Cómo afecta a sus utilidades el ignorar los resultados del análisis de aceite y vibraciones

La integración del análisis de aceite y vibraciones en plantas industriales juega un papel importante en la predicción y prevención de fallas de la maquinaria. Si bien el análisis de vibraciones se usa comúnmente, este artículo destaca la infrautilización del análisis de aceite a pesar de su capacidad para detectar fallas potenciales mucho antes.

Mostraremos la importancia de utilizar ambas técnicas juntas, ya que proporcionan información complementaria y mejoran el enfoque general del mantenimiento predictivo. La implementación de análisis de aceite y vibración puede ofrecer una comprensión integral de la condición de la maquinaria y permitir intervenciones oportunas, lo que en última instancia previene fallas costosas y mejora las estrategias de mantenimiento en las plantas industriales.

¿Por qué necesitamos análisis de aceite y vibraciones?

El uso de análisis de aceite y vibraciones proporciona una solución de mantenimiento predictivo (PdM, por sus siglas en inglés) mucho mejor en comparación con confiar únicamente en el análisis de vibraciones o de aceite por separado. Esto se debe a que los problemas mecánicos, como patas cojas o pernos de montaje flojos, pueden detectarse mediante el análisis de vibraciones mucho antes de que aparezcan partículas de desgaste en el análisis del aceite.

Por otro lado, si bien el análisis de vibraciones es eficaz para identificar ciertos marcadores relacionados con la condición de la maquinaria, es posible que no capture problemas tempranos de lubricación que pueden provocar fallas. Al incorporar el análisis de aceite junto con el análisis de vibraciones, los problemas de lubricación pueden detectarse y abordarse mucho tiempo antes (tal vez años) de que se conviertan en problemas más graves detectables por vibración.

Las señales estaban ahí

En mayo de 2020, en una central eléctrica alimentada por carbón en el Medio Oeste, se cambió el aceite de una caja de engranajes de una transportadora con un costo de 150,000 dólares que se suponía que debía llenarse con un aceite para engranajes ISO 320. Sin embargo, en julio de 2020, se tomó una muestra de aceite que mostró una viscosidad de 183 centistokes (cSt), 148 partes por millón (ppm) de hierro y un índice cuantificador de partículas (PQI, por sus siglas en inglés) de 234.

Este era un claro indicador de que había un lubricante incorrecto en la máquina y que se estaban produciendo daños. En octubre de 2020, se analizó la viscosidad y resultó en 175 cSt, con 57 ppm de hierro y un PQI de 170. En julio de 2021, la viscosidad aumentó ligeramente a 178 cSt, con 74 ppm de hierro y un PQI de 171.

La muestra de aceite de febrero de 2022 mostró una viscosidad más alta de 212, en parte debido a la oxidación, 84 ppm de hierro y un PQI de 178. En noviembre de 2022, se detectó un ruido y se tomó otra muestra de aceite. La muestra mostró una viscosidad de 209 cSt, un contenido de hierro de 39, un PQI de 210 y un contenido de cobre de 9 ppm, lo que indica que probablemente se estaban produciendo daños en la jaula del rodamiento.

Se instalaron sensores de vibración y se predijo una falla inminente.

Estos resultados de muestras de aceite resaltan la degradación progresiva de la maquinaria a lo largo del tiempo, con indicadores de falla potencial que aparecen en el análisis de aceite dos años antes de las correspondientes anomalías de vibración. Si los sensores de vibración se hubieran instalado antes, probablemente habrían detectado el problema, pero no antes de que el daño se volviera irreversible.

Al ignorar los datos del análisis de aceite, solo se cumplió el 43% de la vida útil de diseño de 10 años de la caja de engranajes, lo que resultó en una pérdida de USD $85,000 solo de la pérdida de utilidad de la caja de engranajes. Esta cifra ni siquiera considera el valor de la producción perdida.

Calcule el costo

Si podemos determinar la tasa de desgaste de un componente en particular, podemos calcular los costos del estado actual de nuestra lubricación. ISO 281:2007 puede dar una idea de la vida relativa de los rodamientos.

Puede requerir un esfuerzo considerable determinar las tasas de desgaste correlacionadas. Sin embargo, otra fuente puede ser la Tabla de Extensión de Vida útil (LET, por sus siglas en inglés) publicada por Noria Corporation hace más de veinte años y que sigue siendo un recurso clave para la mayoría de los programas de mantenimiento.

Además de la tabla de extensión de vida útil, también puede encontrar la Calculadora de extensión de vida útil de la máquina haciendo clic aquí en el sitio web de Noria.

Una vez que hayamos establecido la tasa de desgaste, podemos hacer algunos cálculos financieros. Aquí hay tres ejemplos:

1. Una caja de engranajes tiene un valor de USD $30,000.00. Fue diseñada para durar 10 años si mantenemos el aceite en el nivel de limpieza de 19/16/13 y el contenido de agua en 100 ppm, según lo prescrito por el fabricante. Si hemos conseguido mantener el agua y las partículas en los niveles prescritos, entonces no habremos ganado ni perdido ningún valor. Si hemos hecho esto durante un año, demostraremos que al equipo le quedan nueve años de vida útil y se espera que alcance la vida planificada.
2. Tenemos la misma caja de engranajes que la anterior, pero la hemos mantenido más limpia que la especificación del fabricante y logramos un nivel de limpieza 19/15/12. Esto nos dará una tasa de desgaste de aproximadamente un 10% menor de lo previsto en el diseño original. Para nuestro valor, dividiremos el costo del componente por la cantidad de días para la que fue diseñado para estar en servicio, lo que equivale a USD $8.22 por día. Si hemos logrado esto durante un año, demostraremos que podemos esperar 36.5 días adicionales de servicio y haber ganado $300 en valor. Los cálculos son: 365 x 10% = 36.5 y 36.5 x USD $8.22 = $300.03. Mostraremos una esperanza de vida restante de 9 años y 36.5 días. Si continuamos manteniendo ese nivel, proyectamos obtener un año extra de vida y un valor de USD $3,000.
3. En este último escenario no hemos alcanzado el nivel de limpieza deseado y la caja de engranajes se desgasta un 10% más rápido de lo normal. Demostraríamos después de un año habremos perdido 36.5 días y un valor de USD $300. Si no corregimos la situación, demostramos que anticipamos un año de servicio menos de lo diseñado y terminaremos perdiendo USD $3,000 en valor.

Tenga en cuenta que es posible reducir el desgaste en el tercer escenario y que el valor perdido se puede recuperar si se toman las acciones correctivas adecuadas a tiempo. Por eso es importante tener la frecuencia de muestreo adecuada para que la situación pueda corregirse a tiempo antes de que se pierda demasiada vida útil.

Ecos de defectos: Cómo el análisis de vibraciones rompe el silencio

Cuando se observan niveles elevados de impacto y picos no sincrónicos en el espectro de vibración, surge preocupación sobre la condición de la maquinaria. En este caso, el analista notó niveles de impacto superiores a 10 g en el eje de entrada de la caja de engranajes, cerca del extremo de transmisión. Para investigar más a fondo, el analista solicitó una muestra para efectuar análisis de aceite y una verificación de elevación en el eje de entrada.

Para minimizar el tiempo de inactividad, se tomó la muestra de aceite como primer paso. La intención era recopilar información sobre la condición de la caja de engranajes sin apagar el activo. Sin embargo, el reporte del análisis de aceite no reveló ninguna tendencia al alza en los metales de desgaste ni en el conteo de partículas, lo que indica que la condición de la caja de engranajes no se estaba deteriorando.

A pesar de los resultados del análisis de aceite, el analista procedió a realizar una verificación de elevación en el eje de entrada, lo que requirió que el activo fuera apagado. Esta verificación implicó medir la holgura en el rodamiento. La verificación del levantamiento reveló un espacio libre de 0.015 pulgadas, muy por encima del límite especificado para la unidad. Como resultado, el cliente decidió adquirir una nueva caja de engranajes al reconocer la presencia de una falla.

Estos resultados demuestran claramente la importancia de comprender los datos del análisis de aceite y vibraciones y reconocer que a veces pueden proporcionar resultados contradictorios. Enfatiza la necesidad de un enfoque integral para el diagnóstico de fallas, donde no se recomienda confiar en una técnica única de diagnóstico. En última instancia, el diagnóstico debe basarse en la falla específica del activo y no debe depender únicamente de una técnica de diagnóstico.

Interacción armoniosa: Análisis de aceite y vibraciones en el diagnóstico de problemas

Un analista de vibraciones notó armónicos en el área de contacto de los engranes en una forma de onda reciente y preguntó si había una muestra de aceite reciente disponible para compartir con el equipo de lubricación. El informe del análisis de aceite mostró que el lubricante actual era un ISO VG 220 y estaba en buen estado, aunque un poco sucio.

El analista de aceite notó que el sensor de temperatura en la sonda de vibración estaba a 54 ºC, lo que probablemente era más frío que la temperatura real del aceite. Una inspección rápida de la etiqueta de la máquina mostró que se requería un aceite ISO VG 320 cuando las temperaturas superaban los 52 ºC.

Si se hubiera empleado sólo un método de monitoreo de condición, el problema no se habría podido aislar tan rápidamente.

Conclusiones

El uso conjunto de análisis de aceite y vibraciones le proporciona información complementaria para mejorar el enfoque general del mantenimiento y, en última instancia, evitar averías costosas y mejorar el desempeño de la maquinaria a largo plazo. El impacto monetario y de ahorro de tiempo se puede calcular con mayor precisión, lo que permite justificar los costos para un programa de lubricación mejorado. La interacción armoniosa entre el análisis de aceite y vibración en el diagnóstico de problemas ilustra cómo la combinación de ambos métodos permite una identificación más rápida y precisa de los problemas y ofrece la cobertura de protección más amplia y necesaria que usar solo uno de los dos métodos por separado.

Este artículo es parte de una sesión de aprendizaje presentada en la conferencia y exposición sobre lubricación de maquinaria y planta confiable del año 2023. Para obtener más información sobre nuestra próxima conferencia y exposición sobre lubricación de maquinaria y planta confiable, visite el sitio web de la conferencia.