5 tecnologías de mantenimiento predictivo industrial que mejoran tus máquinas e instalaciones

Las tecnologías de mantenimiento predictivo industrial mejoran el rendimiento de las máquinas rotativas y se pueden aplicar desde el punto de vista mecánico como es el caso de:

• Análisis de vibraciones.
• Alineación.
• Equilibrado de máquinas.
• Análisis de lubricantes.
• La termografía.

Una vez definidas estas tecnologías de mantenimiento predictivo industrial, veamos en detalle cada una de ellas y descubrir cómo pueden ayudarte a mejorar tus máquinas e instalaciones.

1. Análisis de Vibraciones

La mayoría de los fallos en las máquinas, sin importar si la falla es de naturaleza mecánica o eléctrica, generan vibraciones a una específica frecuencia. Esta vibración puede corresponder a fallas como desalineación, cavitación, defectos en las correas o correas flojas, aflojamiento en la cimentación o base, daños en los rodamientos, daños en engranajes y muchos otros defectos.

Del mismo modo que un médico examina a sus pacientes, así es como se debe presentar el especialista de vibraciones ante la máquina cuando su estado empeora. Los primeros síntomas se manifiestan en los valores característicos de vibración excesivos que se registran mediante un monitoreo de condiciones (Condition Monitoring). Con analizadores potentes y los métodos adecuados, se puede detectar eficazmente la causa de los elevados valores característicos y puede solucionar el problema a tiempo.

Un programa de análisis de vibración permite inspeccionar una máquina y sus componentes, a través del estudio y cálculo de frecuencias en los espectros de vibración, sin la necesidad de detenerla ni desarmarla. Este análisis ayuda a detectar todos estos problemas antes de que los fallos ocurran.

Tengamos presente que cada componente vibra de un modo diferente y genera señales características, dejando en el espectro una huella típica en forma de patrón de líneas. Si hay un deterioro, el patrón lo muestra a partir de variación en las señales características. Esta tecnología te permite detectar si se trata, por ejemplo, de un desequilibro, de un fallo de alineación o de daños de rodamientos. Además de un diagnóstico preciso, por regla general, también se puede especificar si es necesario actuar con celeridad o puede esperar hasta la próxima revisión programada.

2. Alineación

La segunda de las tecnologías de mantenimiento predictivo industrial es la alineación, que se trata del proceso mediante el cual la línea de centros del eje de un elemento de maquinaria, por ejemplo, un motor, se hace coincidir con la prolongación de la línea de centros del eje de otra máquina acoplada a ella, por ejemplo, una bomba.

Los ejes rotativos deben estar alineados para conseguir un óptimo funcionamiento de la máquina. La desalineación ocurre cuando los centros de rotación de dos (o más) ejes no están colineales entre sí.

El objetivo de la alineación de ejes es:

• El incremento de la disponibilidad de la máquina rotatoria, permitiendo a los componentes llegar al final de su vida útil: rodamientos, sellos, acoples, ejes.
• Extender la disponibilidad de la máquina e incrementar el MTBF.
• Reducir los costes de operación y mantenimiento a largo plazo. Las tecnologías de alineación de máquinas rotativas disminuyen hasta un 10% los costes energéticos.
• Proteger los activos, incrementando la calidad del producto y reduciendo vibraciones.

La alineación busca posicionar las máquinas de manera que estas desviaciones estén dentro de determinados valores de tolerancia.

Puedes reconocer una desalineación cuando observes:

• Excesiva vibración radial y axial.
• Fallas prematuras en rodamientos, sellos, ejes y acoples.
• Fugas de aceite en los sellos de los rodamientos.
• Altas temperaturas en los rodamientos y acoples.
• Ejes con fisuras o fracturados.
• Tornillos flojos en la base de la máquina.
• Incremento en el consumo de energía, lo que evita el ahorro energético en máquinas rotativas usando tecnologías de alineación.

¿Cómo Integrar los sistemas de alineación de máquinas en la cultura técnica de la planta? Los métodos de medición convencionales cuentan con una resolución muy baja para el ajuste de las máquinas modernas. Los métodos de alineación con reglas/galgas dependen de la resolución limitada del ojo humano. La resolución resultante de 1/10 mm, para la mayoría de las máquinas, es inadecuada.

Los relojes comparadores son otra forma de alinear, que normalmente cuentan con una resolución de 1/100 mm, pero los cálculos tienden a ser complicados, requieren usuarios con gran experiencia, y los trabajos tardan mucho en realizarse. Estos métodos están expuestos a errores humanos a la hora de leer los valores del comparador o calcular el estado de la alineación.

El método más preciso para conseguir una perfecta alineación entre ejes es el que utiliza equipos de alineación láser para mantenimiento predictivo, presentando grandes ventajas frente al método convencional de alineación con relojes comparadores en términos de facilidad, rapidez, exactitud, precisión y flexibilidad, ya que se puede realizar la medición con el acoplamiento instalado y se suprimen al completo los errores de interpretación o lectura que normalmente ocurrían cuando las mediciones eran tomadas con relojes comparadores.

3. Equilibrado de máquinas

El equilibrado, tercera de las tecnologías de mantenimiento predictivo industrial, define el hecho de determinar y compensar un desequilibrio, es decir, el centrado de las masas de un cuerpo rotor de forma que el eje de rotación coincida con el eje de inercia, consiguiendo así que el giro sea concéntrico.

Cada día las máquinas y equipos se construyen más rápidos, ligeros y potentes; si no están correctamente equilibrados, presentan fuerzas y momentos centrífugos y provocan vibraciones que pueden aflojar tornillos, tuercas y remaches, además de causar presiones en los cojinetes, casquillos y rodamientos, llegando en muchas ocasiones a la rotura de los mismos por la fatiga del material. Las vibraciones provocan, además, ruidos molestos y perturbadores en el ambiente de trabajo.

Cuanto más rápidas sean las máquinas, el equilibrado debe ser más preciso ya que las fuerzas centrífugas aumentan en proporción al cuadrado de la velocidad; especialmente es necesario su equilibrado para evitar problemas en el momento de atravesar la zona de resonancia de partes y elementos que componen la máquina, como el anclaje de la misma, carcasas, protecciones, mordazas, etc.

Los desequilibrios causan muchos de los daños en máquinas rotativas. Se encuentran frecuentemente en enfriadores, ventiladores, poleas o acoplamientos. Las enormes fuerzas centrífugas de la distribución irregular de masas generan altas vibraciones durante la rotación que afectan a toda la construcción de la máquina. Por ello, los rodamientos, las juntas y los acoplamientos se desgastan prematuramente o incluso se averían por completo.

Dentro del espectro de vibraciones es fácil detectar un desequilibrio, dado que vibra en sincronización con la velocidad del eje. Su energía está concentrada en la primera línea espectral armónica. Esto se puede remediar mediante el equilibrado del rotor en estado montado, el así llamado equilibrado in situ, con un instrumento de equilibrado móvil.

Los instrumentos de equilibrado de fabricantes están perfectamente ajustados para detectar un desequilibrio y eliminarlo en pocos pasos. El hecho de que la vibración por desbalanceo sea aceptable o no, depende básicamente de que sus valores se encuentren dentro de las tolerancias de calidad establecidas en las normas para las características y velocidades del rotor en cuestión.

El mantener el desequilibrio dentro de tolerancias te permitirá:

• Evitar fallos por fatiga en estructuras y elementos asociadas al elemento rotatorio.
• Incrementar la vida útil de la máquina.
• Ahorro de energía.
• Prevenir cargas excesivas en rodamientos debido a sobrecargas.

4. Análisis de lubricantes

Las técnicas de análisis de lubricantes es la cuarta de las tecnologías de mantenimiento predictivo industrial y son fundamentales para determinar el deterioro del lubricante, la entrada de contaminantes y la presencia de partículas de desgaste.

Estos se ejecutan dependiendo de la necesidad:

• Análisis Rutinarios: Aplican para equipos considerados como críticos o de gran capacidad, en los cuales se define una frecuencia de muestreo, siendo el objetivo principal de los análisis la determinación del estado del aceite, nivel de desgaste y contaminación entre otros.
• Análisis de Emergencia: Se efectúan para detectar cualquier anomalía en el equipo y/o Lubricante, según: 1) Contaminación con agua, 2) Sólidos (filtros y sellos defectuosos), 3) Uso de un lubricante inadecuado.

Actualmente existen equipos de taller para análisis de aceites que permiten montar un mini laboratorio de análisis rápido de aceites en la planta industrial, lo cual permite:

• Obtener resultados inmediatos sobre los análisis.
• Reducir el coste de análisis por muestra.

Esta, entre las tecnologías de mantenimiento predictivo industrial, asegura que tendremos:

• Máxima reducción de los costes operativos.
• Máxima vida útil de los componentes con mínimo desgaste.
• Máximo aprovechamiento del lubricante utilizado.
• Mínima generación de efluentes.

En cada muestra podemos conseguir o estudiar los siguientes factores que afectan a las máquinas:

• Elementos de desgaste: Hierro, Cromo, Molibdeno, Aluminio, Cobre, Estaño, Plomo.
• Conteo de partículas: Determinación de la limpieza, ferrografía.
• Contaminantes: Silicio, Sodio, Agua, Combustible, Hollín, Oxidación, Nitración, Sulfatos, Nitratos.
• Aditivos y condiciones del lubricante: Magnesio, Calcio, Zinc, Fósforo, Boro, Azufre, Viscosidad.
• Historial: Para la evaluación de las tendencias a lo largo del tiempo.

5. Termografías

Las cámaras termográficas para inspecciones de mantenimiento predictivo son potentes herramientas no invasivas para la supervisión y el diagnóstico del estado de componentes e instalaciones eléctricas y mecánicas. Con una cámara termográfica, puedes identificar problemas en una fase temprana, de forma que se pueden documentar y corregir antes de que se agraven y resulten más costosos de reparar.

Esta, la quinta de las tecnologías de mantenimiento predictivo industrial:

• Son tan fáciles de usar como una videocámara o cámara digital.
• Proporcionan una imagen completa de la situación.
• Permiten llevar a cabo inspecciones mientras los sistemas están cargados.
• Identifican y encuentran el problema.
• Miden temperaturas.
• Guardan información.
• Indican exactamente qué se necesita corregir.
• Ayudan a encontrar fallos antes de que se produzcan problemas reales.
• Permiten ahorrar valioso tiempo y dinero.

Una termografía con datos de temperatura precisos proporciona al responsable de mantenimiento información importante acerca del estado del equipamiento inspeccionado. Estas inspecciones se pueden realizar mientras el proceso de producción se encuentra en pleno funcionamiento y, en muchos casos, el uso de una cámara termográfica puede incluso ayudar a optimizar el propio proceso de producción.

Las cámaras termográficas son una herramienta tan valiosa y versátil que resulta imposible enumerar todas sus posibles aplicaciones. Cada día se desarrollan nuevas e innovadoras formas de emplear la tecnología. En muchos sectores, los sistemas mecánicos son la espina dorsal de todas las operaciones.

Los datos térmicos recopilados con una cámara termográfica pueden ser una fuente muy valiosa de información complementaria para los estudios de vibración y la supervisión de los equipos mecánicos.

Los sistemas mecánicos se recalientan si hay errores de alineamiento en ciertos puntos del sistema. Las cintas transportadoras son un buen ejemplo. Si un rodillo está gastado, aparecerá claramente en la termografía, indicando que debe cambiarse.

Cuando los componentes mecánicos se desgastan y pierden eficiencia suelen disipar más calor. Como resultado, los equipos o sistemas defectuosos aumentan rápidamente su temperatura antes de averiarse.

Al comparar periódicamente lecturas de una cámara termográfica con el perfil de temperatura de una máquina en condiciones de funcionamiento normales, es posible detectar una gran cantidad de fallos distintos.

Otros sistemas mecánicos que se supervisan con cámaras termográficas son conexiones, transmisiones, cojinetes, bombas, compresores, correas, turbinas y cintas transportadoras.

Ejemplos de averías mecánicas que se pueden detectar con la termografía:

• Problemas de lubricación.
• Errores de alineación.
• Motores recalentados.
• Rodillos sospechosos.
• Bombas sobrecargadas.
• Ejes de motor recalentados.
• Rodamientos calientes.

Estos y otros problemas se pueden detectar en una fase temprana mediante una cámara termográfica. Esto ayudará a evitar que se produzcan daños costosos y a garantizar la continuidad de la producción.

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