Estudio de caso de integración de análisis de aceite y análisis de vibraciones
Para industrias como la generación de energía y la petroquímica, el análisis de vibraciones ha sido históricamente la técnica elegida para monitorear la condición de piezas grandes y críticas de equipos rotativos.
Por el contrario, las industrias de flotas han confiado en el análisis de aceite para tomar decisiones de mantenimiento efectivas. Es común que industrias como la de metales primarios, pulpa y papel, etc., utilicen ambas técnicas.
En general, el análisis de vibraciones y el análisis de aceite son las técnicas más efectivas para monitorear la salud de la maquinaria. Las dos técnicas son aliadas naturales debido a la complementariedad de sus respectivas fortalezas. Desafortunadamente, las dos técnicas rara vez se combinan para formar una unión efectiva.
Las actividades de análisis de vibraciones generalmente residen en el grupo de monitoreo de condición o monitoreo de vibraciones, mientras que el análisis de aceite generalmente reside en el equipo de lubricación.
Para empeorar las cosas, el programa de análisis de aceite generalmente consiste en enviar muestras ocasionales a un laboratorio a cambio de resultados que a menudo se parecen más a la química que al monitoreo de la condición de la máquina. Y, con demasiada frecuencia, el análisis de aceite se utiliza para programar cambios de aceite, mientras que las evaluaciones de la condición del equipo se dejan principalmente para el análisis de vibraciones.
Esto está cambiando en muchas organizaciones. Por ejemplo, la Estación de Generación Nuclear de Palo Verde en Arizona (ver artículo de este número) hizo un cambio dramático en su enfoque de la monitorización de la condición.
Combinaron el análisis de vibraciones y el análisis de aceite en un grupo común, llevaron su análisis de aceite al sitio y comenzaron a trabajar en equipo. Sus resultados han sido notables. En una evaluación de los defectos de los rodamientos detectados por la tecnología, descubrieron que el análisis de aceite era responsable del 40% de los defectos encontrados, el análisis de vibraciones era responsable del 33% y ambas técnicas convergían en el 27% restante de los defectos encontrados.
La pérdida de cualquiera de las dos tecnologías habría reducido su resolución de detección y su capacidad para controlar las causas raíz de los fallos de las máquinas.
En una investigación realizada en la Universidad de Monash, Melborne, Australia, se encontró que la correlación entre el análisis de aceite y el análisis de vibración era generalmente muy buena. Sin embargo, hay casos en los que una técnica indica un fallo mientras que la otra no muestra ningún cambio o incluso un resultado contradictorio.
Por ejemplo, en aplicaciones donde prevalece el desgaste por deslizamiento, se pueden detectar tasas crecientes de generación de desgaste y tasas decrecientes de vibración. Esto es causado por lo que los investigadores denominaron un efecto de "lapeteo".
Esencialmente, el desgaste por deslizamiento afila lentamente las superficies lisas, reduciendo las vibraciones generales hasta el punto en el que se inducen la holgura y la vibración mecánica. El efecto se intensifica por la presencia de suciedad abrasiva.
Por el contrario, los investigadores australianos descubrieron que el análisis de vibraciones identifica de manera muy efectiva la presencia de un diente de engranaje fracturado, pero debido a que el tamaño de los desechos generados es tan grande, el análisis de partículas de desgaste es ineficaz.
Los escombros caen al fondo del sumidero y nunca encuentran su camino hacia una botella de muestra hasta que se oxidan y se filtran en el aceite, un proceso que podría llevar meses. Los investigadores australianos concluyeron que ambas técnicas son necesarias para monitorear y diagnosticar de manera efectiva la condición de la maquinaria de la planta porque cada técnica evalúa síntomas diferentes y complementarios.
Un ejemplo en el que se requieren ambas técnicas para resolver un problema de manera efectiva es el caso de una caja de cambios con vibración creciente a la frecuencia de la malla del engranaje. La inspección del recuento de partículas y el porcentaje ferroso reveló un aumento en ambas categorías, lo que aumentó la confianza en que existía un problema. Sin embargo, no fue hasta que se evaluó la tendencia de la viscosidad del aceite que se reveló la verdadera naturaleza del problema.
Se observó una caída en la viscosidad de 220 cSt a 40 °C a 70 cSt a 40 °C. Una revisión del historial de trabajo mostró que el aceite se cambió dos semanas antes. Con toda probabilidad, el cambio de aceite se realizó con el aceite incorrecto, lo que provocó el desgaste y la vibración. Sin la combinación de tecnologías de monitoreo de condición, es posible que la raíz del problema haya pasado desapercibida.
En general, podemos sacar las siguientes conclusiones sobre la combinación del análisis de aceite y el análisis de vibraciones en la detección y análisis de fallos de máquinas:
1. Ambas técnicas son necesarias para controlar las causas raíz de los fallos de las máquinas.
2. A menudo, una técnica sirve como indicador principal de la falla de la máquina, mientras que la otra sirve como indicador de confirmación.
3. El análisis de aceite es generalmente más fuerte para detectar fallas en cajas de cambios, sistemas hidráulicos y equipos alternativos.
4. El análisis de vibraciones es generalmente más fuerte en la detección de fallas en sistemas de cojinetes de deslizamiento de alta velocidad.
5. El análisis de vibraciones suele ser mejor para localizar el punto de falla en función de la aplicación.
6. El análisis de aceite suele ser más fuerte para determinar qué mecanismo de desgaste está induciendo fallas.
7. Ambas técnicas son necesarias para determinar eficazmente la causa raíz del fracaso.
8. La correlación entre el análisis de aceite y el análisis de vibraciones es muy buena, pero hay casos contrarios.
En conclusión, el análisis de aceite y el análisis de vibraciones son aliados naturales para lograr la confiabilidad de la máquina. Ofrecen fortalezas complementarias en el control de las causas fundamentales de las fallas de las máquinas y en la identificación y comprensión de la naturaleza de las condiciones anormales.
El éxito depende de realizar cambios en la organización para fomentar el desarrollo de generalistas de monitoreo de condición y diagnóstico de máquinas en lugar de especialistas en tecnología. Un carpintero va al sitio con todas las herramientas necesarias para completar el trabajo.
Si bien puede ser posible cortar una tabla con la garra de un martillo, es más probable que el carpintero saque su sierra, una herramienta más efectiva para la tarea. Nosotros, en la monitorización de la condición, debemos ver las tecnologías como herramientas facilitadoras. Necesitamos las herramientas adecuadas en nuestra bolsa para completar el trabajo de garantizar la confiabilidad de la máquina.
Árbitro:
Johnson, Maxwell, Servicio Público de Arizona.
Troyer, Drew, Conferencia Enteract 1998
Mathew, J., Stecki, J.S., Comparación de técnicas ferrográficas de vibración y lectura directa en aplicación a engranajes de alta velocidad que operan en condiciones de carga constante y variable, 1986
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