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PROFESOR PATROCINANTE

SR. ROLANDO RIOS

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PROFESORES INFORMANTES

SR. HECTOR NORIEGA

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SR. GUILLEAUME SÉRANDOUR

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Fecha Examen de Titulación: _________________________

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DEDICATORIA Este trabajo lo dedico especialmente a mis padres por esfuerzo de todos estos años, muchas gracias por apoyarme en todo momento y si soy alguien hoy es gracias a ustedes

Solo a ti mi cosi...

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AGRADECIMIENTOS Agradezco a mí compañera de vida Alejandra, por no dejar nunca que me rindiera y apoyarme en esos momentos difíciles que gracias a su amor he superado.

Agradezco a mi familia, en especial a mi tía Elvía por darme su apoyo todos estos años y por ser una de las personas que más confió en mis capacidades

Agradezco a mi profesor patrocinante Rolando Ríos, por dar las directrices para dar a un buen término a este capítulo de mi vida profesional y guiarme en el desarrollo de esta tesis.

Agradezco el apoyo de Celulosa Arauco Planta Valdivia, en especial a Fernando González, Jorge González y analistas del departamento de mantención sintomática por apoyarme con su conocimiento y su experiencia en vibraciones.

Agradezco la confianza de don Gastón Urrutia que a pesar de tiempo transcurrido para dar término a este proceso siempre dio un buen consejo y por enseñarme que en la vida toda meta implica un esfuerzo y que todo esfuerzo tiene siempre su recompensa.

Por último agradezco a DIOS el no abandonarme, darme la fuerza necesaria para seguir adelante y enseñarme a que uno no puede pretender que las cosas cambien si siempre hace lo mismo.

“No pretendamos que las cosas cambien si siempre hacernos lo mismo”.

Albert Einstein

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SUMARIO El presente trabajo tiene como objetivo principal el identificar los pasos a seguir y las consideraciones a tener en cuenta a la hora de configurar alarmas en un sistema de vibraciones. Como una primera etapa es necesario conocer los conceptos básicos relacionados con las vibraciones, la cadena de medición, espectros vibratorios por familia y el comportamiento vibratorio de los distintos tipos de fallas. Una segunda etapa es conocer las normas y como está aplicada en equipos que se encuentran dentro de un proceso productivo. Como tercera etapa se considera una revisión de las fortalezas y debilidades que cuenta el sistema de monitoreo continuo (ENTEK) usado en Celulosa Arauco Planta Valdivia Para una última etapa contempla la aplicación de las alarmas disponibles en el sistema, tanto a los valores globales y a los espectros, tanto para equipos con un historial vibratorio con más de 3 años como también la consideraciones a tener en cuenta a la hora de aplicar un valor de alarma a equipos nuevos

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ABSTRACT The main objective of this document is identifying the steps and the considerations to keep in mind at the moment to set up alarms on a vibration system. As a first stage; it is necessary to know the basic concepts related to the vibration, the measurement chain, vibration spectra for groups, and vibration behavior of different types of faults. A second stage is known the rules and how they are applied on equipments that are within a production process. As a third stage, it needs to be reviewing the strengths and weaknesses that continuous monitoring system (ENTEK) has. Celulosa Arauco, Valdivia Mill, consider to use on the implementation of alarms available on the system, both global values and the spectra, for equipment with a vibration history with more than 3 years, and also the considerations to keep in mind when applying an alarm value of new equipment. Today, the reliability requirements on the predictive maintenance field are becoming more important. To the benefit of being able to maintain a continuity in production processes and be able to anticipate catastrophic failures, is being implemented today monitoring system conditions as a way of not having unexpected failures and thus control the costs of maintenance and production. It is the case of continuous monitoring system for vibration, implemented on critical equipments of Celulosa Arauco, Valdivia Mill, in which there is not an alarm system implemented to apply to measurements taken; it generate, high demand of time for analysis of these data and possible catastrophic failure due to the lack analysis, losing the main sense for the justification of having this type of system. Vibration analysis is one of the main techniques of interest in the area of condition monitoring of rotating machinery. Through measurement and vibration analysis, it is possible detect major failures related to the rotor, such as imbalance, misalignment, bent shafts, eccentricity and the presence of cracks, etc. Showed the issue, it is necessary to identify independent and dependent variables governing the problem in order to set the range of action that can be managed. For this, the alarms are going to be studied in the two most common ways of presenting a vibration measuring, the overall value, and the vibration spectrum. In the case of global value, there are clear guidelines given by the standard.

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INDICE DEDICATORIA ................................................................................................................ 3 AGRADECIMIENTOS ..................................................................................................... 4 SUMARIO ......................................................................................................................... 5 ABSTRACT ....................................................................................................................... 6 CAPITULO I: INTRODUCCION .................................................................................. 10 CAPITULO II: Conceptos de vibraciones ..................................................................... 14 2.1 Características de una vibración: ............................................................................... 14 2.1.1 Vibración Armónica Simple: ................................................................................................. 14 2.1.2

Transformada Fourier: ..................................................................................................... 15

2.1.3 Análisis en el dominio tiempo y dominio de frecuencias: ................................................... 16

2.2 Cadena de medición: .................................................................................................. 18 2.2.1 Etapa transductora ................................................................................................................ 18

2.3 Fuentes de ruidos en la cadena de medición............................................................... 21 2.4 Etapa de acondicionamiento de la señal. .................................................................... 22 2.5 Resolución en frecuencia ............................................................................................. 23 2.6 Promediador lineal de espectros vibratorios .............................................................. 23 2.7 Proceso de traslapo (overlapped)................................................................................ 24 2.8 Promedios Sincrónicos ................................................................................................ 24 2.9 Integración de una señal vibratoria ............................................................................ 26 2.9.1 Integración Digital:................................................................................................................. 26 2.9.2 Integración analógica: ............................................................................................................ 30

CAPITULO III: Vibraciones inherentes al funcionamiento y fallas típicas en máquinas rotatorias ........................................................................................................ 31 3.1 Características Vibratorias inherentes al funcionamiento......................................... 31 3.1.1 Vibraciones en motores de corriente alterna o de inducción: ............................................. 31 3.1.2 Vibraciones en bombas centrífugas y ventiladores .............................................................. 33 3.1.3 Vibraciones en reductores ...................................................................................................... 34 3.1.4 Vibraciones en rodamientos ................................................................................................... 35

8 3.2 Características vibratorias de fallas comunes en máquinas rotatorias .................... 36 3.2.1- Desbalanceamiento de rotores:............................................................................................. 36 3.2.2 Desalineamiento en acoplamientos:....................................................................................... 38 3.2.3 Soltura Mecánica .................................................................................................................... 40 3.2.4 Cavitación: .............................................................................................................................. 42 3.2.5 Fallas en rodamientos. ............................................................................................................ 44 3.2.6 Fallas en reductores ................................................................................................................ 47 3.2.7 Fallas en motores de inducción. ............................................................................................. 53

CAPITULO IV: Caracterización de sistema de monitoreo de vibraciones. .................. 57 4.1 Descripción del proceso. .............................................................................................. 57 4.2 Tipos de partidas equipos en monitoreo continuo...................................................... 58 4.3 Características del sistema de monitoreo continuo de vibraciones ............................ 58 4.4 Características del hardware ..................................................................................... 60 4.5 Características del software Odyssey Emonitor ........................................................ 62 4.5.1 Colecciones para adquisición de datos:................................................................................. 63 4.5.2 Alarmas configurable en el software Odyssey Emonitor: ................................................... 64

CAPITULO V: Aplicación de alarmas a los valores globales vibratorio...................... 67 5.1 Evaluación de la severidad vibratoria: ....................................................................... 67 5.1.1 Soportes: .................................................................................................................................. 68 5.1.2 Norma ISO 10816-3 ................................................................................................................ 68 4.1.3 Norma ISO 2372 ..................................................................................................................... 70 4.1.4 Norma ISO 2373: .................................................................................................................... 71

5.2 Aplicación de alarmas a equipos de monitoreo continuo ........................................... 72 5.2.1 Configuración de alarmas al valor global para bomba de licor caliente digestores.......... 72 5.2.2 Configuración de alarmas al valor global para R1H tornillo alimentación lodos. ............ 80

5.3 Conclusiones de la aplicación de alarmas al valor global.......................................... 88 4.3.1 Diagrama de proceso aplicación de alarma al valor global................................................. 90

CAPITULO VI: Aplicación de alarmas a los espectros vibratorios. ............................. 91 6.1 Determinación de bandas de alarmas. ........................................................................ 91 5.1.1 Aplicación de alarma de banda constante. ........................................................................... 94

6.2 Alarma en base al espectro: ........................................................................................ 98

9 6.2.1 Aplicación de alarma en base al espectro ............................................................................. 98

6.3 Aplicación de una alarma a un equipo de velocidad variable: .................................. 99 6.4 Conclusiones de la aplicación de alarmas al espectro vibratorio ............................ 103 6.4.1 Diagrama de proceso aplicación de alarma al espectro vibratorio .................................. 106

Discusión de resultados................................................................................................. 107 Bibliografía .................................................................................................................... 109 ANEXOS ........................................................................................................................ 110

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CAPITULO I: INTRODUCCION Hoy en día los requerimientos de confiabilidad en el campo del mantenimiento predictivo se hacen cada vez más importantes. En pro de poder mantener una continuidad en los procesos productivos y poder anticiparse a una falla catastrófica es que se implementan día sistemas de monitoreo de la condición como una manera de no tener fallas inesperadas y por ende controlar los gastos de mantención y producción. Es el caso del sistema de monitoreo continuo para vibraciones implementado en los equipos críticos para Celulosa Arauco Planta Valdivia, que no cuenta con un sistema de alarmas por software para ser aplicadas a las mediciones capturadas, generando gran demanda de tiempo para el análisis de estos datos y posibles fallas catastróficas por el no análisis, perdiendo el sentido principal para la justificación de contar con este tipo de sistema. El análisis de vibraciones es una de las principales técnicas de interés en el área del monitoreo de la condición de las máquinas rotatorias. Por medio de la medición y análisis de vibraciones, es posible detectar importantes fallas relacionadas con el rotor, tales como desbalanceo, desalineamiento, ejes doblados, excentricidad, cavitación en turbomáquinas, etc. Presentada la problemática es necesario identificar las variables dependiente e independiente que gobiernan el problema para poder acotar el rango de acción que puede ser manejado. Para esto se estudiaran las alarmas para las dos formas más comunes de presentar una medición vibratoria, el valor global y el espectro vibratorio. Para el caso del valor global existen lineamientos claros dados por la norma. Para el caso de los espectros vibratorios no existe mucha experiencia al respecto y lo que se recomienda es revisar la configuración particular para cada equipo a implementar una alarma de acuerdo a los valores históricos del equipo. Por último se presentarán los diagramas de flujo para aplicar una alarmar para cada caso, limitaciones del sistema de monitoreo continuo marca ENTEK y las consideraciones a tener presente a la hora de implementar una alarma.

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Marco teórico Problema En el área de mantención sintomática de Celulosa Arauco Planta Valdivia no se encuentra definido ni configurado un sistema de alarmas basado en los niveles vibratorios para los equipos incluidos en el sistema de monitoreo continuo. Problemática Tiempo considerable por parte de departamento sintomático en determinar las condiciones de los equipos críticos de Planta Valdivia. No existe una correlación entre las condiciones de operación y los niveles vibratorios para los equipos críticos de Planta Valdivia. Posibles fallas catastróficas para equipos encontrados considerados críticos desde el punto de vista ambiental, Producción y calidad. Variables que intervienen en el problema Variables independientes Las variables independientes que gobiernan el problema son las siguientes: • Frecuencias naturales de los transductores utilizados en el monitoreo continuo para los equipos críticos. • Configuración del sistema de monitoreo continuo utilizado para el monitoreo de la condición ( software y hardware). •

Capacidad y características constructivas de los equipos de planta Valdivia. Variables dependientes. Las variables dependientes que se encuentran en este problema son las siguientes

• Configuración del software para la captura de datos. • Tipos de montaje del transductor. • Punto físico de adquisición de datos en el equipo medido. • Variables de operación para los equipos bajo control de monitoreo continuo.

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Hipótesis Es posible definir y configurar las alarmas y aplicarlas a los datos adquiridos por el sistema de monitoreo continuo de vibraciones,

utilizando las herramientas

disponibles en los software ODYSSEY EMONITOR. Objetivo general Definir un procedimiento para la configuración de las alarmas para valor global y espectro vibratorio en el software de mantenimiento predictivo Odyssey Emonitor, teniendo en cuenta la correlación que existe entre las variables operativas relacionadas al proceso y el comportamiento vibratorio de los equipos. Objetivos específicos. 1. Establecer niveles de valores globales normales para los distintos equipos incluidos en el monitoreo continuo de la condición. 2. Establecer los espectros vibratorios normales para las familias de equipos incluidos en el monitoreo continuo de la condición. 3. Identificar fallas típicas en máquinas rotatorias definiendo el tipo de alarma idónea para cada familia de equipos. 4. Comparar las ventajas y desventajas de las alarmas aplicadas a los distintos tipos de equipos incluidos en el sistema de monitoreo continuo. 5. Identificar las variables operativas y como éstas influyen en cambio de la condición vibratoria. Metodología de trabajo Revisión de bibliografía relacionada con las vibraciones mecánicas Estudio de los conceptos relacionados con: • Vibraciones inherentes al funcionamiento de las siguientes máquinas rotatorias tales como: Motores, reductores, descansos y rodillos de inducción • Estudio de los espectros vibratorios de las fuentes vibratorias en máquinas como: • Desbalanceo, desalineamiento, Fallas en rodamientos, Soltura, Cavitación. • Revisión de las características constructivas del sistema de adquisición de datos del sistema de monitoreo de vibraciones de planta Valdivia.

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Descripción de los tipos de alarmas configurables en el software de mantenimiento predictivo Odyssey Emonitor para establecer las aplicaciones de cada alarma, ventajas y desventajas para: • Alarmas de magnitud de Valor Global • Alarmas de espectro vibratorio. Revisar las variables operativas y cómo se relacionan al comportamiento vibratorio de los equipos del sistema de monitoreo continuo de la vibración. Elaborar una pauta estándar con los pasos a seguir para configurar en el software Odyssey Emonitor los estados de alarmas idóneos para máquinas rotatorias, considerando los resultados obtenidos en la implementación anterior. Establecer una planilla de registro de las variables operativas que influyen en el comportamiento vibratorio de los equipos. Revisar el universo de equipos incluidos en el monitoreo continuo y su estrategia de mantenimiento de acuerdo a la criticidad asignada en SAP.

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CAPITULO II: Conceptos de vibraciones 2.1 Características de una vibración: Se considera vibración al movimiento repetitivo u oscilación de un objeto alrededor de su posición de equilibrio. Se considera posición de equilibrio a la ubicación del cuerpo en donde la resultante de las fuerzas son igual a cero (Figura 2.1)

Figura 2.1 Movimiento vibratorio y analogía masa- resorte.

2.1.1 Vibración Armónica Simple: Una vibración armónica simple es el movimiento vibratorio más básico existente y puede obtenerse por ejemplo en el movimiento de un conjunto pendular o en un sistema masa-resorte. Graficando la amplitud versus el tiempo de un movimiento armónico simple u onda sinusoidal se deducen los siguientes conceptos: Amplitud: La amplitud de una curva sinusoidal, es el máximo desplazamiento que es alcanzado el cuerpo (Figura 2.2). La amplitud se mide generalmente en valores peak to peak para desplazamiento y valores peak y RMS para velocidad y aceleración. Comúnmente el más utilizado en el valor RMS. Valor peak: Es el máximo desplazamiento que alcanza una vibración desde su posición de equilibrio. También conocida como amplitud máxima. Valor peak to peak: Representa la máxima distancia que se desplaza la masa mientras vibra (Figura 2.2)

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Valor RMS1: Es una magnitud que estima la energía de la vibración en un periodo de tiempo T (Figura 2.2). Toma en cuenta el historial total de la señal y que para efectos de cálculo se considera 0.707 ( 1 2 ) veces la amplitud peak. Matemáticamente el

valor RMS está definido por la siguiente expresión

[ecuación 1]:

VRMS =

(V

2 1

)

+ V22 .······+Vn2 / n

(1)

Periodo: El periodo es el tiempo necesario para un ciclo o para un viaje ida y vuelta, o de un cruce del nivel cero hasta el siguiente cruce del nivel cero en la misma dirección (Figura 2.2) Frecuencia: La frecuencia es el número de ciclos que ocurren en un segundo, y sencillamente es el recíproco del período (Figura 2.2). Es expresada en Hertz o ciclos por segundo (CPS), ciclos por minuto (CPM), etc. [ecuación 2]

f ( hertz ) =

1 T( Seg .)

(2)

Figura 2.2 Sinusoidal Descrita en movimiento armónico simple

2.1.2 Transformada Fourier: Las muestra de una señal obtenida desde un dispositivo de adquisición de datos, constituyen la representación en el domino tiempo de la misma.

1

RMS : Root Mean Square

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Ésta representación entrega la amplitud de la señal en un instante de tiempo en el cual ha sido muestreada. Sin embargo, en muchos casos es necesario conocer la(s) frecuencia(s) que contienen dichas señales muestreadas, mas que las amplitudes individuales de cada una de las muestra. La transformada de Fourier, es una función matemática que permite hacer la relación entre la forma de onda de la vibración u onda en el tiempo y su espectro vibratorio. Su utilidad se basa en que los datos obtenidos en el dominio tiempo puedan ser expresados en el dominio de frecuencias. Los analizadores de vibraciones utilizan la Transformada Discreta de Fourier ( TDF), que sirve para descomponer una señal no senoidal en el dominio tiempo, en una sumatoria de señales senoidales de periodos ( Figura 2.3) T 0;

La transformada discreta de

T T T T ; ; ;... 2 3 4 N

Fourier es una aproximación numérica de la

trasformada de Fourier, apropiada para realizar el cálculo en un computador o en equipo de adquisición de datos (CSI o Enwatch por ejemplo)

Figura 2.3 Ejemplo transformada discreta de Fourier (TDF)

2.1.3 Análisis en el dominio tiempo y dominio de frecuencias: Hasta ahora sólo se ha visto los conceptos relacionados con vibraciones en el dominio del tiempo, que son

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señales directas de la máquina. Como ya se mencionó, en estas señales se encuentra toda la información acerca del comportamiento de cada componente de la máquina, pero hay un problema a la hora de realizar un diagnóstico. Estas señales están cargadas de mucha información en forma muy compleja, la cual comprende las señales características de cada componente de la máquina, por lo cual prácticamente es imposible distinguir a simple vista sus comportamientos característicos. Las

vibraciones captadas por un

analizador de vibraciones, llamada señal vibratoria, puede ser analizada tanto en el dominio del tiempo como en el dominio de frecuencias. La descomposición de una vibración global en sus componentes que la forman es llamado análisis frecuencias o espectral. Una manera conveniente de presentar los resultados es a través de un gráfico donde se indican las amplitudes de las componentes vibratorias existentes en la señal global versus sus frecuencias, comúnmente llamado “ espectro vibratorio” ( Figura 2.4)

Figura 2.4 Señal dominio tiempo y dominio frecuencia

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2.2 Cadena de medición: Para el análisis vibratorio de una máquina, es necesario conocer la cadena de medición. Esta cadena sigue una secuencia lógica que consta de las siguientes etapas. 2.2.1 Etapa transductora: En esta etapa se captura la vibración de la máquina a través de los sensores o transductores de vibración. Un transductor de vibración es un dispositivo que mide una cantidad física vibratoria y la transforma en una señal eléctrica proporcional a la magnitud medida. La magnitud vibratoria de entrada se define como la sensibilidad del sensor, por ejemplo se utiliza un acelerómetro de 100 mV/g, el acelerómetro mide una aceleración de 1g, y entrega un voltaje de 100 mV Tabla 2.1 Rango de operación en frecuencias según el transductor

Tipo de Transductor

Rango típico de frecuencia en (Hz.)

Desplazamiento con Contacto Desplazamiento sin Contacto Velocímetro Sísmico Acelerómetro de uso general Acelerómetro de baja Frecuencia

0 - 10.000 0 - 150 10 - 1.000 2 - 7.000 0,2 - 2.000

Para las mediciones vibratorias en máquinas y estructuras se utilizan fundamentalmente los acelerómetros. El acelerómetro está compuesto por un material cerámico piezoeléctrico (cuarzo) que genera una carga eléctrica entre sus superficies, proporcional a la fuerza externa que se le aplica La carga aplicada sobre el sensor puede ser de diseño tensión-compresión como también en modo corte. Este último es el más utilizado por su baja sensibilidad a las influencias generadas por el medio ambiente. El diseño basado en el modo de compresión es utilizado cuando se requiere medir niveles de choque muy altos y para otros propósitos especiales. Una de las desventajas al medir con un acelerómetro piezoeléctrico es la salida de la señal de bajo valor y de muy alta impedancia, por lo que se debe acondicionar la señal. Uno de los elementos que acondiciona la medición, es el “´pre-amplificador” que baja su impedancia y amplifica el valor de la señal. Los acelerómetros más empleados hoy en día son aquellos que poseen un preamplificador incorporado l como el IPC (Integrate Circuit Piezoeléctric) (G., 1998)

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Los acelerómetros piezoeléctricos (Figura 2.5) son utilizados en la medición de vibración de baja frecuencia, ya que están diseñados especialmente para minimizar el ruido electrónico y maximizar el voltaje de salida. Los componentes amplificadores que incluyen diodos, resistores y transistores, adicionan ruido blanco que se manifiesta en altas frecuencias. A baja frecuencia se genera un ruido eléctrico que es inversamente proporcional a la frecuencia, lo que dificulta la medición ya que la señal es de baja amplitud.

Figura 2.5 Acelerómetro utilizado en sistema monitoreo continuo

A la hora de elegir un acelerómetro se deben considerar los siguientes factores: • Rango de Frecuencia. • Sensibilidad. • Rango dinámico. El rango de frecuencia se define como el rango entre la menor y la mayor frecuencia que puede medir. Cada transductor tiene su propio rango de frecuencia y tiene que ser conocida antes de realizar una medición. El límite a la baja frecuencia es una característica típica del transductor, no así el límite de alta frecuencia que depende además de su frecuencia natural. La frecuencia de resonancia del acelerómetro es modificada sustancialmente de acuerdo a la forma de montaje que este tenga. La Figura 2.6 muestra los rangos típicos donde la respuesta del acelerómetro es lineal y por lo tanto confiable:

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Figura 2.6 Tipo de montaje de transductores.

La Figura 2.7 muestra tres espectros adquiridos en la misma máquina con tres tipos de fijaciones diferentes de los acelerómetros a la superficie de la máquina. Se observa que en los dos primeros espectros no se identifica una falla en los rodamientos lo que llevará a un diagnostico final erróneo.

Figura 2.7 Comparación de espectro para distintos montajes de transductor

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La sensibilidad típica se define como la razón entre el voltaje de salida del sensor y la vibración que la provoca. Todo transductor de vibración tiene su propio ruido eléctrico, y para que este ruido no influya en el valor de la medición es deseable que la señal producida por la vibración sea bastante mayor que el ruido. Sin embargo, a mayor sensibilidad, mayor peso y costo y menor el rango de frecuencias. La Tabla 2.2 muestra las sensibilidades. No es recomendable utilizar transductores con una sensibilidad mayor a los 500 mV/g por el tiempo de acondicionamiento que requiere el sensor antes de la medición. (Tiempo de encendido- tiempo de recuperación) Tabla 2.2 Sensibilidades recomendadas en acelerómetros Velocidad Menos de 10 Hz 10-300 Hz Mas de 300 Hz

Sensibilidad 500 mV/g 100 mV/g 10 mV/g

Ruido/Frecuencia Ruido bajo/ Baja Frecuencia Bajo ruido Alta Frecuencia

Ejemplo en un acelerómetro de 100 mV/g, por 1g de aceleración entrega una salida de 100 mV El Rango Dinámico es el rango de amplitudes para el cual el sensor tiene una respuesta lineal entre la salida eléctrica y el parámetro vibratorio medido. El rango dinámico práctico es la razón entre la menor y la mayor amplitud que puede medir el sensor. Rangos dinámicos prácticos son: - Sensores de desplazamiento sin contacto

1:103

- Velocímetros

1:104

- Acelerómetros.

1:106

2.3 Fuentes de ruidos en la cadena de medición Una de las consideraciones a tener en cuenta en la medición de vibraciones es la cantidad de ruido en la señal capturada, ya que esta puede quedar inmersa en el ruido, dificultando el análisis, especialmente, en equipos de baja velocidad y componentes de baja frecuencia. El ruido en la señal vibratoria proviene de una combinación de tres fuentes: ruido electrónico del sensor,

ruido del analizador de vibraciones y el ruido del

medioambiente. El ruido electrónico del sensor está relacionado con la carga de salida

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del elemento piezoeléctrico y al diseño del amplificador. La contribución de ruido del analizador está directamente relacionada a la entrada de voltaje del sensor. Por último el ruido del medioambiente es producido por una variedad de fuentes externas mecánicas y electromagnéticas, de ahí que es determinante para tener una buena calidad de datos conocer la configuración del equipo de adquisición (ruido del sensor y analizador Enwatch) y el punto de medición en terreno.

2.4 Etapa de acondicionamiento de la señal. Esta etapa consiste en acondicionar la señal entregada por el transductor para que pueda ser analizada. Esto contempla: • Filtraje. • Integración. • Amplificación. • Demodulación. El filtraje es un método ampliamente usados en el monitoreo de vibraciones y su principal objetivo es truncar la señal capturada a través de una frecuencia de corte. Los más utilizados son los filtros de pasa bajos, pasa altos y pasa banda ( Figura 2.8)

Figura 2.8 Filtros de pasa altos, pasa bajos y pasa bandas

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2.5 Resolución en frecuencia La resolución en frecuencia se cuantifica a través del “ancho de banda” con la cual se realiza el análisis. El ancho de banda de un espectro es la separación que existe entre frecuencias a la cual el filtro de pasa banda de análisis atenúa la señal en 3dB. Para poder distinguir en el espectro entre dos componentes en frecuencia es necesario que estén separadas entre sí a lo menos en por un ancho de banda. La expresión para poder calcular el ancho de banda se utiliza la fórmula siguiente:

Ancho de banda =

(Rango de frecuencias) ⋅ (Factor Ventana) Nº de líneas

(3)

Donde Factor Ventana: = 1.0 para ventana rectangular. = 1.5 para ventana hanning = 3.6 para ventana flap top Existen tres formas de mejorar la resolución en frecuencia: • Aumentar el Nº de líneas captura del espectro. • Disminuir la frecuencia máxima. • Utilizar un zoom.

2.6 Promediador lineal de espectros vibratorios El procedimiento de promediar los espectros consiste en guardar el primer espectro obtenido en el “buffer”, el próximo espectro obtenido es promediado línea a línea con el espectro guardado y así sucesivamente cada nuevo espectro obtenido se va promediando con los anteriores. Para el diagnóstico de fallas en máquinas rotatorias se está principalmente interesado en las componentes discretas a determinadas frecuencias. Sin embargo, estas componentes discretas vienen siempre acompañadas en la señal con una componente de ruido aleatorio. Debido al carácter aleatorio del ruido, el espectro muestra mucha mayor variabilidad y a veces oculta la presencia de componentes discretas pequeñas. Para reducir la variabilidad del espectro se usa el proceso de promediación (Figura 2.14)

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2.7 Proceso de traslapo (overlapped) El proceso de traslapo es una manera de disminuir el tiempo que demora tomar muchos promedios, especialmente cuando se requiere realizar un análisis a baja frecuencia. La Figura 2.9 muestra el proceso de traslapo y como se puede reducir el tiempo para realizar los promedios. El primer espectro utiliza 1024 puntos. En el proceso de traslapo en vez de utilizar los siguientes 1024 puntos solo utiliza 512 nuevos y 512 puntos de los usados en el espectro anterior. Para este caso del 50 %. Esta técnica se basa en que el ruido es aleatorio, la amplitud de cada componente cambia con el tiempo. El espectro calculado con nuevos y antiguos datos produce un espectro que tiene diferentes componentes del ruido y así cuando es promediado con el anterior tiende a suavizar el ruido del espectro.

2.8 Promedios Sincrónicos Esta técnica tiene como base utilizar un pulso tacométrico o “ trigger” en la adquisición de los datos. Con el promediador sincrónico es posible mostrar los espectros vibratorios en “orders” (o múltiplos) del pulso de referencia. Está técnica es llamada “Orders Tracking”. En este caso las componentes de la velocidad de rotación no cambian de ubicación en el espectro, aún cuando la velocidad de rotación de la máquina cambie. Ejemplo en la Figura 2.10 se puesta un espectro en cascada de un reductor con despliegue en Orders Tracking.

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Figura 2.9 Proceso de traslapo al 50 %

Figura 2.10 Despliegue en orders tracking de espectro en cascada

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2.9 Integración de una señal vibratoria Para los propósitos de diagnóstico de fallas y para evaluar la severidad vibratoria indicadas por las normas ISO, tales como la ISO 10816 parte 3, que incluye a las máquinas industriales con una potencia nominal sobre los 15 kW y una velocidad comprendida entre los 120 y 15000 rpm, es necesario la integración de la señal de vibración o desplazamiento. En la Figura 2.11 se puede apreciar la respuesta en frecuencia típica de los sistemas mecánicos, en donde los desplazamientos vibratorios son grandes a bajas frecuencias y bajos a altas frecuencias, mientras que las aceleraciones se comportan de manera contraria. Preferentemente los análisis en dominio de frecuencia se realizan con despliegue en velocidad ya que presenta mayor uniformidad tanto en baja como en alta frecuencia. 2.9.1 Integración Digital: Este proceso de integración se realiza sobre el espectro vibratorio adquirido por un acelerómetro. Efectúa la integración sobre la componente espectral a velocidad o desplazamiento. Este método de integración es el más utilizado por la mayoría de los analizadores y el más fácil de implementar. La integración digital como la integración analógica pondera más las señales de baja frecuencia y menos las señales de alta frecuencia. Esto es inherente al proceso de integración ya que la velocidad es inversamente proporcional a la frecuencia y el desplazamiento lo es al cuadrado de ella, tal como se muestran en las ecuaciones V ( f ) = c1

⋅ A( f )

D ( f ) = c2

⋅ A( f )

f

f

2

Donde: A(f): Aceleración a la frecuencia f. V(f): Velocidad a la frecuencia f. D(f): Desplazamiento a la frecuencia f. C1 y C2: Constantes que dependen de las unidades de medida.

(4)

(5)

27

Figura 2.11 Respuesta típica señal integrada digitalmente

En la Figura 2.12 se puede observar como el ruido del sensor aumenta a medida que disminuye a frecuencia, trayendo como consecuencia en la integración digital de la señal, aumenten significativamente las componentes de baja frecuencia, generalmente ruido, y se produzca la llamada “pendiente de esquí”. Esto provoca una disminución de la razón señal/ruido, siendo posible que las componentes reales de velocidad o desplazamiento no puedan ser identificadas.

28

Figura 2.12 Ruido de un acelerómetro de propósito general (100mVg)[]

Existen dos causas que puede provocar una pendiente de esquí. El primer tipo de pendiente de esquí se debe principalmente a la integración del ruido. Este gran incremento del ruido a baja frecuencia debido al proceso de integración, es lo que produce la pendiente de esquí. En la Figura 2.12, se muestra una señal de aceleración integrada digitalmente a velocidad y desplazamiento. Se puede observar la atenuación de las frecuencias altas y el realce de las componentes de baja frecuencia y la presencia de la pendiente de esquí. Generalmente el nivel de la pendiente de esquí ocasionado por la integración del ruido no es tan alto, sin embargo cuando se trata de monitorear las vibraciones de baja frecuencia podrían cubrir componentes vibratorias dificultando el diagnóstico. Referente a la primera causa de la pendiente de esquí, con el fin de aumentar la razón señal-ruido durante el proceso de integración digital se recomiendan dos métodos: Mejorar la resolución en frecuencia y utilizar varios promedios. Cuando la señal de vibración está mezclada con ruido aleatorio, la amplitud de dichas componentes variará con el valor de la resolución en frecuencia (∆f). La razón señal ruido aumentará proporcionalmente a la raíz cuadrada de la resolución en frecuencia espectral.

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Cuando se realizan varios promedios de la señal, el ruido aleatorio se alisa (Figura 2.13). Esto influye en la varianza del ruido, y permite ver más claramente las señales reales de vibración.

1 Promedio ∆f = 1hz

10 Promedio ∆f = 1hz

10 Promedio ∆f = 0,1hz Figura 2.13 Influencia del Nº de promedios y de la ∆f en el espectro de una señal aleatoria

30

El segundo tipo de pendiente de esquí se produce por la saturación del amplificador del transductor debido a amplitudes de alta aceleración y ruido de alta frecuencia. En algunos casos se puede presentar una aceleración muy alta, que sobrecarga el sensor produciendo una severa distorsión de la señal. En este caso, la amplitud de alta aceleración puede saturar rápidamente el amplificador del sensor. El capacitor de carga tiene una descarga paulatina y el amplificador demora en volver a su modo de operación normal, pero este caso no se presenta en el monitoreo continuo ya que el montaje de los acelerómetros es fijo en terreno. 2.9.2 Integración analógica: La integración analógica se realiza en la señal en el tiempo (forma de onda). Este integrador utiliza un filtro de pasa alto que corta las señales a más baja frecuencia. El objetivo de este tipo de integración es eliminar el problema de la pendiente de esquí causada por el ruido propio del sensor y el recolector. El proceso de integración analógica atenúa las componentes de alta frecuencia, permitiendo optimizar el rango dinámico del analizador. Sin embargo, este proceso tiene el problema de que puede eliminar componentes vibratorias de baja frecuencia o atenuarlas, no permitiendo un análisis adecuado en máquinas que giran a muy baja velocidad. En la Figura 2.14 se muestra la curva de respuesta típica de un acelerómetro y la integración a velocidad y desplazamiento. Se observa en ella, la atenuación que se produce para las frecuencias más bajas.

Figura 2.14 Integración análoga de aceleración a velocidad y desplazamiento.

31

CAPITULO III: Vibraciones inherentes al funcionamiento y fallas típicas en máquinas rotatorias Uno de los pasos previos a la configuración de una alarma en análisis de frecuencia en cualquier sistema de monitoreo de la condición basado en vibraciones, es primero, conocer cuales son las vibraciones inherentes al funcionamiento de los equipos como una manera de no tener interpretaciones erróneas a la hora de analizar un espectro y segundo revisar cuales son las fallas típicas y sus espectros tipo.

3.1 Características Vibratorias inherentes al funcionamiento 3.1.1 Vibraciones en motores de corriente alterna o de inducción: Los motores de inducción son máquinas eléctricas rotatorias que transforman la energía eléctrica en energía mecánica. Debido a sus múltiples ventajas, entre las que cabe citar su economía, limpieza, comodidad y seguridad de funcionamiento, el motor eléctrico ha reemplazado en gran parte a otras fuentes de energía, tanto en la industria como en el transporte, las minas, el comercio, o el hogar. Los motores eléctricos satisfacen una amplia gama de necesidades de servicio, desde arrancar, acelerar, mover, o frenar, hasta sostener y detener una carga. Estos motores se fabrican en potencias que varían desde una pequeña fracción de caballo de fuerza hasta varios miles, y con una amplia variedad de velocidades, que pueden ser fijas, ajustables o variables. Un motor de inducción trifásica está compuesto fundamentalmente de dos partes estator y rotor (Figura 3.1). El estator está formado por la carcasa, que es las estructura soporte del conjunto, un núcleo de chapas magnéticas y los devanados ubicados en ranuras sobre el núcleo. El núcleo de fierro ubicado en el interior del devanado tiene el doble fin de aumentar el flujo magnético y de limitarlo en una región deseada y está formado por un conjunto de chapas separadas entre ellas por una capa de oxidación natural o una capa de barniz aislante con el objeto de eliminar, aunque no completamente, las corrientes de Focault y sus efectos calóricos. El rotor está formado por un eje que se encarga de transmitir la potencia mecánica y por un núcleo de chapas magnéticas sobre el que va instalado el bobinado trifásico (rotor bobinado) o un conjunto de barras (jaula de ardilla).

32

El rotor de jaula de ardilla consiste de barras conductoras encajadas en las ranuras de la chapa del rotor

Figura: 3.1 Motor eléctrico de inducción tipo

En cuanto a los motores eléctricos generan vibraciones inherentes a su funcionamiento y que son típicos. (Figura 3.2)

Figura 3.2 Espectro típico de vibraciones en motores

Donde

fpr = Nº ranuras ⋅ RPM

fpl = Frecuencia de paso de línea

(6)

33

3.1.2 Vibraciones en bombas centrífugas y ventiladores Los ventiladores y bombas son considerados turbomáquinas. Las turbomáquinas por su parte son que son aquellas máquinas cuyo componente principal es un rotor a través del cual pasa un fluido de forma continua cambiando su cantidad de movimiento, siendo esto aprovechado como una entrega de energía del fluido. (Figura 3.3)

Figura 3.3 Bombas y ventiladores centrífugos

Dentro de las vibraciones típicas se encuentra lo siguiente (Figura 3.4) Velocidad a la 1x y las componentes correspondiente a la frecuencia de paso de álabes o FPA y se calcula multiplicando el Nº de álabes por las RPM. Ecuación (7)

Figura 3.4 Espectro típico de vibraciones en turbomáquinas.

Donde la fpa = Nº álabes ⋅ RPM

(7)

34

3.1.3 Vibraciones en reductores Los reductores de velocidad corresponden a un conjunto de elementos mecánicos que sirven para reducir la velocidad. Las aplicaciones industriales requieren de este tipo de equipos para variar las revoluciones por minuto (r.p.m.), ya que en la mayoría de los procesos, las velocidades de los motores son muy altas. Con la implementación de los reductores de velocidad se obtiene un menor número de r.p.m. y un mayor torque de salida de forma segura y eficiente. (Figura 3.5)

Figura 3.5: Reductor de engranajes

Dentro de las vibraciones típicas que se presentan en un reductor común se tienen las frecuencias de engrane. (Figura 3.6)

Figura 3.6 Espectro típico de vibraciones en reductores

Donde fe = Nº Dientes ⋅ RPM

(8)

35

3.1.4 Vibraciones en rodamientos Un rodamiento o cojinete es un elemento mecánico formado por dos cilindros entre los que se intercala un juego de bolas o de rodillos que puede girar libremente entre si (Figura 3.7). Dentro de las vibraciones inherentes al funcionamiento de los rodamientos se encuentran las frecuencias naturales para los modos de vibración en flexión de las pistas que pueden ser calculadas teóricamente a partir de la expresión 9 y para los elementos rodantes (de bolas) a partir de la expresión [2.5]

Figura 3.7 Rodamiento rígido de bolas

ωnb = ω nr =

0.848 E . d 2⋅ ρ i (i 2 − 1) a2 1+ i2

.

E⋅I m

Donde: ωnr

:

ωnb :

Frecuencia natural de flexión de las pistas, del modo n = i ¡ 1 Frecuencia natural de flexión de las bolas

i

:

Numero de ondulaciones alrededor de la circunferencia (=2,3,4,...)

a

:

Radio del eje neutro

I

:

Momento de inercia de la sección transversal

(9)

(10)

36

E

:

Modulo de elasticidad

m

:

Masa de la pista por unidad de longitud

d

:

Diámetro de las bolas

ρ

:

Densidad del material de las bolas

3.2 Características

vibratorias de fallas comunes en máquinas

rotatorias 3.2.1- Desbalanceamiento de rotores: I. Descripción: Corresponde a la condición que presenta una máquina rotatoria en donde el centro de masa del equipo no coincide con su centro de rotación debido a un " punto pesado” 2, que al girar un rotor genera una fuerza centrífuga radial con dirección hacia afuera lo que hace que el rotor trabaje en flexión y se transmita estos esfuerzos a los descansos de la máquina ( Figura 3.8). Esta fuerza excitadora hace vibrar el conjunto rotatorio con una vibración armónica a la velocidad de rotación de la máquina. La norma ISO 1925 clasifica el desbalanceamiento según la distribución de masas desbalanceadoras en desbalanceo estático, cuando el eje principal de inercia es paralelo al eje de rotación, Desbalanceamiento de cupla, cuando el eje principal de inercia intercepta al eje de rotación en el centro de gravedad del rotor. Desbalanceamiento cuasi-estático, cuando el eje principal de inercia intercepta al eje de rotación en un punto distinto al centro de gravedad del rotor desbalanceamiento dinámico, cuando el eje principal de inercia no intercepta al eje de rotación.

2

ISO 1925. “Mechanical vibration - Balancing -Vocabulary”. Switzerland. 1990.

37

Figura 3.8 Ejemplo de desbalanceo

II. Espectro: El Espectro vibratorio típico en un desbalanceo es una componente predominante a la 1x y además componentes 2x, 3x y 4x pero de menor amplitud (5% de la componente 1x) ( Figura 3.9). Para asegurar el diagnóstico y poder discriminar entre otros problemas es necesario realizar una relación entre las fase de las vibraciones. Esta diferencia de fase entre la vibración

horizontal y

vertical es aproximadamente de 90º o 270º

Figura 3.9 Ejemplo espectro de desbalanceo

III. Forma de onda: La forma de onda es sinusoidal y de amplitud constante en velocidad y desplazamiento, pero en aceleración puede presentar algunas distorsiones debido a las componentes a la alta frecuencia significativas

38

IV. Caso real: Presenta un ventilador de tiro inducido con problemas de incrustación de sulfato en sus álabes. (Figura 3.10)

Figura 3.10 Ejemplo caso real de problema de desbalanceo

3.2.2 Desalineamiento en acoplamientos: I. Descripción: Este problema se presenta siempre que exista un acoplamiento en una máquina y es una condición en donde los ejes conductores y conducidos no se encuentran en una misma línea. En el caso de un desalineamiento se presentan dos casos: desalineamiento angular y desalineamiento paralelo (Figura 3.11), pero la mayor parte de los desalineamientos es una combinación de ambos casos.

Desalineamiento angular

Desalineamiento paralelo

Figura 3.11 Tipos de desalineamientos

II. Espectro: El espectro típico que se presenta en un desalineamiento son componentes importantes a la 1x, 2x y 3x y más de 3 armónicos cuando se trata de un desalineamiento severo. Además puede presentar armónicos del número de conexiones que

posea el acoplamiento ( Figura 3.12). Otra diferencia que

39

permite diagnosticar el desalineamiento es que posee diferentes niveles vibratorios dependiendo de la dirección de la vibración. Para poder distinguirlo de un desbalanceo es necesario realizar un análisis de fase.

Figura 3.12 Ejemplo espectro de desalineamiento

III. Forma de Onda: El

desalineamiento presenta en su forma de onda en

desplazamiento una forma senoidal repetitiva en cada periodo de rotación. IV. Relación de fase: Cuando se presenta un desalineamiento la diferencia de fase es de 180º entre las vibraciones a cada lado del acoplamiento V. Caso real:

Se tiene un conjunto

motor-bomba en donde se destruye el

acoplamiento generando el espectro que se visualiza en la Figura 3.13

Figura 3.13 Ejemplo caso real de Problema de desalineamiento

40

3.2.3 Soltura Mecánica I. Descripción: Se considera “ soltura mecánica” a la libertad de movimiento que tiene una máquina, operando fuera de las condiciones de ajuste mecánico para la cual fue diseñada ( Figura 3.14). Dentro de las causas de soltura mecánicas más comunes se tiene: •

Pernos de sujeción de la máquina a la base sueltos.

•

Juego radial excesivo en los descansos hidrodinámicos o rodamientos.

•

Grieta en la estructura de la máquina o en el pedestal que soporta el descanso

•

Rotor suelto en el eje, o con insuficiente ajuste por interferencia.

•

Otros componentes mecánicos de la máquina suelto.

•

Insuficiente apriete en la camisa del descanso.

Figura 3.14 Ejemplo de perno basal suelto. Causal en soltura mecánica.

II. Espectro: El espectro típico que caracteriza a las solturas mecánicas es un espectro vibratorio con gran cantidad de armónicos ( Figura 3.15) Entre mayor es la soltura más armónicos estarán presentes en el espectro. En las máquinas conducidas por correa, estas podrían amortiguar y frecuentemente sólo se generará la componente fundamental o 1x.

41

Figura 3.15 Ejemplo espectro de soltura mecánica

III. Forma de onda: la onda vibratoria generalmente es una forma variable debido a que la amplitud relativa entre los armónicos cambia con el tiempo. Esto hace que el valor global sea variable. IV. Caso real: Se presenta el caso de un ventilador donde el perno de fijación se encontraba con falta de apriete en los pernos basales de la bomba. ( Figura 3.16)

Figura 3.16 Ejemplo de problema de soltura mecánica

42

3.2.4 Cavitación: I. Descripción: La cavitación en una bomba centrífuga se produce cada vez que esta opera bajo su caudal nominal o con inadecuada presión de succión. Esto produce burbujas en el líquido, consecuencia de alcanzar su presión de vapor, las que al llegar a puntos de mayor presión desaparecen bruscamente produciendo implosiones que se traducen en ruido, vibraciones y daños en el impulsor, (Figura 3.17 )

Figura 3.17 Ejemplo de Impulsor con daño por cavitación

II. Espectro: Los espectros vibratorios generados por la cavitación son de un amplio rango de frecuencias y de baja amplitud. Como toda la vibración es aleatoria produce frecuencias variadas y erráticas. El efecto aleatorio en el espectro puede ser reducido tomando un número grande de promedios. El uso de promedios sincrónicos en el tiempo con un pulso de referencia a la 1x, elimina el efecto de la cavitación en el espectro. ( Figura 3.18)

43

Figura 3.18 Ejemplo espectro de cavitación en turbomáquina

III. Caso real: Bomba de agua caliente con presencia de cavitación por no cumplir con la altura de succión requerida. ( Figura 3.19)

Figura 3.19 Ejemplo de problema de cavitación

44

3.2.5 Fallas en rodamientos. I. Descripción: Los defectos en los rodamientos se pueden clasificar como distribuidos (rugosidades superficiales, ondulaciones sobre las pistas y elementos rodantes desiguales) y localizados (grietas, hendiduras, resaltes, picaduras y descascaramiento) (Figura 3.20). Dependiendo de la ubicación del defecto en el rodamiento, se generan vibraciones de diferente frecuencia. Cuando una superficie defectuosa hace contacto con su superficie de encuentro, se producen pulsos periódicos de corta duración. Las periodicidades con que se producen tales pulsos son función de la geometría del rodamiento, la velocidad de rotación y la localización del defecto, Sus frecuencias asociadas son designadas comúnmente como BPFO, BPFI, BSF y FTF3, y pueden ser calculadas analíticamente o utilizando algún software comercial.

Figura 3.20 Fallas típicas presentes en rodamientos.

3 BPFO (Ball pass frequency of the outer race), es la frecuencia de paso de los elementos rodantes por un defecto en la pista externa. BPFI (Ball pass frequency of the inner race), es la frecuencia de paso de los elementos rodantes por un defecto en la pista interna. BSF (Ball spin frequency), es la frecuencia de giro de los elementos rodantes. FTF (Fundamental train frequency), es la frecuencia de rotación del canastillo o jaula que contiene los elementos rodantes.

45

II. Espectro: los espectros típicos que generar las fallas en los rodamientos cuenta con las siguientes características. La primera etapa de la falla del rodamiento comienza con microgrietas, que solo puede ser detectada por un espectro en aceleración de alta frecuencia (Figura 3.21). Esto se debe a que se detectan las frecuencias naturales de las pistas de rodadura y de los soportes de los rodamientos.

Figura 3.21 Ejemplo espectro aceleración falla incipiente en rodamiento

Cuando crece una picadura son distinguibles las frecuencias de falla del rodamiento en el espectro velocidad. De la Figura 3.22 se puede ver que cuando el daño aumenta las frecuencias de falla son moduladas entre si y por la velocidad de rotación.

Figura 3.22 Ejemplo espectro velocidad falla incipiente en rodamiento

.

46

Por último cuando el daño es severo y está distribuido a lo largo de las pistas, se pueden detectar en el espectro por sus armónicos a la velocidad de rotación al igual que en una soltura mecánica. (Figura 3.23)

Figura 3.23 Ejemplo de evolución en frecuencia de falla en rodamiento

III. Caso real: El espectro mostrado en la Figura 3.24 representa la falla en un rodamiento de un ventilador extractor de vahos ácido en la nave de fibra. (Figura 3.24)

Figura 3.24 Ejemplo de problema en rodamiento

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3.2.6 Fallas en reductores I. Descripción: Dentro de las fallas más comunes en reductores se cuenta por ejemplo: picado de los dientes, errores de fabricación de los engranajes, ajuste inapropiado, eje de transmisión doblado, desgaste de los flancos, fallas de lubricación, etc. (Figura 3.25) Siendo los reductores de engranajes un elemento sofisticado con diferentes modos de posibles fallas, existen diferentes técnicas para diagnosticar dichos problemas y una de las más asertivas es el análisis de vibraciones.

Figura 3.25 Problema típico en engranajes

II. Espectro: Los espectros característicos de algunas de las fallas en engranajes son: El desalineamiento entre los engranajes se traduce en el espectro igual que el desalineamiento en acoplamiento y se caracteriza por ser distintivo los primeros tres armónicos de la fe (frecuencia de engrane) (Figura 3.26). Se presenta cuando las ruedas dentadas fueron ensambladas con errores de alineación o cuando sus ejes no están paralelos.

48

Figura 3.26 Ejemplo espectro de desalineamiento en engranajes

Los engranajes oscilante o con excesivo backlash generan una alta componente a 2·Frecuencia de engrane (Figura 3.27)

Figura 3.27 Ejemplo espectro de excesivo Backlash

En la Figura 3.28 se presenta el espectro y forma de onda típico de engranajes excéntricos, sueltos o con un eje flectado. Es común que en la forma de onda la vibración se presente modulada en amplitud. En el espectro aparecen bandas laterales separadas a las rpm de la rueda con problemas

49

Figura 3.28 Ejemplo de espectro de engranaje con dientes rotos

.El espectro y la forma de onda de la Figura 3.29 representan una falla por dientes rotos, desastillados o agrietados

Figura 3.29 Ejemplo de espectro de engranaje con dientes roto

Cuando todos los dientes están recibiendo sobrecarga continúa. La amplitud de la frecuencia de engrane aumenta, pero esto no suele representar un problema si las bandas a su alrededor se mantienen bajas (Figura 3.30). Este análisis es efectivo si se realiza siempre a la máxima carga de operación de la máquina. Debe buscarse algún elemento que esté aumentando el torque transmitido más allá de lo normal (rodamiento o buje defectuoso, fallas en lubricación y anomalías en general en el rotor conducido que dificulten el movimiento).

50

Figura 3.30 Ejemplo espectro de engranaje con sobrecarga

La frecuencia con que se encuentran los dientes de un conjunto de engranaje se llama frecuencia de encuentro de dientes, o “Hunting Tooth Frequency” (HTF) dada por ecuación 2.6. y se generan por problemas leves en la manufactura o manipulación indebida producen que, cuando dos dientes específicos del piñón y el engranaje conducido se encuentren, generen vibraciones de choque (Figura 3.31). Esta falla genera altas vibraciones a bajas frecuencias por debajo de los 600 CPM y se manifiesta por un aumento en la amplitud de la componente HTF. Usualmente entre los síntomas detectados por los analistas suele detectarse un gruñido o quejido repetitivo del engranaje.

HTF =

Fe. ⋅ Fc Z1 ⋅ Z 2

Donde Fe=Frecuencia de engrane Fc= Factor común entre dientes (indicar como se obtiene) Z1=Números de dientes del piñón Z2=Números de dientes de la corona

(11)

51

Figura 3.31 Ejemplo espectro de engranaje con problema de hunting

III. Caso real: Presenta el problema en el giro lento de la turbina de contrapresión de celulosa Arauco. (Figura 3.32)

Figura 3.32 Ejemplo de espectro del reductor 365-24-615 descanso lado libre, dirección vertical

52

Figura 3.33 Ejemplo de forma de onda reductor 365-24-615. Descanso lado libre, dirección vertical.

53

3.2.7 Fallas en motores de inducción. I. Descripción Los motores de inducción son similares a otros tipos de equipos rotatorios en el sentido que exhiben los problemas comunes de desbalanceo, desalineamiento, resonancia, problemas de rodamiento, etc. Ellos son sin embargo los únicos en el sentido que también exhiben problemas asociados con los campos magnéticos producidos por el rotor y el estator. (Figura 3.34)

Figura 3.34 Ejemplo de problema en estator de motor

II. Espectro: Los espectros típicos de las fallas producidas en los motores de inducción se tiene por ejemplo, excentricidad estática o desigual entrehierro debido a rotor no centrado, estator suelto, juego excesivo en los descansos, estator distorsionado, puntos caliente en el estator producto de laminaciones en corto. La diferencia en el entrehierro debe ser menor que un 5% de su valor nominal radial. (Figura 3.35)

54

Figura 3.35 Ejemplo espectro de motor con excentricidad estática

Excentricidad dinámica (debido a un rotor excéntrico, rotor no redondo, rotor curvado, etc.) o barras o anillos extremos rotor o agrietados, o laminaciones en corto del rotor, generan vibraciones a armónicos de las rpm de giro con bandas laterales a frecuencia de paso de polos Fp. (Figura 3.36) f p = N º polos ⋅ Frecuencia de deslizamiento

(12)

f d = (rpm nominal - rpm real)

(13)

Figura 3.36 Ejemplo espectro de motor con excentricidad dinámica

55

Barras sueltas en el rotor generan vibraciones a la frecuencia de paso de las barras fpb con bandas laterales a 2fL en torno a ella. (Figura 3.37d) f pb = ( N º barras ⋅ rpm)

(14)

Figura 3.37 Ejemplo espectro motor con barras sueltas

Problemas de fase debido a conectores sueltos o rotos genera altas vibraciones a 2fL con bandas laterales a f l 3 en torno a ella. Puede generar vibraciones a 2fL con amplitudes de hasta 25 mm

seg

en su espectro en velocidad. (Figura 3.38)

Figura 3.38 Ejemplo espectro motor con problemas de fase

56

Caso real: Se presenta un problema de barras sueltas en el estator del motor de accionamiento ventilador de torres de enfriamiento Hamon (Figura 3.39)

Figura 3.39 Ejemplo espectro motor con problemas de fase

57

CAPITULO IV: Caracterización de sistema de monitoreo de vibraciones. 4.1 Descripción del proceso. En el sistema productivo (Figura 4.1) de Celulosa Arauco Planta Valdivia se contemplan un gran número rotatorios de equipos para el desarrollo del proceso y que en general lo componen bombas centrífugas, compresores; motores, reductores, rodillos de prensado y ventiladores.

Figura 4.1 Diagrama áreas productivas, Planta Valdivia

De un total de 1356 equipos rotatorios que conforman el proceso, 277 equipos están incluidos en el “Sistema de monitoreo continuo de vibraciones” de los cuales se cuentan con: Tabla 4.1 Equipos incluidos en monitoreo de vibraciones. Equipo rotario Cantidad Bombas centrífugas

51

Compresores

8

Motores de inducción

112

Reductores

35

Rodillos

24

Trasportadores y tornillos

12

Ventiladores

22

Total

277

58

Para poder discriminar que equipos se incluir en el sistema de monitoreo continuo al comienzo de la operación de la planta se designaron 4 criticidades y donde se tiene: Criticidad 1: Se define como criticidad Nº 1 todo aquel equipo que debido a una falla catastrófica provoca la detención de la producción inmediata. Criticidad 2: Se define como criticidad Nº 2 todo aquel equipo que debido a una falla catastrófica provoca un incidente ambiental. Criticidad 3: Se define como criticidad Nº 3 todo aquel equipo que debido a una falla catastrófica disminuya o afecte la calidad de la producción. Criticidad 4: Se define como criticidad Nº 4 todo aquel equipo que debido a una falla catastrófica no provoca efectos o incidentes. Para el caso de los equipos incluidos en el “Sistema de monitoreo continuo de vibraciones” se cuentan con equipos de criticidad 1 y 2

4.2 Tipos de partidas equipos en monitoreo continuo Una de las consideraciones más importantes a tener en cuenta para la configuración de las alarmas de espectro es la detección de los tipos de partida de los motores de accionamiento, debido a que todas las componente se basan en la velocidad fundamental o 1x. (Ver Tabla 4.2) Tabla 4.2 Resumen de tipos de partida equipos en monitoreo continuo Partida Bomba Compr. Harn. Motor Reduc. Rodillo Trans_Tor Turb. Vent. Total FVNR

16

8

5

45

3

FVR

2

2

4

Directa

3

3

6

Suave

6

10

8

VDF

29

52

19

6

10

6

2 18

8

99

4

30

12

138

4.3 Características del sistema de monitoreo continuo de vibraciones El sistema de monitoreo continuo de vibraciones se utiliza en los equipos críticos de la Planta Valdivia a través del Software Odyssey Emonitor y es el que facilita la supervisión de las condiciones de operación, desde el punto de vista vibratorio para máquinas rotatorias, mediante la presentación gráfica de tendencias de los niveles de energía de vibración y despliegues de alarmas dinámicas.

59

Este sistema de monitoreo permite evitar fallas imprevistas en los equipos, ya que trabaja con información en tiempo real, lo que permite detectar de manera oportuna niveles de vibraciones más altas de lo normal. Esta información es desplegada al analista sintomático, permitiéndole realizar oportunos movimientos operativos y anticiparse a una falla catastrófica. Se utilizan múltiples sensores de vibraciones, los que son distribuidos en los equipos más críticos de la planta. Todos estos sensores están conectados a un hardware electrónico llamado Enwatch, que tiene como función realizar la operación de captura y análisis de las señales dinámicas de vibraciones. Estas unidades envían, de acuerdo a su programación, los espectros y demás parámetros definidos al Computador Host (servidor) para que sean almacenados en la base de datos del sistema DTS, para su posterior análisis.

Figura 4.2 Diagrama áreas productivas, Planta Valdivia

60

4.4 Características del hardware El sistema de adquisición de vibraciones en monitoreo continuo de Planta Valdivia es de marca ENTEK IRD INTERNATIONAL CORPORATION y lo componen con 19 estaciones de adquisición en las diferentes áreas del proceso con un total de 16 canales por tarjeta (Ver anexo 1). El acelerómetro utilizado es de 100mV/g marca CTI modelo (Ver anexo 2) y para todos el modo de montaje es a través de un espárrago métrico M8 debido a que la respuesta del acelerómetro es lineal y por lo tanto su medición es más confiable. Debido a que los acelerómetros están en terreno para el sello hermético entre el sensor y el cable de transmisión de datos se utiliza un conector del tipo militar (Figura. 4.3)

Figura 4.3 Configuración de montaje y conexión de acelerómetros monitoreo continuo.

Figura 4.4 Configuración de unidades capturadoras Enwatch-ENTEK

61

Figura 4.5

Diagrama de configuración de Enwatch

Interface ICP: Acondicionador/amplificador para sensores con salida en carga o ICP. Cada uno de los de los 16 canales consta con este tipo de interface que es capaz de impulsar a cada transductor. El voltaje nominal es 24V con una corriente constante de 3.6mA. Un transductor típico tiene un valor de voltaje BIAS alrededor de los 11Volt de modo que el sistema pueda acomodar un rango entre +/-10Volt. Multiplexor: circuito que permite la selección entre los 16 canales del Enwatch para su transmisión de entrada en el control de software Odyssey. Filtro de pasa altos: Consta con 4 filtros de pasa altos (0.36Hz, 2.67Hz, 5.3Hz, y 23.8 Hz.), todos configurables desde el software de adquisición de datos Integrador: el integrador es utilizado por la tarjeta de adquisición del Enwatch para desplegar la señal de aceleración en velocidad, así como también pasar de una señal de velocidad a desplazamiento. Función de impulsos de energía (gSE): La función gSE proporciona una señal acondicionada muy conveniente para la medición y detección de fallas incipientes en los rodamientos. Filtro antialiasing: Este filtro quita componentes de alta frecuencia de la señal análoga entrante que podrían generar aliasing en la señal capturada y que resultarán en datos incorrectos en el espectro.

62

Convertidor análogo digital: El ADC captura hasta 51.2kHz y tiene hasta una resolución de 16 bit, proporcionando una variedad dinámica teórica de 96dB. Reloj generador: El temporizador varía la velocidad de muestreo en el control del microprocesador. La muestra puede ser sincronizada a uno de los 4 triggers externos. Este también sistema permite programar el Nº de muestras por revolución y además actuar como fototacómetro para determinar la velocidad del eje en revoluciones por unidad de tiempo.

4.5 Características del software Odyssey Emonitor El software de mantenimiento predictivo “Odyssey Emonitor” es el enlace que permite un despliegue gráfico de los datos recolectados por las tarjetas de adquisición de vibraciones en los Enwatch, ya sean en sus valores globales, espectros, formas de onda y datos de ingreso manual (velocidad, temperatura, presión) como también permite las visualizaciones para realizar análisis como la pantalla de correlación, valor global en tendencia y espectro cascada o waterfall ( Figura 4.6)

Figura 4.6 Entorno Odyssey Emonitor

63

4.5.1 Colecciones para adquisición de datos: Permite configurar a través del software las variables para la adquisición de datos en terreno como en el monitoreo continuo. Estas colecciones se diferencian por equipo, resolución, ancho de banda, etc. (Figura 4.7)

Figura 4.7 Especificación en Odyssey para las colecciones.

1.- Nombre de la colección. 2.- Tipo de transductor a utilizar en la medición (acelerómetro, velocímetro, etc.) 3.- Tipo de señal (RMS, Peak, Peak to Peak) 4.- Tipo de Ventana (rectangular, hanning, flap top) 5.- Número de promedios. 6.- Frecuencia máxima de muestreo. 7.- Unidad (CPM, Hertz, Orders) 8.- Tipo de promedio (linear, logarítmico) 9.- Porcentaje de traslapo. 10.- Números de líneas.

64

4.5.2 Alarmas configurable en el software Odyssey Emonitor: Existen disponibles en el Odyssey Emonitor alarmas para los valores globales, formas de onda y espectros. Solo se identifican las alarmas configurables en los valores globales y en los espectros vibratorios debido a que existen experiencias

Alarma al Valor Global. a).- Alarma de Magnitud constante: Este tipo de alarma considera un valor numérico configurable para las alarmas de alerta y peligro. Para establecer estos valores de alarma se pueden considerar tanto lo establecido en la norma ISO 10816-3 Modificada de “Severidad vibratoria”, como también los datos históricos recolectados para el punto de medición en el cual se quiere establecer una alarma. b).- Alarma de Magnitud Ventana: Este tipo de alarma considera un rango configurable para las alarmas de alerta y peligro. Puede ser utilizada cuando se requiere identificar una velocidad crítica (zona de resonancia) c).- Alarma de Magnitud estadística: Este tipo de alarma considerará todos los datos recolectados en un punto de medición específico, para luego calcular el promedio aritmético. Luego se procede a ingresar el porcentaje de alarma y peligro por sobre el valor de este promedio, pudiendo también considerar un valor como la desviación estándar σ, o simplemente un valor numérico, agregado a los umbrales de alarma. d).- Alarma indicador de magnitud estadística: Este tipo de alarma a diferencia con la alarma de magnitud estadística, se debe especificar el número de datos a considerar en el cálculo estadístico (promedio aritmético, desviación estándar, etc.), tomando los mayores valores globales para el Nº de ejemplos elegidos. Luego se ingresa los valores en porcentaje por sobre el promedio para estar en zona de alarma y zona de peligro, además considerar un valor por sobre estos porcentajes. La desviación estándar se basará en todos los datos que son considerados para el cálculo o un número a elección. e).- Alarma línea base: Este tipo de alarma considera el “ valor base” para el punto de medición desde los datos históricos recolectados. Luego en base a este valor se establecen los porcentajes por sobre este valor para las zonas de alarma y peligro.

65

Alarmas a los espectros vibratorios f).- Alarma magnitud de banda: Este tipo de alarma fija una amplitud de corte superior a cada componente de la banda envolvente del espectro. g).- Alarma de banda en ventana: Este tipo de banda establece un rango de aplicación de la alarma desde un límite inferior hasta otro superior. Para establecer estos límites es necesario conocer de antemano los datos históricos del equipo para no ingresar rangos muy superiores a los reales como también dejar los valores demasiado bajos, afectado de esta manera la sensibilidad de la alarma. h).- Alarmas peak en banda: Este tipo de alarma considera los valores peak dentro de cada tramo de la banda envolvente a la que pertenece. Luego considera un porcentaje por sobre este valor para establecer las zonas de alarma y peligro. i).- Alarmas de banda estadística: Este tipo de alarma considera el cálculo estadístico de las mediciones que se encuentran por debajo de la banda envolvente del equipo. Este tipo de alarma puede considerar un valor de porcentaje por sobre el promedio y adicionalmente sumar la desviación estándar de las amplitudes del espectro a las zonas de alarma y peligro. j).- Alarma indicador de banda estadística: Este tipo de alarma, genera un cálculo estadístico para establecer las zonas de peligro y alarma. La diferencia que existe entre éste método de alarma y el método de las bandas estadística radica esencialmente en el número de ejemplos que se toman en la generación de las estadísticas. k).- Alarma de banda línea-base: Este tipo de alarma establece las zonas de peligro y alarma en base a la línea de espectro base, es decir, considera el máximo peak por tramo de banda desde el espectro base. El software Odyssey Emonitor considera por defecto el espectro línea-base al primer espectro tomado para el punto del equipo. Se debe tener presente que el espectro línea base debe ser representativo para el punto que se está midiendo por lo que es recomendable capturarlo bajo las condiciones nominales de servicio para conseguir una efectividad real con este tipo de alarma. l).- Alarma de banda en porcentaje de cambio: Este tipo de alarma establece las zonas de peligro y de alarma considerando solo el último espectro capturado. Luego se configura la banda envolvente para esta última medición y se ingresan los porcentajes por sobre la banda para entrar en alarma

66

m).- Alarma de

banda tasa de cambio: Este tipo de alarma se basa en el

comportamiento que va teniendo el equipo a lo largo de su vida como también la tasa de evolución que tienen algunas fallas específicas. Luego para establecer los valores de las zonas de alarma y peligro se debe ingresar un porcentaje de cambio “Diario” desde la última medición guardada en la base de datos. n).- Alarma de espectro constante: Este tipo de alarma establece un límite único para estar en las zonas de alarma y peligro. Se debe ingresar un valor de corte que represente un nivel de operación perjudicial para el equipo. Luego se crea una banda envolvente alrededor del espectro, para esto es necesario ingresar el porcentaje o valor constante por sobre el valor peak para establecer las zonas de alarma y peligro. o).- Alarma de espectro estadístico: Este tipo de alarma establece una banda envolvente automática de los cálculos estadísticos que se hacen con las mediciones históricas desde la base de datos. Para configurar este tipo de alarma se debe ingresar un valor numérico o un porcentaje por sobre el espectro estadístico para establecer las zonas de alarma y de peligro. p).- Alarma de indicador de espectro estadístico: Este tipo de alarma configura una banda envolvente automática usando los espectros históricos almacenados en la base de datos. Para configurar este tipo de alarma se debe ingresar un valor numérico o un porcentaje por sobre el espectro estadístico para establecer las zonas de alarma y de peligro. La diferencia fundamental que existe entre este tipo de alarmas con las alarmas de espectros estadísticos es que se pueden indicar el número de ejemplos a considerar para los cálculos estadísticos, teniendo en cuenta que en la selección considera los de mayor amplitud. q).- Alarma de espectro línea base: Este tipo de alarma considera el espectro vibratorio representativo para el punto de la máquina. Este tipo de alarma establece este espectro como el espectro “ línea base” y se configurarán las zonas de alarma y peligro, creando para las dos zonas una envolvente.

67

CAPITULO V: Aplicación de alarmas a los valores globales vibratorio. 5.1 Evaluación de la severidad vibratoria: En la vigilancia de las máquinas rotatorias, una de las preguntas fundamentales que es necesario responder es ¿Cuánto es demasiada vibración para una máquina o estructura? O dicho de otra forma que tan severa es la vibración a que está sometida la máquina o estructura. Para definir la severidad vibratoria es necesario definirla respecto al daño específico que ella puede generar. Por ejemplo, una vibración en un compresor alternativo puede ser de muy baja severidad para el daño que puede generar en los elementos del compresor y sin embargo, ese mismo valor puede ser muy severo o dañino para los elementos unidos al compresor como cañerías, fundaciones, instrumentos, etc. Las razones por las cuales se establecen límites para las vibraciones (en general aplicado a cualquier parámetro medido) son dos tipos. i.

Límites absolutos son establecidos para avisar de condiciones que podrían resultar en fallas.

ii.

Límites para el cambio de valores, los cuales son establecidos para proveer un aviso temprano de variaciones anormales. Respecto al daño que se quiere evaluar, o de acuerdo a los objetivos para los

cuales fueron confeccionados, existen numerosos estándares para la severidad vibratoria o valores admisibles para la vibración. Algunos estándares son publicados por organizaciones tales como API4, AGMA5; NEMA6, además de los estándares internacionales tales como ANSI7; ISO8, esta última mayormente utilizada en la industria nacional.

4

American Petroleum Institute;

5

American Gear Manufacturers

6

National Electric Manufacturers Associations.

7

American National Standard

8

International Standard Organizations

68

Antes de revisar la norma y sus recomendaciones para los valores globales es necesario tener claro el concepto de “ soporte rígido y flexible”: 5.1.1 Soportes: Para un soporte flexible, la frecuencia fundamental del sistema soporte / máquina es más baja que su frecuencia principal de excitación (en la mayoría de los casos la frecuencia de rotación). Para un soporte rígido la frecuencia fundamental del sistema soporte / máquina es mayor que su frecuencia principal de excitación. 5.1.2 Norma ISO 10816-3 Clasificación de la Maquinaria. Grupo 1: Máquinas grandes. Máquinas de potencia nominal entre 300 KW y 50 MW. Motores eléctricos con altura de eje H ≥ 315 mm. Grupo 2: Máquinas medianas. Máquina de potencia nominal entre 15 KW y 300 KW. Motores eléctricos con altura de eje H entre 160 mm y 315 mm. Grupo 3: Bombas con impulsores multiaspas (centrifugas, de flujo mixto o axial) con motor separado y potencia sobre 15 KW. Grupo 4: Bombas con impulsores multiaspas (centrifugas, de flujo mixto o axial) con motor integrado y potencia sobre 15 KW. Grupo 5: Máquinas pequeñas. Máquinas de potencia nominal bajo 15 KW (de acuerdo a ISO 2372). Motores eléctricos con altura de eje H menor a 160 mm (de acuerdo a ISO 2373). Evaluación cualitativa de la vibración ZONA A: La vibración de máquinas nuevas o recientemente reacondicionadas puestas en servicio, normalmente deberían estar en esta zona. ZONA B: Máquinas con vibración en esta zona son normalmente consideradas aceptables para operar sin restricción en un período largo de tiempo. ZONA C: Máquinas con vibración en esta zona son normalmente consideradas insatisfactorias para una operación continua para un tiempo prolongado. Generalmente, estas máquinas pueden operar por un periodo limitado en esta condición hasta que se presente una oportunidad conveniente para reparar la máquina.

69

ZONA D: Los valores de la vibración de esta zona son considerados normalmente como suficientemente severos para causar daño a la máquina. Tabla 5.1 Rangos de severidad vibratoria para diferentes clases de máquinas con velocidad de rotación entre 600 y 15000 CPM

Tabla 5.2 Rangos de severidad vibratoria para diferentes clases de máquinas, complementaria a Tabla 4.1 con velocidades de rotación bajo 600 CPM

70

4.1.3 Norma ISO 2372 Igual a ISO 10816-3 pero considera máquinas pequeñas con potencias bajo 15 KW. Clasificación de las máquinas En este estándar, las máquinas se clasifican según su potencia, el tipo de montaje utilizado y el uso de la máquina. Las clasificaciones se muestran a continuación para las máquinas que giran entre 10 y 200 (rev/s) CLASE I: Correspondiente a máquinas pequeñas con potencia menor a 15 KW. CLASE II: Correspondiente a máquinas de tamaño mediano con potencias entre 15 KW y 75 KW, o máquinas rígidamente montadas hasta 300KW CLASE III: Correspondiente a máquinas grandes con potencias sobre 300 KW, montadas en soportes rígidos. CLASE IV: Correspondiente a máquinas grandes con potencia sobre los 300KW montadas sobre soportes flexibles. CLASE V: Correspondiente a máquinas y sistemas conductores con fuerzas de inercia desbalanceadas debido al movimiento recíproco de alguno de sus elementos, montadas en fundaciones las cuales son relativamente rígidas en la dirección de la medición de la vibración. CLASE VI: Máquina con fuerzas de inercia desbalanceadas, montadas en fundaciones las cuales son relativamente elásticas en la dirección de la medición de la vibración, tales como harneros vibratorios, máquinas centrífugas, molinos, etc. La Tabla [5.3] para máquinas de las I a IV es apropiada para la mayoría de las aplicaciones de acuerdo a la experiencia. Las máquinas de clases V y VI en cambio son difíciles de clasificarlas debido a que ellas varían considerablemente sus características vibratorias.

71

Tabla 5.3 Rangos de severidad vibratoria Según ISO 2372 Ve locidad Efe ctiva e n RMS (mm/s) 0,18-0,28

TIPO DE MÁQUINA CLASE I

0,28-0,45 0,45-0,71 0,71-1,12 1,12-1,8 1,8-2,8 2,8-4,5 4,5-7,1 7,1-11,2 11,2-18,0 18,0-28,0

CLASE II

A

CLASE III

A

CLASE IV

A

A

B B B

C C

B C

D

C

D

D

D

4.1.4 Norma ISO 2373: “Vibración mecánica en cierta maquinaria eléctrica rotativa con alturas de eje entre 80 y 400 mm – Medida y evaluación de la severidad de vibración”. Esta norma es una adaptación especial de la ISO 2372 para motores eléctricos, y se aplica a motores de corriente alterna trifásica y a motores de corriente continua con alturas de eje (distancia vertical entre la base del motor y la línea central del eje) entre 80 y 400 mm. En este caso, el criterio de severidad de vibración (el mismo que el de la ISO 2372) se toma en términos del valor RMS de amplitud de vibración en velocidad, en el rango de 10 a 1.000 Hz Tabla 5.4 Máximos valores RMS para motores eléctricos entre 80 y 400 mm. Máximo Valor RMS de la velocidad vibratoria para alturas de eje H (mm.) Grado de calidad N (Normal) R (Reducido) N (Especial)

Velocidad 80 ? H ? 132

132 < H ? 225

225 < H ? 400

RPM

mm/s

In/s

mm/s

In/s

mm/s

In/s

600 a 3600

1,8

0,071

2,8

0,11

4,5

0,177

600 a 1800 1800 a 3600 600 a 1800 1800 a 3600

0,71 1,12 0,45 0,71

0,028 0,044 0,018 0,028

1,12 1,8 0,71 1,12

0,044 0,071 0,028 0,044

1,8 2,8 1,12 1,8

0,071 0,11 0,044 0,071

Dentro de los grados de calidad el más recomendado y utilizado es el límite de calidad N para máquinas eléctricas normales. Una máquina de una calidad adecuada respecto a esta Tabla puede exhibir sin embargo niveles vibratorios altos en servicio normal proviniendo de diferentes causas tales como fundaciones inadecuadas,

72

reacciones no consideradas en diseño por parte de la máquina conducida, etc. En tales casos se debe realizar verificaciones no solo sobre la máquina, sino también sobre cada elemento de la instalación.

5.2 Aplicación de alarmas a equipos de monitoreo continuo Para describir el procedimiento de aplicación de alarmas al valor global se seleccionan 2 equipos con características diferentes y que sean representativos de los equipos incluidos en el monitoreo continuo. 5.2.1 Configuración de alarmas al valor global para bomba de licor caliente digestores. El primer paso para poder configurar el sistema de alarmas para cualquier equipo es necesario conocer lo siguiente: i.

Características de diseños de equipo: Este punto aborda las características constructivas del equipo por lo que se deben conocer como mínimo los catálogos, planos conjuntos, condiciones de montaje, etc.(Ver anexo 3) Tabla 4.5 Características técnicas de bomba Descripción

Bomba de licor negro

Ubic. Técnica

CV01-341-007-000001-21241

TAG

341-21-241

Marca

ABS; Scan Pump

Modelo

BK 300/250-43

Altura

15 MCA

Nº de álabes:

6

Fluido

Licor Negro Débil a 144 ºC

Caudal NPSH:

320 Lts/seg. 6,4 mts

Rod. Libre

SKF-NU 314EC

Rod. accionado

SKF-731BECBP

Fluido

Licor Negro de impregnación

Criticidad

1; Parada de producción

P&ID

A0-341-06-1043_3

73

Tabla 4.6 Características Técnica, Motor TAG

341-31-241

Frame

Marca

SIEMENS

Montaje

Rodamiento libre Grasera libre gramos 40º Relubricación 40º Nº de Golpe

6319 C3

Color

315 S B3 RAL 5012

c

Starter

FVNR

40

Transmisión

directo

6000

Diámetro eje

80 315

110-4-2D-B3-A

Altura eje

Código Pedido Especial

K20

Largo base

406

Voltaje

660

Ancho base

508

Corriente

110

Peso Motor (kg.)

810

Potencia

110

Caja

1500

Rodamiento acción

RPM

Figura 5.1 Conjunto rotatorio de licor negro 341-21-241

superior NU 319 EP

74

ii.

Condiciones de proceso: La bomba licor negro caliente (341-21-241) envía licor caliente generado en la cocción, a través de los intercambiadores de calor, a la succión de la bomba que está conectada al estanque de desplazamiento de acuerdo a Figura 4.2.1ii. Adicionalmente se tiene que los instrumentos que controlan la bomba son 341-LIC-1387 que es el indicador nivel del estanque acumulador licor negro y el 341-PIZ-1373 encargado de indicar la presión de trabajo del acumulador.

Figura 5.2 Esquema de proceso operación bomba de licor negro caliente.

75

iii.

Historial de fallas del equipo: Para este conjunto rotatorio se ha presentado un total de 10 fallas contabilizadas en el SAP con un costo desde el punto de vista mantención de 27.500 USD (Exacto $13.662.798) a lo que suman 150.000 USD/ hora como costo de una detención no programada del área por el concepto de pérdida de producción. Otra de las ventajas de conocer el historial del equipo es tener una referencia cronológica del comportamiento vibratorio que tuvo el conjunto rotatorio ante una falla ya reparada y conocer por ejemplo los valores globales que fueron alcanzados.

Orden

PT Descripción de actividad

Fecha

Liberada $ Reales

Reapretar pernos anclaje bomba. Lado accionamiento

22.04.2004

06.05.2004

$

4

Cambio de o ‘ring cuerpo bomba # 241

29.05.2004

01.06.2004

$

68.331

Inspección bomba. #241 Tk. Acumulador #250

30.07.2004

02.08.2004

$

-

Cambio sello mecánico por filtración en bomba # 241

04.05.2009

04.05.2009

$

90.059

Cambio de conjunto rotatorio bomba # 241

01.07.2009

01.07.2009

$ 9.490.290

Mantención caja rodaje utilizada en bomba # 241

03.08.2009

03.08.2009

$ 1.481.259

Reparar sello mecánico Bomba 341-21-241

19.08.2009

19.08.2009

$ 1.458.550

Cambio elemento flexible acoplamiento 341-21-241

21.12.2009

21.12.2009

$

Se solicita cambio de motor Urgente.

15.01.2010

15.01.2010

$ 982.083

341-31-241 reparaciones de motor.

22.01.2010

22.01.2010

$

BOMBA 341-21-241 90709212

113

90732198

113

90772347 91959028

113 113

92003390

113

92028897

113

92042533

113

92133696

113

92.174

MOTOR 341-31-241 En inspección realizada en terreno por Mant. Sintomática Ramón Silva debido a falla que presenta el acoplamiento del equipo, se detecta soltura y frecuencia de falla canastillo del rodamiento lado acoplamiento motor. 92152832

213

92158139

206

48

Valor Total Costos por mantención $ 13.662.798

Hasta ahora se han revisado los datos relacionados con las características que posee el conjunto rotatorio 241, sin embargo es necesario conocer que dice la norma al respecto y como esta se despliega en el software de Odyssey

76

Figura 5.3 Despliegue de valores globales para el punto B1H

Tabla 5.7 Aplicación de la norma bomba y motor.

Motor (ISO 2373)

Bomba (ISO 10816-3)

Grado de calidad: Normal

Grupo 3: Bombas con impulsores

Altura de eje: 315 mm.

Potencia: 110 Kw

Valor global: Vg < 4,5 mm/seg.

Valor global Aceptable: 0 mm/seg < Vg < 3,5mm/seg

Se considerarán valores globales más exigentes

Valor global Advertencia: 3,5mm/seg < Vg < 7,1mm/seg

para un grado de calidad reducido o especial

Valor global Peligro: 7,1mm/seg < Vg < 11mm/seg Valor global Daños Severos: > 11 mm/seg

77

Figura 5.4 Aplicación de la norma ISO 10816_3 para punto B1H

Para poder proponer un valor de alarma idónea a aplicar en el valor global es necesario analizar las mediciones almacenadas en la base de datos y cuál ha sido su comportamiento a lo largo de los 6 años que se monitorea en forma continua este equipo. Tabla 5.8 Valores Globales en B1H Bomba 341-21-241 Valor global Inicial Fecha 20-mar-04 Valor 3,04 mm/seg

Valor Global Final Valor Media 30-may-10 1,87 mm/seg 1,76 mm/seg

Desviación estándar 1,29 mm/seg

Tabla 5.9 Valores Globales en M1H Motor 341-31-241 Valor global Inicial Fecha 20-mar-04 Valor 1,36 mm/seg

Valor Global Final Valor Media 30-may-10 0,89 mm/seg 0,84 mm/seg

Desviación estándar 0,45 mm/seg

78

Debido a que existen más de 2300 registros en la base de datos para ambos puntos desde la puesta en servicio hasta hoy en día, es necesario acotar los datos. Desde este punto de vista es conveniente analizar cómo se ha comportado el conjunto rotatorio ante una falla. Revisando su historial de falla en la plataforma SAP modulo PM se identifica que una de las intervenciones más relevantes y recientes fue realizada el 15 de enero de 2010 con los siguientes valores globales. Esta intervención correspondió a una falla en el acoplamiento motor-bomba debido presumiblemente a la mala instalación después de un cambio preventivo del conjunto rotatorio (Ver historial de fallas) Tabla 5.10 Valores Globales en B1H Bomba 341-21-241 (01/10/2009 al 30/05/2010) Valor global Inicial Fecha 01-09-2009 Valor 2,32 mm/seg

Valor Global Final Valor Media 30-may-10 1,09 mm/seg 1,87 mm/seg

Desviación estándar 1,31 mm/seg

Tabla 5.11 Valores Globales en M1H Motor 341-31-241 (01/10/2009 al 30/05/2010) Valor global Inicial Fecha 01-09-2009 Valor 0,67 mm/seg

Valor Global Final Valor Media 30-may-10 0,89 mm/seg 1,19 mm/seg

Desviación estándar 1,05 mm/seg

Figura 5.5 Despliegue valor carga motor accionamiento bomba 341-21-241

Para recomendar un valor de alarma al valor global para el punto horizontal de la bomba de licor negro caliente es necesario hacer un tratamiento a la base de datos del

79

punto B1H sacando todas aquellas mediciones que no son representativas de los valores normales de vibración para este punto.

Enseguida se deben calcular los valores

estadísticos de promedio aritmético y desviación estándar. Luego de analizados estos datos se propone aplicar dos tipos de alarmas, un valor de advertencia con una alarma de magnitud en un valor fijo de 2,75 mm/seg y un valor de peligro con una alarma de magnitud estadística con una tasa de cambio entre mediciones del 100 % más un valor constante de 1 mm/seg para los valores donde la bomba se encuentre trabajando bajo de su punto de operación. Aplicando esta alarma se puede ver en la Figura 5.6 que se generaría una alarma de peligro para los valores vibratorios que se alcanzaron entre el día 20 de diciembre de 2009 y el 20 de enero de 2010 ya que de esta manera se protege de mejor forma el equipo debido que según se puede observar en la Figura 5.4 los valores de alarmas según norma solo se alcanzan en advertencia menor.

Figura 5.6 Despliegue alarma recomendada para punto B1H

80

5.2.2 Configuración de alarmas al valor global para R1H tornillo alimentación lodos. i.

Características de diseños de equipo: Este equipo corresponde al conjunto rotatorio compuesto por un tornillo, descansos, reductor y motor que tiene como fin hacer la alimentación de lodos proveniente del filtro de lodos. (Ver anexo 4) Tabla 5.12 Características técnicas tornillo Descripción

Tornillo alimentación de lodos

Ubic. Técnica

CV01-341-007-000001-21241

TAG

354-26-101

Marca Torn.

Raumaster

Marca Reductor Sew Modelo

FA157/GAD5

Ratio

60,25

Nº de ejes

4

Capacidad

55 Ton/hrs

Rod. Libre

SKF-22232 CC/W33

Rod. accionado

SKF-22226E

Fluido

Lodos licor blanco

Criticidad

1; Parada de producción

P&ID

A1-354-06-1011_7

Tabla 5.13 Características técnicas motor TAG Marca Rodamiento libre

354-31-101

Frame

SIEMENS

Montaje

6212 C3

Color

200 L B3 RAL 5012

Grasera libre

G

Starter

FVNR

gramos 40º

20

Transmisión

Correas

8000

Diámetro eje

55

30-4-15D-B3-A

Altura eje

200

K20+K40

Largo base

305

Voltaje

660

Ancho base

318

Corriente

31,5

Peso Motor (kg.)

225

Relubricación 40º Nº de Golpe Código Pedido Especial

Potencia RPM

30 1500

Caja

superior

Rodamiento acción

NU 212

81

Figura 5.7 Conjunto rotatorio de alimentación de lodos a ducto secado

ii.

Condiciones de operación y proceso: La función del tornillo transportador 101 es recepcionar los lodos provenientes del filtro e ingresarlos al ducto de salida de gases del horno de cal con el fin de aprovechar el calor del ducto de gases del horno y controlar la temperatura de ingreso al precipitador electroestático.

Figura 4.2.1ii Esquema de proceso operación Alimentación de lodos

iii.

Historial de falla el equipo: Para este conjunto rotatorio se han presentado un total de 11 mantenciones mayores registradas en SAP módulo PM teniendo un costo solo por concepto de mantención de US$ 84.000 (Exacta $ 42.195.898) ,

82

esto considerando el motor, reductor y tornillo, a lo que se suman US$ 83.000 por hora por concepto de pérdida de producción. Orden

PT

90737391 90755052

Descripción de actividad

Fecha

TORNILLO 354-26-101 04.06.2004 112 Inspección tornillo de alimentación de lodos 02.07.2004 112 Mantención tornillo alimentador de lodos

Liberada

$ Reales

15.06.2004

$

02.07.2004

$ 9.872.316

0

112 Inspección tornillo alimentador de lodo 112 Inspección descansos y camisas transporte

09.07.2004

04.08.2005

$

24.01.2005

01.12.2006

$ 562.816

112 Inspección tornillo alimentador de lodos 112 Mantención tornillo alimentador de lodos

26.10.2006

30.10.2006

$ 0

20.11.2007

09.12.2007

$ 1.458.550

24.08.2008

11.09.2008

$ 7.844.917

91778209

112 Cambio tornillo alimentador de lodos 112 Mantención tornillo alimentador de lodos

11.05.2009

31.05.2010

$ 5.080.937

91963733

112 Imp-pp09 reparación grieta tornillo de lodos

01.10.2009

11.11.2009

$ 1.528.779

91583183

112 Cambio de lubricante reductor 354-24-101 112 Cambio de reductor 354-24-101

17.12.2007

25.01.2010

$ 982.083

07.03.2008

22.04.2008

$ 4.865.487

90760232 90871241 91090491 91255933 91563143

13

TORNILLO 354-24-101

91642329

Valor Total Costos por mantención

$ 32.195.898

Una vez analizado el historial completo podemos concluir que la falla más representativa para el conjunto es la ocurrida el 24 de octubre de 2008 y basado en los valores vibratorios alcanzados previos al cambio del tornillo es que se sugerirá un valor de alarma al valor global.

Figura 5.8 Tendencia histórica para punto R1H, tornillo alimentación lodos 101

83

Tabla 5.14 Valores Globales en R1H Reductor de tornillo 101 (08/12/2004 al 30/01/2010) Valor global Inicial Fecha 08-Dic-2004 Valor 14,41 mm/seg

Valor Global Final Valor Media 30-Ene-10 2,17 mm/seg 4,15 mm/seg

Desviación estándar 4,45 mm/seg

Como se puede apreciar en la tendencia de punto R1H tenemos gran dispersión entre los valores globales. Puede ser debido a dos motivos principales. El primero de ellos, de acuerdo a lo investigado, a que existe gran variabilidad del ingreso de lodos al equipo debido a los requerimientos operativos y que como consecuencia genera fuertes cambio vibratorios en el equipo. El segundo, que existe un error de diseño ya que al ser un equipo montado en cantiléver no posee una buena soportación y esto último afecta su rigidez. Por último no existe ningún plan preventivo de mantención ni calibración referente al sistema de monitoreo continuo por lo que no se tiene total certeza de que el acelerómetro montado en terreno no se encuentre con problemas.

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Tabla 5.15 Aplicación de la norma motor-reductor y tornillo.

Motor (ISO 2373)

Reductor Tornillo (ISO 10816-3)

Grado de calidad: Normal

Grupo 2: Máquinas medianas

Altura de eje: 200 mm.

Potencia: 30 Kw

Valor global: Vg < 2,8 mm/seg.

Valor global Aceptable: 0 mm/seg < Vg < 2,3 mm/seg

Se considerarán valores globales más exigentes

Valor global Advertencia: 2,3 mm/seg < Vg < 4,5 mm/seg

para un grado de calidad reducido o especial

Valor global Peligro: 4,5 mm/seg < Vg < 7,1mm/seg Valor global Daños Severos: > 7,1 mm/seg

Figura 5.9 Aplicación norma ISO 10816_3 para el punto R1H tornillo 354-26-101

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Debido a que la tendencia de los valores globales para el punto R1H presenta gran variabilidad (Figura 5.8) se realiza un tratamiento en la base de datos para calcular valores estadísticos más representativos del punto horizontal del reductor accionamiento tornillo y se consideran solo los datos comprendidos entre el 22 de Agosto de 2009 y el 30 de enero de 2010 y se tiene: Tabla 5.16 Valores Globales en R1H Reductor de tornillo 101 (22/08/2009 al 30/01/2010) Valor global Inicial Fecha 22-Ago-2009 Valor 0,18 mm/seg

Valor Global Final Valor Media 30-Ene-10 2,17 mm/seg 2,01 mm/seg

Desviación estándar 1,71 mm/seg

Tabla 5.17 Valores Globales en M1H Motor de tornillo 101 (22/08/2009 al 30/01/2010) Valor global Inicial Fecha 22-Ago-2009 Valor 1,34 mm/seg

Valor Global Final Valor Media 30-Ene-10 1,25 mm/seg 1,87 mm/seg

Desviación estándar 1,64 mm/seg

Analizando la aplicación de la norma para el punto R1H se puede visualizar gráficamente que el 40% de las mediciones se encuentra en el status de advertencia o peligro, que se puede interpretar de manera errónea generando mantenciones no necesarias y para en este caso no se puede tomar la decisión basándose en la Norma. En base a lo anterior y de acuerdo a lo descrito en el punto 3.5.1 es que se sugiere aplicar las siguientes alarmas: Indicador de advertencia basada en una alarma de magnitud estadística con un 30% de porcentaje de cambio más 2,5 mm/seg. Además de un Indicador de peligro basado en una alarma de porcentaje de cambio del 100% más un sigma de 1 mm/seg. El valor Sigma es una constante que se determina de analizando la tendencia y depende del criterio del analista.

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Figura 5.10 Aplicación de valores recomendados de alarma para punto R1H

Para el caso del M1H correspondiente al punto horizontal del motor la Norma ISO 2373 sugiere un valor global normal de vibración en 2,8 mm/seg. (Figura 5.10)

Figura 5.11 Aplicación de la norma ISO 2373 para el punto M1H motor 354-31-101

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Analizando la figura 5.11 se puede ver que el 90% de los valores presenta indicación por lo que nuevamente genera una distorsión la aplicación de la norma. Se sugiere aplicar las siguientes alarmas: Indicador de advertencia basada en una alarma al valor base más un 100% de tasa de cambio y un indicador de peligro basado en una magnitud constante fijado en 7 mm/seg. de acuerdo al análisis del historial (Figura 5.12)

Figura 5.12 Aplicación de la norma para el punto M1H motor 354-31-101

88

5.3 Conclusiones de la aplicación de alarmas al valor global. 1. Tratamiento base de datos: Debido a que existe muchos datos dentro del historial de los equipos que no son representativos de sus valores vibratorios se debe considerar como un paso previo a la aplicación de una alarma, realizar un tratamiento de la base de datos debido a que gran parte de las alarmas aplicadas por el programa Odyssey se basan en cálculos estadísticos, que e si no son clasificados de acuerdo a las categoría entregadas por el programa, este sugiere valores inconsistentes. 2. Valores globales altos: Ante la presencia de un valor global alto el analista debe revisar el espectro asociado a ese dato, debido a que el sistema de recolección realiza la captura en forma análoga para el todo el en el ancho de banda por lo que si existe una inconsistencia entre el valor global y espectro puede deberse a una pendiente de esquí, problemas en el acelerómetro, actividad a alta frecuencia o consecuencia de la vibración de un equipo aledaño. 3. Correlación vibratoria: Se sugiere considerar un desarrollo informático para consolidar en un solo programa las tendencias vibratorias y los valores de proceso. De ésta manera hacer una correlación y buscar las causas de un cambio vibratorio relevante en cambios en los parámetros operacionales. 4. Mantención del sistema y trazabilidad: Debido a que no existe ningún tipo mantención preventiva ni calibración de los equipos captura de datos del sistema de monitoreo continuo, es que se sugiere en primer lugar utilizar la aplicabilidad entregada por el sistema de valores de voltaje BIAS para los acelerómetros. En segundo lugar realizar una comparación con el equipo de monitoreo en ruta que es calibrado y certificado anualmente y de esta forma asegurarse que el acelerómetro se encuentre en buenas condiciones. En tercer lugar considerar una ruta de inspección general del sistema con una frecuencia mensual ya que actualmente se dañan regularmente equipos en terreno. En cuarto lugar, realizar

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una calibración anual de las tarjetas de adquisición para asegurar que los valores vibratorios son de buena calidad y esto cobra importancia debido a que Arauco se encuentra certificadas bajo Normas ISO 9001 y 14.000. De los puntos antes mencionados, solo este último representa un costo directo para mantención. 5. Emisión de reportes: Se sugiere emitir a lo menos un reporte semanal con las tendencias y alarmas de los valores globales. Es herramienta incluida en el programa de Odyssey y permite la identificación de todos los valores con indicación de advertencia o peligro, reduciendo de esta manera el tipo de análisis para la detección de valores vibratorios no típicos. 6. Valores de alarmas sugeridos por la Normas ISO: En base a la aplicación de alarmas desarrollada en el punto 4.2 se puede concluir que la normas ISO no entregan siempre valores idóneos para las alarmas a aplicar en los equipos. Esto se debe a las condiciones de montaje de equipos, tipos de acelerómetros, transmisibilidad de la vibración y punto de operación del equipo pueden ser diferentes a los considerados por la norma. En resumen una buena práctica es considerar las normas ISO para los equipos nuevos y basarse en los valores históricos para los equipos que posean una base de datos.

90

4.3.1 Diagrama de proceso aplicación de alarma al valor global

91

CAPITULO VI: Aplicación de alarmas a los espectros vibratorios. Para el caso de la aplicación de alarmas a los espectros vibratorios se debe tener en cuenta las características de los equipos incluidos en el monitorio continuo, tipo de partida de los equipos y cómo esta afecta la aplicación de alarmas, calidad de la señal capturada y los tipos de alarmas disponibles en programa Odyssey. Para este último punto se tiene que en general las alarmas disponibles se separan en 2 grandes grupos, alarmas en base a las bandas y las alarmas en base al espectro tipo. Para mayor detalle ver punto 3.5 de capítulo III.

6.1 Determinación de bandas de alarmas. La banda de alarma, conocida también como banda envolvente, es una clasificación que ofrece el Odyssey para poder hacer una separación en el espectro por “ zonas de falla en frecuencia”. Estas zonas obedecen a la restricción de un nivel de amplitud, una frecuencia de corte inferior y otra superior. Estas últimas frecuencias son determinadas de acuerdo a lo que se quiera restringir (Falla)

Figura 6.1 Esquema de separación de banda para bomba

En el proceso de determinación de una envolvente para una bomba centrífuga se debe tener en cuenta la velocidad de giro o frecuencia 1x, los armónicos de la 1x, frecuencia de paso de alabes y la zona de alta frecuencia.

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Las zonas están nominadas de la siguiente forma y todos los valores de niveles de alarma están dados en velocidad RMS (mm/seg.). Todos los valores adjuntos se asumen analizando

los espectros y asumen un valor “HI ALARMA 1” como

advertencia y valor “HI ALARMA 2” para valores de peligro. Zonas Nombre

A Sub sincrónico

B C D 1x Armónicos Fpa

E Altas frecuencias

Los valores de alarma son los siguientes:

HI ALARMA 1 HI ALARMA 2

Bombas potencia menor de 15 kw Sub Sincrónico 1x Armónicos Fpa Altas frecuencias 0,4 1,2 0,4 1 0,4 1 2 1 2 0,6

Valores globales potencia menor a 15 kw HI ALARMA 1 HI ALARMA 2

HI ALARMA 1 HI ALARMA 2

1,8 4,5

Bombas potencia mayor de 15 kw Sub Sincrónico 1x Armónicos Fpa Altas frecuencias 1 2 1 2 0,6 2 4 2 4 1,6

Valores globales potencia mayor a 15 kw HI ALARMA 1 HI ALARMA 2

4,5 7,1

Ejemplo se tiene el espectro de una bomba con las siguientes características. Tabla 6.1 Determinación de frecuencias de falla Bomba de licor negro Nombre Partida Directa Tipo de Partida 1500 RPM Velocidad de giro 6 Frec. Paso alabes 9000 Nº de álabes 7416 BPFI lado acc. 7818 BPFI lado libre 11682 BPFO lado libre 10584 BPFO lado acc. 3164 BSF lado acc. 3635 BSF lado libre 618 FTF lado acc. 601 FTF lado libre 3000; 4500; 6000; 7500 Armónicos

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Figura 6.2 Despliegue de las alarmas en espectro 341-21-241

De esta manera se realiza la configuración tanto para los ventiladores, agitadores y las bombas que poseen la misma configuración de pasa bandas y se determinan bajo las mismas características de rpm y frecuencia de paso de alabes. La clasificación de las bandas de las bombas se designa según la siguiente forma: Máquina

Indica la máquina que corresponde la configuración de pasa banda Ejemplo: bom.vent.agit = configuración que corresponde tanto para bombas, ventiladores o agitadores.

Nº de alabes

El primer digito muestra el número de alabes que posee la máquina

RPM del motor Indica las rpm a las cuales está girando la máquina, sin carga. Ejemplo: 1500/3000= la configuración es válida tanto para motores que giren a 1500 o 3000 cpm. Observación: Se hace una separación para las bombas que tienen de 750/1000 rpm con 1500/3000 rpm. Esto se debe al utilizar una configuración en el Odyssey de order , como se muestra más adelante, implicando con esto que el ancho de banda sea similar tanto para máquinas que giren a velocidad de 750/1000 rpm y velocidad de 1500/3000 rpm.

94

5.1.1 Aplicación de alarma de banda constante. Para la aplicación de alarmas de espectro basado en bandas constantes es necesario conocer las características del equipo y sus frecuencias de falla debido a que se tienen los datos de diseño del reductor 354-24-101, para este caso: serán usados a modo de ejemplo

Figura 6.3 Esquema reductor para Tornillo 354-24-101

Tabla 6.2 Características y frecuencias para reductor R1H TAG DESCRIPCIÓN MARCA MODELO RATIO N° EJES

354-24-101 Tornillo Alim.#1 lodo cal SEW FA157/GAD5 60,25 4

ROD. 1 ROD. 2 ROD. 3 ROD. 4 ROD. 5 ROD. 6 32032 32032 30312 30314 30311 30311 Rpm Motor Motor/Ratio Rpm1 (entrada) Rpm2 Rpm3 Rpm4 1500 24,9 1480 415 160 25 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 23 82 30 78 12 78 1Fengr. Nº1 2Fengr. Nº1 3Fengr. Nº1 1Fengr. Nº2 2Fengr. Nº2 3Fengr. Nº2 34040 68080 102120 12454 24907 37361 Rt1 Rt2 Rt3 1Fengr. Nº3 2Fengr. Nº3 3Fengr. Nº3 1916 3832 5748 3,6 2,6 6,5

95

Luego de conocer los valores de frecuencias es necesario revisar los parámetros con los que se están capturando los datos, por ejemplo, la resolución y filtros.

Figura 6.4 Colección de captura para punto R1H

Con esto se puede determinar que la resolución en frecuencia según la ecuación [13] Para el estudio de este caso se analiza el espectro y se encuentra que la calidad de la medición no es la óptima ya que se cuenta con una pendiente de esquí (capítulo II) y además la resolución en frecuencia es baja (Figura 6.5) Resolución =

Frec. Max 90000 = = 56CPM N º de líneas 1600

Figura 6.5 Espectro para punto R1H para 1600 líneas

(13)

96

Este tipo de espectro es de muy difícil análisis por falta de resolución, es decir, si se quiere identificar y discriminar entre dos fallas, éstas a lo menos deben estar una de otra por sobre los 56 CPM y de esa manera también se restringe la configuración de la banda constante para los reductores. Para dar solución a este problema, se opta por realizar una restricción a la frecuencia máxima a solo 30000 CPM y se aumenta el Nº de líneas a 3200 con lo que se tiene una resolución de 9 CPM ecuación [14] quedando una medición de mejor calidad (Figura 6.6) Resolución =

Frec. Max 30000 = = 9CPM N º de líneas 3200

(14)

Figura 6.6 Espectro para punto R1H para 1600 líneas

Con esto se consigue concentrar el mayor

número de líneas en donde se

presentarán los problemas. Se debe tener en cuenta que el Odyssey posee una memoria buffer que no debe superar por Enwatch los 600 Kilobits, por tanto se debe buscar el equilibrio entre la resolución y memoria a utilizar.

97

Ahora que se conocen las características que se tiene para el punto R1H se ingresa al Odyssey la separación de banda y filtro como se muestra en la Figura 6.7

Figura 6.7 Filtro para R1H y banda para reductores

Teniendo definido la separación para las bandas se aplicara un valor constante a cada tramo de banda quedando el despliegue de alarma como se muestra en la Figura 6.8

Figura 6.8 Alarma de peligro a punto R1H tornillo 101

98

6.2 Alarma en base al espectro: Las alarmas basadas en base al espectro tipo solo consideran la amplitud alcanzada por cada frecuencia en el ancho de banda del espectro y en base a esto realizar las estadísticas para el cálculo de los niveles de alarma. (Figura 6.9) 6.2.1 Aplicación de alarma en base al espectro Para poder configurar una alarma de espectro, para el ejemplo utilizado en el punto anterior, se debe realizar como paso previo la identificación del espectro bajo condiciones normales de operación y clasificarlo dentro de la categoría que ofrece el programa

Se necesita tener la información técnica para identificar las frecuencias

inherentes al funcionamiento del equipo e ingresarlas en el programa (ver ejemplo en Figura 6.10).

Figura 6.9 Despliegue de frecuencias para tornillo 101

Figura 6.10 Despliegue de frecuencias en el espectro

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La aplicación de alarmas basado en el espectro base se debe realizar una vez se tenga seguridad del espectro base y además tener filtrada y clasificada la base de datos para configurar una alarma representativa para el punto de captura de datos.

Figura 6.11 Aplicación de alarma al punto R1H tornillo 101

6.3 Aplicación de una alarma a un equipo de velocidad variable: Dentro de los equipos incluidos en el monitoreo continuo el 40% de los accionamientos de los equipos son con velocidad variable. Al ser de este tipo y como todas las frecuencias de falla responden a la frecuencia fundamental de giro, al ser esta última variable genera cambios en todo el ancho de banda del espectro. Para poder entender de mejor forma este fenómeno se aplicará una alarma a uno de los ventiladores de tiro inducido de la caldera recuperadora que presenta comúnmente un problema de desbalanceo atribuible a la incrustación de sulfato.

100

Este fenómeno de variabilidad en la velocidad de giro del motor corresponde al rango velocidad con el cual se opera este equipo y puede ir desde 500 CPM a 1000 CPM. Se puede ver gráficamente si se despliega un espectro en cascada como el siguiente

Figura 6.12 Espectro en cascada para punto R1H

Aplicando una alarma del tipo banda constante para espectro el despliegue de alarma queda de la siguiente forma.

Figura 6.13 Aplicación de alarma a punto R1H tornillo 101

101 Para la solución de éste problema se debe considerar manejar el despliegue de frecuencia en “Orders” que consiste en dividir cada frecuencia del espectro por velocidad fundamental. De aquí de desprende la expresión 1x que es solamente la velocidad de rotación divida por si misma.

Figura 6.14 Aplicación de alarma a punto R1H tornillo 101

Nota: De acuerdo a las alarmas configuradas en el sistema de monitoreo continuo no es recomendable el utilizar alarmas de espectro base para los equipos con VDF debido a la variabilidad de su velocidad que genera alarmas demasiado altas que no detectan fallas.

Figura 6.15 Banda de alarma para punto R1H Tornillo 101

102 Para tener los datos en “Orders tracking” se cuenta con 2 alternativas de manejo. La primera alternativa es ingresar a la captura de datos un trigger o generador de pulso de la velocidad fundamental, con un costo de 32.000 USD (Ver anexo5) para cuatro laser por tarjeta de adquisición. Como segunda alternativa, se puede hacer un ingreso manual de la velocidad de giro estimándola con sus frecuencias fundamentales. Este último punto requiere de una gran cantidad de tiempo por parte de los analistas debido a que son más de 130 equipos y más de 450 puntos de captura de datos.

103

6.4 Conclusiones de la aplicación de alarmas al espectro vibratorio 1. Tratamiento base de datos: Al igual que en el capítulo IV para tener una buena calidad de las estadísticas utilizadas por el programa Odyssey es básico eliminar de la base de datos los espectros que por ejemplo presentan pendiente de esquí o se miden datos con el equipo fuera de servicio. 2. Resolución en frecuencia: Adicional a lo anterior se debe hacer una revisión completa de la resoluciones utilizadas para los puntos de captura de datos, debido a que existen espectros que son de muy mala calidad debido al bajo número de líneas y una muy alta velocidad máxima. Por último todos estos cambios se deben realizar teniendo en cuenta el buffer disponible para cada Enwatch. Bajo este mismo punto, se recomienda utilizar una herramienta muy poderosa como es el “Enlive” (Figura 6.16) que sirve exclusivamente para el despliegue de datos en vivo. 3. Respaldo de la base de datos: Se recomienda hacer un respaldo de a lo menos de una vez al mes de la base de datos del Odyssey. 4. Datos diseño de equipos y variables de procesos: Debido a que todos los equipos incluidos en el monitoreo continuo son críticos desde el punto de vista de producción, es necesario tener identificado todas las variables de diseño y proceso. Luego estos deben ser ingresados al Odyssey y de esta manera utilizar las herramientas que tiene disponible el software. 5. Renovación de equipos: Se recomienda realizar cambios de PC y servidores para el sistema de monitoreo continuo ya que estos se encuentran obsoletos.

104 6. Restricción de acceso a modificación de datos: Se sugiere crear cuentas de visualización y de administrador para todo el entorno de manejo de datos ya que el acceso libre ha provocado distorsión en el manejo y captura de datos. 7. Alarmas de banda constante. Este tipo de alarma es la más recomendable para su despliegue para los equipos en general, ya que pueden manejarse de mejor manera (más amistosas) y es más confiable para los equipos con VDF para detectar una falla. 8. Alarmas de espectro base: Este tipo de alarma es recomendable para los equipos que tienen similares características debido a que recomienda valores para familias de equipos. Además otra ventaja es que depende directamente del espectro capturado y no de la banda en la que se clasificó el equipo. Bajo este concepto es de suma prioridad para la aplicación de una buena alarma que debe tener un espectro vibratorio representativo y hacer tratamiento a la base de datos para no sufrir distorsiones. 9. Mayor control de variables de proceso: Se recomienda realizar un catastro de las variables de proceso más importantes para conocer la sintonía que existe entre los cambios vibratorios de un equipo rotatorio y las condiciones de operación, por ejemplo, la consistencia y temperatura de los fluidos. 10. Medición de equipos en baja frecuencia: De acuerdo a las pruebas realizadas en el programa de mantenimiento predictivo y debido a la capacidad de sistema a lo que se suma a que no se cuenta con una señal trigger, no son confiables alarmas configuradas para equipos de baja frecuencia (menor de 30 CPM) con velocidad variable.

105

Figura 6.16 Despliegue de programa “Enlive” para análisis en correlación vibratoria

Figura 6.17 Despliegue de programa “IP-21” variables operaciones

106

6.4.1 Diagrama de proceso aplicación de alarma al espectro vibratorio

107

Discusión de resultados. Luego de analizar las conclusiones de los capítulos anteriores se tiene que como primer paso necesario para poder implementar un sistema de alarmas es necesario conocer conceptos básicos relacionados con las vibraciones y medición. Una vez estando familiarizado con los conceptos básicos es necesario conocer cuales son los valores normales de vibración inherentes al funcionamiento de las máquinas rotatorias y además cuales son los síntomas vibracionales que se presentan para cada una fallas típicas que se puedan presentar como por ejemplo las fallas en rodamientos, acoplamientos, sellos, cavitación, etc. Ya en conocimiento de lo anterior se procede con conocer las capacidades de adquisición y configuración del sistema de captura de datos para conocer las fortalezas y debilidades que tiene el capturador Enwatch. Después se investigó en profundidad las normas ISO para la aplicación de las alarmas en máquinas rotatorias en los valores globales y a su vez se aplicó en ejemplos reales donde se encontró que para algunos casos que lo propuesto para los valores globales de advertencia y peligro están por sobre a valores vibracionales donde la se produjo una falla catastrófica y viceversa. De aquí se puede concluir que para los equipos nuevos la norma da una muy buena aproximación, pero si embargo la mejor aproximación a valores alarmas está dado por el historial del equipo. En cuanto a los valores de alarmas propuestos para los espectros vibratorios es necesario como un primer paso conocer las características de diseño de los equipos, lo que obliga a generar una base de datos con los catálogos, planos y fichas técnicas para cada equipo y donde se puede ver que hay un gran número de equipos de similares características. Luego de la información técnica se debe calcular las frecuencias de fallas para poder identificar el rango donde aplicar la alarma y cual de las alarmas disponibles en el software Odyssey Emonitor es la más idónea. Sin embargo el sistema actual disponible en Celulosa Arauco presenta limitantes a la hora de querer implementar una alarma de espectro para aquellos equipos con velocidad variable debido a la variación de sus componentes y en que hoy en día no existe un pulso de referencia para poder trabajar con un despliegue de las componentes espectrales en Orders.

108 En cuanto a la hipótesis y la problemática que se presenta al principio se puede concluir que al implementar las alarmas en valores globales de acuerdo a las recomendaciones del capítulo 5 mejora significativamente el tiempo empleado por los analistas en el análisis de las vibraciones, sin embargo para las alarmas de espectro es confiable solo cuando no varia la velocidad de giro del equipo significativamente ya que por este concepto se pueden presentar falsas alarmas lo que hace es perder la confianza en el sistema. Otra recomendación a tener en cuenta a la hora de poder diagnosticar una falla es el desarrollo que se puede hacer para los softwares “Enlive” y IP21. El primero ofrece la herramienta de poder tener la señal vibracional en tiempo real lo que puede ser utilizado para el análisis a la hora de diagnosticar una falla. El segundo es herramienta necesaria para poder identificar en tiempo real el o los cambios operacionales que tiene el proceso productivo siendo fundamental por ejemplo a la hora de analizar la cavitación de una bomba debido a que entrega por ejemplo altura de succión, porcentaje de apertura de válvulas, flujos, presiones, etc. Por último se concluye que para poder implementar el 100% de las alarmas es necesario contar con un sistema anexo para poder capturar la velocidad de rotación de los equipos con velocidad variable.

109

Bibliografía •

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Machine Vibration: Dynamics and Control, London: Springer, 1992-1996.

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Análisis de vibraciones de máquinas rotatorias I (Pedro Saavedra edición 2003)

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Análisis de vibraciones de máquinas rotatorias nivel II (Pedro Saavedra 2005)

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Análisis de vibraciones de máquinas rotatorias Nivel III (Pedro Saavedra 2006)

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Manual de usuario Odyssey Emonitor (Edición 2003)

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Tutorial Aspectos clave para un exitoso programa de monitoreo de vibraciones y la norma 13374-1 (Ricardo Santamaría)

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Tandon A comparison of some vibration parameters for the condition monitoring of rolling element bearings. Measurement, 12:285–289, 1994.

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Tandon and B.C. Nakra. Vibration and acoustic monitoring techniques for the detection of defects in rolling element bearings - a review

•

Estupiñan Edgar: “Diagnóstico de fallas en máquinas de baja frecuencia utilizando el análisis de vibraciones” Tesis de magister en ciencias de la ingeniería mecánica. Universidad de Concepción año 2001.

110

ANEXOS

ANEXO 1

Nº Enwatch

Sala electrica

Area

Equipo

Canal

Punto

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

346 Lavado 346 Lavado 341 Digestores 341 Digestores 341 Digestores 341 Digestores 341 Digestores 341 Digestores 341 Digestores 341 Digestores 341 Digestores 341 Digestores 331 Madera 331 Madera 331 Madera 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado

346-21-101 346-31-101 341-26-131 341-31-131 341-26-132 341-31-132 341-21-230 341-31-230 341-21-232 341-31-232 341-21-241 341-31-241 331-26-174 331-26-174 331-31-174 346-54-120 346-31-120 346-54-122 346-31-122 346-21-123 346-31-123 346-21-131 346-31-131 346-54-132 346-31-132 346-21-133 346-31-133 346-54-134 346-31-134 346-54-136 346-31-136 346-26-153 346-31-153 346-21-250 346-31-250 346-26-253 346-31-253 346-21-350 346-31-350 346-26-353 346-31-353 346-21-411 346-31-411 346-21-421 346-31-421 346-21-450 346-31-450

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

B1H M2H R1H M2H R1H M2H B1H M2H B1H M2H B1H M2H T1H R1H M2H A1H M2H A1H M2H B1H M2H B1H M2H A1H M2H B1H M2H A1H M2H A1H M2H R1H M2H B1H M2H R1H M2H B1H M2H R1H M2H B1H M2H B1H M2H B1H M2H

Nº Enwatch

Sala electrica

Area

Equipo

Canal

Punto

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5

346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 346 Lavado 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 347 Blanqueo 372 Máquina 372 Máquina 356 Dioxido Cloro 356 Dioxido Cloro 353 Caustificación 353 Caustificación 353 Caustificación 353 Caustificación 362 Agua aliment.

346-26-453 346-31-453 346-21-501 346-31-501 346-21-550 346-31-550 346-26-553 346-31-553 347-21-101 347-31-101 347-21-120 347-31-120 347-26-123 347-31-123 347-21-201 347-31-201 347-21-220 347-31-220 347-26-223 347-31-223 347-21-301 347-31-301 347-21-320 347-31-320 347-26-323 347-31-323 347-21-401 347-31-401 347-21-420 347-31-420 347-26-423 347-31-423 347-21-501 347-31-501 347-21-531 347-31-531 347-21-532 347-31-532 372-21-116 372-31-116 356-21-003 356-31-003 353-29-158 353-31-158 353-21-168 353-31-168 362-21-925

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 4 5 6

R1H M2H B1H M2H B1H M2H R1H M2H B1H M2H B1H M2H R1H M2H B1H M2H B1H M2H R1H M2H B1H M2H B1H M2H R1H M2H B1H M2H B1H M2H R1H M2H B2H M2H B2H M2H B2H M2H B2H M2H B2H M2H C1H M2H B1H M2H B2H

Nº Enwatch

Sala electrica

Area

Equipo

Canal

Punto

7 7 7 7 7 7 7 7 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 10 10 10 10 10 11 11 11 11 11 11 11

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 7 7

362 Agua aliment. 362 Agua aliment. 362 Agua aliment. 362 Agua aliment. 362 Agua aliment. 362 Agua aliment. 362 Agua aliment. 362 Agua aliment. 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 352 C. Recuperadora 363 C. Poder 363 C. Poder 363 C. Poder 363 C. Poder 363 C. Poder 363 C. Poder 363 C. Poder 363 C. Poder 363 C. Poder 365 Turbogenerador 365 Turbogenerador 331 Madera 331 Madera 331 Madera 329 Compresores 329 Compresores 329 Compresores 351 Evaporadores 351 Evaporadores 351 Evaporadores 351 Evaporadores

362-21-925 362-31-925 362-21-926 362-21-926 362-31-926 362-21-927 362-21-927 362-31-927 352-25-253 352-25-253 352-31-253 352-25-256 352-25-256 352-31-256 352-25-257 352-25-257 352-31-257 352-25-258 352-25-258 352-31-258 352-25-115 352-25-115 352-31-115 352-25-118 352-25-118 352-31-118 352-25-130 363-25-130 363-31-130 363-25-135 363-25-135 363-31-135 363-25-136 363-25-136 363-31-136 365-21-250 365-21-750 331-26-162 331-26-162 331-31-162 329-29-810 329-29-820 329-29-830 351-21-183 351-31-183 351-21-182 351-31-182

7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 6 12 13 14 15 3 6 9 10 11 12 13

B1H M2H B2H B1H M2H B2H B1H M2H V2H V1H M2H V2H V1H M2H V2H V1H M2H V2H V1H M2H V2H V1H M1H V2H V1H M2H V2H V1H M2H V2H V1H M2H V2H V1H M2H M2H M2H T1H R1H M2H M2H M2H M2H B1H M2H B1H M2H

Nº Enwatch

Sala electrica

Area

Equipo

Canal

Punto

12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 15 15

8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11

351 Evaporadores 351 Evaporadores 353 Caustificación 353 Caustificación 353 Caustificación 353 Caustificación 353 Caustificación 353 Caustificación 353 Caustificación 354 Horno de Cal 354 Horno de Cal 354 Horno de Cal 354 Horno de Cal 354 Horno de Cal 354 Horno de Cal 353 Caustificación 353 Caustificación 354 Horno de Cal 354 Horno de Cal 354 Horno de Cal 354 Horno de Cal 353 Caustificación 353 Caustificación 354 Horno de Cal 354 Horno de Cal 354 Horno de Cal 354 Horno de Cal 354 Horno de Cal 353 Caustificación 353 Caustificación 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina

351-21-177 351-31-177 353-21-184 353-31-184 353-24-186 353-31-186 353-21-192 353-24-192 353-31-192 354-26-101 354-26-101 354-31-101 354-25-141 354-25-141 354-31-141 353-24-154 353-31-154 354-24-120 354-31-120 354-24-121 354-31-121 353-24-141 353-31-141 354-24-127 354-31-127 354-25-134 354-25-134 354-31-134 353-21-166 353-31-166 372-51-212 372-51-212 372-24-212 372-31-212 372-51-214 372-51-214 372-24-214 372-31-214 372-51-257 372-51-257 372-24-257 372-31-257 372-51-282 372-51-282 372-24-282 372-51-285 372-51-285

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2

B1H M2H B1H M2H R1H M2H B1H R1H M2H T1H R1H M2H V2H V1H M2H R1H M2H R1H M2H R1H M2H R1H M2H R1H M2H V2H V1H M2H B1H M2H P2A P1A R1H M2H P2A P1A R1H M2H P2A P1A R1H M2H P2A P1A R1H P2A P1A

Nº Enwatch

Sala electrica

Area

Equipo

Canal

Punto

15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 18 18 18

11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 12 12 12

372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 381 Cortadora 381 Cortadora 381 Cortadora 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 381 Cortadora 381 Cortadora 381 Cortadora

372-24-285 372-31-285 372-51-286 372-51-286 372-24-286 372-31-286 372-51-310 372-51-310 372-24-310 372-24-310 372-31-310 372-21-366 372-24-366 372-31-366 372-21-169 372-31-169 372-21-352 372-31-352 372-21-374 372-24-374 372-31-374 372-21-381 372-24-381 372-31-381 372-51-685 372-24-685 372-31-685 381-51-109 381-24-109 381-31-109 372-21-367 372-24-367 372-31-367 372-21-372 372-24-372 372-31-372 372-21-373 372-24-373 372-31-373 372-21-133 372-24-133 372-21-134 372-24-134 372-31-134 381-51-114 381-24-114 381-31-114

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3

R1H M2H P2A P1A R1H M2H P2A P1A 1R1H 2R1H M2H B1H R1H M2H B1H M2H B1H M2H B1H R1H M2H B1H R1H M2H A1A R1H M2H A1A R1H M2H B1H R1H M2H B1H R1H M2H B1H R1H M2H B1H R2H B1H R1H M2H D2H R1H M2H

Nº Enwatch

Sala electrica

Area

Equipo

Canal

Punto

18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 19 19 19 19 19 19 19 19

12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 20 20 20 20 20 20 20 20

381 Cortadora 381 Cortadora 381 Cortadora 381 Cortadora 381 Cortadora 381 Cortadora 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 372 Máquina 385 Efluentes 385 Efluentes 385 Efluentes 385 Efluentes 385 Efluentes 385 Efluentes 385 Efluentes 385 Efluentes

381-51-121 381-24-121 381-31-121 381-51-123 381-24-123 381-31-123 372-24-174 372-31-174 372-24-175 372-24-175 372-31-353 372-24-357 372-31-357 385-51-102 385-31-102 385-29-203 385-31-203 385-24-107 385-31-107 385-24-108 385-31-108

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8

D2H R1H M2H D2H R1H M2H R1H M2H M2H B1H M2H B1H M2H R1H M2H C1H M2H R2H M2H R2H M2H

ANEXO

ENTEK / IRD Compatible Data Collector Cables ENTEK / IRD dataline

Data Collector Cables - 7 Pin and 2 Socket MIL Connectors for Acceleration Input Part Number

Cable Type

Cable Diameter

CB104-C1-006-D2C CB104-C1-010-D2C CB104-C1-016-D2C CB108-C1-006-D2C CB108-C1-010-D2C CB108-C1-016-D2C CB103-C1-004-D2C CB103-C1-006-D2C CB103-C1-010-D2C CB103-C1-(XXX)-D2C

Coiled-General Purpose Coiled-General Purpose Coiled-General Purpose Coiled-Lightweight Coiled-Lightweight Coiled-Lightweight Straight-General Purpose Straight-General Purpose Straight-General Purpose Straight-(Custom Length)

.210 .210 .210 .175 .175 .175 .250 .250 .250 .250

in in in in in in in in in in

(5,33 (5,33 (5,33 (4,45 (4,45 (4,45 (6,35 (6,35 (6,35 (6,35

mm) mm) mm) mm) mm) mm) mm) mm) mm) mm)

Retracted Length

Extended Length (Max)

Cable Jacket

Maximum Temperature

2 ft 3 ft 4 ft 2 ft 3 ft 4 ft n/a n/a n/a n/a

6 ft (1,83 m) 10 ft (3,05 m) 16 ft (4,88 m) 6 ft (1,83 m) 10 ft (3,05 m) 16 ft (4,88 m) 4 ft (1,22 m) 6 ft (1,83 m) 10 ft (3,05 m) (XXX)=Length in ft.

Polyurethane Polyurethane Polyurethane Polyurethane Polyurethane Polyurethane Polyurethane Polyurethane Polyurethane Polyurethane

250°F 250°F 250°F 250°F 250°F 250°F 250°F 250°F 250°F 250°F

(0,61 (0,91 (1,22 (0,61 (0,91 (1,22

m) m) m) m) m) m)

(121°C) (121°C) (121°C) (121°C) (121°C) (121°C) (121°C) (121°C) (121°C) (121°C)

Data Collector Cables - 7 Pin and BNC Connectors for Acceleration Input Part Number

Cable Type

Cable Diameter

Retracted Length

Extended Length (Max)

Cable Jacket

Maximum Temperature

CB104-C1-006-F CB103-C1-006-F CB103-C1-(XXX)-F

Coiled-General Purpose Straight-General Purpose Straight-(Custom Length)

.210 in (5,33 mm) .250 in (6,35 mm) .250 in (6,35 mm)

2 ft (0,61 m) n/a n/a

6 ft (1,83 m) 6 ft (1,83 m) (XXX)=Length in ft.

Polyurethane Polyurethane Polyurethane

250°F (121°C) 250°F (121°C) 250°F (121°C)

ENTEK / IRD Compatible Data Collector Cables ENTEK / IRD dataPAC & enpac

Data Collector Cables - 7 Pin LEMO and 2 Socket MIL Connectors for Acceleration Input Part Number

Cable Type

Cable Diameter

CB104-C22-006-D2C CB104-C22-010-D2C CB104-C22-016-D2C CB108-C22-006-D2C CB108-C22-010-D2C CB108-C22-016-D2C CB103-C22-004-D2C CB103-C22-006-D2C CB103-C22-010-D2C CB103-C22-(XXX)-D2C

Coiled-General Purpose Coiled-General Purpose Coiled-General Purpose Coiled-Lightweight Coiled-Lightweight Coiled-Lightweight Straight-General Purpose Straight-General Purpose Straight-General Purpose Straight-(Custom Length)

.210 .210 .210 .175 .175 .175 .250 .250 .250 .250

in in in in in in in in in in

(5,33 (5,33 (5,33 (4,45 (4,45 (4,45 (6,35 (6,35 (6,35 (6,35

mm) mm) mm) mm) mm) mm) mm) mm) mm) mm)

Retracted Length

Extended Length (Max)

Cable Jacket

Maximum Temperature

2 ft 3 ft 4 ft 2 ft 3 ft 4 ft n/a n/a n/a n/a

6 ft (1,83 m) 10 ft (3,05 m) 16 ft (4,88 m) 6 ft (1,83 m) 10 ft (3,05 m) 16 ft (4,88 m) 4 ft (1,22 m) 6 ft (1,83 m) 10 ft (3,05 m) (XXX)=Length in ft.

Polyurethane Polyurethane Polyurethane Polyurethane Polyurethane Polyurethane Polyurethane Polyurethane Polyurethane Polyurethane

250°F 250°F 250°F 250°F 250°F 250°F 250°F 250°F 250°F 250°F

(0,61 (0,91 (1,22 (0,61 (0,91 (1,22

m) m) m) m) m) m)

(121°C) (121°C) (121°C) (121°C) (121°C) (121°C) (121°C) (121°C) (121°C) (121°C)

Data Collector Cables - 7 Pin LEMO and BNC Connectors for Acceleration Input Part Number

Cable Type

Cable Diameter

Retracted Length

Extended Length (Max)

Cable Jacket

Maximum Temperature

CB104-C22-006-F CB103-C22-006-F CB103-C22-(XXX)-F

Coiled-General Purpose Straight-General Purpose Straight-(Custom Length)

.210 in (5,33 mm) .250 in (6,35 mm) .250 in (6,35 mm)

2 ft (0,61 m) n/a n/a

6 ft (1,83 m) 6 ft (1,83 m) (XXX)=Length in ft.

Polyurethane Polyurethane Polyurethane

250°F (121°C) 250°F (121°C) 250°F (121°C)

Page

CB-4.A

VIBRATION ANALYSIS HARDWARE

CAT501-A

100 mV/g

Low Cost Accelerometer, Top Exit Connector / Cable, 100 mV/g

AC150 Series

AC150-1A

2 Pin Connector

Part Numbers & Ordering Information: When Ordering Metric, add “M/” prefix. (Example: M/AC150-2A/010-Z)

Connector Pin

Polarity

A B

(+) Signal/Power (-) Common

AC150-1A Low cost accelerometer, 100 mV/g, 2 pin top connector

AC150-2A

AC150-3A

Integral Cable Conductor Red Black Shield

AC150-2A/010-Z AC150-2A/020-Z AC150-2A/030-Z AC150-2A/050-Z AC150-2A/100-Z AC150-2A/010-F AC150-2A/020-F AC150-2A/030-F AC150-2A/050-F AC150-2A/100-F

Armored Integral Cable

Polarity (+) Signal/Power (-) Common Cable Drain Wire

10 ft. (3 m), blunt cut end 20 ft. (6 m), blunt cut end 30 ft. (9 m), blunt cut end 50 ft. (15 m), blunt cut end 100 ft. (30 m), blunt cut end 10 ft. (3 m), BNC plug connector 20 ft. (6 m), BNC plug connector 30 ft. (9 m), BNC plug connector 50 ft. (15 m), BNC plug connector 100 ft. (30 m), BNC plug connector

Conductor Red Black Shield

AC150-3A/010-Z AC150-3A/020-Z AC150-3A/030-Z AC150-3A/050-Z AC150-3A/100-Z AC150-3A/010-F AC150-3A/020-F AC150-3A/030-F AC150-3A/050-F AC150-3A/100-F

Polarity (+) Signal/Power (-) Common Cable Drain Wire

10 ft. (3 m), blunt cut end 20 ft. (6 m), blunt cut end 30 ft. (9 m), blunt cut end 50 ft. (15 m), blunt cut end 100 ft. (30 m), blunt cut end 10 ft. (3 m), BNC plug connector 20 ft. (6 m), BNC plug connector 30 ft. (9 m), BNC plug connector 50 ft. (15 m), BNC plug connector 100 ft. (30 m), BNC plug connector

Low Cost

* Custom Lengths Available Upon Request

Performance Specifications

English

Metric

Environmental

English

Metric

Sensitivity +15% Frequency Response +3 dB Dynamic Range

100 mV/g

100 mV/g

-58 to 250° F 5,000 g, peak

-50 to 121° C 5000 g, peak

60-600,000 CPM +50 g, peak

1,0-10000 Hz +50 g, peak

Temperature Range Maximum Shock Protection Electromagnetic Sensitivity Sealing Submersible Depth (AC150-2A)

Welded, Hermetic 500 ft.

Welded, Hermetic 152 m

PZT Ceramic Shear Mode 3.2 oz. 316L Stainless Steel 1/4-28 2 Pin MIL-C-5015 CB103

PZT Ceramic Shear Mode 90 grams 316L Stainless Steel 1/4-28 2 Pin MIL-C-5015 CB103

CB206, Armor Jacket

CB206, Armor Jacket

1,380,000 CPM 2 to 5 ft. lbs.

23000 Hz 2,7 to 6,8 Nm

1/4-28 Stud CA10

M6x1 Adapter Stud CA10

Physical

Electrical Settling Time (Turn on Time) @ Room Temp (68°F/20°C) Power Requirement Voltage Source Constant Current Excitation Electrical Noise (Typical) Broadband 2.5 Hz to 25 kHz Spectral 10 Hz 100 Hz 1000 Hz Output Impedance, Max Bias Output Voltage Electrical Case Isolation