Caso de estudio: Detección de fallas en rodamientos de baja velocidad con herramientas ultrasónicas

Jun. 13, 2022

Autor: Noria Latín América

Última actualización: 06/20/24

El análisis de vibraciones ha sido durante mucho tiempo el instrumento elegido para monitorear 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.

Análisis de ultrasonido frente a vibración para rodamientos de baja velocidad

Debido a la versatilidad del ultrasonido, si una instalación no cuenta con un programa sólido de análisis de vibraciones, se puede implementar el ultrasonido para  detectar fallas de rodamientos en etapas tempranas, así como otros problemas. Si el análisis de vibraciones lo realiza un proveedor de servicios externo con frecuencia trimestral o mensualmente, se puede usar el ultrasonido mientras tanto. Esto ayudará a la planta a conocer la condición de los activos más críticos antes de que el proveedor de servicios ingrese; 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 entonces priorizar en función de los resultados del ultrasonido.

Otro escenario en el que se puede usar primero el ultrasonido sobre el análisis de vibración es para el monitoreo de rodamientos de baja velocidad. La monitorización de rodamientos a baja velocidad con ultrasonido es más fácil de lo que piensa. Debido a que la mayoría de los instrumentos de ultrasonido de gama alta 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 baja (generalmente menos de 25 rpm), el rodamiento producirá poco o ningún ruido ultrasónico. Pero estas condiciones son precisamente para lo que se diseñó el sensor analógico inteligente UltraTrak 850s de UE System. Esta tecnología de ultrasonido es simple y fácil

  • Monitorea continuamente la fricción, el impacto y la turbulencia.
  • Emite advertencias automáticas en el caso de una falla en el rodamiento o la lubricación.
  • Identifica problemas en trampas de vapor y fugas en las válvulas.
  • Se conecta a los sistemas de advertencia de monitoreo existentes

Este sensor se puede utilizar en todas las velocidades de los rodamientos, incluidos los rodamientos de baja velocidad de hasta 1 RPM. Todos estos factores se combinan para crear un dispositivo que admita tendencias y alertas de datos en tiempo real, lo que hace posible marcar y abordar problemas importantes de forma más rápida y sencilla.

Ejemplo de caso: Uso de ultrasonido para identificar fallas en los rodamientos del motor del horno

Se realizó una inspección con un instrumento de ultrasonido en una planta con un horno secador recién instalado. Este era un gran horno de tambor, de unos 20 metros de largo por 5 metros de ancho. Estaba accionado por 4 grandes motores, cada uno de ellos con dos grandes juegos de rodamientos. Estos motores hacían girar el horno a una velocidad de alrededor de 7-10 RPM.

Se utilizó un instrumento ultrasónico para inspeccionar todos los rodamientos, casi todos presentaron un sonido agradable y suave y una lectura de 0dB, excepto uno. En uno de los rodamientos de este conjunto el instrumento ultrasónico mostraba 2dB en lugar de 0 y el sonido que se escuchaba en los auriculares era diferente: no era 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.

Figura 1. Rodamiento de horno de tambor con una grieta detectada usando herramientas ultrasónicas

Después de recopilar los resultados de la inspección ultrasónica, se tomó una muestra de grasa para confirmar si había algún daño en el rodamiento, en cuyo caso la muestra de grasa mostraría contaminación con metal. Los resultados del análisis de la grasa mostraron la presencia de partículas de metal, lo que confirma el daño indicado por el instrumento de ultrasonido. El siguiente paso fue programar una parada para sustituir el rodamiento, que se encontraba en muy mal estado, como se puede apreciar en las imágenes.

Figura 2. Otra vista del rodamiento del horno de tambor agrietado

Cómo usar el ultrasonido para analizar rodamientos de baja velocidad

La tecnología de ultrasonido es muy útil cuando se trata de monitorear el estado de los rodamientos de baja velocidad, y un instrumento o sensor ultrasónico puede proporcionar al personal de mantenimiento una advertencia de falla, incluso con velocidades extremadamente bajas.

Con los rodamientos girando a velocidades normales, la inspección ultrasónica se puede realizar comparando los cambios en los valores de dB. Esto establece que un rodamiento con un cierto valor por encima de una línea de base de decibeles necesitará lubricación o se encuentra en estado de falla, dependiendo de cuántos decibeles esté por encima de 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 puede ser inexistente y el inspector puede pensar que no hay nada malo.

Para rodamientos de baja velocidad, uno debe confiar en la calidad y el patrón del sonido. Para ello, es necesario utilizar un instrumento ultrasónico con capacidades de grabación de sonido, como el sistema OnTrak SmartLube de UE Systems, que puede administrar la vida útil de sus rodamientos y reducir significativamente la cantidad de fallas causadas por una lubricación inadecuada. Una vez que se ha grabado el sonido, se analiza en un software de análisis de espectro de sonido. Luego, los profesionales de mantenimiento pueden grabar el sonido producido por un rodamiento de baja velocidad, cargar el archivo en el software y analizarlo.

El análisis de espectro de este rodamiento del motor del horno muestra claramente dónde golpea la grieta cuando el golpe se detiene brevemente. Así, el patrón sonoro, siendo la fuente de información más fiable a la hora de determinar el estado de un rodamiento de baja velocidad mediante ultrasonido indica un problema ya existente.

Figura 3. Espectro de sonido del rodamiento dañado, donde los picos de amplitud le dan al inspector una clara señal de daño.

Por otro lado, el espectro de un sonido grabado de uno de los rodamientos “buenos” muestra una imagen muy diferente: un espectro muy uniforme casi sin cambios en la amplitud.

Figura 4. Espectro de sonido de un rodamiento “bueno”. Muy uniforme y sin cambios de amplitud.

Este hallazgo no solo le ahorró a la compañía una cantidad significativa de dinero, sino también de tiempo. Debido a que pudieron detectar el rodamiento dañado, pudieron programar el reemplazo durante un paro planificado, evitando los costos del tiempo de paro no planificado. Con el poder de la tecnología de ultrasonido, su sitio puede detectar problemas antes de que se conviertan en problemas mayores, evitando paradas no planificadas y ayudando a su balance final.

Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.

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