Estudio de caso: Cojinete de baja velocidad en el motor del horno: detección de fallas mediante ultrasonido

- Dec 04, 2019-

Estudio de caso: Cojinete de baja velocidad en el motor del horno: detección de fallas mediante ultrasonido

Inspección de rodamientos a baja velocidad con ultrasonido

El análisis de vibraciones ha sido durante mucho tiempo el instrumento elegido para usar en rodamientos y otros equipos rotativos. Más comúnmente, el ultrasonido se usa junto con el análisis de vibraciones para ayudar a los técnicos a confirmar la condición de los activos mecánicos.

Debido a la versatilidad de la ecografía, si una instalación no cuenta con un programa sólido de análisis de vibraciones, se puede implementar una ecografía para detectar fallas tempranas en los rodamientos, así como otros problemas. Si un proveedor de servicios externo realiza el análisis de vibraciones trimestralmente o mensualmente, se puede usar ultrasonido durante el período intermedio. Esto ayudará a la instalación a conocer la condición de algunos de los activos más críticos antes de que el proveedor de servicios ingrese a la instalación; por lo tanto, el tiempo del proveedor de servicios se puede usar de manera más eficiente porque la planta sabe si hay algún problema importante con los activos que están siendo monitoreados por ultrasonido. El proveedor de servicios puede priorizar según los hallazgos de la ecografía.

Otro escenario en el que el ultrasonido se puede usar primero sobre el análisis de vibración es con el monitoreo de rodamientos de baja velocidad. La monitorización de velocidad lenta con ultrasonido es más fácil de lo que parece. Debido a que la mayoría de los instrumentos de ultrasonido de alta gama tienen un amplio rango de sensibilidad y sintonización de frecuencia, es posible escuchar la calidad acústica del rodamiento, especialmente a velocidades más bajas. En aplicaciones de rodamientos de velocidad extremadamente lenta (generalmente menos de 25 rpm), el rodamiento producirá poco o ningún ruido ultrasónico.

En ese caso, es importante no solo escuchar el sonido del rodamiento, sino más importante analizar el archivo de sonido de ultrasonido grabado en un software de análisis de espectro, centrándose en la forma de onda de tiempo para ver si hay alguna anomalía presente. Si hay sonidos de "crujido" o "estallido", entonces hay alguna indicación de que se está produciendo una deformidad. En velocidades de rodamiento superiores a 25 rpm, es posible establecer un nivel de decibelios de referencia y tendencias de las lecturas de nivel de decibelios asociadas con el tiempo.

Uso de ultrasonido para identificar la falla del cojinete del motor del horno

Se realizó una inspección con un instrumento de ultrasonido en un sitio con un secador de horno recién instalado. Este era un gran horno de tambor, de unos 20 metros de largo por 5 metros de ancho. Fue rotado por 4 motores grandes, cada uno de ellos con dos grandes conjuntos de rodamientos. Estos motores hacen girar el horno y giran a una velocidad de alrededor de 7-10 rpm. Lo que significa que estamos hablando de un caso de rodamientos de baja velocidad extrema, que generalmente es un desafío para inspeccionar.

Se usó un instrumento ultrasónico para inspeccionar todos los rodamientos; casi todos presentaban un sonido agradable y suave y una lectura de 0 dB, excepto uno. En uno de los rodamientos de este conjunto, el instrumento ultrasónico mostraba 2dB en lugar de 0. Además, el sonido que escuchaban los auriculares era diferente: no era tan suave como en los otros rodamientos y presentaba un sonido repetitivo de "golpeteo". Esto le dio al inspector una indicación de que algo podría haber estado mal con este rodamiento específico.

Después de los resultados de la inspección ultrasónica, se tomó una muestra de grasa para confirmar si hubo algún daño en el rodamiento, en cuyo caso la muestra de grasa mostraría contaminación metálica. Los resultados del análisis de grasa mostraron de hecho la presencia de partículas metálicas, lo que confirma el daño según lo indicado por el instrumento de ultrasonido.

El siguiente paso fue, naturalmente, programar una interrupción para reemplazar el rodamiento, que estaba en muy malas condiciones, como se puede ver en las imágenes. Parte de la raza exterior desapareció cuando se abrió. También se notó que uno de los rodillos se había movido 90 grados. La jaula también había sido totalmente dañada.

Ultrasonido y rodamientos de baja velocidad: el método

Como podemos ver, la tecnología de ultrasonido es muy útil cuando se trata de monitorear la condición de los rodamientos de baja velocidad, y un instrumento / sensor ultrasónico puede proporcionar al personal de mantenimiento una advertencia de falla, incluso en velocidades extremadamente bajas como en este caso.

Con los rodamientos girando a velocidades normales, la inspección ultrasónica se puede realizar comparando los cambios en los valores de dB, estableciendo que un rodamiento con un cierto valor por encima de una línea base de decibelios necesitará lubricación o ya estará en estado de falla, dependiendo de cuántos decibelios esté por encima La línea de base.

Sin embargo, con rodamientos de baja velocidad, comparar niveles de dB y establecer alarmas no es suficiente: en muchas situaciones, la diferencia en los niveles de dB no será significativa o incluso inexistente, en cuyo caso el inspector podría pensar que no hay nada malo en ello.

Para los rodamientos de baja velocidad, uno debe confiar en la calidad del sonido y el patrón de sonido. Para esto, es necesario utilizar un instrumento ultrasónico con capacidades de grabación de sonido, como el Ultraprobe 15000, y luego analizar el archivo de sonido en un software de análisis de espectro de sonido como el Spectralyzer de UE Systems. Luego, los profesionales de mantenimiento pueden simplemente grabar el sonido producido por un rodamiento de baja velocidad, cargar el archivo en Spectralyzer y analizarlo en la vista Serie temporal.

El análisis del espectro de este cojinete del motor del horno muestra claramente dónde el rodillo a 90 grados golpea la grieta cuando el golpe se detiene brevemente. Por lo tanto, el patrón de sonido ya indica un problema existente, siendo la fuente de información más confiable al determinar la condición de un rodamiento de baja velocidad usando ultrasonido.

Por otro lado, el espectro de un sonido grabado de uno de los rodamientos "buenos" muestra una imagen muy diferente: un espectro muy uniforme con casi ningún cambio en la amplitud.

Espectro de sonido del rodamiento dañado, donde los picos de amplitud le dan al inspector una clara señal de daño
Espectro de sonido de un "buen" rodamiento. Muy uniforme y sin cambios de amplitud.

Este hallazgo le ha ahorrado a la compañía una cantidad significativa de dinero, ya que era necesario instalar grúas para reemplazar un rodamiento tan grande, un trabajo que tomó hasta 6 horas. Afortunadamente, esto se hizo durante una interrupción planificada, evitando los costos del tiempo de inactividad no planificado.

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