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SISTEMA DE GESTIÓN INTEGRADOPROCEDIMIENTO PARA MONITOREO DE VIBRACIONES EN
EQUIPOS ROTATIVOS
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INDICE
INDICE ....................................................................................................................................................................... 1
1. OBJETO. ............................................................................................................................................................ 2
2. ALCANCE. ......................................................................................................................................................... 2
3. PERSONAL. ....................................................................................................................................................... 2
4. RECURSOS. ...................................................................................................................................................... 3
4.1. Equipos. ..................................................................................................................................................... 3
4.2. Elementos de protección personal. ............................................................................................................ 3
4.3. Otros recursos. ........................................................................................................................................... 3
5. DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA ...................................................................................................................... 4
6. SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE. ................................................................................................................. 4
7. DESARROLLO DEL MONITOREO. .................................................................................................................. 5
7.1. Preparación ................................................................................................................................................ 5
7.2. Medición de datos. ..................................................................................................................................... 6
7.3. Análisis. ...................................................................................................................................................... 7
8. DOCUMENTOS DE REFERENCIA. ................................................................................................................ 18
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1. OBJETO.
Establecer los pasos y requerimientos necesarios para desarrollar la medición y el análisis de vibracionesmecánicas a los equipos que a monitorear por parte de AMP SOLUTIONS S.A.S., con el fin de realizar unacompleta evaluación de la condición mecánica de las máquinas, identificando la posible existencia de fallasproducidas por desalineamiento, distribuciones asimétricas de masa en partes rotantes, desajuste decomponentes o problemas derivados de deficiencias en el ensamble o en el montaje, entre otros.
2. ALCANCE.
Los requisitos y recomendaciones establecidos en este documento aplican para las mediciones y análisis devibraciones mecánicas a realizar a equipos rotativos.
3. PERSONAL.
Ingeniero o Técnico en análisis de vibracionesOperador o Técnico de la planta objeto del análisis (cliente)
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4. RECURSOS.
4.1. Equipos. Equipo colector de vibraciones mecánicas Acelerómetros de baja y alta frecuencia Destornilladores de pala y estrella Paño seco
Desengrasante Termómetro infrarrojo Cámara fotográfica Software para análisis de vibraciones
4.2. Elementos de protección personal. Casco Guantes de cuero Botas de seguridad dieléctricas
Gafas de seguridad Protectores auditivos
4.3. Otros recursos. Manual del fabricante. P&ID´s y Diagramas de Flujo. Rutas de monitoreo. Datos históricos
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5. DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA
Se registran los valores de vibración en un colector de datos por medio de un acelerómetro, el cual debe serubicado lo más cercano posible a los apoyos (rodamientos y cojinetes) del equipo. Los valores de vibración sonmedidos en sentido radial horizontal, radial vertical y axial con el fin de tener la información necesaria paraefectuar un completo análisis de la condición dinámica de la máquina. Posteriormente los datos del colector son
descargados en un software para su análisis.
6. SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE.
Previamente al desarrollo de la adquisición de datos, diligencie el permiso de trabajo correspondiente establecidopor EL CLIENTE. En caso de que este no cuente con uno, diligencie el formato de AMP SOLUTIONS S.A.S. Paraeste fin.
Tenga en cuenta las recomendaciones de seguridad del fabricante, relacionadas en el manual de mantenimiento yoperación del equipo.
Verifique que los aislamientos del equipo (si aplica) se encuentren en su sitio y debidamente apernados a la base.Tenga en cuenta que los equipos a inspeccionar pueden presentar alta temperatura, por lo cual debe evitar elcontacto directo con cualquier parte del cuerpo.
Tenga especial cuidado en los puntos en los cuales el sensor estará cerca de las partes en movimiento del equipo.No utilice anillos, reloj, pulseras y/o cadenas que pongan en riesgo su integridad física. Mantenga el overol detrabajo bien abotonado y no deje que nada cuelgue de su cuerpo.
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Verifique que el área se encuentre libre de obstáculos, que impidan una evacuación segura en caso deemergencia.
Este procedimiento y el manejo de los equipos deben ser ejecutados por personal calificado y el nivel decompetencias requerido para el manejo de los mismos.
7. DESARROLLO DEL MONITOREO.
7.1. Preparación
Prepare las herramientas necesarias para llevar a cabo la labor.
Verificar que el nivel de la batería del colector de datos esté en buen estado.
Verificar que la ruta a realizar esté cargada con todos sus puntos en el colector de datos; para ello, observe en elmenú RUTAS (puede variar de acuerdo al equipo que se esté utilizando) de la pantalla principal que el nombre de
la ruta cargada aparezca; si aparece, selecciónela y repásela rápidamente punto por punto. En caso de que noaparezca, o que aparezca incompleta, proceda a cargarla nuevamente.Informe al Operador la labor a realizar, indicando sitio, hora y duración aproximada de la operación de trabajo aejecutar.
Al momento de efectuar las pruebas, verificar que preferiblemente, el equipo se encuentre operando en modomanual; de lo contrario, si el equipo está operando en modo automático, asegurarse de que el tiempo destinado aefectuar las mediciones es suficiente para llevarlas a cabo en su totalidad y preferiblemente a condiciones establesde operación.
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7.2. Medición de datos.
Conecte el sensor que corresponda de acuerdo a la variable a monitorear en el puerto del colector. Por ningúnmotivo golpee los sensores durante la operación de medición de datos, ya que esto afecta los resultados ydeteriora los equipos.
Si necesita reemplazar el sensor, no es necesario apagar el equipo; solo asegúrese de que en el momento decambiarlo, no se esté realizando alguna medición.
Identifique los puntos de medición de acuerdo a la ruta cargada.
Limpie bien las superficies de los puntos de medición con el paño y el desengrasante.
Efectúe las mediciones en el orden indicado en la ruta. En cada punto, espere hasta que el colector de datos tomela medida definitiva y la indique mediante el aviso DONE localizado al frente de cada punto monitorizado.
Evite golpear la tubería o equipo, con el fin de no generar perturbaciones a la medición.
En ese momento pulse la tecla ENTER; de este modo el dato quedará grabado y se pasará inmediatamente alsiguiente punto.
Al finalizar la ruta, apague el equipo y desconecte el sensor utilizado.
Informe al operador que ha finalizado la toma de datos.
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Descargue la ruta realizada en el software especializado, y proceda con los análisis y diagnósticos de los equiposa partir de la información colectada.
7.3. Análisis.
No obstante las guías aquí planteadas, el análisis deberá ser realizado por personal con las competencias
específicas en análisis de vibraciones. Análisis específicos, deberán realizarse de acuerdo a la experiencia delespecialista y características de cada equipo en particular.
La condición de una máquina se determina mejor por una serie de mediciones de vibración realizadas durante unlargo periodo de tiempo (análisis de tendencias). Sin embargo, normas absolutas se pueden usar como guía si nohay datos históricos.
La norma ISO 10816-1 es la guía general para la medición y evaluación de vibraciones mecánicas en equiposindustriales típicos. Cabe señalar que, aunque las guías se limiten a la clasificación listada abajo, representan unpunto de partida para la evaluación de cualquier tipo de maquinaria. Una vez identificada la clase general de lamaquinaria, la aplicación, técnicas de montaje, y condiciones de operación deben encuadrarse también dentro deun rango considerado para aplicar el criterio de evaluación. Para instalaciones específicas, esta guía deberá sermodificada de acuerdo con los requerimientos del caso particular.
Para mediciones de velocidad se puede usar la siguiente clasificación:
Clase I: Máquinas pequeñas, especialmente con motores eléctricos de hasta 15 kW (20 HP). Clase II: Máquinas de tamaño medio, especialmente con motores eléctricos entre 15 y 75 kW (20-100 HP),
sin cimentación especial o máquinas hasta 300kW (400hp) montadas sobre fundaciones especiales
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Clase III: Grandes máquinas con cimentaciones rígidas.
Clase IV: Las máquinas más grandes y turbo máquinas con cimentaciones especiales. (ej., turbinasgeneradoras y turbinas de gas mayores a 10MW (aprox. 13500hp) de generación.
Los límites relativos de alerta y peligro se listan a continuación:
La Envolvente de Aceleración (gE) no ha sido categorizada aún por ISO 10816-1, sin embargo, representa unavaliosa herramienta para el monitoreo de la condición de rodamientos y puede ser utilizada en conjunto con las
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guías para velocidad indicadas arriba. Las máquinas se clasifican según su tamaño de eje (in o mm) y velocidadde rotación, los cuales son parámetros de diseño del sistema rotante.
Una guía general que puede ser tenida en cuenta es la siguiente:
VIBRACI N TOTAL(VELOCIDAD)
CLASIFICACION INTERPRETACION
0.6 o más *15 o más **
MUY SEVERA
Vibración critica. Hacer análisis inmediatopara identificar problema. Considerarparada para evitar daño en servicio.
0.3 a 0.6 * SEVERA Vibración potencialmente dañina. Hacer
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8 a 15 ** análisis para identificar problema. Hacerchequeos más frecuentes. Programarcorrección.
0.2 a 0.3 *5 a 8 **
LIGERAMENTE SEVERAPosibles fallas. Hacer análisis. Continuarchequeos periódicos. Programarcorrección.
0.1 a 0.2 *3 a 5 **
NORMALFallas menores. Continuar chequeo derutina. Vigilar tendencia al aumento.
0.05 a 0.1 *1 a 3 ** SUAVE
Típico de un equipo bien balanceado ybien alineado. Hacer chequeos de rutina.
0 a 0.05 *0 a 1 **
MUY SUAVEExcepcionalmente bien balanceado y bienalineado. Hacer chequeos de rutina.
*medidas de VIBRACIÓN TOTAL (in/s)**medidas de VIBRACIÓN TOTAL (mm/s)
Las siguientes tablas proporcionan un resumen de la mayoría de las informaciones y modos en que las fallas semanifiestan en un espectro de vibraciones.
DESBALANCE
Fuente deVibración
Frecuenciade excitación
Planodominante
AmplitudCarácter espec. del
EnvolventeComentarios
Desbalance demasa.
1X radial*Uniforme Banda Angosta
Flexión debida tensiones estáticas puedencausar un incremento de la amplitud conla temperatura.
DesbalanceDinámico
1X radialPor lo general algunosarmónicos 1X
Forma más común de desbalance.
Par de fuerzas 1X radial, axial
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Rotorsobresaliente
1X axial, radial
*El plano radial incluye la dirección tangencial en todas las tablas.
DESALINEACIÓN
Fuente deVibración
Frecuenciade excitación
Planodominante
AmplitudCarácter espec. del
EnvolventeComentarios
Desalineaciónangular
1X, 2X axial Uniforme Banda Angosta La mayoría de las desalineaciones sonuna combinación de paralelo y angular.
Desalineaciónparalela
1X, 2X radial UniformeBanda Angosta En largos acoplamientos, 1X será más
alto.Combinación deparalela yangular
1X,2X radial, axial UniformeBanda Angosta Desalineación también se ven múltiplos
de 2X.
Rodamientochueco
2X, 1Xincrementados
y tonos derodamiento
radial, axial Alta
Uniforme
Banda Angosta Generalmente acompañada decomponentes axiales.
Impulsora
desalineada
2X, incrementoen armónicos
de ritmo dealabes
radial Uniforme
Banda Angosta Generalmente acompañada de amplitudesbajas axiales.
Desalineamientode engranes
Fuerte ritmo deengranaje
radial, axial UniformeGeneralmente bandaslaterales alrededor delritmo del engranaje.
Armónicos del engranaje son comunes.
EJE CON FLEXIÓN
Fuente deVibración
Frecuenciade excitación
Planodominante
AmplitudCarácter espec. del
EnvolventeComentarios
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Eje con flexiónligera
1X, 2X radial, axial UniformeBanda Angosta Movimiento céntrico en el acoplamiento,
parece desbalanceEje con flexión alacoplamiento 1X, 2X radial, axial Uniforme
Banda AngostaQuizás armónicos de2X, 3X.
Movimiento céntrico en el acoplamiento,parece desalineación
PROBLEMAS DE RODAMIENTOS
ftf: frecuencia fundamental de canastilla (aprox 0.38 hasta 0.42)bsf: frecuencia de rotación de bola (aprox 1.5X hasta 3Xbpfi: frecuencia de paso de bola, anillo interior (aprox. 4X hasta 10X)bpfo: frecuencia de paso de bola, anillo exterior (aprox. 2X hasta 7X)
Fuente deVibración
Frecuenciade excitación
Planodominante
AmplitudCarácter espec. del
EnvolventeComentarios
Anillo interiordefectuoso.Defectopequeño
bpfi, armónicosde bpfi
Radial Uniforme Picos síncronos Carga Radial
Defectointeriordefectuoso.Un defectomoderado
bpfi conarmónicos y
bandaslaterales de 1X
RadialModulado
en AmplitudPicos no síncronos conbandas laterales de 1X.
Niveles de carga radial incrementados
Anillo interiordefectuoso.Dos o tres
bpfi yarmónicos.
RadialRadial
Alta,Uniforme
Banda Ancha El ruido de banda ancha incrementa
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defectospequeños.
prominentes
Anillo interiordefectuoso.Múltiplesdefectospequeños.
bpfi yarmónicos
prominentesRadial
Alto,Uniforme
Picos no Síncronos El ruido de banda ancha incrementa
Anillo exteriordefectuoso.Un pequeñodefecto.
bpfo yarmónicos
Radial Uniforme Picos no SíncronosLos armónicos tienen un nivel más altoque la frecuencia fundamental.
Anillo exteriordefectuosoUn solodefectomoderado
bpfo yarmónicos
Radial Uniforme Picos no Síncronos El ruido de banda ancha incrementa
Bolasdefectuosas(varias)
bsf y armónicos Radial Uniforme Banda Angosta El ruido de banda ancha incrementado
Jauladefectuosa.Rota en unlugar.
Ruido de bandaancha
Radial Uniforme Banda ancha Nivel de ruido bajo
Jaula rota enpedazos
Ruido de bandaancha
Radial Uniforme Banda Ancha Ruido causado por los pedazos de la jaula en el rodamiento
Precarga olubricacióninadecuada
Ruido de altofrecuencia"montón de
heno"
Radial Banda Ancha El ruido de banda ancha se incrementa
Holguraextrema o falla
0.5X y Armónicos
RadialLínea de base del ruido de bajafrecuencia se va elevando.
Juegoexcesivo en unrodamiento
Armónicos0.5X, 1X
Radial 4X hasta 8X o 7X hasta 15X
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RodamientoChueco
1X, 2X, Tonosde rodamiento
Axial, RadialElevadoUniforme
Banda AngostaDiferencia de fase de 180 grados enmedidas axiales en cada lado delalojamiento del rodamiento.
HOLGURA MECÁNICA
Fuente de VibraciónFrecuencia de
excitaciónPlano
dominanteAmplitud
Carácter espec. delEnvolvente
Comentarios
Holgura de la base Armónicos 1X Generalmentetangencial
Uniforme Banda Angosta Indicado por flexibilidad de la base
Holgura en Rodamiento Armónicos 1X Radial Uniforme Banda Angosta Los armónicos se pueden extender hasta 10X.Holgura extrema de rodamiento Armónicos 0.5X Radial Uniforme Ocasionalmente también hay armónicos 0.25X.
PROBLEMAS EN MOTORES ELÉCTRICOS
Fuente de VibraciónFrecuencia de
excitaciónPlano
dominanteAmplitud
Carácterespec. delEnvolvente
Comentarios
Barras de rotor rotas2 Veces la
frecuencia de redRadial
Banda Angosta
Presencia de bandas laterales en la frecuencia de excitación a lafrecuencia de paso de polos (F. deslizamiento X número de polos).
Paso de ranuras demotor a inducción
Radial
S = frecuencia de paso de ranuras del rotor en HzB = número de barras del rotorX = velocidad del rotor (RPM)120 = doble de la frecuencia de red en Hz.
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PROBLEMAS EN BOMBAS
V = número de alabes de la bombaT = número de dientes del engraneS = número de hilos en la rosca
Fuente de VibraciónFrecuencia de
excitaciónPlano
dominanteAmplitud
Carácter espec.del Envolvente
Comentarios
Holgura no rotativa 1X, 2X, 3X Radial Uniforme Banda Angosta Armónicos hasta 10 X
Holgura rotativa(rotores, impulsores,etc.)
Paso de alabes,= V
RadialVaría de
arranque aarranque
Banda Angosta A veces también armónicos 0.5X
Bombas centrífugascon V alabes
Paso de alabes RadialRitmo dealabes
fluctuando
Armónicos de labomba
En bombas largas la amplitud másfuerte ocurre al ritmo de los alabes.En bombas más pequeñas, laamplitud más fuerte ocurre a losarmónicos del ritmo de los alabes.
Bombas conengranes de T dientes
Engranaje = Tx RadialMás que una voluta de descarga(como en bombas con rotores
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múltiples) creará armónicos de lafrecuencia de engranaje
Rotor Rozando 0.5X, 1X Radial Uniforme Banda angosta Puede excitar el rotor críticamenteBombas a Husillo SX Radial Número de hilos en la roscaCavitación
Aleatorio Radial FluctúaBanda Ancha A veces ruido aleatorio, hasta 20
kHz
PROBLEMAS EN TURBINAS
Fuente deVibración
Frecuencia deexcitación
Planodominante
AmplitudCarácter espec. del
EnvolventeComentarios
Problema de juego de rotor
Frecuencia depaso de alabes
rotorRadial Uniforme Banda Angosta
Los Armónicos por logeneral son más altosen nivel que 1X. Bandaslaterales alrededor delpaso de alabes en 1X.
PROBLEMAS EN VENTILADORES
Fuente deVibración
Frecuencia deexcitación
Planodominante
AmplitudCarácter espec. del
EnvolventeComentarios
Problema de juegode aspa
Frecuencia depaso de aspas =Xveces el número
aspas
Radial Uniforme
Banda Angosta En ocasiones armónicos alpaso de aspas.
Desbalance del 1X Radial Uniforme Banda Angosta
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ventilador
Problema de paso 1X Axial Uniforme Banda Angosta
Velocidad de airedesigual
Paso de Aspas Radial UniformeBanda Angosta
PROBLEMAS EN COMPRESORES
Fuente de
Vibración
Frecuencia de
excitación
Plano
dominante
AmplitudCarácter espec. del
Envolente
Comentarios
Tipo Difusor Paso de alabes Radial Uniforme Banda Angosta
Tipo Pistón2X Radial, Axial Uniforme Banda Angosta
Por lo general armónicos1X
PROBLEMAS EN TRANSMISIÓN POR CORREAS
Fuente deVibración
Frecuencia deexcitación
Planodominante
AmplitudCarácter espec.del Envolvente
Comentarios
Correasdesgastadas o
estiradas
Múltiplos de lafrecuencia de
correa (B).
Radial enlínea con
las correas
B siempre es inferior a 1X
Poleas excéntricaso desbalanceadas
1X Radial UniformeSe confunde fácil condesbalance.
Desalineación depoleas o de la carade polea
1X de la poleaconductora
Axial Uniforme
Resonancia de lascorreas
Variable Radial Puede fluctuarResonancia de las correas sinrelación con la velocidad derotación
Tensión incorrecta Puede producir resonancia en la
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de las correas correas. (Ver arriba) Puedeincrementar el desgaste de losrodamientos
PROBLEMAS EN ENGRANAJES
Fuente de VibraciónFrecuencia de
excitaciónPlano
dominanteAmplitud
Carácterespec. del
Envolvente
Comentarios
Contacto de dientesincorrecto (Piñones)
Frecuencia De Engrane(X veces número dedientes del piñón)
Radial,
Axial
Uniforme Banda Angosta Muchas veces con 1X de las bandaslaterales de cualquiera de los dosengranajes
Excentricidad del engranaje 1X engranaje Radial Banda Angosta
Desalineación de engranes 2X engranaje Axial Uniforme Banda Angosta Bandas laterales 1X alrededor del engranaje
Problemas de engranesplanetarios
Dependen en granparte de la geometríade la caja
Radial Uniforme Banda Angosta Es común encontrar bandas lateralesalrededor del engranaje a la frecuencia de laórbita del engrane planeta.
8. DOCUMENTOS DE REFERENCIA.
RC-HSEQ-041 Formato de Permiso de Trabajo en Caliente ISO/DIS 10816. Mechanical Vibrations. Evaluation Of Machine Vibration by Measurements on non-rotating
parts.