el sistema quedará

modulado matemáticamente como:

La solución de esta ecuación diferencial es la suma de la solución de la ecuación homogénea

(aquella en la que no existe fuerza de excitación), y una solución particular de la completa,

, y se puede demostrar que la solución a este problema tiene la siguiente expresión:

El valor de “A” se determina aplicando las condiciones iniciales y el valor de viene dado por:

⁄

√[ (

)

]

[

]

⁄

( ⁄ )

En la figura 3.28 se representa la respuesta de un sistema de un grado de libertad amortiguado

bajo excitación de una fuerza armónica, donde puede apreciarse la presencia de una parte transitoria (al

comienzo del movimiento, dominado por la fuerza) y la parte estacionaria, donde el sistema se

estabiliza.

A continuación se realizará un estudio de la función de desplazamiento para ver cual es valor

máximo que puede presentar la amplitud en función de la frecuencia de excitación y del

amortiguamiento del sistema. Tal y como se observa en la figura 3.28, la respuesta transitoria



desaparece rápidamente y además, es obvio que a mayor valor de amortiguamiento más rápido

desaparecerá el transitorio, por lo que solo se tendrá en cuenta la parte estacionaria.

Figura 3.28. Respuesta de un sistema amortiguado de un grado de libertad.

Se tiene pues un punto crítico (que es aquel punto en el que la primera derivada se anula) en

√ por lo que la amplitud máxima tomaría un valor de

⁄

√ que para valores

bajos de amortiguamiento se tiene

⁄

con .

El término correspondiente a

corresponde a la deformación estática del sistema y solo

depende del factor de amortiguamiento. Tal y como puede comprobarse, si la frecuencia excitadora es

próxima a la frecuencia natural del sistema se obtiene una amplitud de vibración muy alta, que se

conoce con el nombre de resonancia. Si se da este caso, disminuir la amplitud de vibración supone

aumentar el factor de amortiguamiento, es decir, el amortiguamiento del sistema.

En el caso de que se tiene un sistema no amortiguado y el valor de la vibración cuando

tiende a infinito, originando el fallo catastrófico del sistema. Para valores bajos de , en torno a

0,02, los valores de vibración para son altísimos, aumentando la probabilidad de que se

produzca el fallo inmediato del sistema puesto que éste estaría en resonancia. La única forma de evitar

este efecto sería aumentar el factor de amortiguamiento, así para valores superiores a 0,5

aproximadamente, la resonancia tendrá un impacto mucho menor sobre el sistema.

Se distinguen tres zonas de interés:

a) Zona resorte. Si por la frecuencia de excitación el sistema se encuentra en esta zona y se

pretende disminuir la amplitud de vibración, la solución sería rigidizar el sistema, es decir,

aumentar el valor de k.Por tanto, si la rigidez del sistema aumenta, también aumentaría la

frecuencia natural del sistema evitando así entrar en resonancia.

b) Zona másica. La solución para reducir la amplitud de vibración sería la de estabilizar el sistema.

En esta zona, la frecuencia de excitación es mayor a la frecuencia natural del sistema, por tanto

si se aumenta el valor de la rigidez, también se aumentaría la frecuencia natural corriendo el

riesgo de entrar en resonancia. Por tanto lo ideal en este caso sería aumentar la masa.

c) Zona resonante. Es en esta zona donde se produce la resonancia del sistema, y como se ha

comentado anteriormente la única forma para evitar un fallo catastrófico sería disponer de un

factor de amortiguamiento importante, en torno a .



La resonancia hay que intentar evitarla en la medida de lo posible puesto que produce grandes

vibraciones cuando la frecuencia de excitación se aproxima a la frecuencia natural del sistema,

tendiendo la amplitud de vibración hasta el infinito en el caso de que el amortiguamiento del sistema

tienda a cero. Por tanto, el amortiguamiento solo tiene utilidad dentro de la zona de resonancia, puesto

que fuera de esta zona se tomarán distintas medidas con el objetivo de minimizar la amplitud de

vibración.

Respecto a la fase es de interés mencionar que se produce un desfase de 180º una vez que se

pasa una frecuencia resonante; al igual sucederá si el sistema tiene más de un grado de libertad, en el

cual se obtendrá un cambio de 180º cada vez que se pase por una frecuencia resonante del equipo.

A la hora de hacer una clasificación de la resonancia, se distinguen dos tipos:

a) RESONANCIA ESTRUCTURAL. Está asociada a las partes no rotativas de la máquina como son la

bancada, estructuras, etc. Esta resonancia puede ser excitada por frecuencias asociadas a

elementos rotativos de la maquinaria o a elementos externos. Las frecuencias de excitación

externas se pueden trasmitir a través de tuberías, estructuras de construcción, cimentación, …

b) RESONANCIA DE EQUILIBRIO. Está asociada a la frecuencia natural de los rotores de una

máquina. A estas frecuencias naturales o de resonancia de un rotor se denominan velocidades

críticas. Cuando la velocidad de un elemento rotativo se aproxima a su velocidad crítica se

produce un aumento importante de los niveles de vibración, mientras que si la máquina se

aleja de su velocidad crítica se produce un descenso de la vibración.

Son diversas las técnicas que normalmente se utilizan para calcular las frecuencias propias, las

cuales al ser excitadas, hará que el sistema entre en resonancia, entre las que destacan los diagramas de

Bode y Nyquist, el diagrama en cascada, el test de arranque y parada, el análisis modal y el test de

impacto, siendo éstos dos últimos los más utilizados.

El test de impacto consiste en golpear el sistema con un martillo de goma o plástico, nunca

metálico puesto que podría distorsionar el análisis al producir resonancias de contacto. Para realizar un

test de impacto se requiere el uso de un martillo y un analizador FFT. Con el martillo se golpea el

sistema excitando las frecuencias propias y simultáneamente con el analizador se toma y almacena el

espectro. Los picos del espectro indicarán las posibles frecuencias con las que el sistema entraría en

resonancia.

El análisis modal se utiliza para determinar las características dinámicas de un sistema y definir

un modelo de comportamiento dinámico. Podemos distinguir dos tipos de análisis modales: análisis

modal experimental, basado en el uso de datos experimentales desde un test estructural, y el análisis

modal analítico, basado en el uso de ecuaciones diferenciales sintetizadas utilizando técnicas de

elementos finitos.

Ambos métodos cuentan con potentes programas de ordenador para calcular los parámetros

modales y visualizar resultados, siendo el análisis experimental el más utilizado. Dentro de las

aplicaciones del análisis modal experimental están las de verificar los modelos analíticos, diagnosticar

problemas y desarrollar modelos modales dinámicos, permitiendo realizar modificaciones de la masa,

rigidez y amortiguación para variar los modos de vibración.



El resultado del análisis modal permite visualizar en la pantalla del ordenador los distintos

modos de vibración del sistema. Los programas más avanzados de análisis modal pueden llegar incluso a

analizar los efectos de cambios estructurales usando sólo el modelo del ordenador, sin necesidad de

modificar y volver a estudiar la estructura [9].

Una vez detectada la existencia de resonancia, se plantea el problema de su corrección

teniendo en cuenta factores económicos, tiempo, comodidad, efectividad, etc. Los métodos utilizados

son [5]:

- Aislar la parte resonante. Si se consigue aislar la parte resonante de la fuente excitadora

de un sistema, la amplitud de la vibración disminuye considerablemente. Para ello se utiliza

aisladores de vibración (de caucho, plástico o metal) con el objetivo de reducir al máximo

la energía de la fuente de excitación transmitida a la parte resonante.

- Actuar sobre la fuente de excitación. La fuente de excitación puede tener su origen en

cualquier problema mecánico que transmite su energía, amplificándose en las zonas donde

las frecuencias de resonancia están próximas a las frecuencias excitadoras. Por tanto, si se

reduce la energía de excitación, se reduce el nivel de vibración, por lo que corrigiendo los

defectos mecánicos excitadores, se corregirá la vibración excesiva.

- Modificar las frecuencias naturales del sistema. Consiste en modificar el diseño del sistema

con el propósito de variar sus frecuencias de resonancia. Sabemos que los tres factores que

afectan a la resonancia natural de un sistema son la masa, la rigidez y la amortiguación.

Modificando uno o varios de estos factores, se modificarán las frecuencias naturales del

sistema. Entre los métodos existentes para analizar estas modificaciones de diseño se

destaca el análisis modal.

3.3. NORMATIVA: EVALUACIÓN DE SEVERIDAD VIBRATORIA.

3.3.1. GENERALIDADES.

La norma técnica es un documento escrito, aprobado por un organismo reconocido y accesible

al público. Para su elaboración se requiere el consenso de todas las partes interesadas, tiene por objeto

el interés general y se aplica a actividades repetidas o continuadas.

Para el caso de normas de evaluación de severidad vibratoria, se define alarma como una

advertencia acusada por las vibraciones, ya sea una magnitud o un cambio significativo, el cual podría

requerir de una acción correctiva. El límite de peligro de una norma de evaluación de severidad

vibratoria está relacionado con la integridad mecánica del equipo y dependerá principalmente de las

características de diseño. Es siempre necesario tomar acciones inmediatas para corregir esta situación.

Las normas de evaluación de severidad vibratoria existentes se preocupan de evaluar la

severidad de la vibración respondiendo a la pregunta de cuánta vibración es capaz de soportar un

equipo. Por tanto, para definir la severidad vibratoria es necesario basarse en el daño específico que ella

puede generar.



Existen numerosas asociaciones que establecen estándares para evaluar la severidad vibratoria

en valor global, entre las más importantes se tiene API (American PetroleumInstitute) y AGMA

(American GearManufacturersAssociation) que corresponden a grupos industriales, mientras que ANSI

(American NationalStandardsInstitute), ISO (International OrganizationforStandardization) y VDI

(VereinDeutscherIngenieure), corresponden a organizaciones.

Una vez se haya determinado la causa o funcionamiento anómalo de un equipo, se ha de

resolver el problema que supone el conocer cuanta vibración es admisible, y para ello se recurre a

normas internacionales que presentan el conocimiento respecto a una materia en particular. Estas

normas están destinadas a estudiar ciertos tipos de equipos y bajo ciertas condiciones, por lo que para

una planta completa, deberán aplicarse varios estándares distintos.

A continuación se detallará la norma más utilizada en la industria, la ISO 10816, puesto que se

aplica a la mayor parte de los equipos de planta. Ésta se divide en dos grandes grupos:

a) Evaluación de máquinas por medio de medición en partes no rotatorias.

b) Evaluación de máquinas por medio de medición en partes rotatorias.

Existen otras normas de interés y muy usadas también en el ámbito laboral como son la ISO 7919 y VDI

2059.

Este proyecto se centra en la ISO 10816 pues es la que se ha empleado para evaluar la

severidad y establecer las alarmas en los grupos de bombeo de agua potable donde se está llevando a

cabo la implantación de mantenimiento predictivo, y dentro de esta norma, se estudiará el capítulo 3

(maquinaria industrial con potencia nominal por encima de los 15 kW y velocidades comprendidas entre

120 y 15000 r.p.m).

3.3.2. ALCANCE.

Las normas de evaluación de severidad vibratoria de máquinas rotativas definen cuatro zonas

de evaluación, estableciéndose con el fin de permitir una evaluación cualitativa de la vibración de una

máquina dada, y además, entregan guías de las posibles acciones a realizar. Estas zonas de evaluación

son:

a) Zona A (Buena).

La vibración de las máquinas nuevas puestas en servicio normalmente está dentro de esta zona.

La máquina va a funcionar libre de problemas derivados de la vibración, lo que se traduce en

que los elementos cumplirán con la duración esperada, aunque esto no implica que no se

produzcan problemas.

b) Zona B (Satisfactoria).

Las máquinas cuya vibración se encuentra en esta zona se consideran aceptables para

operaciones a largo sin restricción.



c) Zona C (Insatisfactoria).

Las máquinas dentro de esta zona se consideran insatisfactorias para operaciones a largo plazo.

Generalmente la máquina puede seguir operando hasta que llegue a la detención programada

para reparación.

d) Zona D (Inaceptable).

Los valores de vibración dentro de esta zona son considerados de suficiente severidad para

poder causar daño a la máquina.

Las mediciones de vibración deben realizarse sobre el rango de operación de la máquina, esto

es velocidad nominal, temperatura de operación, etc.

Para máquinas de velocidad o carga variable, las mediciones deben realizarse bajo todas las

condiciones a las cuales se espera que la máquina trabaje durante períodos prolongados de tiempo.

Para fines de análisis de severidad de vibración, se considerarán los valores máximos medidos como

representativos de entre todas las velocidades posibles de operación.

Un aspecto importante a tener en cuenta es que si con la máquina parada se obtiene una

medida de vibración mayor al 25% de la que se tiene en funcionamiento, habrá pues que tomar medidas

correctivas al respecto para reducir la vibración de fondo.

Otro aspecto a tener en cuenta, es que la medida obtenida de la vibración de algún elemento

de la máquina puede no ser el valor real del mismo, es decir, la medida de la vibración puede verse

afectada por diversos factores tales como las variaciones de temperatura, los campos magnéticos y

sonoros, variaciones de la fuente de alimentación, la longitud del cable del transductor, la orientación

del sensor, etc.

3.3.3. CRITERIOS DE EVALUACIÓN.

Se utilizan dos criterios de evaluación para fijar la severidad de vibración en varias clases de

máquinas. El primer criterio considera la magnitud de la amplitud de banda de la vibración observada,

mientras que el segundo criterio considera cambios en la magnitud, independientemente de que éstos

sean incrementos o decrementos.

3.3.3.1. EVALUACIÓN DE MÁQUINAS POR MEDICIÓN EN PARTES NO ROTATORIAS.

En la actualidad muchas empresas emplean como unidad de medida el valor Peak de la

vibración. Sin embargo, la norma establece la medición en RMS, por lo que si se desea implementar este

tipo de evaluación en partes no rotatorias, se debería comenzar por cambiar el tipo de unidad tal y

como dice la norma. En la figura 3.29 se muestra los puntos a medir en partes no rotatorias, es decir,

colocar el sensor en los descansos de la máquina.



Figura 3.29. Puntos de medición en partes no rotatorias.

Los estándares de los criterios de evaluación para medición en partes no rotatorias son

aplicables a máquinas que funcionen a una velocidad nominal dentro del rango de 1000 a 3000 rpm.

Existe un amplio rango de factores que hay que tener en cuenta cuando se vayan a aplicar los

criterios de evaluación de severidad para la medición en ejes. Entre ellos están los siguientes:

a) Cantidades medidas.

b) Posición donde se realizan las mediciones, han de ser siempre las mismas para configurar un

buen historial.

c) Definir la frecuencia de rotación del eje.

d) El tipo de soporte y tamaño de la máquina.

3.3.4. EVALUACIÓN DE MÁQUINAS POR MEDICIÓN EN PARTES NO ROTATORIAS, ISO

10816-3.

Se entiende por partes no rotatorias la medición de la vibración en algún punto de la máquina

que logre entregar una medición representativa de la vibración del equipo en alguna zona no rotatoria

del mismo, siendo estas zonas en la mayoría de los casos, los descansos del equipo, pero cuando esto no

es posible, deberá realizar la medición en la carcasa o en algún punto que sea accesible o seguro para el

técnico que realiza la medición.

En la tabla 3.2, se muestra la aplicación de la norma ISO 10816.3 para evaluar la severidad

vibratoria en partes no rotatorias de la máquina.

Tabla 3.2. Campo de aplicación de la norma ISO 10816.3

PARÁMETROS ISO 10816-3

POTENCIA NOMINAL SOBRE 15kW Y MENOS 50MW

ALTURA DE EJE SOBRE 160 mm



Las máquinas contempladas en la ISO 10816.3 son:

Turbinas a vapor con potencias de hasta 50 MW.

Turbinas a vapor con potencia mayor a 50 MW y velocidades bajo 1500 rpm o sobre 3600 rpm.

Compresores rotatorios.

Turbinas de gas industriales con potencia hasta 3 MW.

Bombas centrífugas.

Motores eléctricos de cualquier tipo.

Sopladores o ventiladores.

Generadores, excepto cuando son usados en plantas de bombeo o generación de potencia

hidráulica.

Las máquinas excluidas por esta norma son:

Máquinas acopladas a máquinas alternativas, de éstas se ocupa la ISO 10816.6.

Compresores alternativos.

Compresores rotatorios de desplazamiento positivo.

Bombas recíprocas o alternativas.

Motobombas sumergidas.

Turbinas de viento.

Hay que tener en cuenta que la ISO 10816.3 es aplicable tanto para monitoreo en continuo

como periódico, y además se aplica solo para vibraciones producidas por la máquina en cuestión, no

contemplando la vibración externa que se transmite hacia la misma.

Aunque la ISO 10816.3 se puede aplicar a máquinas que contengan rodamientos o engranajes,

este estándar no está orientado para diagnosticar la condición particular de estos engranajes y/o

rodamientos.

Según ISO 10816.3, las clases de máquinas se agrupan en cuatro grupos, que son [10]:

- GRUPO 1. Grandes máquinas con potencia entre 300 kW y 50 MW; máquinas eléctricas con

altura de eje

- GRUPO 2. Máquinas medias con potencia entre 15 kW y 300 kW; máquinas eléctricas con

altura de eje de

- GRUPO 3. Bombas con impulsores multipaletas y propulsores separados (flujo axial,

centrífugo o mixto) con potencia superiores a 15 kW.

- GRUPO 4. Bombas con impulsores multipaletas y propulsores integrados (flujo axial,

centrífugo o mixto) con potencia superiores a 15 kW.

La altura de eje se define como la distancia medida entre la línea de centro del eje y el plano

basal de la misma máquina. Para una máquina sin patas o una máquina con pies levantados o cualquier

máquina vertical o cuando el soporte es desconocido, la mitad del diámetro de máquina puede ser

considerada como altura de eje.

Por otro lado, según la flexibilidad del sistema soporte de los equipos, éstos se clasifican en:



a) Rígidos. Si la primera frecuencia natural del sistema, en la dirección de la medición es más

alta que su principal frecuencia de excitación (frecuencia de rotación) por lo menos en un

25%, entonces el soporte se puede considerar rígido.

b) Flexibles. Serán flexibles todos los sistemas que no estén dentro de la definición anterior.

Es posible pues, según la definición de soporte rígido, que un soporte sea rígido en una

dirección u flexible en la otra.

3.3.5. CRITERIO DE EVALUACIÓN I: EVALUACIÓN DE LA MAGNITUD DE VIBRACIÓN.

Este criterio es el utilizado cuando no se tiene información sobre el histórico de vibraciones del

equipo, ya sea porque sean equipos nuevos o porque la técnica de análisis de vibración se haya

incorporado con posterioridad al funcionamiento de los equipos.

Una vez establecidos los valores típicos de vibración, se recomienda aplicar el criterio II de la

presente norma.

Los valores límites para las zonas de evaluación vienen dados en la tablas 3.3 y 3.4. Para el uso

de estas tablas, se debe considerar el valor más alto medido de vibración en las direcciones radiales y

axiales de cualquier descanso de la máquina.

Tabla 3.3. Rango de severidad vibratoria para los diferentes grupos de máquinas con velocidad de rotación mayor a

600 RPM.

VELOCIDAD RMS mm/s

GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3 GRUPO 4 GRUPO 5

SOPORTE SOPORTE SOPORTE SOPORTE

RIG. FLEX. RIG. FLEX. RIG. FLEX. RIG. FLEX.

0,18 – 0,28

A

A

A

A

A

A

A

A

A 0,28 – 0,45

0,45 – 0,71

0,71 – 1,4 B

1,4 – 1,8 B

B 1,8 – 2,3

C

2,3 – 2,8 B

B

B

B 2,8 – 3,5 C C

3,5 – 4,5 B B

4,5 – 7,1 C D

C C D

C D 7,1 – 11 D C D D C D

MAYOR 11 D D



Tabla 3.4. Rango de severidad vibratoria para diferentes clases de máquinas con velocidad de rotación menor a 600

rmp.

DESPLAZAMIENTO RMS µm

GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3 GRUPO 4

SOPORTE SOPORTE SOPORTE SOPORTE

RIG. FLEX. RIG. FLEX. RIG. FLEX. RIG. FLEX.

MENOR 11

A

A

A

A

A

A

A A

11 – 18 B

18 – 22 B

B 22 – 28

B C

28 – 36 B

B 36 – 45

B C

D

C

45 – 56 B

C

56 – 71 C

D

C

D 71 – 90

D

C

90 – 113 D

C D 113 – 140 D

MAYOR 140 D

Se define como grupo 5 aquellos equipos que no estando dentro de la clasificación de la ISO

10816.3, si lo están en dentro de la ISO 2372.

3.3.6. CRITERIO DE EVALUACIÓN II: EVALUACIÓN DEL CAMBIO EN LA MAGNITUD

DE VIBRACIÓN.

Este criterio es ideal cuando se tiene información de los equipos de la planta, de la forma

característica de vibración de los mismos, y de los valores que alcanzan normalmente por lo que la

norma se adapta a la realidad específica de la planta a analizar.

Se establece como criterio de alarma cuando el cambio en el nivel de vibración es, al menos el

25% del límite de la zona B/C, independiente de que estos cambios sean crecientes o decrecientes. Este

25% es proporcionado como recomendación para un cambio representativo en la magnitud de vibración

(figura 3.30). Sin embargo, pueden usarse otros valores basándose en la experiencia para una máquina

específica.

Figura 3.30. Grafica que muestra las operaciones a realizar en función de un valor de referencia.



3.4. BIBLIOGRAFÍA.

1. Cortés, F. 1996. Análisis de vibraciones. Mantenimiento. 92. Marzo.

2. Rafael López Lita, Francisco José Fernández Beltrán, María Ángeles Durán Mañés. Mantenimiento

Mecánico de Máquinas. Universitat Jaume I, 2006. 8480215860, 9788480215862.

3. Manés Fernández Cabanas, Manuel García Melero. Técnicas para el diagnóstico de Máquinas

Eléctricas Rotativas. Marcombo, 1998. 8426711669, 9788426711663.

4. Saavedra P., Análisis de Vibraciones de Máquinas Rotatorias, NIVEL 1, “Bases del mantenimiento

predictivo y del diagnóstico de fallas en máquinas rotatorias”, Departamento de ingeniería mecánica,

Facultad de Ingeniería, Universidad de Concepción, 1998.

5. PREDITEC 2011. Curso Diagnóstico Básico de Maquinaria por Análisis de Vibraciones. Departamento

de Formación. PRE-7102.

6. Practical Machinery Vibration Analisys& Maintenance. Cornelius Scheffer y PareshGirdhar, 2004.

7. Vibration Diagnostic Chart, James E. Berry, Charlotte.

8. An Introduction to Predictive Maintenance, R. Keith Mobley, 2002.

9. SINAIS Ingeniería S.L. Cursos on-line: Resonancia. Disponible en:

http://www.sinais.es/resonancia/resonancia.html.

10. ISO 10816.3. Evaluation Of Machine Vibration by Measurements on non-rotating parts. Industrial

machines with nominal power above 15 kW and nominal speeds between 120 rpm and 15 rpm when

measured in situ.

http://www.sinais.es/resonancia/resonancia.html


Otras Técnicas Predictivas Página 59

4. OTRAS TÉCNICAS PREDICTIVAS.

4.1. TERMOGRAFÍA.

Dentro de las técnicas para el conocimiento de la condición de los equipos se encuentra la

medida de la temperatura por infrarrojos, consistente en la determinación de la temperatura superficial

de un objeto o cuerpo, a partir de la radiación infrarroja emitida por el mismo. Entre las muchas

aplicaciones de la termografía, se destaca principalmente:

- Medida de espesores.

- Pérdidas y discontinuidades en aislamientos térmicos y refractarios.

- Detección de fugas.

- Problemas en componentes eléctricos.

- Problemas en componentes mecánicos.

- Prevención y detección de incendios.

4.1.1. PRINCIPIOS GENERALES DE LA TERMOGRAFÍA.

Todos los objetos irradian energía que se transporta en forma de ondas electromagnéticas, que

viajan a la velocidad de la luz. La cantidad de energía que deja una superficie como calor de radiación es

proporcional a su emisividad y a la cuarta potencia de su temperatura absoluta, matemáticamente:

Donde:

⁄

⁄

, ver tabla 4.1.

Cualquier objeto con temperatura absoluta distinta del cero absoluto, 0º K, emite radiaciones

dentro del espectro de longitud de onda . Por lo general, para las temperaturas que se

encuentran en construcciones y plantas industriales, los rangos de su potencia emisiva caen dentro de la

parte IR (infrarrojos) del espectro electromagnético (figura 4.1). Por tanto, cuanto mayor es la

temperatura de un objeto, mayor radiación IR emite. Hoy en día, se puede detectar incluso la radiación

que emite una superficie fría empleando un equipo adecuado [1].



Tabla 4.1. Valores de emisividad.

MATERIAL TEMPERATURA (ºC) EMISIVIDAD

Piel humana 32 0,98

Agua destilada 20 0,96

Hielo -10 0,96

Suelo húmedo 20 0,95

Suelo seco 20 0,92

Arena 20 0,90

Nieve -10 0,85

Aluminio anodizado 100 0,55

Figura 4.1. Espectro electromagnético con los tipos de radiación por regiones de longitud de onda.

4.1.2. EQUIPOS DE MEDIDA.

Las medidas de emisiones IR pueden hacerse utilizando un simple sensor radiómetro o

pirómetro. Este tipo de sensores mide la energía IR emitida por el objeto y la convierte en temperatura

de lectura digital. Sin embargo, un radiómetro de punto no provee una imagen del objeto y por tanto no

es posible detectar la localización de los problemas en el mismo sin medir la superficie completa.

Las cámaras para imágenes térmicas IR son dispositivos que permiten realizar una imagen de

patrones térmicos. Están calibrados para medir la potencia emisiva de las superficies en un área de

varios rangos de temperatura. Utilizan una serie de lentes para dirigir la radiación IR emitida hacia un

detector, y la señal eléctrica de respuesta es convertida en una imagen digital, en la cual diferentes



colores corresponden a distintos niveles de temperatura de la superficie enfocada. Con este tipo de

cámaras, como la representada en la figura 4.2, es posible ver la temperatura de cada superficie de un

objeto, que es el efecto final de una transmisión de calor por conducción desde dentro del objeto hasta

su superficie y de la evaluación posterior de la cantidad de calor emitida que se asocia a una estimación

de la temperatura de su superficie [2].

La exactitud de la medida tomada por una cámara IR depende de una serie de parámetros

como la emisividad, las partículas atmosféricas, temperatura ambiente, velocidad del viento y distancia

hasta el objetivo.

Figura 4.2. Izquierda: cámara termográfica. Derecha: Estudio termográfico de los rodamientos de un motor

eléctrico.

4.1.3. APLICACIÓN DE LA TERMOGRAFÍA EN MÁQUINAS ROTATIVAS.

Muchos de los problemas que aparecen en máquinas rotativas, como por ejemplo la existencia

de cojinetes en mal estado, una lubricación inadecuada, un uso inapropiado de la misma o la aparición

de desgastes excesivos, resultan de la fricción entre elementos que causan calor en exceso y diferencias

de temperatura que pueden apreciarse con inspecciones IR.

Dentro de este tipo de problemas comunes en máquinas rotativas, que pueden fácilmente

diagnosticarse mediante este tipo de termografías, se encuentra la desalineación en motores. Esta

circunstancia puede causar fatiga en los rodamientos del motor y de la bomba en el acoplamiento, lo

cual puede dar lugar a fallos tempranos que incrementen el coste de operación del equipo, por lo que

esta técnica se utiliza para detectar fallos en rodamientos (figura 4.3).



Para el caso particular de motores eléctricos, hay que tener en cuenta que éstos tienen una

temperatura máxima de operación, determinada en función del tipo de material aislante que se utiliza

en el motor. El aislamiento se degrada con la temperatura, de forma que para cada 10º C que el motor

opera por encima del límite, la vida del mismo puede llegar a reducirse en un 50%. Esto justifica, la

posible utilización de esta técnica predictiva en los grupos de bombeo objeto de estudio [3].

Figura 4.3. Problemas en rodamientos delanteros del lado acoplamiento de un motor eléctrico.

4.2. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (END).

Mediante las técnicas de ensayos no destructivos (ver tabla 4.2) se pueden detectar defectos

en componentes aplicando principios físicos, sin dañar la utilidad de los mismos, así como controlar la

evolución de los mimos hasta el límite del servicio del componente.

Se pueden identificar tres grupos de defectos:

1) Defectos internos procedentes de deficiencias en el proceso de producción del metal base.

2) Defectos ocasionados durante el proceso de fabricación del componente.

3) Defectos generados durante la operación del componente.

Algunos ejemplos de problemas que pueden detectarse con ensayos no destructivos son:

grietas superficiales e internas, inclusiones, laminaciones, defectos en soldaduras, picados, porosidad,

etc. [4].



Tabla 4.2. Comparativas de técnicas de ensayos no destructivos.

TÉCNICA PRINCIPIO VENTAJAS LIMITACIONES

INSPECCIÓN VISUAL

LENTES O FIBRA ÓPTICA

NECESARIA ANTES DE CUALQUIER OTRA TÉCNICA

DE END.

SÓLO INSPECCIONES SUPERFICIALES

LÍQUIDOS PENETRANTES

EXUDACIÓN DE LÍQUIDOS FLUORECENTES O VISIBLES

BAJO COSTE, BUENA SENSIBILIDAD,. FÁCIL

SÓLO DEFECTOS SUPERFICIALES

PARTÍCULAS MAGNÉTICAS

INFLUENCIA DE CAMPO MAGNÉTICO

BAJO COSTE, FIABLE, AMPLIAMENTE USADO.

SOLO DEFECTOS SUPERFICIALES. PREPARADO

DE LA SUPERFICIE

RESISTENCIA ELÉCTRICA

DETERMINACIÓN DE RESISTENCIAS

SENSIBLE Y DE FÁCIL INTERPRETACIÓN

ALTA CONDUCTIVIDAD DE LOS MATERIALES. SOLO

DEFECTOS SUPERFICIALES

CORRIENTES INDUCIDAS

EFECTO DE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

AMPLIO RANGO DE MATERIALES

CONDUCTORES

NO APLICABLE A POLÍMEROS. SOLO

DEFECTOS SUPERFICIALES

RADIOGRAFÍAS

RAYOS X, RAYOS GAMMA

DEFECTOS INTERNOS

PROTECCIÓN DEL PERSONAL.

4.2.1. INSPECCIÓN VISUAL.

El estado de la mayoría de los componentes puede examinarse rápidamente mediante una

inspección visual. Así, por ejemplo, el estado superficial de los dientes de un engranaje ofrece gran

información sobre el estado de los mismos, pudiendo detectar desgaste, sobrecargas, rayados, etc.

Se dispone de una amplia gama de equipos para este tipo de inspección: baroscopios,

escáneres de fibra óptica, endoscopios, cámaras de video, etc. La inspección visual del componente es la

primera técnica de ensayos no destructivos que debe realizarse, simplemente por motivos económicos,

y tiempo invertido innecesario.

4.2.2. DETECCIÓN DE GRIETAS.

Muchos de los fallos están precedidos el crecimiento de grietas a partir de un punto de

concentración de tensiones o de un defecto del material. Generalmente, los fallos por fatiga aparecen

sin aviso, aunque lo habitual es que la grieta inicial no sea visible mediante una inspección visual. Para la

detección de fisuras se han desarrollado varias técnicas entre las que se destacan [5]:

1. Líquidos penetrantes.

Se utiliza esta técnica en la superficie de los componentes para detectar fisuras de hasta

. El defecto actúa como capilar reteniendo el líquido, el exceso del mismo se limpia

quedando visibles las fisuras. Es aplicable a defectos superficiales.



2. Partículas magnéticas.

Una fisura u otro defecto que cruza las líneas del campo magnético (que se induce localmente

en la superficie del material), origina que el polvo magnético se localice alrededor de la grieta

sobre la superficie. La existencia de este campo, y por tanto la fisura, se localiza utilizando

partículas magnéticas.

3. Resistencia eléctrica.

La presencia de fisuras aumentará la resistencia medida entre dos probetas en contacto con la

superficie. A pesar de las dificultades con la superficie de contacto, este método puede

utilizarse para detectar y medir profundidad de grietas.

4. Corrientes inducidas.

Una bobina por la que circula corriente situada cerca de la superficie, induce corrientes de

Foucoult en el material. Estas corrientes son detectadas por cambios en la inductancia en las

bobinas generadoras. Pueden aparecer problemas en la interpretación de resultados

dependiendo de la naturaleza de la superficie.

5. Radiografías.

Las imperfecciones pueden fotografiarse utilizando rayos X o gamma con una fuente radiactiva

y material fotográfico especial. Se pueden detectar fisuras y cambios de espesores del 2%. El

espesor suele limitarse a . El método puede requerir desmantelar la unidad a examinar y

plantea problemas asociados con la protección del personal a las radiaciones.

4.2.3. ULTRASONIDOS.

El ser humano es capaz de oír, captar un rango de frecuencias sonoras, existiendo un rango por

encima y por debajo el cual no podemos escuchar, llamándose ultrasonidos a ese rango de frecuencias

sonoras que están por encima y que no podemos escuchar. Es decir, la banda de frecuencia del sonido

es mayor que la banda de frecuencia que el oído humano es capaz de captar. La banda de frecuencias

sonoras se dividen en infrasonidos, que son aquellos con una frecuencia inferior a los , sonido

audible, que se comprende entre los , y los ultrasonidos, aquellos que se dan a

partir de los (figura 4.4). Los ultrasonidos e producen cuando se dan mecanismos de fricción,

cavitación, fallos eléctricos, etc.

Figura 4.4. Banda de frecuencia sonora.



Como se ha comentado, los ultrasonidos corresponden a una banda sonora que no es captada

por el oído humano, entonces, ¿cómo escuchar y analizar ultrasonidos? Las ondas de ultrasonidos son

sonidos por encima de los 20 KHz, entonces para poder ser captados por el oído humano se necesita de

un equipo que siendo capaz de captar dichas frecuencias ultrasónicas las convierta en sus

correspondientes sonidos audibles. Entre estos equipos se tiene:

- Pulso-Eco. Son equipos que emiten un pulso y recogen la señal producida mediante el eco

que producen.

- Emisión en el aire y a través de la estructura. Son equipos que recogen la información

ultrasónica a través del aire y de la propia estructura del equipo.

- Equipos de potencia. Se utilizan para hacer labores de limpieza.

La aplicación de la técnica de ultrasonidos para la detección de fallos está muy extendida en el

campo del mantenimiento industrial, abarcando muchos puntos, entre los que destacan:

- Detección de fugas de fluidos en conductores, sistemas de aire comprimido, válvulas, etc.

- Verificación de purgadores de vapor.

- Inspección mecánica de rodamientos, comprobaciones de alineación, holguras, etc.

- Control y ayuda a la correcta lubricación.

- Inspecciones eléctricas en armarios eléctricos, transformadores, subestaciones, etc.

- Ensayos de estanqueidad en vehículos, barcos, trenes, etc.

- Verificación del funcionamiento de válvulas hidráulicas y neumáticas.

- Comprobación del fenómeno de la cavitación en bombas.

Una de las aplicaciones de los ultrasonidos es la de realizar inspecciones mecánicas de manera

similar a la que se realiza con el análisis de vibraciones, aunque a nivel de diagnóstico existen muchas

diferencias, aún así pueden generar tendencias, establecer alarmas de fallo, informes, etc., de una

manera similar al análisis de vibraciones, pudiendo detectar fallos en rodamientos, desalineaciones,

aumento de temperaturas, etc. Los sensores recomendados para este tipo de análisis son los

magnéticos y los de sonda de contacto. Se concluye pues que el análisis de ultrasonidos es en ocasiones

complementario con la medición de vibraciones.

Realizar un buen control de lubricación es muy importante, y la técnica de los ultrasonidos me

permite saber cuál es la cantidad exacta de lubricación. Tan malo es tener una lubricación deficiente

como en exceso en rodamientos. Cuando se aplica lubricante a la vez que se está midiendo ultrasonidos,

se comprueba que el nivel de sonido va bajando, lo cual indica que el rodamiento está siendo lubricado.

En el instante que se produce una subida en la medición, indica que la lubricación ha llegado a su punto

límite, a partir del cual se está comenzando a lubricar en exceso [6].

4.3. ANÁLISIS DE LUBRICANTES Y TRIBOLOGÍA.

Los lubricantes reducen la fricción entre dos superficies en contacto y en movimiento relativo,

además realizan otras misiones primordiales para el correcto funcionamiento de los equipos como

sellar, refrigerar, proteger y limpiar. Son capaces de transmitir información sobre el estado de los

componentes de la máquina sin el desmonte de ésta.



Inicialmente el análisis de lubricantes se utilizaba para conocer la condición del propio

lubricante, sin embargo, a lo largo del tiempo han ido apareciendo técnicas de análisis de aceite y

partículas de arrastre, consiguiendo así poder hacer un estudio sobre el estado en el que se encuentra la

máquina. Estos estudios han de recoger la información detallada de todos los equipos que requieran

algún tipo de lubricante para su funcionamiento, como es el caso de los grupos de bombeo, junto con la

recomendación del lubricante más adecuado, su frecuencia de cambio y análisis del mismo. Los estudios

de lubricación se realizan:

- Para conocer el lubricante más adecuado a utilizar en un equipo determinado.

- Para optimizar el número de lubricantes a utilizar.

- Para ahorrar costes de lubricación y mantenimiento.

- Para evitar errores al suministrar lubricante al equipo.

Los estudios de lubricación se verán actualizados conforme se desarrollen los programas de

muestreo y análisis de lubricante. La realización de este tipo de programas dependerá del objetivo a

conseguir con la utilización de esta técnica, y se especificarán los siguientes puntos:

- Localización correcta de puntos de muestreo.

- Procedimientos para la recogida de muestras, incluyendo frecuencias, rutas, etc.

- Envases de muestras a utilizar, adecuación y limpieza.

- Procedimiento de identificación y envío inmediato de muestras a laboratorio.

- Pruebas de laboratorio a realizar sobre las muestras.

- Consideraciones sobre la manipulación de las muestras en laboratorio y sobre la utilización

de compuestos de análisis adecuados.

- Instrumentos y métodos de baja interferencia en las pruebas.

- Estándares, métodos y frecuencia de calibración de instrumentos utilizados en las pruebas.

- Preparación de los técnicos de laboratorio en labores de mantenimiento.

- Información a presentar como resultado de los análisis.

- Interpretación de la información de acuerdo al equipo y su aplicación técnica.

El saber controlar un programa de muestreo y análisis de lubricante es muy importante puesto

que se obtiene una valiosa información sobre los diferentes tipos de desgaste que se dan en los equipos,

pudiendo identificarlos, y diagnosticar el problema con esta técnica. Los desgastes presentes en un

equipo están también relacionados con el tipo de aceite usado y su estado de contaminación o

degradación. Se tiene los siguientes tipos de desgaste [7]:

a) Desgaste abrasivo.

Es el efecto producido por partículas duras, como polvo y metales, entrando en contacto con

los componentes metálicos internos. Si se establece un proceso de filtrado es posible disminuir

la abrasión.

b) Desgaste adhesivo.



Ocurre cuando dos superficies metálicas entran en contacto, permitiendo que se desprendan

partículas de sus superficies de fricción. Una lubricación insuficiente o contaminada es la causa

de que se presente este desgaste.

c) Cavitación.

Ocurre cuando las burbujas formadas por disminución de presión en el seno del aceite

colapsan, bombardeando las superficies metálicas que se encuentran en su proximidad y

produciendo picaduras o fisuras con la consiguiente pérdida de material. La cavitación se

reduce si se controla la espuma del aceite con un aditivo especial.

d) Desgaste corrosivo.

Es causa de una reacción química que desprende el material de la superficie de un elemento.

Generalmente, esta reacción química es la oxidación, y puede ser debido a la presencia de agua

en el aceite.

e) Desgaste por fatiga.

Es originada al producirse una fisura en la superficie de un elemento sujeto a esfuerzos cíclicos,

generándose partículas de desgaste.

El empleo del análisis de aceite como técnica predictiva está enfocado en detectar residuos

metálicos de los componentes que forman un equipo, bien sea por desgaste, cavitación, etc., dando

síntomas de que el componente está fallando. Las técnicas de análisis de aceite más empleadas son:

1. Espectrometalografías.

Se utiliza para detectar y cuantificar trazas de elementos metálicos. Se realiza para medir

partículas metálicas menores de y ofrece información sobre desgaste, contaminación y

aditivos. El principal inconveniente que presenta esta técnica es que no permite evaluar las

partículas mayores a , ni el número ni su forma.

2. Espectrometría de emisión (I.C.P.).

La muestra se calienta hasta un estado de plasma. Los elementos presentes emiten ciertas

radiaciones en el espectro visible y ultravioleta. La radiación emitida se separa en diferentes

longitudes de onda por difracción. La intensidad de la radiación es medida para diferentes

longitudes de onda, permitiendo calcular las concentraciones de los diferentes elementos

presentes en la muestra. Se pueden medir concentraciones desde . Esta técnica

se utiliza para determinar el nivel de aditivos (Ba, Ca, Mg, P, B), metales de desgaste (Fe, Cu, Pb,

Ag, Al, Ni) y contaminantes (Si, Na, K, Ba).

3. Análisis infrarrojo.

Es una forma de espectroscopia de absorción restringida a la región de longitud de ondas

espectrales infrarrojas que identifica y cuantifica los grupos funcionales orgánicos. Un haz de

luz infrarroja atraviesa una muestra de aceite usado contenido en una celda de cristal. El

espectro de infrarrojo generado por la muestra se reproduce en un gráfico (figura 4.4). Cada

tipo de aceite tiene un espectro característico que permite comparar el aceite nuevo con el



usado. La diferencia entre los espectros muestran algunos cambios de los componentes del

lubricante en servicio.

Figura 4.4. Espectro IR del antioxidante N-fenil-N’(1.metilpentil) vencen-1,4-diamina.

4. Ferrografía.

La ferrografía capta partículas metálicas en el rango de , con lo cual cubre no solo

el campo de desgaste anormal y traumático ( ), sino que opera también en el

rango de la espectrometría. Permite clasificar las partículas metálicas en el rango de

, por medio del microscopio y de patrones de reconocimiento, realiza un

análisis de la forma y del tamaño de las partículas metálicas, determinando el tipo de desgaste.

En laboratorio, primero se realiza una espectrometría, una vez confirmada la existencia de un

desgaste se procede a realizar un análisis de ferrografía para evaluar la gravedad del desgaste

presente en el componente del equipo.

5. Contador de partículas.

Funciona con una base óptica láser que permite una medición absoluta de las partículas de dos

micras en adelante presentes en una muestra de aceite. Estos equipos trabajan de acuerdo a

las normas internacionales de filtración como la ISO 4406 que especifica el nivel de limpieza de

un aceite con base en tres números, el primero de los cuales indica el número de partículas

mayores o iguales a , el segundo a y el último a presentes en de

muestra del aceite evaluado [8].

Las pruebas que se realizan en laboratorio están sujetas a normas como las de ISO o ASTM,

mientras que las características de los aceites vienen expresadas por referencias a sociedades de

reconocido prestigio como SAE, API o ACEA.

En el laboratorio se realizan, entre otras, las siguientes pruebas:

- Determinación del punto de inflamación por el método Cleveland de copa abierta (ASTM-

D-92-02b) [9].

- Determinación cualitativa de contaminación por dilución de gasoil.



- Determinación cuantitativa de contaminación con agua con el reactivo de Karl Fischer

(ASTM-D-95-99el) [10].

- Determinación de la viscosidad cinemática a 40º C y a 100º C (ASTM-D-445) [11].

- Determinación de la densidad relativa.

- Determinación de contenido de metales por espectrometría de absorción atómica:

aluminio, zinc, cobre, calcio, hierro y magnesio.

- Determinación del número básico total o TBN (ASTM-D-2896-03) [12].

- Determinación de la viscosidad aparente a bajas temperaturas utilizando el simulador de

arranque en frío (ASTM-D-5293-02) [13].

Un informe de análisis de aceite lubricante debe contener información sobre los siguientes

apartados:

- Fecha de toma, código del equipo, horas del equipo y del aceite, cambio de aceite, etc.

- Valor de la reserva alcalina (TBN), presencia de agua, opacidad.

- Identificación y cuantificación del tipo de partículas de desgaste.

- Identificación y cuantificación de óxidos rojos, óxidos negros y partículas corrosivas.

- Identificación y cuantificación de aleaciones de cobre, compuestos no ferrosos blancos y

partículas con residuos.

- Identificación de aceros de baja, mediana y alta aleación y determinación de su origen.

- Origen de la degradación del aceite lubricante, identificación y cuantificación de

contaminantes internos y externos.

Una información muy valiosa para el ingeniero de mantenimiento es la que relaciona los datos

anteriores sobre residuos con la procedencia de las partículas metálicas de desgaste en el interior del

equipo.

4.4. BIBLIOGRAFÍA.

1. ASTM-D-92-02b. 2003. Standard Test Method for Flash and Fire Points by Cleveland Open Cup Tester.

2. ASTM-D-95-99el. 1999. Standard Test Method for Water in Petroleum Products and Bituminous

Materials by Distillation.

3. ASTM-D-445-03. Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids.

4. Kelly, A. Harris, M.J. 1988. Gestión del mantenimiento industrial. Edición en castellano de la fundación

Respsol.

5. Collacot, R.A. 1977. Mechanical fault diagnosis and condition monitoring.Chapman and Hall.

6. PREDITEC. 2012. Aplicaciones de los ultrasonidos en el mantenimiento industrial.

7. Adolfo Crespo Márquez, Pedro Moreau de León, Antonio Jesús Sánchez Herguedas. 2004, AENOR.

Ingeniería de Mantenimiento. Técnica y métodos de aplicación a la fase operativa de los equipos. ISBN:

84-8143-390-X.



8. ISO 4406.1999. Hydraulic Fluid Power-Fluids-Methods for coding the level of contamination by solid

particles.

9. ASTM-D-92-02b. 2003. Standard Test Method for Flash and Fire Points by Cleveland Open Cup Tester.

10. ASTM-D-95-99el. 1999. Standard Test Method for Water in Petroleum Products and Bituminous

Materials by Distillation.

11. ASTM-D-445-03. Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids.

12. ASTM-D-2896-03. 2003. Standard Test Method for Base Number of Petroleum Products by

Potentiometric Perchloric Acid Titration.

13. ASTM-D-5293-02-2002. Standard Test Method for Apparent Viscosity of Engine Oils Between -5 and -

35º C Using the Cold-Cranking Simulator.


Implantación de Predictivo en Grupos de Bombeo de Agua Potable Página 71

5. IMPLANTACIÓN DE PREDICTIVO EN GRUPOS DE BOMBEO DE AGUA

POTABLE.

5.1. VISIÓN GLOBAL.

En todas las instalaciones que tienen por objetivo la captación, abastecimiento, distribución y

recogidas de aguas, las bombas se encargan de hacerlas fluir a las distintas estaciones de tratamiento,

en aquellos casos en que la gravedad o las condiciones naturales no lo permitan. Es pues obvio la

importancia de mantener en las mejores condiciones de funcionamiento estos equipos, que después de

los motores eléctricos son, sin duda alguna, las máquinas más habituales en cualquier planta industrial y

responsables de un conjunto energético muy significativo.

Su criticidad les hace susceptibles de ser mantenidas con tecnologías predictivas, permitiendo

conocer el estado o condición en la que se encuentran las mismas sin necesidad de intervenir en ellas, ni

de pararlas para realizarles una revisión. El hecho de ser equipos rotativos hace que el análisis de

vibraciones sea una de las técnicas que mejor resultado proporciona, aunque ello no merma la

utilización de otras aplicaciones tales como ensayos no destructivos, termografía, análisis de aceite, etc.

Como ya se ha comentado en apartados anteriores, el mantenimiento predictivo es la parte del

preventivo en el que las intervenciones de las máquinas se realizan cuando hay evidencia de deterioro

de un componente o de un mal funcionamiento del sistema. Consiste en llevar a cabo un histórico de la

condición mecánica, rendimiento de operación y otros indicadores de proceso en máquinas y líneas de

producción para asegurar el mayor intervalo de tiempo entre reparaciones y minimizar el número y

coste de las paradas ocasionadas por los fallos en las máquinas. Todo ello se lleva a cabo con una o

varias técnicas predictivas vistas en el apartado anterior. Por tanto, con la implantación de

mantenimiento predictivo, se conocerá el estado de los equipos y del proceso en todo instante,

utilizando para ello el análisis de vibraciones.

Lo normal en una empresa en el que se va a implantar un predictivo, es que éste conviva con

los otros dos que le anteceden, es decir, el correctivo y el preventivo, aún en empresas en las que la

cultura del correctivo está históricamente arraigada, se usa algún tipo de preventivo en lubricación y

ajustes.

Es difícil evaluar el beneficio económico de la implantación de sistemas de mantenimiento

predictivo y plasmarlo con cifras concretas, ya que ello es motivo de un estudio exhaustivo por parte de

la ingeniería de mantenimiento, que requiere de un tiempo que normalmente no se dispone. El

indicador más extendido es el ‘’retorno de la inversión’’ ROI, que es una razón que relaciona el ingreso

generado por un centro de inversión a los recursos usados para generar ese ingreso, es decir, ROI =

Ingreso (ahorro) / Inversión. En el sector de servicios se suele evaluar en torno a 10,5 el ROI de la

implantación de estos sistemas, aunque ya se ha comentado es difícil evaluar los ahorros en mano de

obra, en repuestos, en incrementos de seguridad, aumento de vida de las máquinas, etc.

Por tanto, a la hora de implantar un mantenimiento predictivo es muy importante realizar un

estudio económico previo a todo el conjunto pues no siempre es beneficioso, por ejemplo, si las bombas

de las que aquí se trata fuesen pequeñas, implantar un predictivo sería totalmente inútil puesto que



saldría más económico el realizar un correctivo, ya que el predictivo conllevaría gastos en equipamiento,

mano de obra, tiempo de medidas, etc., y si el equipo es pequeño y este se avería, es más barato

cambiarlo por uno nuevo. Sin embargo, a pesar de las características de la máquina, también habría que

evaluar lo que supondría una parada de la misma, porque a pesar de ser pequeña, si su parada supone

un gran coste, habría que estudiar si realizar predictivo o no.

En este capítulo se verá como esta empresa de abastecimiento de aguas ha implantado el

predictivo en los grupos de bombeo de agua potable, describiendo cada una de las actividades y

herramientas empleadas para un correcto funcionamiento del mismo. Comentar que esto es solo un

caso particular, puesto que cada empresa tiene su propia política de gestión a la hora de elaborar planes

de mantenimiento predictivo, aunque la idea de funcionamiento suele ser similar.

Todas las actividades llevadas a cabo por el departamento de mantenimiento preventivo de la

empresa con el fin de implantar el predictivo en los grupos de bombeo de agua potable se engloban en

dos grupos:

1. Actividades llevadas a cabo en SAP.PM.

2. Actividades realizadas en EMONITOR ODYSSEY y posterior recolección de datos.

SAP.PM es el programa de gestión de mantenimiento asistido por ordenador utilizado por el

departamento de mantenimiento de la empresa, el cual contiene toda la información relativa de todos

los equipos e instalaciones de los que la empresa es responsable. En él se realizan las actividades

relacionadas con la gestión y puesta a punto de los planes de mantenimiento, tales como la creación de

la gama DMZZ-04 relativa al análisis de vibraciones, en la que se crearán los puntos de medidas sobre los

equipos (motor y bomba), con umbrales sus de alarma, de tal forma que si en un punto se tiene un valor

el cual sobrepasa el umbral límite establecido, se generará automáticamente un aviso indicando a los

técnicos de mantenimiento el problema encontrado. Así mismo, se elaborará las listas de puntos de

medidas creados y se les asignará a los planes de mantenimiento pertinentes a cada grupo de bombeo.

Las actividades llevadas a cabo en SAP.PM son:

1. Creación de puntos de medidas y umbrales de alarma.

2. Creación de listas de los puntos de medidas creados, elaborando así la gama DMZZ-04

correspondiente al análisis de vibraciones.

3. Elaboración de planes de mantenimiento, adjuntando las listas correspondientes a cada grupo

de bombeo.

4. Emisión de órdenes de trabajo (O.T`s) y posterior notificación de la misma.

5. Generación de avisos, los cuales se realizarán de manera automática.

Paralelamente a SAP.PM se fue elaborando una base de datos en el software de análisis de

vibraciones EMONITOR ODYSSEY. Esta base de datos contiene todas las instalaciones de bombeo de

agua potable así como todos los grupos de bombeo pertenecientes a cada una de ellas. Dentro de cada

grupo se definen los puntos de medidas los cuales son creados en SAP.PM, exceptuando los

correspondientes a evaluaciones de temperaturas, puesto que aquí sólo se analizan las vibraciones.

También se definen las medidas que se desean tomar, es decir, si son medidas de magnitud global,

espectros, medidas de fase, etc., se establecen las alarmas de vibración, se caracteriza las unidades del

colector, etc., es decir, en este bloque se preparará el programa relativo al análisis de vibraciones para

proceder al diagnóstico de los grupos de bombeo.



Por último se configura el DATA-PAC 1250 (colector de datos utilizado), con el fin de que los

datos establecidos en EMONITOR coincidan con los del colector, para no obtener errores tales como

unidades de frecuencias establecidas, medidas de amplitud, etc. Es decir, si por ejemplo, en EMONITOR

está establecido que las unidades de frecuencias están en Hz y en el DATA-PAC se han configurado en

cpm (ciclos por minuto), se producirá un error en la recopilación de datos. La función pues del DATA-

PAC 1250 es la de tomar las medidas indicadas en EMONITOR en campo real para posteriormente

proceder a su descarga y comenzar a analizar los espectros de vibración para realizar un diagnóstico del

estado del grupo de bombeo correspondiente.

Una vez se hayan configurados los dos grandes bloques (SAP.PM y EMONITOR ODYSSEY), se

procede a explicar el funcionamiento del predictivo.

Desde SAP.PM se emiten una o varias órdenes de trabajo a realizar al grupo o a los grupos de

bombeo X de la, o las instalaciones de bombeo Y. Desde EMONITOR ODYSSEY se cargarán en el DATA-

PAC 1250 las instalaciones de bombeo a las cuales se refiere la orden de trabajo emitida. Una vez

realizada la carga de datos en el colector, se procede a la medición en campo, llevada a cabo por los

operarios de mantenimiento, obteniendo así la información de los puntos indicados en la orden de

trabajo, es decir, aquellos correspondientes a la gama DMZZ-04. Una vez recogidos los datos y

almacenados en el DATA-PAC 1250 y recogidos los datos correspondientes a temperaturas, se procede a

rellenar los datos en la orden de trabajo para posteriormente introducirlos en SAP-PM y descargar los

datos del colector en el software de vibraciones.

En EMONITOR ODYSSEY se realizará el análisis de vibraciones mediante las medidas espectrales

recogidas, y se elaborará un diagnóstico del estado en el que se encuentra el grupo de bombeo y ver si

existe alguna anomalía a tratar en la máquina. En caso de que exista algún defecto de los vistos en el

apartado 3, se elaborará un informe en el cual se refleja el problema que sufre la máquina, el cual irá a

parar a SAP.PM.

Los valores que se introducen en SAP.PM corresponden a los niveles globales RMS de vibración

de cada punto. Si uno de estos valores sobrepasa el umbral establecido en cada punto se generará

automáticamente un aviso indicando que se tiene en el punto Z del grupo de bombeo X de la estación Y

un valor de alerta.

Con la generación o no del aviso junto con el informe del análisis espectral realizado, los

técnicos de mantenimiento tienen la información necesaria para actuar al respecto y decidir si habría

que dejar evolucionar la máquina, realizar mediciones en intervalos más pequeños, realizar el predictivo

pues se ha encontrado una situación crítica, etc., y finalmente notificar la orden de trabajo, realizada

desde SAP.PM. En la figura 5.1 se representa de forma esquemática el funcionamiento del predictivo

llevado a cabo por la empresa y explicado anteriormente.



Figura 5.1. Esquema del funcionamiento del predictivo.

5.2. SAP. PM.

SAP (sistemas, aplicaciones y productos en procesamiento de datos) es un sistema informático

que comprende muchos módulos completamente integrados abarcando prácticamente todos los

aspectos de la administración empresarial. Cada módulo realiza una función diferente, pero se tiene la

gran ventaja de estar diseñado para poder trabajar con otros módulos.

La integración total de los módulos ofrece real compatibilidad a lo largo de las funciones

llevadas a cabo por una empresa. Esta es la característica más importante del sistema SAP y quiere decir

que la información se comparte entre todos los módulos que la necesiten y que pueden tener acceso a

ella. Dicha información es compartida tanto entre módulos, como entre todas las áreas.

SAP establece e integra el sistema productivo de las empresas. Se constituye con herramientas

ideales para cubrir todas las necesidades de la gestión empresarial (sean grandes o pequeñas), en torno

a: administración de negocios, sistemas contables, manejo de finanzas, contabilidad, administración de

operaciones y planes de mercadotecnia, logística, etc. Así mismo, SAP proporciona productos y servicios

de software para solucionar problemas en las empresas que surgen del entorno competitivo mundial,

los desarrollos de estrategias de satisfacción al cliente, las necesidades de innovación tecnológica,

procesos de calidad y mejoras continuas, así como, el cumplimiento de normativa legal establecida por

las instituciones gubernamentales.



SAP también ofrece diseño y estrategias de procesos, así como, servicios permanentes que

ayudan a emigrar los sistemas empresariales de una GMAO (gestión de mantenimiento asistido por

ordenador) a otra, tal es así, que en 2009 la empresa decide que se produzca la migración de la antigua

GMAO (SIGMA) hacia el nuevo GMAO integrado en SAP, el módulo PlantMaintenance (PM). Dicha

transición de SIGMA a SAP.PM conllevó la migración de más de 9000 equipos, reconvertidos en la nueva

aplicación en estructuras jerárquicas de ubicaciones técnicas y equipos, de más de 50000 características

y de más de 800 rutas y gamas, asegurando la trazabilidad entre ambos sistemas.

Las principales ventajas obtenidas tras la implantación de SAP.PM respecto a la antigua GMAO

SIGMA, son:

- Permite montar y desmontar equipos en distintas ubicaciones técnicas, arrastrando con el

equipo todo su historial de mantenimiento.

- Contiene un potente motor de búsqueda, permitiendo realizar consultas por la mayoría de

campos de los que dispone.

- Permite el uso de catálogos de síntomas de avería y causa.

- Permite alimentar contadores y puntos de medida en el sistema de forma manual y/o

automática para poder realizar mantenimiento preventivo bajo condición.

- Facilita el cierre del ciclo de mantenimiento. Se puede realizar consultas de históricos de

actuaciones orientadas a la elaboración y análisis de informes, que permiten cerrar el ciclo

realimentando los niveles estratégicos, tácticos y operativos.

El módulo con el que se trabaja en operaciones de mantenimiento, corresponde a la extensión

SAP.PM, permitiendo elaborar planes de mantenimiento, órdenes de trabajo, etc., entre otras funciones

que se verán a continuación y que han sido utilizadas para llevar a cabo el predictivo de los grupos de

bombeo.

Cabe mencionar con algo más de detalle la posibilidad de realizar planes de mantenimiento

preventivo bajo condición en vez de sistemático basado en frecuencia temporal. Tradicionalmente, las

gamas se aplicaban sistemáticamente a los distintos equipos basando estos planes de mantenimiento

exclusivamente en frecuencia temporal, sin tener en cuenta otras condiciones del entorno y

funcionamiento del equipo en cuestión. Mediante el uso de contadores y puntos de medida se puede

establecer límites de variables las cuales son interesantes controlar para que avisen cuando se produzca

un exceso de la medida, así como fijar planes de mantenimiento preventivo en función del número de

horas de funcionamiento de un equipo. Así por ejemplo, la revisión de grupos de bombeos horizontales

en una de las estaciones más críticas que se tiene se ha fijado cada 1.500 horas de funcionamiento o un

año. De esta forma se asegura una revisión anual como mínimo, pero si el grupo funciona más de 1.500

horas se adelantará la aplicación de la gama de forma preventiva.

5.2.1.1. PUNTOS DE MEDIDA Y UMBRALES DE ALARMA.

Los puntos de medida son emplazamientos físicos y/o lógicos en los que se describe una

condición y se encuentran en objetos técnicos, equipos o a nivel de ubicaciones técnicas. Los valores

medidos en un determinado punto de medida describen una condición de la instalación en un momento



determinado. La información es introducida en el sistema mediante documentos de medición, función

llevada a cabo por los operarios los cuales realizan las medidas que se especifican. Los valores pueden

introducirse de forma cuantitativa, mediante el uso de características previamente definidas, de tipo

numérico y asociadas a una unidad concreta, de forma cualitativa, haciendo uso de un código de

valoración o mediante una combinación de ambas valoraciones, introduciendo el valor medido y el

código correspondiente.

Para el caso que nos ocupa, se crearán unos puntos de medidas apropiados y definidos para

llevar a cabo una función determinada, en este caso la de medición de vibraciones en grupos de

bombeo. Estos puntos de medida han de ser tales (tanto en posición como en cantidad) que

proporcionen la mayor información posible sobre el estado de la máquina una vez realizada la medición

en la misma, con el fin de realizar un buen mantenimiento predictivo en el equipo. Por tanto, además de

los puntos de medidas propiamente correspondientes a la medida de vibraciones se crearon otros

puntos correspondientes al funcionamiento del grupo de bombeo, tales como presión de impulsión,

velocidad del motor, etc., así como los puntos de medidas relativos a la medida de temperatura

(termografía). En las tablas 5.1 y 5.2 se muestran los puntos de medidas creados a nivel de equipo

(motor y bomba) para el caso de grupos de bombeo horizontal y vertical respectivamente, mostrándose

así mismo los puntos de medida correspondientes al análisis de vibración en la figura 5.2. Por último

también se introdujo un contador, que es un caso particular de un punto de medida donde en el

intervalo de tiempo, los valores de contador sólo aumentan o disminuyen continuamente.

Se ha de comentar que todos estos puntos de medidas creados se han realizado con idea de

tener un mayor control sobre el funcionamiento del equipo, a idea de realizar un buen predictivo, sin

embargo, en el predictivo mediante análisis de vibraciones solamente se utilizarán para diagnosticar

aquellos puntos creados para medir vibraciones. Los demás puntos sirven para tener una ayuda extra

para realizar el diagnóstico con mayor precisión, siendo los correspondientes a temperatura los que más

información extra aportarán, pues se podrá obtener conocimiento sobre el estado de los rodamientos,

puesto que si la temperatura de los mismos es muy elevada es indicativo de existencia de fricción, falta

de lubricación, etc., pudiendo llegar a desgastar el rodamiento.

Una vez han sido creados los puntos de medidas, se les asignarán los umbrales de alarma que

son aquellos valores para los cuales el punto de medida el cual se ha medido y que se tiene información

del mismo es válido (si el valor medido cumple con las especificaciones de alarma establecidos), o si por

el contrario se generaría un aviso indicando de la existencia de una anomalía.

Figura 5.2. Ubicación puntos de medida de vibración en un grupo horizontal.



Tabla 5.1. Puntos de medidas creados sobre grupos de bombeo horizontales.

NOMENCLATURA NÚMERO DIRECCIÓN UNIDAD TIPO UBICACIÓN

Motor LOA-1H 1 HORIZONTAL mm/s VIBRACIÓN MOTOR

Motor LOA-1V 2 VERTICAL mm/s VIBRACIÓN MOTOR

Motor LA-2H 3 HORIZONTAL mm/s VIBRACIÓN MOTOR

Motor LA-2V 4 VERTICAL mm/s VIBRACIÓN MOTOR

Motor LA-2A 5 AXIAL mm/s VIBRACIÓN MOTOR

Bomba LA-3H 6 HORIZONTAL mm/s VIBRACIÓN BOMBA

Bomba LA-3V 7 VERTICAL mm/s VIBRACIÓN BOMBA

Bomba LOA-4H 8 HORIZONTAL mm/s VIBRACIÓN BOMBA

Bomba LOA-4V 9 VERTICAL mm/s VIBRACIÓN BOMBA

Bomba LOA-4A 10 AXIAL mm/s VIBRACIÓN BOMBA

Presión de impulsión 11 - bar PRESIÓN GRUPO

Presión de aspiración 12 - bar PRESIÓN GRUPO

Velocidad de giro 13 - rpm VELOCIDAD GRUPO

Intensidad real 14 - A INTENSIDAD GRUPO

Contador horas 15 - - CONTADOR GRUPO

Contador maniobras 16 - - CONTADOR GRUPO

Temperatura ambiente 17 - ºC TEMPERATURA GRUPO

TMotorLOA 18 - ºC TEMPERATURA MOTOR

TMotorLA 19 - ºC TEMPERATURA MOTOR

TBombaLA 20 - ºC TEMPERATURA BOMBA

TBombaLOA 21 - ºC TEMPERATURA BOMBA

Tabla 5.2. Puntos de medidas creados sobre grupos de bombeo verticales.

NOMENCLATURA NÚMERO DIRECCIÓN UNIDAD TIPO UBICACIÓN

Motor LOA-1R1 1 RADIAL 1 mm/s VIBRACIÓN MOTOR

Motor LOA-1R2 2 RADIAL 2 mm/s VIBRACIÓN MOTOR

Motor LA-2R1 3 RADIAL 1 mm/s VIBRACIÓN MOTOR

Motor LA-2R2 4 RADIAL 2 mm/s VIBRACIÓN MOTOR

Motor LA-2A 5 AXIAL mm/s VIBRACIÓN MOTOR

Bomba LA-3R1 6 RADIAL 1 mm/s VIBRACIÓN BOMBA

Bomba LA-3R2 7 RADIAL 2 mm/s VIBRACIÓN BOMBA

Presión de impulsión 8 - bar PRESIÓN GRUPO

Presión de aspiración 9 - bar PRESIÓN GRUPO

Velocidad de giro 10 - rpm VELOCIDAD GRUPO

Intensidad real 11 - A INTENSIDAD GRUPO

Contador horas 12 - - CONTADOR GRUPO

Contador maniobras 13 - - CONTADOR GRUPO

Temperatura ambiente 14 - ºC TEMPERATURA GRUPO

TMotorLOA 15 - ºC TEMPERATURA MOTOR

TMotorLA 16 - ºC TEMPERATURA MOTOR

TBombaLA 17 - ºC TEMPERATURA BOMBA

** LOA, y LA, lado opuesto al acoplamiento y lado acoplamiento respectivamente.

** TMotor, y TBomba, temperaturas de motor y bomba respectivamente.



Los límites del ámbito de medida se han tomado en base a la experiencia y tomando como

referencia la norma ISO 10816 para los puntos de medida referidos a medidas de vibración. La norma

ISO 10816 establece un valor de alerta en 4,5 mm/s y un nivel de fallo en 7,1 mm/s, en valores globales

de vibración (ver tabla 3.3 del apartado 3). Puesto que solo es posible elegir un valor para que el SAP.PM

mande un aviso en caso de anomalía, se propuso establecer un valor promedio entre ambos valores, por

lo que se asignó un valor de alarma de 6 mm/s en dichos puntos de medida. Hay que tener en cuenta

que este valor de 6 mm/s es referido al valor global de vibración, pues SAP.PM no es un programa para

analizar vibraciones, dejándose esta función a EmonitorOdyssey. En la tabla 5.3 se muestran los

umbrales de alarma que se les ha asignado a los puntos de medida.

Tabla 5.3. Límites superior e inferior del ámbito de medida para los diferentes puntos de medidas creados.

PUNTO DE MEDIDA LÍMITE SUPERIOR LÍMITE INFERIOR

MEDIDAS DE VIBRACIÓN 6 mm/s -

TEMPERATURA EN MOTOR 65ºC -

TEMPERATURA EN BOMBA 55ºC -

TEMPERATURA AMBIENTE 50ºC -

INTENSIDAD REAL MOTOR + 20% Intensidad nominal - 20% Intensidad nominal

5.2.2. LISTA DE PUNTOS DE MEDIDAS. GAMA DMZZ-04.

En el apartado anterior se ha hablado de la creación de los puntos de medida designados para

aplicar el predictivo basado en vibraciones sobre los grupos de bombeo de agua potable. Una vez se han

creado dichos puntos sobre todos los equipos susceptibles a ser mantenidos mediante vibración, se

pasa pues a la creación de listas de puntos de medidas sobre todos los grupos de bombeo. Estas listas

contiene todos los puntos de medida para un grupo de bombeo, así pues, se crearán tantas listas como

grupos de bombeo haya, asignándoles a cada una de estas listas, los puntos de medidas creados de cada

grupo correspondiente. Estas listas corresponden a la gama DMZZ-04 destinadas al análisis de

vibraciones de los grupos de bombeo y su finalidad es tal que se crean para poder asignarlas

posteriormente a los planes de mantenimiento preventivos de los grupos de bombeo, los cuales ya

estaban creados anteriormente en SAP.PAM.

Cabe preguntarse la siguiente cuestión, ¿por qué crear una lista de puntos de medidas si ya se

habían creado previamente los puntos de medidas sobre cada grupo de bombeo? La respuesta a esta

pregunta se resume en la adjudicación al plan de mantenimiento pertinente a cada grupo de bombeo,

es decir, una vez creada la lista de puntos de medidas para un grupo de bombeo cualquiera, está será

adjuntada al plan de mantenimiento preventivo (ya creados en SAP.PM antes de la implantación del

predictivo) pertinente a ese grupo de bombeo con el objetivo de tener las variables significativas del

análisis mediante vibraciones. En caso de no ser así, habría que ir adjuntando punto por punto al plan de

mantenimiento, lo que resulta un tanto engorroso, por lo que con la creación de la lista de puntos de

medidas solo hay que adjuntar la lista correspondiente al grupo de bombeo al cual pertenece ese plan

de mantenimiento.



Como se ha comentado, los grupos de bombeo tienen asignado un plan de mantenimiento

preventivo, los cuales vienen dados por un código de identificación asignados por el departamento de

mantenimiento. Así por ejemplo, el grupo de bombeo cuya ubicación técnica es E-0016-SB-GX-GP06

tiene un plan de mantenimiento dado por 810000002924. Por tanto, para asignar la lista de puntos de

medida de la gama DMZZ-04 perteneciente a ese grupo de bombeo, solo hay que acceder a su plan de

mantenimiento y adjuntar dicha lista.

En la figura 5.3 se muestra la creación de una lista de puntos de medidas correspondiente a la

gama DMZZ-04 de análisis de vibraciones.

Figura 5.3. Lista de puntos de medidas para un grupo de bombeo vertical.

5.2.3. ÓRDENES DE TRABAJO.

Las órdenes constituyen una parte importante de la planificación y de la ejecución detallada de

las medidas y de su documentación correspondiente en mantenimiento, tanto preventivo como

correctivo.

Toda orden de mantenimiento contiene información sobre fechas, recursos, material, horas

necesarias de trabajo para las medidas a realizar, datos de las operaciones que realizan empresas

externas, etc.

Las órdenes de trabajo se pueden completar con avisos, aunque no es necesaria la existencia de

avisos para utilizar las órdenes. La utilización de avisos previos dependerá del proceso de

mantenimiento que se siga (correctivo, solicitud de mantenimiento, órdenes de trabajo sin avisos, etc.),

así como de la información que se necesite recoger en el sistema para cada tipo de actuación de



mantenimiento de cara a la explotación futura de la información mediante el sistema de información

estándar de módulo PM de SAP.

Las órdenes de trabajo de mantenimiento se pueden distinguir en su planificación:

a) Órdenes planificadas de mantenimiento. Mediante los planes de mantenimiento preventivo y

sus funciones de programación se crean órdenes en fecha determinadas. Las medidas que se

van a tomar para estas órdenes derivan pues de los planes de mantenimiento preventivo.

b) Órdenes planeadas de mantenimiento. Aparte de los planes de mantenimiento preventivo

también se pueden crear órdenes de mantenimiento a partir de avisos de mantenimiento.

c) Órdenes no planificadas de mantenimiento. Las órdenes no planificadas de mantenimiento

resultan, por lo general, de averías imprevistas, accidentes, etc., cuya aparición requiere la

ejecución inmediata de una medida de mantenimiento. Este tipo de órdenes puede crearse

directamente en el sistema o bien puede provenir de un aviso de tipo correctivo.

Las órdenes de mantenimiento pueden ser creadas de tres maneras distintas:

1. Directamente.

Se puede crear una orden de mantenimiento partiendo de cero, sin relación con ningún otro

documento ni planificación alguna; para, por ejemplo, la reparación de una avería imprevista

corrigiéndola mediante correctivo.

2. Desde un aviso.

Se puede crear una orden a partir de un aviso previo. Como ya se ha comentado, si algún valor

medido de los puntos de medida sobrepasa el umbral que se le ha establecido, el sistema

genera un aviso que es enviado automáticamente a los jefes de mantenimiento indicando el

punto de medida que se sale del rango. Será desde dicho aviso donde se cree la orden de

mantenimiento.

3. A partir de un plan de mantenimiento.

Los planes de mantenimiento describen medidas de mantenimiento preventivo e inspección a

realizar en ubicaciones técnicas y equipos, de modo que mediante la programación de dichos

planes se generan automáticamente órdenes de trabajo. La generación automática de órdenes

puede realizarse en función del tiempo (estrategias) o en función de la actividad (valores de

contador o puntos de medida).

En lo que aquí concierne, se muestra en el anexo I la orden de trabajo correspondiente a la

gama DMZZ-04 de análisis de vibraciones en los grupos de bombeo la cual se lanza a partir del plan de

mantenimiento del grupo de bombeo al que corresponda, que en el apartado anterior se ha visto como

lanzar una orden de mantenimiento a partir del plan de mantenimiento al que está sujeto.

Esta orden de trabajo consta de siete apartados, siendo los tres primeros de carácter

informativo, dónde se indica que es lo qué se debe hacer y cómo ha de hacerse. El punto cuatro está

destinado a tomar los datos correspondientes según los puntos de medidas establecidos, y esto es

llevado a cabo por el operario. Los tres últimos apartados, compuestos por la firma del técnico de

mantenimiento que supervisa la orden de trabajo rellenada por los operarios, el código del equipo



donde se ha realizado la orden y las observaciones oportunas que pudieran haber surgido con la

información contenida en la misma y tras haber analizado el espectro de vibraciones mediante el

software EmonitorOdyssey, se reservan a los jefes de mantenimiento

En la cabecera de la orden van los datos de carácter general relacionados directamente con las

características de la orden de mantenimiento tales como código de gama (DMZZ-04), frecuencia,

revisión y la descripción de la orden (estación de grupo de bombeo), así como el número de horas que

se ha llevado para ejecutar la orden (horas gama) y el número de personas (operarios) que se han

encargado de ejecutar la orden (siendo normalmente dos operarios). De igual modo, también se hace

mención a datos a nivel de estación especificando la información acerca del nombre de la estación

donde se realiza la orden, la situación de los equipos, especificar las condiciones de funcionamiento de

los equipos, es decir, si está en marcha o por el contrario hay que realizar la orden con el equipo parado,

etc.

5.2.4. GENERACIÓN DE AVISOS. ORDEN DE TRABAJO A PARTIR DEL AVISO GENERADO.

Como se ha mencionado en apartados anteriores, una de las ventajas que ofrece el módulo PM

de SAP es la generación de avisos mediante correo electrónico a los técnicos de mantenimiento del

departamento en caso de que el sistema detecte alguna anomalía en los valores de los puntos de

medida de la gama de vibración DMZZ-04. Es decir, cuando los operarios terminan de realizar las

medidas en los grupos de bombeo dadas por la orden de trabajo de dicha gama, introducen los valores

resultantes en SAP mediante lo que se conoce como creación directa de un documento de medida,

accediendo entonces al punto de medida correspondiente al cual se le va a introducir el valor medido.

El operario a de completar una serie de especificaciones, destacando el valor medido, donde se

especifica el valor que tuvo la medición, y un texto, donde se puede hacer una valoración cualitativa de

la medida.

Si el valor introducido está fuera del rango del ámbito de medida que se estableció para cada

uno de los puntos de medida, SAP.PM manda un aviso a los técnicos de mantenimiento informando de

que el punto de medida “X” perteneciente a la lista de puntos de medida (con esto se sabe a qué equipo

pertenece pues la denominación de la lista especifica tanto el código del motor como el de la bomba)

“Y” está fuera de rango, adjuntando a su vez un código de aviso.

Junto a este aviso generado por SAP.PM se encuentra el diagnóstico del equipo realizado

mediante el análisis espectral de los resultados recogidos por el colector de datos en el grupo de

bombeo correspondiente. En función del resultado de este diagnóstico junto con el aviso generado, el

técnico de mantenimiento deberá generar una orden de mantenimiento teniendo en cuenta los

resultados obtenidos, si bien podría tratarse de una orden puramente correctiva, una nueva orden de la

gama DMZZ-04 para repetir las medidas, una orden para cambiar el ciclo de medición sobre dicho

equipo, etc. Para ello, se accede al aviso que se ha generado automáticamente con el fin de modificarlo

según las necesidades técnicas que se prevén.

Para la elaboración de la orden de trabajo generada a partir del aviso se debe especificar la clase

de orden a generar y el puesto de trabajo responsable (indicar el departamento de mantenimiento



responsable de crear la orden), así como especificar el código del aviso con el que se está generando

dicha orden de trabajo.

5.2.5. PROGRAMACIÓN DEL PLAN DE MANTENIMIENTO.

Programar un plan de mantenimiento no es más que especificar las fechas previstas en las que se

emitirá y ejecutará la orden de mantenimiento creada a partir de dicho plan. Para ello se irá a la opción

de “planificación de fechas de planes de mantenimiento preventivo”, accediendo pues a la ventana de

acceso de dicha aplicación (figura 5.4), donde se especifica el código del plan de mantenimiento que se

desee programar.

Figura 5.4. Ventana de acceso para programar un plan de mantenimiento preventivo.

Dichas fechas de ejecución de la orden de trabajo pueden ser modificadas en función de los

resultados obtenidos. Por ejemplo, si se tiene que a un grupo de bombeo especifico se le realiza las

mediciones cada tres meses según está establecido en su plan de mantenimiento, y tras realizar las

medidas pertinentes se observa que los valores han aumentado considerablemente respecto a los

valores de la medida anterior , siguiendo, no obstante, en el rango aceptable de funcionamiento, el jefe

de mantenimiento puede decidir reducir la toma de datos sobre dicho equipo, accediendo pues a dicha

orden de mantenimiento y reduciendo la fecha de toma de datos, con el objetivo primordial de que se

identifique lo antes posible si el equipo ha entrado en el rango de alarma.

5.3. EMONITOR ODYSSEY

Este software de análisis de vibraciones junto con el colector de datos (DATA-PAC 1250),

permite maximizar la confiabilidad de la gestión de mantenimiento para optimizar la producción y

calidad del mantenimiento predictivo.

EmonitorOdyssey integra un amplio rango de datos para el monitoreo por condición y de

tecnologías complementarias de acuerdo con el horizonte indicado por las filosofías del mantenimiento

por confiabilidad y el mantenimiento productivo total, suministrando de esta manera una figura

completa y confiable de la salud de las maquinarias en planta. EmonitorOdyssey ofrece pues una

solución completa a la interpretación de datos que provienen de instrumentos portátiles, monitoreo

intermitente en línea y monitoreo de protección continua, para que de tal manera los profesionales de

confiabilidad puedan observar sus programas de monitoreo por condición en toda la planta.



Por tanto, EmonitorOdyssey junto con el colector de datos ofrecen una vista completa sobre la

condición de la maquinaria en la planta permitiéndoles a los profesionales de confiabilidad en la toma

de decisiones adecuadas, la maximización de la productividad y obtener una operación óptima desde el

punto de vista costo-eficiencia.

El beneficio real es que el sistema puede ayudar al usuario a determinar que se necesita

realizar, que tan crítico es el trabajo a realizar y cuando realizarlo. Este software permite la integración

de datos de vibración, análisis de aceite, imágenes de termografía infrarroja, datos de proceso y

monitoreo por condición dentro de una base de datos común para que el usuario pueda ahorrar tiempo

al obtener toda la información estratégica del monitoreo por condición en un solo lugar. Aquí solamente

se centrará el estudio en el análisis de vibraciones, y se verá como se ha configurado el sistema para la

obtención y posterior lectura y análisis de los datos obtenidos con el fin de realizar un buen diagnóstico,

no descartándose en un futuro el de utilizar dicho software para otra herramienta predictiva.

EmonitorOdyssey abre una la brecha existente entre los sistemas de monitoreo portátil y

monitoreo por condición en línea. La integración de las tecnología de monitoreo de maquinaria le

proporciona una imagen completa de la salud en la maquinaria de la planta. Los datos de vibración de

instrumentos portátiles, dispositivos de monitoreo en línea intermitentes y de monitoreo en continua se

encuentran todos en la misma base de datos. En nuestra implantación de predictivo, se utiliza los datos

de vibración provenientes de un equipo portátil, el DATA-PAC 1250, si bien se está realizando el estudio

de implantar sistemas de monitoreo en continuo en las estaciones más críticas con el objetivo de tener

un control más exhaustivo sobre dichos equipos.

El EmonitorOdyssey está disponible en una amplia gama de configuraciones, el que aquí se

expone y es el empleado por el departamento preventivo de la empresa es el EmonitorOdysseyClassic,

aunque en un futuro no muy lejano se está planteando la obtención del Deluxe pues permite un análisis

más completo de vibraciones y posee ventajas respecto al anterior como es el análisis frecuencial

pudiendo identificar automáticamente el modo de fallo que se está dando en el equipo, si es que existe

alguno.

5.3.1. ANÁLISIS DE LA BASE DE DATOS.

La base de datos donde se almacena la información procedente de los grupos de bombeo

consta de cinco paneles:

a) Panel de jerarquía, donde se especifica los grupos de bombeo a los cuales se les realiza

vibración.

b) Panel de ubicación, definiéndose en éste los puntos de medida en los que se tomará la

información de cada grupo de bombeo.

c) Panel de medida, aquí se definen las medidas que controlan las operaciones a realizar y

almacenar.

d) Panel de alarma, donde se muestran las alarmas establecidas.

e) Panel de datos históricos, en los que aparece los datos históricos almacenados para cada punto

de medida de cada grupo de bombeo correspondiente.



5.3.1.1. PANEL DE JERARQUÍA Y UBICACIÓN.

En el panel de jerarquía (figura 5.5) se definen las estaciones de bombeo, siendo un total de 35

estaciones.

En dicho panel se pueden llegar a definir hasta seis niveles de jerarquía para definir nuestra

estructura jerárquica. En el caso que nos ocupa, se han definido tres niveles, el primer nivel hace

referencia al nombre de la estación del grupo de bombeo, el segundo al caso de que exista una

subestación dentro de la estación, y el tercero y último se reserva para la denominación de los grupos

de bombeo. Una vez definido los grupos de bombeo, se puede definir el grado de criticidad que tiene

cada equipo, siendo esta asignación como mera información sobre el grupo de bombeo que se procede

a analizar, sin incidir en los análisis directamente. El panel de jerarquía es el “padre” de los demás

paneles nombrados anteriormente, es decir, la información contenida en cada uno de los demás

paneles procede de la información contenida en el panel de jerarquía, así que, si se elimina una

estación, se eliminarán automáticamente todos los datos que le preceden, es decir, la subestación, los

grupos de bombeo, los puntos de medidas, las medidas, las alarmas y los datos históricos

pertenecientes a esa estación, y así consecutivamente. Otras operaciones que se pueden realizar en el

panel jerarquía son las de copiar cualquier nivel de jerarquía, modificar y añadir.

Figura 5.5. Paneles de la base de datos.

Antes de añadir cualquier grupo de bombeo, hay que especificar los índices de criticidad del

equipo, así como las unidades de medida que se utilizarán al añadir la maquinaria. También, habrá que

especificar las unidades de frecuencia y fase del menú configuración (figura 5.6). Hay que tener en

cuenta, que estas unidades de frecuencia y fase establecidas, deben coincidir con las unidades de

frecuencia y fase del colector de datos, pues de no ser así, se producirá un error de lectura de datos,

estableciéndose el Hz como unidad de frecuencia.

La criticidad del equipo mide la importancia relativa de una máquina o de una estación en la

jerarquía de la base de datos, pero como se ha comentado, solo sirve a nivel informativo, no influyendo

en la toma de datos de la máquina ni en el estado de alarmas, por lo que no se ha tenido en cuenta en la

creación de nuestra base de datos, y contemplando a los grupos de bombeo igual de críticos. Este nivel

de criticidad depende de:



1. Coste que supone el paro de la máquina.

2. Índice de avería de la máquina.

3. Coste de reparación.

4. Disponibilidad de recambios.

5. Peligro que supone para los operarios en caso de avería.

Las operaciones de carga y descarga de rutas de inspección se realizan a través de este panel

por medio de listas de medidas.

Figura 5.6. Selección de unidades de frecuencia y fase.

Cuando se procede a la descarga de datos, en el panel jerarquía se mostrará la severidad de

daño que sufre el equipo, es decir, se podrá observar de forma rápida si la estación a la cual se le ha

realizado la inspección se encuentra en perfectas condiciones o por el contrario presenta grupos de

bombeo los cuales han entrado en alarma.

El siguiente paso, es la creación de los paneles de ubicación para cada grupo de bombeo del

panel jerárquico. En este panel se definen los puntos donde se van a realizar las medidas de vibración,

indicando tanto la posición del punto como su dirección (horizontal, vertical o axial).

El panel de ubicación consta de 6 columnas:

1. Localización, donde se especifica el punto en donde se desea medir. La denominación del punto

ha de ser precisa, pues lo que contenga está columna irá directo al colector de datos (DataPac

1250) y el operario debe saber a qué punto de la máquina se hace referencia. Como se

comentó en el apartado anterior correspondiente a SAP.PM, la especificación de los puntos de

medida que aquí se contempla es la misma que la que se utilizó para crear las listas de puntos

de medida de la gama DMZZ-04.

2. Posición, esta columna hace referencia a la posición donde se encuentra el punto de medida

dentro del grupo de bombeo. Existen cuatro posiciones, la primera corresponde al lado no

acoplamiento del motor (punto 001), la segunda al lado acoplamiento (punto 002), la tercera al



lado acoplamiento de la bomba (punto 003) y el cuarto al lado no acoplamiento de la bomba

(punto 004).

3. Dirección, se especifica la dirección donde se va a realizar la medida del punto correspondiente,

es decir, si la medida es horizontal, vertical o axial. En la figura 5.7 y en la tabla 5.5 se

especifican los puntos de medidas para un grupo de bombeo horizontal.

4. Categoría, indica la categoría a la que pertenece el punto de medida, que es para indicar

equipos los cuales son similares. En nuestra base de datos se tienen dos categorías, una

denominada bomba donde se encuentran todos los grupos de bombeo, y la otra turbina,

destinada a las centrales de generación de energía.

5. Velocidad, en esta columna se especifica la velocidad a la que gira la máquina, expresada en

r.p.m o en rad/s.

6. Descripción, esta columna queda reservada para realizar algún comentario una vez se hayan

analizados los datos correspondientes a dicho punto.

Figura 5.7. Ubicación de puntos de medida sobre un grupo de bombeo horizontal.

Tabla 5.5. Definición de puntos de medida para la toma de vibraciones de un grupo de bombeo horizontal.

NOMENCLATURA POSICIÓN DIRECCIÓN NÚMERO

Motor LOA-1H 001 HORIZONTAL 1

Motor LOA-1V 001 VERTICAL 2

Motor LA-2H 002 HORIZONTAL 3

Motor LA-2V 002 VERTICAL 4

Motor LA-2A 002 AXIAL 5

Bomba LA-3H 003 HORIZONTAL 6

Bomba LA-3V 003 VERTICAL 7

Bomba LOA-4H 004 HORIZONTAL 8

Bomba LOA-4V 004 VERTICAL 9

Bomba LOA-4A 004 AXIAL 10

Es interesante comentar que se pueden crear ubicaciones a cualquier nivel del panel de

jerarquía, siendo lo más lógico, crearlas a nivel de grupos de bombeo.

Al igual que en el panel anterior, este panel permite copiar ubicaciones (con datos o sin datos

históricos), modificar ubicaciones y eliminar ubicaciones, teniéndose en cuenta que cualquier operación

que se realice en este panel, recaerá sobre los paneles a nivel inferior. Es decir, si se procede a eliminar

un punto de medida, se eliminarán todas las medidas correspondientes a dicho punto del panel de



medidas y las alarmas que se establecieron para dicho punto, así como los datos históricos almacenados

hasta la fecha.

5.3.1.2. PANEL DE MEDIDA.

Definidos los puntos de medida donde se tomarán y almacenarán los datos de vibración de los

equipos, se pasa a especificar el panel de medidas, en donde se indicarán cómo se desea recolectar los

datos destinados a los puntos de medida definidos en el panel anterior. Este panel es el núcleo

fundamental de la base de datos, pues es aquí donde se especifica qué medir y cómo medir. Todos los

valores obtenidos posteriormente estarán condicionados por los valores de este panel. Este panel está

constituido por seis columnas, las cuales se analizan a continuación.

1. Columna “Tipo de datos”.

Es donde se decide el tipo de medida a realizar, pudiendo ser:

- Magnitud. El valor de amplitud medido, en las medidas de vibración, corresponde a la medida

de magnitud. Este valor contiene el valor de la amplitud medida, entre los límites de frecuencia

establecidos por las columnas posteriores.

- Espectro. Es la descomposición del valor de magnitud de una onda compleja, en amplitudes y

frecuencias que las componen (FFT).

- Onda temporal. Mide la amplitud de la onda en función del tiempo.

- Numérico. Valor numérico sencillo, como presión, temperatura, etc. Normalmente introducido

manualmente en el colector de datos.

Al considerar todos los grupos de bombeo igual de críticos, el panel de medida establecido es

común para todos. En lo referente a dicha columna, se tomarán cuatro medidas para cada grupo de

bombeo, dos de magnitud y dos de espectros, para baja y alta frecuencia respectivamente.

2. Columna “Unidades”.

En esta columna se selecciona las unidades de medida, en consonancia con el tipo de datos

utilizado. Para el caso de vibración, las unidades más utilizadas son de velocidad mm/s y de aceleración

en g’s, siendo éstas las que se han seleccionado para baja y alta frecuencia respectivamente (figura 5.8).

Las unidades se seleccionan directamente, pero si no existen, se pueden crear o modificar una existente.

Figura 5.8. Panel de medida de EmonitorOdyssey.



3. Columna “Almacenamiento”.

En esta columna se define si las medidas se realizan siempre o bajo alguna condición de alarma,

definiéndose además el tiempo en el que las medidas permanecerán en la base de datos. Al igual que en

las columnas de filtro y recolección, que se verán a continuación, se puede editar, copiar o crear una

nueva. Las condiciones para realizar la medida son:

- Siempre. Siempre se mide y se almacena en la base de datos.

- En alarma de magnitud. Solo se mide y se almacena el espectro cuando el valor de magnitud de

su propia medida se encuentra en alarma.

- En alarma. Es igual que el caso anterior, pero almacena el espectro si existe una alarma de

magnitud en la ubicación para medidas con las mismas unidades y filtro.

- En alarma y en alarma de magnitud. Toma y almacena la medida cuando existe una alarma de

espectro o una alarma de magnitud en la ubicación.

Los límites de almacenamiento definen el tiempo que permanecen los datos en la base de

datos. Cuando se supera el límite establecido, borra el dato o datos que superan dicho límite. Un

aspecto importante es que la comprobación de los datos con sus condiciones, solo las hace cuando hay

un nuevo dato.

La columna de almacenamiento para nuestro panel de medida, se ha configurado de la

siguiente manera:

a) Siempre/todos, para las medidas de magnitud.

b) Siempre/4 años para medidas de espectro.

Esto quiere decir que tanto las medidas de magnitud como las de espectro se tomarán siempre,

sin tener en cuenta si se supera o no una alarma establecida. Por otro lado, las medidas de magnitud se

conservarán siempre en la base de datos, mientras que las medidas correspondientes a espectros de

vibración solamente estarán presentes durante cuatro años.

4. Columna “Filtro”.

En esta columna se selecciona el filtro de frecuencia para las medidas de vibración. Éstos

permiten eliminar frecuencias de vibración que no son de interés y que pueden afectar de forma

negativa a la tendencia de medida, así mismo, también sirven para realzar valores de amplitud muy

pequeños frente a otros grandes.

Los equipos de medida pueden medir señales de frecuencia tan baja como 21,6 cpm o

menores, pero si el sensor no es de baja frecuencia o la máquina no produce vibración de interés en

estas frecuencias, se introduce un filtro para que la medida empiece en frecuencias más altas y tener un

sistema más estable.

Si no se desea aplicar ningún filtro en la medida, se seleccionará la opción “None” (ninguno).

A la hora de aplicar un filtro, hay que tener en cuenta que este puede ser de dos tipos, bien

analógico o digital.



En la mayoría de los casos, el filtro más utilizado es el analógico, y el valor de dicho filtro debe

coincidir con el valor del filtro analógico del colector de datos, para que lo aplique correctamente. En los

casos de los colectores de ENTEK/ROCKWELL, el valor más utilizado es el de 318 cpm. Aplicando este

filtro, las frecuencias de vibración por debajo de 318 cpm se atenúan en función de la pendiente del

filtro.

En el caso de que interese medir la amplitud de vibración exclusivamente a la velocidad de giro

o múltiplos de ella, se aplica pues un filtro analógico de órdenes que filtra toda la vibración que no

corresponda al múltiplo de la velocidad de giro de la máquina. Para poder aplicar estos filtros es

necesario disponer de una señal de tacómetro o velocidad de giro o bien de un equipo de medida de

dos canales y lógicamente dos sensores de vibración.

Existen filtros analógicos expresados en gSE, que se suelen utilizar para la detección de

problemas en rodamientos, pues éstos se detectan por impactos de muy pequeña energía y en muy alta

frecuencia. Para poder detectar estos niveles es necesario eliminar las frecuencias de vibración más

bajas que tienen normalmente mucha mayor amplitud y no permitirían la correcta detección de los

niveles en muy alta frecuencia.

Los filtros digitales se utilizan cuando las frecuencias que se quieren eliminar no coinciden con

los valores de los filtros analógicos disponibles. El proceso de este filtro es diferente, en este caso, el

equipo realiza el espectro de vibración y posteriormente elimina las frecuencias no deseadas. La ventaja

pues de este filtro es que se puede definir exactamente las frecuencias a eliminar, pero por otro lado no

mejora el margen dinámico, pues el rango de medida corresponderá a la señal sin filtrar. Su uso se limita

exclusivamente a aquellos casos en que se desea eliminar frecuencias que no pueden eliminarse

mediante los filtros analógicos.

A la hora de aplicar un filtro, hay que tener presente una serie de consideraciones:

1. Los filtros marcados como analógicos, deben coincidir en frecuencia con la frecuencia de

corte del filtro electrónico del colector de datos.

2. Los filtros analógicos son preferibles a los filtros digitales, pues procesan la señal con

posterioridad al filtro, aplicando el margen dinámico óptimo.

3. Salvo que se necesite medir en muy baja frecuencia y se disponga de un sensor para ello,

no dejar el campo filtro con la opción “none”, pues de ser así se tardaría un mayor tiempo

en realizar la medida e introduce señales erróneas que alteran la tendencia.

4. Si se aplica un filtro por ejemplo de paso alto de 90 cpm, el colector de datos realizará la

medida en baja frecuencia, recortando posteriormente la señal. El tiempo de estabilización

de la medida es mayor del normal.

5. Los acelerómetros estándar pueden medir normalmente desde los 60 cpm, las medidas

entre 60 y 318 cpm se realizarán con el colector de datos en modo “baja frecuencia”.

6. Los límites superiores de respuesta del sistema están muy condicionados por el tipo de

montaje, tal y como se aprecia en la siguiente gráfica (figura 5.9).

Para las medidas que se realizarán a baja frecuencia, se ha tomado como elección de

filtro el “overall”, pues en la definición de la recolección se especificó un valor máximo de

frecuencia correspondiente al 15X. Por tanto, a baja frecuencia, solo se tendrá información

hasta el 15X de la velocidad de giro del motor. En alta frecuencia, se ha creado un filtro de paso



alto, denominado “filtro medida g” (filtro dinámico), que es un filtro de paso alto establecido en

el 15X, por tanto, las frecuencias menores a ésta son eliminadas.

Figura 5.9. Límite superior de respuesta del sistema según el tipo de montaje.

5. Columna “Recolección”.

En este campo se definen los parámetros claves para la medida, tanto de magnitud como de

espectro. Se definen la forma de medida o detección, sensor a utilizar, frecuencias del espectro, etc. Es

por lo tanto un aspecto clave y que debe estar bien definido para asegurar el correcto seguimiento e

interpretación de los datos.

En la figura 5.10 se muestra la ventana correspondiente a la creación a la recolección de datos,

como puede observarse, está se subdivide en tres partes fundamentales:

1. Datos generales, sensor y tipo de medida.

2. Configuración del espectro en el caso de ser una medida espectral.

3. Configuración de las medidas de fase.

a) Datos generales, sensor y tipo de medida.

Dentro de este apartado hay que rellenar los siguientes campos:

- Nombre. Nombre dado a la recolección de datos. En este caso, como en los filtros, la misma

recolección puede aplicarse a máquinas con los mismos requisitos de medida. El nombre debe

ser indicativo de la configuración de la recolección, con el fin de facilitar posteriormente su

elección.

- Sensor. Nombre del sensor a utilizar. Puede utilizarse un acelerómetro estándar, un sensor

sísmico, sensor de desplazamiento, etc.

- Detección de señal. Valor de amplitud tomado en función de:



Peak; valor correspondiente al valor eficaz multiplicado por 1,41 ( ), normalmente

utilizado para medidas de aceleración (No gSE).

Peaktopeak; doble del anterior. Es utilizado normalmente para medidas de desplazamiento

y aceleración.

RMS; es el utilizado normalmente para valores de velocidad de vibración.

True peak; valor pico real de la señal. Usado en algunos casos para medidas especiales en

cajas de engranajes.

True peak-peak. Valor pico a pico real de la señal.

Figura 5.10. Ventana correspondiente a la creación de la recolección de datos.

b) Configuración espectral.

- Banda base y frecuencia máxima.

La definición de espectro requiere por su naturaleza definir una frecuencia máxima de medida,

a partir de la cual no se mostrarán datos en el espectro. Esta frecuencia máxima debe ir acorde con las

frecuencias que esperamos que produzca la máquina. Si el valor definido no coincide exactamente con

los valores disponibles en el colector de datos, este utiliza el valor más próximo superior. En el caso de

nuestra base de datos, se han definido dos recolectores, uno para baja frecuencia que opera hasta una

frecuencia máxima de 15 X y otro para alta frecuencia que muestra información hasta una frecuencia

máxima establecida en 70 X.

- Zoom, frecuencia máxima y mínima.

Esta opción se utiliza en aquellos colectores que pueden realizar un espectro entre dos

frecuencias definidas. En el primer caso se define mediante una frecuencia central y una ventana o

Span, y en el segundo caso, mediante una frecuencia máxima y otra mínima de actuación.

- Número de líneas.

La resolución espectral o frecuencias muy próximas que pueden discriminarse en el espectro,

depende de la frecuencia máxima dividido entre el número de líneas. Por ejemplo un espectro de 100

Kcpm de frecuencia máxima y 800 líneas de resolución, tendrá una discriminación de frecuencias de 125



cpm, lo que viene a decir que frecuencias separadas menos de 125 cpm no podrán discriminarse. La

resolución se puede aumentar de dos formas, bajando la frecuencia máxima o aumentando el número

de líneas (tarda más tiempo en medir).

- Tipos de promedios:

Lineal; es el utilizado normalmente, las medidas se promedian al terminar. Para obtener el

espectro final, los valores a cada bin de frecuencia se suman y se dividen por el número de

promedios.

Síncrono; necesita de un número de promedios alto. Rechazan las frecuencias que no están

en sincronismo con la velocidad de giro. Se utiliza cuando se tiene dos frecuencias de

vibración tan próximas que no podemos discriminarlas y que proceden de dos máquinas

diferentes. Con esta función y utilizando una señal de referencia de giro de una de las

máquinas, se eliminarán las frecuencias que no correspondan con esa máquina.

Exponencial; cada medida se promedia con la media de las anteriores, por lo que las

últimas tienen un peso mayor en el resultado final. Se utiliza cuando se sabe que las

primeras medidas que se van a realizar son menos significativas que las últimas, o bien

cuando el equipo de medida no tiene suficiente memoria para almacenar todas las

medidas necesarias.

Peakhold; se mantiene el valor máximo en todos los promedios a cada pico de frecuencia.

Se utiliza cuando se quiere saber los valores máximos de amplitud ante fenómenos

transitorios.

- Número de promedios.

Número de medidas a promediar para obtener el espectro final.

- Solapamiento.

Tanto por ciento de la señal que se toma de la medida anterior. Se utiliza cuando el tiempo de

medida es crítico y especialmente en caso de frecuencias máximas bajas o un número alto de

promedios.

c) Configuración de las medidas de fase.

Si la casilla “tomar también datos de fase” está marcada, se fuerza al colector a tomar los

valores de fase o diferencia en el tiempo entre una señal y otra. Los valores de fase indican cuando

ocurre un máximo de una señal con respecto al máximo de otra. Para poder medirlos es necesario que

la frecuencia a comparar esté filtrada a una única frecuencia y normalmente asociada a la frecuencia de

giro y que el equipo de medida sea capaz de comparar y medir las dos señales simultáneamente en el

tiempo.

- Canal de fase.

Se define si la medida de fase se realiza por comparación con una referencia. Tach: tacómetro o

estrosboscopio, o por comparación directa entre dos señales (equipo de dos canales).



Como ya se ha comentado anteriormente, se han establecido dos recolectores en nuestra base

de datos, que corresponden a las medidas de baja y alta frecuencia establecidas. En la tabla 5.6 se

muestra los datos correspondientes a dichos recolectores.

Tabla 5.6. Parámetros especificados para los recolectores utilizados en la toma de datos.

CARACTERISTICAS BAJA FRECUENCIA ALTA FRECUENCIA

NOMBRE MEDIDA MM/S MEDIDA G

TIPO DE VENTANA HANNING HANNING

SEÑAL DETECTADA RMS RMS

FRECUENCIA MÁXIMA 15 X 70 X

NÚMERO DE LÍNEAS 1600 800

NÚMERO DE PROMEDIOS 8 4

TIPO DE PROMEDIADO LINEAL LINEAL

SOLAPAMIENTO 0 0

6. Columna “Indicador activo”.

Esta columna es solo para activar o no la definición de medida. En el caso de que la medida no

esté activa, no se recolectarán datos procedentes de dicha medida.

5.3.1.3. PANEL DE DATOS HISTÓRICOS.

En este panel se muestran las medidas históricas, en forma de tabla, ordenadas por fecha de

medida, pudiendo acceder a cualquier medida que se haya hecho sobre el equipo. Consta de 5 columnas

(figura 5.11), que son:

Figura 5.11. Panel de datos históricos.

1. Columna “Fecha”.

Muestra la fecha en la que se realizó la medida.

2. Columna “Hora”.

Muestra la fecha y la hora de la medida, las cuales se pueden modificar.

3. Columna “Tipo de almacenamiento”.

Indicativo de medidas normales o especiales.



NUEVA; medida que en los sistemas on-line se sobre escribirá por la siguiente. Usada para

mantener el límite de medidas definido.

MEDIDA BASE; muestra por defecto la primera medida realizada. Esta medida nunca se

borrará por las condiciones de medidas impuestas.

INACTIVA; se borrará con la próxima medida.

PERMANENTE; no se ve afectada por los límites de almacenamiento establecidos.

PRE-TRIP; medida previa a un disparo o alarma.

RUIDO; indicativo de una señal incorrecta.

NO PROGRAMADA; medida realizada fuera de ruta.

NO ESTADÏSTICA; no utilizada para cálculos de alarmas estadísticas.

CI REFERENCE; medida de referencia para el gráfico de centro de línea de eje.

4. Columna “Sello de calidad”.

Define si la medida puede ser dudosa por errores o fallos en los sensores o cableado.

BUENA; indicativo de que la señal ha sido medida correctamente.

INDETERMINADO; dudoso.

BAJO REVISIÖN; la medida queda en observación.

MALA; medida defectuosa.

5. Columna “Amplitud”.

Muestra el valor máximo de amplitud que se ha detectado en la medida.

5.3.1.4. PANEL DE ALARMAS.

El último panel que compone la base de datos de Emonitor es el panel de alarmas, dónde se

establecerán las alarmas espectrales y de magnitud para poder identificar de manera automática si

existe alguna anomalía en el equipo después de haber realizado la medida de vibración. Este panel

consta de cinco columnas:

1. Columna “Severidad de alarma”.

Esta columna define la severidad de alarma en una escala de 1 a 10, predefinida y configurable.

La escala de severidad se puede cambiar desde el menú configuración, configurándolas de tal forma que

resulte lo más intuitivo posible para el analista de vibraciones, estando el orden de presentación de

menor severidad a mayor.

Para la caracterización de las alarmas que componen la base de datos, se han definido tres

niveles de severidad, siendo éstos, normal (severidad 1), advertencia (severidad 2) y crítico (severidad

3).

2. Columna “Método”.



La segunda columna es desplegable y define el método usado para definir el valor de alarma. El

programa permite utilizar diferentes métodos para su utilización:

- Constante. Valores de alarma definidos de valor constante.

- Estadísticos. Valores calculados de forma estadística, a partir de los valores históricos.

- Indicador estadístico. Dinámico que cambia en función de las lecturas.

- Comparativo. Alarma establecida por comparación con otros valores, típicamente el último

valor medido o el valor base de referencia.

3. Columna “Definición de alarma”.

En función del método seleccionado, en esta columna se propone diferentes definiciones para

establecer las alarmas de magnitud y de espectro. Como el método que se emplea en nuestra base de

datos es el de método constante, solo se verá las definiciones respecto a dicho método, que son las

alarmas de magnitud constante y de banda constante para espectros.

En las alarmas de magnitud, habría que definir los siguientes campos:

a) Tipo de dato, especificar si se trata de magnitud o fase.

b) Tipo de alarma, si es a nivel superior o inferior.

c) Valor de alarma.

Para las alarmas de espectro, se selecciona la opción de constante de banda en el menú

desplegable, habiendo que especificar:

a) Tipo de alarma, si es inferior o superior, es decir si se aplica la alarma para valores por encima o

por debajo del valor límite establecido.

b) Marcar la casilla de usar conjunto de banda de categorías si fuese este el caso, no siendo así en

nuestra base de datos.

c) Usar juego de banda personalizado, esta es la que se ha seleccionado para la elaboración de las

alarmas espectrales definidas en nuestra base de datos.

El juego de bandas se realiza con anterioridad a rellenar los datos de este panel, y se lleva a

cabo desde el menú configuración, en la opción de conjunto de bandas.

Se han definido 4 conjunto de bandas, dos para los fallos en motores para baja y alta

frecuencia, y los otros dos para bombas, tanto para baja como para alta. En la tabla 5.7, 5.8, 5.9 y 5.10se

muestran estos conjuntos de bandas, con sus rangos frecuenciales y severidad de amplitud, realizado en

base a la norma ISO 10816.

4. Columna “Activo”.

Es para indicar si la alarma está activada (marcando un SÍ en dicha columna) o desactivada. Una

alarma desactivada es como si no existiera a efectos de su aplicación.

5. Columna “Activador”.

Es para indicar si la alarma se envía o no al colector de datos cuando se carga la ruta

correspondiente, con el fin de avisar en campo a los operarios que realizan las medidas en los equipos.



Tabla 5.7. Conjunto de bandas establecidas en el motor a baja frecuencia.

DENOMINACIÓN BANDA

TIPO FRECUENCIA INICIAL

FRECUENCIA FINAL

VALOR ALARMA

VALOR FALLO

SUBSÍNCRONO Banda max. 0,1 X 0,8 X 1 mm/s 1,5 mm/s

1X Banda max. 0,8 X 1,2 X 4,5 mm/s 6,75 mm/s

2X Banda max. 1,2 X 2,2 X 2 mm/s 3 mm/s


100 HZ Banda max. 98 Hz 102 Hz 1,75 mm/s 2,6 mm/s

HOLGURAS Suma band 1,8 X 8,2 X 2,5 mm/s 3,75 mm/s

RODAMIENTOS Suma band 5,8 X 13,2 X 2,5 mm/s 3,75 mm/s

2X-3X Suma band 1,8 X 3,2 X 2,5 mm/s 3,75 mm/s

Tabla 5.8. Conjunto de bandas establecidas en el motor a alta frecuencia.

DENOMINACIÓN BANDA


FRECUENCIA FINAL

VALOR ALARMA

VALOR FALLO

BARRAS Banda max. 25 X 70 X 0,85 g 1,30 g

ROD. ARMONICO Suma band 15 X 35 X 0,65 g 1 g

Tabla 5.9. Conjunto de bandas establecidas en la bomba a frecuencia.

DENOMINACIÓN BANDA


FRECUENCIA FINAL

VALOR ALARMA

VALOR FALLO








PASO ÁLABE Banda max. 3,8 X 8,2 X 4,5 mm/s 7 mm/s

Tabla 5.10. Conjunto de bandas establecidas en la bomba a alta frecuencia.

DENOMINACIÓN BANDA


FRECUENCIA FINAL

VALOR ALARMA

VALOR FALLO


CAVITACIÓN Suma band 35 X 70 X 0,65 g 1 g

Para las alarmas de magnitud, se ha considerado que una magnitud está en alarma si el valor

RMS obtenido se encuentra en un rango de 3 a 5 mm/s, siendo este magnitud normal si se encuentra

por debajo de los 3 mm/s y crítico si supera los 5 mm/s.



5.3.2. PROCESO DE CARGA Y DESCARGA.

En este apartado se procede a explicar cómo cargar las estaciones de bombeo a las cuales hay

que realizarle una inspección predictiva en el colector de datos, así como el proceso de descarga una vez

finalizada la ruta de inspección y se hayan tomado los datos relativos a la vibración del equipo.

Antes de proceder a la carga de estaciones, éstas deben ser creadas como listas de medida

dentro de la base de datos de Emonitor, para poder ser reconocidas como rutas de inspección. Tras

finalizar el proceso de creación de la base de datos, en donde se tiene todas las estaciones junto a sus

grupos de bombeo susceptibles a ser analizadas en el panel de jerarquía, se procede entonces a la

creación de listas de medida de dichas estaciones.

Este procedimiento es muy sencillo y rápido, se selecciona la estación en el panel jerarquía la

cual se quiere crear su pertinente lista de medida, y a continuación se pulsa el icono mostrado en la

figura 5.12. Al pulsar dicho icono, dicha estación, junto a sus grupos de bombeo, así como sus puntos de

medida y medidas establecidas, quedan etiquetadas y preparadas para ser almacenados como una lista

de medida.

Figura 5.12. Icono de etiquetado de listas para su creación como ruta de inspección

El siguiente paso es guardar la lista, accediendo a dicho campo desde el menú “listas”, y

seleccionar la opción guardar lista. Una vez allí, habrá que especificar:

1. Nombre de la lista, normalmente coincide con el nombre de la estación de bombeo.

2. Tipo de lista, donde se seleccionada programada.

3. Seleccionar el colector de datos, en nuestro caso, el Data Pac 1250.

Se procederá del mismo modo hasta crear tantas listas de medida como estaciones de bombeo

contenga la base de datos, que como ya se ha comentado, consta de 21 estaciones de bombeo.

Creados las listas de medida, las estaciones están listas para ser cargadas en el colector de

datos, pues ya se encuentran preparadas y caracterizadas como rutas de inspección. El proceso de carga

se selecciona desde el menú listas, o bien pulsando el icono destinado a carga/descarga de rutas de

inspección. Se accede pues a la ventana la cual se muestra en la figura 5.13. En dicha ventana se

muestran todas las listas creadas en la base de datos, de las cuales se seleccionará aquellas que vengan

reflejadas en la orden de trabajo a las cuales habrá que realizarle la ruta de inspección.

Seleccionadas las listas de las estaciones las cuales hay que realizarle la recolección de datos, el

siguiente y último paso para finalizar el proceso de carga es pulsar la flecha roja mostrada en la figura

5.13, la cual indica que las listas seleccionas se pasarán de la base de datos de Emonitor al colector de

datos.



Figura 5.13. Proceso de carga y descarga de rutas de inspección.

Finalizado el proceso de carga, el operario ya tiene todo lo necesario para ejecutar las

operaciones indicadas en la orden de trabajo. Una vez haya concluido la ruta de inspección, el colector

de datos contiene pues toda la información relativa a la vibración del equipo, y el siguiente paso es

descargar dicha información en la base de datos para proceder al análisis espectral y diagnosticar el

grupo de bombeo.

El proceso de descarga se realiza simplemente, pulsando el icono correspondiente a la

transferencia de datos entre Data Pac 1250 y base de datos, seleccionando previamente las listas las

cuales se desea descargar. Antes de proceder a la descarga de archivos, es importante que en el menú

correspondiente a la descarga de archivo este marcada la opción de “actualizar alarma tras la descarga”,

pues de ser así, las alarmas que se establecieron en el apartado anterior para comprobar si algún grupo

de bombeo no cumple con las especificaciones para poder considerarlo que está en buen estado, se

actualizarán automáticamente sin necesidad de proceder a la actualización manual.

5.3.3. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS DATOS OBTENIDOS.

Una vez concluida la ruta de inspección y descargados los datos obtenidos en EMONITOR, se

procede a evaluar el resultado obtenido de la medición con el objetivo de realizar un diagnóstico a la

máquina.

Lo primero que hay que realizar es actualizar los valores de severidad de alarma con el fin de

observar en qué estado se encuentra el grupo de bombeo al cual se le ha realizado la medición. Esta

actualización de severidad se realiza automáticamente tras la descarga de datos si y solo si está marcada

la opción de actualizar severidad de alarma en las opciones de descarga tal y como se vio en el apartado

anterior. En el caso de que dicha opción no esté marcada, se puede realizar manualmente de dos

maneras, la primera es accediendo al menú herramientas y seleccionar la opción de severidad de



alarma, y la segunda es simplemente pulsar el icono de actualización de severidad de alarma, mostrado

en la figura 5.14.

Figura 5.14. Icono de actualización de alarma.

Actualizados los niveles de severidad de alarma, se mostrará en el panel de jerarquía el estado

en el que se encuentra la estación. Si junto a la estación aparece un icono de color verde, es indicativo

de que los grupos de dicha estación están en perfecto estado y por ende, todos los puntos de medida

están en valores aceptables de vibración. En cambio, si el icono es de color amarillo o rojo, que indican

que la estación se encuentra en advertencia o crítica respectivamente, indica que algún grupo de

bombeo ha sobrepasado el nivel de alarma especificado y habría que proceder a su estudio de

evaluación. Hay que tener en cuenta que si una estación está en fase crítica, implica que al menos un

punto de medida se encuentra en nivel crítico.

El procedimiento es el siguiente, se identifica y selecciona el grupo de bombeo el cual se

encuentra en nivel de advertencia o nivel crítico según proceda de los resultados obtenidos. Al

seleccionar el grupo de bombeo correspondiente, aparece tanto en el panel de ubicaciones como en el

panel de medidas aquellos puntos de medidas los cuales están en alarma, así como que medida sobre

dicho punto está en alarma. Evidentemente, los puntos de medida que se encuentran en verde no se

analizarán, pues éstos se encontrarían en perfecto estado. En la figura 5.15 se muestra una ilustración

gráfica de lo que se está comentando.

Identificados los puntos de medidas los cuales no cumplen con las especificaciones de alarma

establecidas, el siguiente paso sería examinar el por qué no cumplen con dicha especificación, es decir,

proceder a diagnosticar el estado de la máquina. Al seleccionar un punto de medida que se encuentra

en alarma, ya sea crítico o advertencia, aparece en el panel de medidas aquellas medidas de las que

dicho punto no cumple las especificaciones de alarma. A continuación, una vez se haya visto que

medidas de dicho punto sobrepasa los niveles de alarma, se selecciona sobre dicho panel aquella

medida y se procede entonces al análisis de vibración, mediante el uso de gráficos.

Figura 5.15. Estado de alarma en el que se encuentran las estaciones de bombeo tras la última medida realizada.



Existen muchos tipos de gráficos, sin embargo, en nuestro análisis solo se utilizan tres, en

función de la medida la cual se encuentra en alarma, que son, análisis de vibración para el caso de que el

tipo de medida sea de magnitud global, espectro para la medida espectral y análisis de banda de

frecuencia con el fin de observar rápidamente qué modo de fallo se está presentando, de los

especificados en los conjuntos de bandas.

En la figura 5.15, se está analizando la estación de “Agua Bruta”, la cual, tras su descarga

aparecía a nivel crítico, lo que es indicativo de que al menos uno de sus grupos de bombeo se encuentra

a nivel crítico. Como puede observarse en la figura, el grupo de bombeo número 4 se encuentra,

efectivamente a nivel crítico. Se selecciona un grupo de bombeo, tal y como se muestra en la figura, se

ha seleccionado el grupo de bombeo 1 el cual se encuentra en nivel de advertencia. Tal y como se ha

comentado con anterioridad, al seleccionar el grupo de bombeo el cual se quiere examinar aparecen en

el panel ubicación aquellos puntos de medidas los cuales se encuentran en alarma, y seleccionando los

puntos de medida, se muestra en el panel de medida que medida es la que está en alarma. En el caso

que se muestra en la figura, se tiene que el único punto de medida el cual se encuentra en alarma es el

punto de medida número 001, correspondiente a la dirección horizontal del motor en el lado opuesto al

acoplamiento. Al seleccionar dicho punto, se muestra en el panel de medidas, qué medidas se

encuentran en alarma. En este caso, tal y como se observa, las medidas que se encuentran en alarma

son las dos correspondientes a baja frecuencia, tanto la medida correspondiente a magnitud global

como la correspondiente a la medida espectral. A continuación y como último paso, se selecciona la

medida que se desea evaluar y según sea una u otra, seleccionar el gráfico correspondiente para

proceder a su análisis.

Tal y como ya se ha comentado, en el caso de que la medida que se encuentre en alarma sea

una medida de magnitud, se seleccionará para visualizar los resultados el gráfico correspondiente a

análisis de vibración (figura 5.16).

Este gráfico consta de tres gráficos, el primero de ello muestra el espectro correspondiente a

dicho punto de medida, el segundo muestra en cascada la evolución espectral que se ha ido obteniendo

en cada medición realizada sobre dicho punto del correspondiente grupo de bombeo, y el tercero,

muestra la evolución de la medida global en valor RMS y en las unidades indicadas en el panel de

medida, es decir, en mm/s o en g’s. Para evaluar la magnitud global, el estudio se centrará en este

último gráfico, donde se muestra la evolución del valor global en RMS de cada medida realizada sobre

dicho punto de ese grupo de bombeo. Este gráfico no muestra mucha más información, solo indica el

valor obtenido y si dicho valor sobrepasa algunos de los límites de alarma que se han establecido. Bajo

el gráfico se muestra la información relativa a dicho punto de medida, es decir, punto al que pertenece,

grupo de bombeo, estación, velocidad de giro y fecha en la que se realizó la medida.

Figura 5.16. Tercera ventana del gráfico análisis de vibración, donde se muestra la evolución de la magnitud global.



En dicho punto se han realizado 5 mediciones, cada una especificada con la fecha

correspondiente en la que se realizó la medición. Se observa como dicho punto ha ido evolucionando

desde un nivel crítico de aproximadamente 13 mm/s (eje de ordenadas) hasta establecerse en un

umbral por debajo del nivel de advertencia establecido, una vez se ha corregido los problemas los cuales

estaban ocasionando dicha alarma en el equipo.

En el caso de que la medida de alarma sea espectral, se acudirá al gráfico de espectro, el cual se

muestra en la figura 5.17. En dicho gráfico se obtiene de forma precisa el espectro obtenido en la

medición de dicho punto, pudiendo evaluar según el espectro obtenido, que es lo que está sucediendo

en el grupo de bombeo.

Figura 5.17. Gráfico espectro de una señal vibratoria.

Según se observa en la figura, podría deducirse que se tiene un problema de holguras pues

presenta un espectro típico de dicho problema, sin embargo los valores de amplitud de los picos de

vibración obtenidos no son muy severos para poder considerarlos como tal, además ahora se verá como

dichos valores están por debajo del umbral de advertencia especificado para holguras, cuyo rango de

aplicación va desde el 1,8 X al 8,2 X. En la figura 5.18se muestra el mismo espectro mostrando los

niveles de advertencia y alerta especificados.

En el eje de abscisas se muestran las frecuencias más relevantes de las que se ha obtenido

información, pudiendo verlas bien en Hz, en C.P.M o en órdenes, siendo esta última la manera más

cómoda para estudiar el espectro de vibraciones. En el eje de ordenadas se muestra la amplitud en

mm/s o en g’s, según proceda, de las frecuencias obtenidas. Tal y como se observa en el espectro de la

figura, el valor más representativo viene dado por la frecuencia 3 X, cuya amplitud es de 2,8 mm/s.

Las bandas de alarma mostradas en el espectro se especifican desde el menú “plot”, donde

además de poder visualizar las bandas de alarma sobre el espectro, se pueden especificar más

parámetros que nos ayuden a entender con mayor facilidad el resultado espectral. Así pues, se puede

indicar el tipo de cursor que quiero establecer para ir viendo las medidas sobre el espectro. Los cursores

que más se utilizan son:



- Normal, este cursor sirve para ir moviéndose por el espectro punto a punto, mostrando para

cada frecuencia que marque el cursor el valor en mm/s o g’s que se ha obtenido.

- Banda, que sirve para fijar el cursor entre una banda de frecuencias deseada y obtener el valor

global de dicha franja. Es muy útil para ver aquellas bandas que se establecieron como “suma

banda”, y comprobar si dicho valor global supera o no el límite establecido por dicha banda.

- Armónicos, al seleccionar este cursor, hay que especificar a su vez el número de armónicos que

quiero que aparezcan en el gráfico. Es muy útil para identificar rápidamente los armónicos de

otras frecuencias, y se utiliza básicamente para ver si existe algún fallo en rodamientos, pues

estos suelen presentarse por frecuencias no síncronas a la velocidad de giro.

Figura 5.18. Medida espectral con las señales de alarma establecidas.

Además de esto, en el menú plot se puede configurar el rango de valores de los ejes x e y, para

el caso en que se quiera centrar la información en ciertos valores específicos del espectro para

examinarlos con más detalle. Así mismo, también trae la opción de aplicar el filtro en caso de que en

dicha medida se haya especificado con anterioridad en el panel de medida.

El último gráfico que suele utilizarse para diagnosticar el grupo de bombeo es el de análisis de

banda de frecuencias, mostrado en la figura 5.19, y en el que se puede identificar se una manera rápida

los modos de fallo que pudiesen estar presente en el grupo de bombeo. Al igual que ocurría con el caso

espectral, aquí también se pueden modificar los valores de los ejes de coordenadas al igual que

establecer las alarmas con el fin de poder visualizarlas en el gráfico.

A pesar de que este gráfico muestra una información rápida respecto a los modos de fallos que

pudiesen están ocurriendo en el equipo, no traslada al espectro hacia un segundo plano, pues el

espectro sigue siendo el gráfico de análisis más importante y que más información aporta. Además en



muchos grupos de bombeo los cuales funcionan con variador de frecuencia se da el caso de que a veces

la velocidad de giro de la máquina es menor a la velocidad de giro con la que gira normalmente. Si se

realiza la medición en este caso, se puede obtener una alarma en la banda subsíncrona, puesto que la

velocidad de giro de la máquina corresponde a orden inferior al 0,8 X. Si solamente nos fijásemos en el

gráfico de análisis de bandas, no nos percataríamos de lo que realmente está ocurriendo, y es que dicha

frecuencia corresponde a la velocidad de giro de la máquina y no a una subsíncrona.

Figura 5.19. Gráfico de análisis de banda de frecuencias, en el que se muestra el valor global de los modos de fallo

presentes.

A modo de ejemplo, se presenta los resultados, recogidos en la tabla 5.11 en valores RMS, que

se obtuvieron tras realizar la medida de vibración en un grupo de bombeo que funciona con variador de

frecuencia.

Tabla 5.11. Valores RMS obtenidos tras la medición de vibración de un grupo de bombeo.

PUNTO DIRECCION NOMENCLATURA VALOR RMS

001 HORIZONTAL MOTOR LOA – 1H 1,2

VERTICAL MOTOR LOA – 1V 1,04

002 HORIZONTAL MOTOR LA – 2H 1,33

VERTICAL MOTOR LA – 2V 1,31

AXIAL MOTOR LA – 2A 2

003 HORIZONTAL BOMBA LA – 3H 1,37

VERTICAL BOMBA LA – 3V 0,86

004 HORIZONTAL BOMBA LOA – 4H 1

VERTICAL BOMBA LOA – 4V 0,76

AXIAL BOMBA LOA – 4A 0,56

Tal y como se observa, los valores RMS obtenidos son bajos, sin embargo se alcanzan valores de

advertencia y de alarma en el punto 2 del motor en las direcciones verticales y axiles respectivamente, a



baja frecuencia, tal y como se muestra en la figura 5.20 correspondiente al panel ubicación una vez

establecidas y actualizadas las alarmas tras la descarga de datos.

Figura 5.20. Panel ubicación tras proceder a la actualización de alarmas.

Inspeccionando el espectro (figura 5.21) se tiene que el 1X que corresponde a la velocidad de

giro se da a la frecuencia de 19,5 Hz, que en órdenes supone un 0,79X. Tal y como están estructuradas

las alarmas por banda en Emonitor (ver tabla 5.7 a 5.10), a esta frecuencia le corresponde la banda

subsíncrona, lo que conlleva a error, puesto que esta frecuencia es la correspondiente al 1X. Por tanto,

se muestra ambas señales de alarma porque el valor del 1X (0,79X) supera los umbrales de alarma para

la banda subsíncrona, sin embargo el grupo de bombeo se encuentra en perfectas condiciones puesto

que esta frecuencia corresponde a la velocidad de giro del motor, y su valor de vibración está por debajo

del umbral de advertencia para considerar un desequilibrio en el mismo.

Figura 5.21. Espectro de vibración.



Se concluye que el grupo de bombeo se encuentra en perfectas condiciones, y que todo ha sido

un error de Emonitor al considerar la frecuencia de giro (0,79X) en la zona subsíncrona, pues así está

establecido, ya que la banda del 1X abarca desde el 0,8X al 1,2X. Por tanto, de no haberse analizado el

espectro, se podría haber llegado a una confusión que diera lugar a tomar una decisión totalmente

incorrecta sobre el estado del equipo.

Finalizado el estudio de resultados analizados en los gráficos, se procede pues a elaborar un

informe del estado en el que se encuentra el grupo de bombeo pertinente y las medidas correctoras que

habría que realizar en caso de que se haya encontrado alguna anomalía en el equipo. El informe está

constituido por:

1. Modos de fallos encontrados.

2. Severidad del daño, comparando el valor obtenido con los datos históricos.

3. Diagnóstico.

4. Medidas correctoras.

5.4. ETAPA DE MEDICIÓN Y ANÁLISIS.

5.4.1. ANALIZADOR DE VIBRACIONES. EL COLECTOR DE DATOS.

El colector de datos es un equipo usado durante una ruta de medición, una vez cargadas las

listas desde el software de análisis de vibración, aunque también permiten realizar medidas no

programadas, caracterizando el colector de datos para realizar está función, es decir, definir el tipo de

medida, el filtro a aplicar, etc. Son equipos portátiles y tienen buena capacidad de memoria, si bien es

cierto es posible realizar algún análisis preliminar con los datos tomados en terreno, se deben descargar

los datos tomados en la ruta al software especializado de análisis que cuenta con los datos históricos y

muchos más recursos de análisis. El modelo que aquí se utiliza es el dataPAC 1250, colector

proporcionado por la empresa Rockwell Entek IRD.

A la hora de escoger un colector de datos hay que tener en cuenta ciertos factores como son:

a) Número de líneas.

Se refiere al número de divisiones que presentará el espectro una vez calculado. Los colectores

no tienen un valor único para este punto, sino que ofrecen una gama de número de líneas en función de

las necesidades del equipo y tipo de análisis que se realizará. El dataPAC 1250 dispone de 400 líneas

hasta 6400, siendo suficiente para la obtención de datos para nuestro análisis puesto que demandamos

un número de líneas máximo de 1600. La resolución en frecuencias está íntimamente ligada con el

número de líneas seleccionado siendo la mínima división que podremos ver en el espectro, donde el

incremento de frecuencias será igual a la frecuencia máxima que se quiere obtener dividido por el

número de líneas empleado. Por tanto a mayor número de líneas menor será el incremento frecuencial,

es decir, menor división en el eje de abscisas de nuestro espectro.

b) Número de bits.



Está relacionado con la exactitud que tendrá nuestra medición en amplitud, es decir, el número de bits

de nuestro equipo nos dirá en cuántas partes se puede dividir la escala de amplitud, la cual está dada en

base 2 como sigue:

c) Promedios.

Se debe tener un evento representativo del fenómeno que se está midiendo, para asegurar así la

repetitividad de las mediciones y poder tener una evaluación óptima de la condición de una máquina, es

por eso que durante el período de medición se realizan varias mediciones y se promedian para entregar

una señal que represente con más fiabilidad la realidad del estado que presenta el equipo.

El dataPAC 1250 utiliza un promediador lineal que opera de la siguiente forma: el primer

espectro se obtiene y se guarda en memoria, se obtiene entonces un segundo espectro y se promedia

con el primero y así sucesivamente.

Tal y como se ha ido comentando a lo largo del proyecto, uno debe diagnosticar la existencia de

alguna anomalía basándose en la frecuencia, y evaluar la severidad en función de las amplitudes

encontradas, y es por eso que es fundamental tener algunos métodos para refinar el análisis en

frecuencias, como son:

1. Aumentar el número de líneas.

Como se ha comentado anteriormente se tiene una cierta cantidad de líneas para realizar la

ruta de inspección, que son 1600 líneas para las mediciones a baja frecuencia y de 800 líneas para las de

alta, tal y como está especificado en la base de datos del software de vibraciones. Este número de líneas

puede ser incrementado hasta un total de 6400, que es el tope que permite el dataPAC 1250. Con esto

se conseguiría tener una resolución en frecuencias drásticamente mejor, siendo necesario a la hora de

diagnosticar problemas en barras de motores puesto que la frecuencia de deslizamiento de los motores

es muy baja y es difícil distinguirla en un principio.

2. Disminuir la frecuencia máxima.

Esta opción es también simple de realizar, que es como la aplicación de un filtro de paso bajo,

dejando fuera del análisis aquellas frecuencias que no nos interesan mayormente.

3. Realizar un zoom dinámico.

Esto consiste en concentrar todas las líneas del espectro en una región de interés, despreciando

el resto del espectro donde las condiciones son normales.

5.4.2. ETAPAS DEL ANÁLISIS.

Una vez realizada la ruta esta deberá ser descargada a la computadora que contenga el

software de vibraciones EmonitorOdyssey para poder obtener la información necesaria a partir de los

datos medidos en campo, sin embargo, no siempre se tendrá que la persona que recoge la información



será quien analice la información del software, que es lo que precisamente sucede, mientras que la

recopilación de datos en campo es llevado a cabo por operarios, la información contenida en Emonitor

es evaluada por el técnico de mantenimiento. Esta etapa recibe el nombre de transmisión de la señal.

En el etapa de análisis, el técnico de mantenimiento revisará las tendencias para las variables

críticas definidas durante la definición de la ruta de vibración, y en función de estas comparaciones se

necesitarán mediciones más precisas con parámetros ya establecidos de antemano y que deberán ser

dominados por el analista para que se tenga información más fina del estado real de los equipos de

monitoreo.

Por otro lado, el especialista deberá tener acceso a información complementaria tanto del

mantenimiento de la estación como los stock de repuestos, historial de diagnóstico anteriores,

catálogos de equipos y repuestos, etc. Una componente importante y que nunca debe dejarse de lado

es la de preguntar al personal encargado de realizar la ruta de inspección, pues su información es

fundamental la mayoría de las veces para descartar causas posibles de fallos.

Una vez analizada toda la información contenida en el software de los datos medidos en

campo, se procede a la etapa de decisión donde se debe realizar el diagnóstico del estado del equipo,

programar mantenciones o paradas del grupo de bombeo si fuese necesario, o la de emitir una nueva

orden de trabajo sobre el mismo equipo y en base a estos resultados tomar la decisión final.


Casos Prácticos de Análisis de Vibraciones Página 108

6. CASOS PRÁCTICOS DE ANÁLISIS DE VIBRACIONES.

6.1. CASO PRÁCTICO 1. DESEQUILIBRIO.

Este primer caso se corresponde con la toma de datos, análisis y diagnóstico mediante

vibraciones de un grupo de bombeo vertical de una de las estaciones, en las que se obtuvo un problema

evidente de desequilibrio. Dicha estación está compuesta por 8 grupos de bombeos similares,

caracterizados por los valores que se muestran en la tabla 6.1 y 6.2.

Tabla 6.1. Modelo de motor y bomba.

EQUIPO FABRICANTE NÚMERO DE SERIE

MOTOR ALCONZA 1. 847. 008

BOMBA WORTHINGTON M - 134704

Tabla 6.2. Datos característicos del grupo de bombeo.

PARÁMETRO VALOR UNIDADES

CAUDAL 75 l/s

VELOCIDAD DE GIRO 1470 rpm

ALTURA MANOMÉTRICA 53 mca

TENSIÓN 380 V

POTENCIA 75 kW

FRECUENCIA 50 Hz

INTENSIDAD 133 A

FACTOR DE POTENCIA 0,9 -

GRADO DE ESTANQUEIDAD 55 -

Antes de comenzar, se muestran en las tablas 6.3, 6.4 y 6.5, las características de medidas

asociadas a dicho grupo de bombeo, las cuales han sido cargadas en el colector para la toma de datos,

así como los puntos de medida donde se ha de colocar el transductor (acelerómetro), y los valores de

alarma establecidos. En la figura 6.1, se especifica de forma gráfica la ubicación de dichos puntos de

medida en dónde hay que colocar el transductor para la toma de datos de vibración.

Tabla 6.3. Ubicación de los puntos de medida.

UBICACIÓN POSICIÓN Nº MEDIDA DIRECCIÓN

MOTOR LOA – 1R1 001 1 RADIAL 1

MOTOR LOA – 1R2 001 2 RADIAL 2

MOTOR LA – 2R1 002 3 RADIAL 1

MOTOR LA – 2R2 002 4 RADIAL 2

MOTOR LA – 2A 002 5 AXIAL

BOMBA LA – 3R1 003 6 RADIAL 1

BOMBA LA – 3R2 003 7 RADIAL 2



Figura 6.1. Ubicación de puntos de medida sobre el grupo de bombeo vertical.

Tabla 6.4. Características establecidas para la recolecta de datos.

PARAMETRO BAJA FRECUENCIA ALTA FRECUENCIA

RECOLECTOR EMONITOR MEDIDA MM/S MEDIDA G

TRANSDUCTOR ACELERÓMETRO ACELERÓMETRO

VENTANA HANNING HANNING

SEÑAL DETECTADA RMS PEAK



PROMEDIADO 12 4

FILTRO - CORTE BAJO 15 X

Tal y como puede observarse en la tabla 6.4, en baja frecuencia no se dispone de la necesidad

de tener que aplicar ningún filtro en la medida puesto que sólo nos interesa tomar las datos hasta la

frecuencia de 15 X rpm del motor. En alta frecuencia, la cual se ha establecido hasta 70 X rpm del motor,

si se ha establecido un filtro de corte bajo a 15 X, el cual solo deja pasar frecuencias mayores que esta.



Tabla 6.5. Umbrales de alarma establecidos.

DENOMINACIÓN BANDA


FRECUENCIA FINAL

VALOR ALARMA

VALOR FALLO













El 6 de agosto de 2012 se programó una ruta de inspección para medir la vibración de este grupo de

bombeo, obteniendo los siguientes valores globales RMS (tabla 6.6):

Tabla 6.6. Valores globales RMS medidos en el grupo de bombeo.

UBICACIÓN POSICIÓN VALORES RMS

MOTOR LOA – 1R1 001 12,2

MOTOR LOA – 1R2 001 6,34

MOTOR LA – 2R1 002 2,88

MOTOR LA – 2R2 002 1,06

MOTOR LA – 2A 002 1,07

BOMBA LA – 3R1 003 1,26

BOMBA LA – 3R2 003 0,65

De los valores globales obtenidos se comprueba rápidamente que algo anómalo debe estar

sucediendo en el lado opuesto al acoplamiento del motor debido a los altos valores globales obtenidos.

En la medida espectral (figura 6.2) se encontró que el grupo de bombeo sufría un fuerte desequilibrio

en el lado opuesto al acoplamiento (punto 1), más pronunciado en la dirección radial 1, alcanzando un

valor de 12 mm/s.

Figura 6.2. Espectro lado opuesto acoplamiento del motor, dirección radial 1.



Todo desequilibrio se corrige con una compensación de masa en el punto adecuado, es decir, la

solución se basó en realizar un equilibrado del motor. Tras realizar la acción preventiva oportuna se

observa como los valores RMS han disminuido drásticamente (tabla 6.7), obteniendo valores aceptables

en la medida actual. Los valores en la medida anterior correspondiente al 06/08/2012 en el punto 1 del

motor, lado opuesto al acoplamiento, eran consecuencias de un fuerte desequilibrio que sufría el

equipo, arreglado tal y como se comprueba en los datos de la nueva medida.

También se comprueba que el punto 1 del motor es el más crítico puesto que estos grupos de

bombeo son muy esbeltos y la posición desde dicho punto hasta el acoplamiento es el que tiene el

mayor recorrido, por tanto, cualquier desequilibrio que experimente el grupo de bombeo se verá más

identificado en el punto 1 del motor, tal y como puede comprobarse en los valores obtenidos en la tabla

6.7.

Tabla 6.7. Valores RMS medidos tras la corrección del desequilibrio.

PUNTO DIRECCIÓN NOMENCLATURA RMS ACTUAL RMS ANTERIOR

001 RADIAL 1 MOTOR LOA – 1R1 2,33 12,2

001 RADIAL 2 MOTOR LOA – 1R2 2 6,34

002 RADIAL 1 MOTOR LA – 2R1 0,68 2,88

002 RADIAL 2 MOTOR LA – 2R2 0,71 1,06

002 AXIAL MOTOR LA – 2A 0,73 1,07

003 RADIAL 1 BOMBA LA – 3R1 0,28 1,26

003 RADIAL 2 BOMBA LA – 3R2 0,62 0,65

En la figura 6.3 se muestra el espectro de la medida del punto 1 correspondiente al lado

opuesto al acoplamiento del motor una vez realizada la acción preventiva, y puede observarse como el

valor correspondiente al 1X que ocasionaba el desequilibrio del grupo de bombeo ha bajado

considerablemente hasta límites de amplitud aceptables.

Figura 6.3. Espectro lado opuesto acoplamiento del motor, dirección radial 1, después de acción correctiva.



6.2. CASO PRÁCTICO 2. DESALINEACIÓN.

Se presenta a continuación un caso de desalineación y su posterior corrección en un grupo de

bombeo horizontal en una de las estaciones.

En la tabla 6.8 y 6.9 se muestra las características técnicas de dicho grupo de bombeo, así

mismo en las tablas posteriores, 6.10, 6.11 y 6.12 se especifican las características de medidas asociadas

a dicho grupo de bombeo, las cuales han sido cargadas en el colector para la toma de datos, así como

los puntos de medida donde se ha de colocar el transductor (acelerómetro), y los valores de alarma

establecidos. En la figura 6.4, se especifica de forma gráfica la ubicación de dichos puntos de medida en

dónde hay que colocar el transductor para la toma de datos de vibración.

Tabla 6.8. Modelo de motor y bomba.

EQUIPO FABRICANTE NÚMERO DE SERIE

MOTOR INDAR-CONSTRUCCIONES ELCOM 109776

BOMBA WORTHINGTON M 129246

Tabla 6.9. Datos característicos del grupo de bombeo.

PARÁMETRO VALOR UNIDADES

CAUDAL 12000 l/min

VELOCIDAD DE GIRO 1450 rpm

ALTURA MANOMÉTRICA 51 mca

TENSIÓN 380 V

POTENCIA 162 kW

FRECUENCIA 50 Hz

INTENSIDAD 308 A

FACTOR DE POTENCIA 0.86 -

GRADO DE ESTANQUEIDAD 23 -

Tabla 6.10. Ubicación de los puntos de medida.

UBICACIÓN POSICIÓN Nº MEDIDA DIRECCIÓN

MOTOR LOA – 1H 001 1 HORIZONTAL

MOTOR LOA – 1V 001 2 VERTICAL

MOTOR LA – 2H 002 3 HORIZONTAL

MOTOR LA – 2V 002 4 VERTICAL

MOTOR LA – 2A 002 5 AXIAL

BOMBA LA – 3H 003 6 HORIZONTAL

BOMBA LA – 3V 003 7 VERTICAL

BOMBA LOA-4H 004 8 HORIZONTAL

BOMBA LOA-4V 004 9 VERTICAL

BOMBA LOA-4A 004 10 AXIAL



Tabla 6.11. Características establecidas para la recolecta de datos.

PARÁMETRO BAJA FRECUENCIA ALTA FRECUENCIA

RECOLECTOR EMONITOR MEDIDA MM/S MEDIDA G

TRANSDUCTOR ACELERÓMETRO ACELERÓMETRO

VENTANA HANNING HANNING

SEÑAL DETECTADA RMS PEAK



PROMEDIADO 12 4

FILTRO - CORTE BAJO 15 X

Tabla 6.12. Umbrales de alarma establecidos.

DENOMINACIÓN BANDA


FRECUENCIA FINAL

VALOR ALARMA

VALOR FALLO













Figura 6.4. Ubicación puntos de medida sobre grupo de bombeo horizontal.



Las medidas obtenidas el 10 de agosto de 2012 se reflejan en la tabla 6.13, en la que puede

verse como los mayores valores RMS están presentes en la dirección horizontal del motor tanto en el

lado acoplamiento como en el opuesto.

Tabla 6.13. Valores globales RMS medidos en el grupo de bombeo.

UBICACIÓN POSICIÓN VALORES RMS

MOTOR LOA – 1H 001 4,81

MOTOR LOA – 1V 001 1,21

MOTOR LA – 2H 002 4,92

MOTOR LA – 2V 002 1,6

MOTOR LA – 2A 002 1,8

BOMBA LA – 3H 003 1,8

BOMBA LA – 3V 003 1,5

BOMBA LOA - 4H 004 1,47

BOMBA LOA – 4V 004 1,078

BOMBA LOA – 4A 004 0,4

De las medidas radiales correspondiente al punto 1, lado opuesto acoplamiento

correspondiente al motor, se observa tanto en dirección horizontal como en vertical, que existe

desalineación paralela, la cual se caracteriza por una alta vibración radial en el 2X observándose con

mayor precisión en la medida horizontal (figura 6.5), superando incluso los 4mm/s. Además se observa

la presencia de picos de vibración en armónicos superiores 4X, 5X, etc. Caso evidente de desalineación

paralela.

Figura 6.5. Espectro del punto 1, lado opuesto acoplamiento del motor, dirección horizontal.



En el lado correspondiente al acoplamiento, aparecen más armónicos, dando lugar a un

problema de holguras, aunque sus valores son bajos como para tener en cuenta el riesgo que alcanza. La

presencia de holgura, que se manifiesta de igual modo en los dos puntos correspondientes a la bomba,

es lo que podría estar causando la desalineación paralela en el punto 1.

En conclusión, se obtuvo una alerta correspondiente al punto 1, en la dirección horizontal,

correspondiente a un valor de vibración de 4 mm/s en el 2X. Como ya se ha comentado anteriormente,

puede ser una posible falla de desalineación paralela. Sin embargo, también se ha dicho que este

síntoma puede ser causado a su vez por la holgura presente en el grupo de bombeo, que se podría

manifestar en forma de desalineación en dicho punto.

En la tabla 6.14 se ilustra los resultados obtenidos de la medición del grupo de bombeo una vez

se ha precedido a la alineación del equipo, puesto que en la medida anterior se obtuvo un nivel de

alerta y se concluyó que derivaba de desalineación horizontal, tal y como indicaban los resultados que

mostrados en los respectivos espectros.

Se procede pues a analizar los nuevos datos obtenidos en la medición realizada en este equipo

el 04/10/2012 y se comparará con los resultados que se obtuvieron en la última medida

correspondiente al 10/08/2012 en el que se detectó el problema de desalineación horizontal.

Tabla 6.14. Valores RMS medidos tras la corrección del desequilibrio.

PUNTO DIRECCIÓN NOMENCLATURA RMS ACTUAL RMS ANTERIOR

001 HORIZONTAL MOTOR LOA – 1H 1,55 4,81

001 VERTICAL MOTOR LOA – 1V 1,1 1,21

002 HORIZONTAL MOTOR LA – 2H 2 4,92

002 VERTICAL MOTOR LA – 2V 1,1 1,6

002 AXIAL MOTOR LA – 2A 1,2 1,8

003 HORIZONTAL BOMBA LA – 3H 1,58 1,8

003 VERTICAL BOMBA LA – 3V 0,98 1,5

004 HORIZONTAL BOMBA LOA – 4H 1,2 1,47

004 VERTICAL BOMBA LOA – 4V 0,97 1,078

004 AXIAL BOMBA LOA – 4A 0,38 0,4

Como puede observarse, las medidas en valores globales RMS han disminuido respecto a la

medición realizada el 10/08/2012, sobre todo los valores correspondientes al motor en dirección

horizontal en los que incluso se ha llegado a reducirlos a la mitad de su valor anterior, lo que es señal de

que el fallo del cual se tenía constancia en la anterior medida correspondiente a la presencia de

desalineación horizontal ha sido corregido satisfactoriamente. A continuación se muestran los valores

recogidos tras la actuación de alineación, comparándolos con los que se tenía antes de proceder a dicha

acción (tabla 6.15).

Los parámetros F1 y F2 hacen referencia a las direcciones en las cual se efectúa la alineación, en

este caso, en las direcciones respecto al ancho del motor y al largo respectivamente.

Se comprueba como las medidas realizadas una vez efectuada la alineación han disminuido,

sobre todo en lo que concierne a la dirección horizontal pues era el caso que ocupaba mayor urgencia.



Tabla 6.15. Valores obtenidos antes y después del proceso de alineación del equipo.

PARÁMETRO HORIZONTAL VERTICAL HORIZONTAL VERTICAL

LINEALIDAD 0,197 0,09 0,004 0,012

ANGULARIDAD 0,017 0,035 0,001 0,001

F1 0,272 0,126 0,001 0,009

F2 0,371 0,27 0,003 0,007

Se concluye, analizando estos datos, que el problema de desalineación horizontal ha sido

resuelto, aun así, se procede a continuación a analizar los espectros obtenidos en la nueva medida, para

comprobar definitivamente que el problema de desalineación ha sido resuelto y a la vez, poder analizar

los nuevos resultados en base a encontrar nuevos indicios, síntomas, etc., que dieran lugar a una futura

falla del grupo de bombeo.

En la medida radial del punto 1 (lado opuesto acoplamiento del motor) correspondiente al

10/08/2012 se detectó tanto en dirección horizontal como en vertical la presencia de desalineación

paralela, la cual se caracteriza por alta vibración radial en el 2X, superando los 4 mm/s en la dirección

horizontal, tal y como se muestra en el espectro, por lo que dio una señal de alerta pues dicho valor

superaba el umbral de alerta establecido. Además se observaba la presencia de armónicos superiores

4X, 5X, etc., a niveles muy bajos de vibración, sin embargo es síntoma de desalineación paralela.

Tras el proceso de alineación efectuado en este grupo de bombeo, se ha corregido dicho

problema tal y como se muestra en el espectro de la nueva medida correspondiente al día 04/10/2012

(figura 6.6).

Figura 6.6. Espectro del punto 1, lado opuesto acoplamiento del motor, dirección horizontal, tras el proceso de

alineación efectuado.

Se observa claramente como el valor correspondiente al 2X ha bajado desde un valor mayor a

4mm/s a un valor ligeramente superior a 0,65 mm/s. Sin embargo, se aprecia que el 2X sigue

apareciendo, por lo que se siguen mostrando síntomas de indicios de desalineación paralela a pesar de



haberse corregido actualmente aunque no es alarmante pues está por debajo del límite de alerta

(advertencia) establecido según la norma ISO 10816.

La presencia de armónicos superiores en los puntos del motor hace prever que pudiera

tratarse de indicios de fallo de holguras, y por eso aparece de nuevo los síntomas de desalineación, que

no es alarmante pues sus valores están por debajo de los límites de alarma establecidos, por tanto, hay

que tener en cuenta en un futuro un problema de holguras (valores por debajo del umbral de alerta)

pues ésta pudiera ser la causa principal de lo que está ocurriendo.


Conclusiones Página 118

7. CONCLUSIONES.

En lo que concierne al mantenimiento predictivo, decir que éste mejora con creces las

expectativas resultantes respecto a los resultados que se obtenían con la aplicación del preventivo

basado en calendario en los grupos de bombeo de agua potable, siendo su aplicación más idónea para

llevar a cabo un plan de mantenimiento de estos equipos, puesto que como se ha comentado en

apartados anteriores, la disponibilidad de un grupo de bombeo ha de ser prioritaria, puesto que su

parada supondría el no abastecer a un sector de la ciudad, por lo que el mantenimiento ha de realizarse

siempre y cuando sea necesario, programando la parada del equipo en caso de encontrarse alguna

anomalía. Con el mantenimiento preventivo basado en calendario, la incertidumbre acerca de cuándo se

va a producir el fallo es elevada, y como hemos comentado en el apartado 2, puede que se programe la

parada del equipo para realizar tareas de mantenimiento, puede que éste esté en buenas condiciones

por lo que habríamos realizado una parada totalmente innecesaria, lo que implica, primero, el no

abastecer un sector (si y solo si en dicha estación no existen stocks), y segundo, estaríamos volviendo al

período de rodaje, puesta en marcha del equipo, que como vimos, la probabilidad de producirse algún

fallo es mayor. Con el mantenimiento predictivo, “corregimos” este pequeño problema planteado, es

decir, se realizará mantenimiento si y solo si se predice que pueda existir un problema en el equipo,

realizando el mantenimiento solo cuando es necesario, evitando de esta manera el entrar en el periodo

de rodaje, en la medida de los posible.

Respecto a la gestión de los planes mantenimiento predictivo, aplicados en los grupos de

bombeo de agua potable, se han programado en un principio para realizar las tareas predictivas

(emisión de la orden de trabajo pertinente) en periodos de tres meses, considerando a todos los grupos

de bombeo de igual criticidad. A medida que se vayan obteniendo históricos sobre el estado de nuestros

equipos, habría que plantearse la posibilidad de plantearse un análisis de criticidad, puesto que existirán

equipos más críticos que otros, puesto que existen equipos en los que aplicar las tareas de mantención

predictivas no resulta tan factible como a otros, puesto que, son equipos que suponen un bajo costo en

caso de producirse una parada debido a una avería imprevista, solucionándose rápidamente si se

dispone de unidades de stocks. No quiero decir con esto que no es necesario llevar a cabo tareas de

predictivo en estos equipos, sino que, en base a la criticidad de los mismo, reprogramar los planes de

mantenimiento, disminuyendo el periodo de mantención en aquellos equipos más críticos y

aumentándolos en los menos críticos, puesto que, hay que recordar, el llevar a cabo un mantenimiento

predictivo lleva asociado costes indirectos como son tiempo de ejecución, mano de obra, etc.

Dentro de las técnicas predictivas, es la técnica de análisis de vibraciones la que más

información nos proporciona a la hora de diagnosticar el estado en el que se encuentra un grupo de

bombeo, puesto que primero al tratarse de una técnica predictiva me va a permitir anticiparme al fallo

funcional del equipo identificando el origen que da lugar al mismo, y segundo, que además de identificar

dicho síntoma vamos a ser capaces de intuir qué es lo que lo está causando, si el fallo el de origen

mecánico, eléctrico, etc.

Como experiencia propia, tras analizar los resultados obtenidos del análisis de vibraciones

medidos en los grupos de bombeo según lo establece la orden de trabajo correspondiente, hemos

podido identificar diversas causas que estaban dando lugar a anomalías presentes en dichos equipos,

siendo las más frecuentes, desequilibrio en grupos verticales, desalineación en grupos horizontales,

fallos en rodamientos y cavitación. En la figura 7.1 se puede apreciar un fallo de cavitación en un grupo



de bombeo, donde se muestra el espectro obtenido, y en la figura 7.2, el estado en el que se

encontraban los álabes de la bomba tras este efecto.

Figura 7.1. Espectro en el que se aprecia problemas derivados de cavitación.

Figura 7.2. Estado de los álabes después de detectar el problema de cavitación existente.

El identificar las causas que me están produciendo el origen del fallo no es tan obvio como

parece, a veces se realizan diagnósticos equívocos sobre el equipo al que se le ha tomado las medidas

de vibración, puesto que su lectura y estudio espectral hace que nos centremos en una causa que puede

no ser la correcta. Por ejemplo, téngase el caso del equipo de la figura anterior en el que se detectó el

problema de cavitación. Inicialmente, antes de ponerse en funcionamiento el predictivo y con ende la

técnica de análisis de vibraciones, las bombas pertenecientes a esta estación sufrían cavitación, por lo

que los álabes fueron reemplazados en el instante justamente anterior a proceder a la primera medida

de vibración en estos equipos. Del análisis espectral (figura 7.3), se dedujo que existían problemas de

origen mecánico asociados a holguras en la bancada, puesto que, se apreciaban grietas en la misma y en

el espectro, se notaba la presencia de vibración en los primeros armónicos de la velocidad de giro, por lo

que se decidió el sustituir la bancada de dicho grupo de bombeo (figura 7.4).



Figura 7.3. Espectro donde se aparecen los primeros armónicos de la velocidad de giro.

Figura 7.4. Sustitución de la bancada del grupo de bombeo.

No obstante, al proceder a la medida de vibraciones una vez se construyó la nueva bancada, se

comprobó que aún persistían dichos picos de vibración levemente atenuados, por lo que se dedujo que

el origen del problema venía de otro foco de indicio. Examinando el espectro en los puntos de la bomba

en alta frecuencia, percibimos la existencia de cavitación nuevamente, y al retirar los álabes, se

comprobó que éstos estaban igualmente dañados debido al impacto de las burbujas de agua sobre los

mismos. En un principio no se barajó dicha posibilidad, pero al persistir cavitación se pasó a comprobar

las características de la bomba y se corroboró que dicha bomba no estaba diseñada para trabajar en las

condiciones de presión que dicha estación demandaba por lo que el problema era un problema de

diseño, en el que la cavitación se daba puesto que la bomba estaba diseñada para una altura hidráulica

mayor.

Como vemos, a pesar de la gran información que se obtiene del análisis de vibraciones sobre el

estado en el que se encuentra el equipo, no es tan obvio proceder a un diagnóstico del mismo,

pudiendo a veces acertar y otras no, y aún cuando se está partiendo de cero, puesto que la técnica se

acaba de incorporar. A pesar de ello, se podría plantear la posibilidad de combinar el análisis de

vibraciones con otras técnicas predictivas, como son los ultrasonidos y la termografía, y menciono estas

dos porque el departamento dispone de un medidor de ultrasonidos y de una cámara termográfica cuyo



empleo está destinado a otros sectores, pero que podría incorporarse como medidas adicionales para

proceder al diagnóstico de un equipo. Por ejemplo, si se hubiese incorporado la técnica de ultrasonidos,

se hubiese detectado este problema de cavitación simplemente con colocar el sensor en la bomba.

Respecto al software de vibraciones, EmonitorOdyssey, éste debe ser analizado en todo el

rango de medida establecido antes de llegar a un diagnóstico, puesto que si nos fijamos solo en el rango

de baja frecuencia, no apreciamos el efecto que produce la cavitación, tal y como ocurrió en este caso.

Además, se ha de tener un conocimiento sobre análisis espectral para poder interpretar los

resultados obtenidos en Emonitor, puesto que, en equipos con variador de velocidad, puede que la

velocidad de giro no esté concretamente en el 1X y puede que se haya desplazado hacia valores

inferiores, por lo que alguien que desconoce totalmente el tema en cuestión puede que diagnostique

problemas asociados a la región subsíncrona, pues aprecia el pico de vibración en el 0,7 X, que es

inferior a la velocidad de giro 1 X, aunque en este caso dicha velocidad sea la velocidad de giro.

Desde el punto de vista de implantar mejoras en el trabajo que estamos realizando, podría ser

de gran interés la incorporación de equipos que permitan realizar un análisis de vibraciones en continuo

en las instalaciones de bombeo más críticas, con el fin de obtener la información del estado del mismo

al instante, y que en el caso de que se produzca alguna anomalía, se mande un aviso a los técnicos de

mantenimiento. Para ello es necesario, entre otro, la actualización del software de vibraciones, por lo

que habría que conseguir una versión superior que permita la medición de vibración en continuo. Sería,

pues, interesante el obtener un sistema de monitorización que permita realizar una supervisión en

continuo mediante medidas de vibración del estado de la máquina de manera online, pudiendo integrar

los datos relacionados a los modos de fallos existentes al sistema de control distribuido, ya sea SCADA,

DCS, etc., realizando una parada automática del equipo en el caso de que se llegue a niveles de

amplitudes fuera de rango y que supongan un peligro para el correcto funcionamiento del equipo. Así

mismo, ha de poseer un fácil acceso a los datos espectrales de las medidas realizadas con el fin de

realizar servicios de diagnóstico.

Para una mejora en la medida, sería interesante la utilización de un colector que permita ver a

tiempo real el espectro obtenido sin necesidad de descargar los resultados en el software de

vibraciones, puesto que quizás en otro punto del equipo se tenga información más precisa sobre el

estado de la máquina que en el punto propuesto a realizar la medida. Además debería disponer de dos

salidas con la idea de medición de fases, puesto que el software de vibraciones Emonitor permite dicha

función, con lo que se tendría una mayor información sobre el estado del equipo.

Por último, y de ámbito personal, comentar, que la elaboración de este proyecto me ha

permitido adquirir conocimientos sobre el mantenimiento predictivo y sus técnicas de análisis,

incidiendo en mayor medida en la técnica de análisis de vibraciones, pudiendo identificar un posible

fallo en base a la interpretación del espectro obtenido. Si bien el proyecto se centra en el estudio del

predictivo basado en vibraciones aplicado en grupos de bombeo, está técnica puede ser implantada en

cualquier equipo, pudiendo extrapolar la experiencia obtenida en los grupos de bombeo al análisis de

cualquier máquina rotativa.


Anexo Página 122

ANEXO: ORDEN DE TRABAJO, GAMA DMZZ-04, MEDIDA DE

VIBRACIONES.

estudio de un sistema de mantenimiento predictivo … · estudio de un sistema de mantenimiento...

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