Engrames - Backlash Pag26
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Vibraciones MecánicasVibraciones MecánicasIng. (E) en Mantenimiento Industrial
Clase N°6: Fallas típicas en equipos t t i d lrotatorios de uso general
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Correas
• Fallas provocadas por p pimperfecciones en la correa:
solturas– solturas.– Zonas duras (blandas) en la
correa.D di i t l– Desprendimientos en la correa.
– Correa agrietada.
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Correas
• Polea Excéntrica:– Se produce cuando la
correa gira con respecto a un punto que no es su p qcentro geométrico.
– La relación de fases entre las direcciones horizontales y verticales en un descanso son de 0° o 180°
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Imperfecciones en Correas
L f i d l i i f i l• La frecuencia de la correa es siempre inferior a la de las poleas conductora y conducida. Presencia de múltiplos armónicos de las RPM de la correa
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Correas Excéntricas
• Se producen altas vibraciones a la 1X de la polea excéntrica.
• Vibración mayor en la línea de los centros de las poleas• Vibración mayor en la línea de los centros de las poleas.
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Resonancia en correas
• Se produce cuando la frecuencia natural de la correa coincide con la velocidad de alguna de las poleas.
• Se puede solucionar cambiando la tensión en las• Se puede solucionar cambiando la tensión en las correas
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Correas desalineadas
• Altas vibraciones en la dirección axial, principalmente a la 1X
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Bombas y ventiladoresy
• Tanto ventiladores como bombas presentarán una componente, llamada “frecuencia de paso defrecuencia de paso de álabes” que corresponderá a la RPM por el número de álabes del equipo.
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Bombas y ventiladoresy
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Bombas y ventiladoresy
• Armónicos de la 1X y de la frecuencia de paso de álabes
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Bombas y ventiladoresy
• Los ventiladores típicamente se desbalancean, por suciedad del fluido o por rotura de un álabe, que es más común en
bombas
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Bombas y ventiladoresy
• Turbulencia de flujo: El flujo no es constante y se producirán perturbaciones aleatorias (flujo turbulento) causadas por variaciones de presión y de velocidadcausadas por variaciones de presión y de velocidad.
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Bombas y ventiladoresy
• Cavitación de bombas: genera vibraciones aleatorias, debido al colapso de burbujas sobre los álabes.– Puede destruir el rodetePuede destruir el rodete.– Presenta un sonido característico de paso de arena por la bomba
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Fallas en rodamientos
• Los software de análisis de ibracionesde vibraciones contienen la mayoría de las geometrías de los di ti t ti ddistintos tipos de rodamientos y, por ende sus frecuencias de fallas
desperadas.• Estas frecuencias de
fallas nunca son armónicas de la 1X.
• Las principales fallas son:son:
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Fallas en rodamientos
• BPFO: Ball Pass Frecuency of the Outer race (frecuencia dethe Outer race (frecuencia de paso de los elementos rodantes en la pista externa).
• BPFI: Ball Pass Frecuency of the Inner race (Frec encia dethe Inner race (Frecuencia de paso de los elementos rodantes en la pista interna)
• BSF: Fundamental Train Frecuency (Frecuencia de rotación del portaelementos, jaula o canastillo que contiene a los elementos rodantes).
• FTF: Ball Spin Frecuency (Frecuencia de paso de los elementos rodantes, - bolas, rodillos o conos-).od os o co os )
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Fallas en rodamientos
• Espectro con frecuencias de falla en pista externa, según el tipo d d i t i d l ft d áli ide rodamiento ingresado al software de análisis.
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Fallas en rodamientos
• La evolución de las fallas en rodamientos dependerá de muchos factores pero se tendránfactores, pero se tendrán por lo general 4 etapas de falla claramente
fdefinidas y con vidas remanentes esperadas estimadas.
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Etapa Ip
• La falla comienza con una grieta microscópica que generalmente se confunde con el ruido eléctrico de fondo. D d i l f ll ti id t 6• Desde que comienza la falla, se estima vida remanente en 6 meses.
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Etapa IIp
• Al crecer la falla aparecen componentes a frecuencias naturales del rodamiento, generalmente acompañado de bandas laterales.
• Se estima la vida remanente en 6 meses.
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Etapa IIIp
• Aparecen las frecuencias de falla típicas de rodamiento y sus ó iarmónicos.
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Etapa IVp
• Aparecen vibración aleatoria de alta frecuencia. La falla catastrófica i i tes inminente.
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Vibraciones en engranajesg j
• Al igual que ventiladores g qy bombas, existirá la “frecuencia de engrane” que es las RPM x enque es las RPM x en número de dientes del engrane.
• Según la norma AGMA, los sensores deben medir como mínimomedir, como mínimo hasta la tercera frecuencia de engrane.
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Vibraciones en engranajesg j
• Consejos para medir en j preductores:– Para engranajes rectos, la
medición másmedición más representativa será radial.
– Engranajes helicoidales, medición axialmedición axial.
– El sensor debe ser ubicado LO MÁS CERCA POSIBLE del engranajedel engranaje.
– La medición en un perno no atenúa de forma importante la señalimportante la señal.
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Vibraciones en engranajesg j
• Espectro normal de un reductor de engranajes
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Dientes rotos en engraneg
• Espectro y forma de onda esperado para un engranaje con dientes rotoscon dientes rotos.
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Vibraciones en engranajes (backlash)(backlash)
• Espectro de backlash, con frecuencia de engrane con bandas laterales y excitación a la frecuencia natural debandas laterales y excitación a la frecuencia natural de
los engranes
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Desalineamiento en engranajesengranajes
• El desalineamiento en engranajes, siempre mostrará armónicos de la frecuencia natural del engranaje conarmónicos de la frecuencia natural del engranaje, con
bandas laterales a la velocidad de giro.
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Fallas en Motores eléctricos
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Fallas en Motores eléctricos
• Motores sincrónicos: Tienen como principales ventajas la de mantener la velocidad constante independiente de la carga que se les aplica, además son utilizados cuando se requiere de bajas velocidades y altas potencias.p
• Como punto en contra se tiene su bajo torque de partidapartida.
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Fallas en Motores eléctricos
• La velocidad de un motor i ó i t á d dsincrónico estará dada por:
• f: Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina (Hz)máquina (Hz)
• p: Número de PARES de polos que tiene la máquina (número adimensional)( )
• n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto)
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Fallas en Motores eléctricos
Ejemplo:j pSi se tiene una
máquina de cuatro polos (2 pares de polos) conectada apares de polos) conectada a una red de 60 Hz, la máquina operará a 1500 r p mr.p.m.Para motores asincrónicos existirá la “Frecuencia de Deslizamiento” que haráDeslizamiento” que hará que los motores giren a un poco menos que la velocidad sincrónicavelocidad sincrónica
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Motores asincrónicos
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Excentricidad del estator
• Generará altas vibraciones a 2 veces la frecuencia de línea que en Chile son 50 Hzlínea, que en Chile son 50 Hz.
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Excentricidad del rotor
• Se caracteriza por la generación de bandas laterales alrededor de 2 la frecuencia de línea a la frecuencia dealrededor de 2 la frecuencia de línea a la frecuencia de
deslizamiento del motor.
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Rotor con barras rotas
• Se presentará una componente a la velocidad de paso de barras con bandas laterales a la frecuencia dede barras con bandas laterales a la frecuencia de
deslizamiento
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Rotor con barras rotas
• Zoom a la velocidad de paso de barras para chequear p p qfrecuencias de bandas laterales
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Descansos hidrodinámicos
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Descansos Hidrodinámicos
• Son descansos deSon descansos de aceites y deben ser medidos con sensores de desplazamiento sindesplazamiento sin contacto.
• También llamados “Descansos planos”.
• Los acelerómetros son complementarios paracomplementarios para altas frecuencias.
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Descansos Hidrodinámicos
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Descansos Hidrodinámicos
• La principal falla es elLa principal falla es el “Oil Whirl” o “giro de aceite” que es cuando el eje se “Monta” en la ola de aceite dentro d l ddel descanso.
• Inestabilidad en la película de aceitepelícula de aceite
![Page 41: Engrames - Backlash Pag26](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022052315/557212b5497959fc0b90c561/html5/thumbnails/41.jpg)
Juego Excesivog
Se manifiesta como una soltura normal, con gran presencia de armónicos de lacon gran presencia de armónicos de la velocidad de giro.
![Page 42: Engrames - Backlash Pag26](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022052315/557212b5497959fc0b90c561/html5/thumbnails/42.jpg)
Oil Whirl
![Page 43: Engrames - Backlash Pag26](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022052315/557212b5497959fc0b90c561/html5/thumbnails/43.jpg)
Oil Whirl
• Frecuencia característica de falla sub sincrónico entre 0 42 y 0 48Xentre 0,42 y 0,48X
![Page 44: Engrames - Backlash Pag26](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022052315/557212b5497959fc0b90c561/html5/thumbnails/44.jpg)
Caso Histórico Barras Rotas
• Motor bomba:– Sintomas: Altas
vibraciones, fuerte ruido.
• Antecedentes: – Valor global de la vibración
sobrepasa valor de falla.p– Motor ubicado en planta de
agua, pero antes se encontraba en parque maderas.
– Bomba se mantiene en niveles normales.
![Page 45: Engrames - Backlash Pag26](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022052315/557212b5497959fc0b90c561/html5/thumbnails/45.jpg)
Caso Histórico Barras Rotas
• Antecedentes: • Se observan bandas laterales
– Gran cantidad de armónicos de la 1X.
– Se advierten posibles
a 78 y 87 rpm, lo que se explica por la resolución de frecuencias.
Se advierten posibles componentes ocultas, por lo que se concentran las líneas.
• Las bandas laterales coinciden con la frecuencia de deslizamiento para el motor lé t i (4 l )
– Espectro muestra múltiples armónicos de la 1X.
– No se aprecian frecuencias
eléctrico (4 polos).• No fue posible realizar
espectro de corriente (falta de i t t l)No se aprecian frecuencias
de falla en rodamientos.instrumental).
• Se desconoce el número de barras del rotor.
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Caso Histórico Barras Rotas
6364 - BOMBA AGUA DEMI63 23 033 M1H MOTOR LADO LIBRE HORIZONTA 63.23.033 -M1H MOTOR LADO LIBRE HORIZONTA
Trend Display of Overall Value
-- Baseline -- Value: .749 Date: 18-Jul-02 5
6
7
FAULT
3
4
K V
eloc
ity in
mm
/Sec
ALERT
1
2
PK
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
Days: 18-Jul-02 To 21-Jul-03
Date: Time: Ampl:
21-Jul-03 14:29:21 5.859
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Caso Histórico Barras Rotas6364 - BOMBA AGUA DEMI
63.23.033 -M1H MOTOR LADO LIBRE HORIZONTALAnalyze Spectrum 21-Jul-03 14:31:03
2.5
PK = 5.85 CARGA = 100.0 RPM = 1479. RPS = 24.66
2.0
Sec
1.0
1.5
K V
eloc
ity in
mm
/S
0.5
PK
0 6000 12000 18000 240000
Frequency in CPM
Freq: Ordr: Spec:
1480.8 1.001 .265
![Page 48: Engrames - Backlash Pag26](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022052315/557212b5497959fc0b90c561/html5/thumbnails/48.jpg)
Caso Histórico Barras Rotas6364 - BOMBA AGUA DEMI
63.23.033 -M1H MOTOR LADO LIBRE HORIZONTALAnalyze Spectrum 21-Jul-03 14:31:03
1.8
PK = 1.83 CARGA = 100.0 RPM = 1479. RPS = 24.66
1.2
1.5
ec
0.9
Velo
city
in m
m/S
e
0.3
0.6
PK
3600 4000 4400 4800 52000
Frequency in CPM
Freq: Ordr: Spec:
4518.8 3.054
.194Spec: Dfrq:
.194 79.41
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Caso Histórico Barras Rotas
![Page 50: Engrames - Backlash Pag26](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022052315/557212b5497959fc0b90c561/html5/thumbnails/50.jpg)
Caso Histórico Soltura MecánicaMecánica
• Motor bomba:
– Sintomas: Altas vibraciones, ruido de golpeteo.
• Antecedentes: – Equipo no ha sido
intervenido en 12 años.intervenido en 12 años.– Brusco aumento de
vibraciones. – Espectro muestra múltiples p p
armónicos de la 1X.– No se aprecian frecuencias
de falla en rodamientos.
![Page 51: Engrames - Backlash Pag26](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022052315/557212b5497959fc0b90c561/html5/thumbnails/51.jpg)
Caso Histórico Soltura MecánicaMecánica
• Antecedentes: – Se analizó la
temperatura en distintos descansos:
41 - BOMBA LAVADOR PRIMARIO41 23 057 -M2A DESCANSO 2 MOTOR
Trend Display of Overall Value
-- Baseline -- Value: .501
6
7
FAULT
• Machón lado motor: 72°C.
• Eje motor: 82°.
Value: .501 Date: 09-May-94
3
4
5
K Ve
loci
ty in
mm
/Sec
ALERT
• Machón lado bomba: 38°C.
1
2
PK
0 1000 2000 3000 40000
Days: 09-May-94 To 08-Ago-03
Date: Time: Ampl:
08-Ago-03 09:26:04 4.524
![Page 52: Engrames - Backlash Pag26](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022052315/557212b5497959fc0b90c561/html5/thumbnails/52.jpg)
Caso Histórico Soltura MecánicaMecánica
41 - BOMBA LAVADOR PRIMARIO41 23 057 -M2H MOTOR,LADO ACOPL.HORIZONTAL
Analyze Spectrum 08-Ago-03 10:11:06
1.2
PK = 1.97 LOAD = 100.0 RPM = 372. RPS = 6.20 0.9
ec
0.6
Velo
city
in m
m/S
0.3
PK
0 4000 8000 120000
Frequency in CPM
Freq: Ordr: Spec:
371.25 .998 .01767
![Page 53: Engrames - Backlash Pag26](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022052315/557212b5497959fc0b90c561/html5/thumbnails/53.jpg)
Caso Histórico Soltura MecánicaMecánica
• Descanso suelto del motor, no se puede i d ñapreciar daño en grasa
![Page 54: Engrames - Backlash Pag26](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022052315/557212b5497959fc0b90c561/html5/thumbnails/54.jpg)
Caso Histórico Soltura MecánicaMecánica
• Rodamiento montado en eje, grasa endurecida en rodamiento
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Caso Histórico Soltura MecánicaMecánica
• Acercamiento, grasa quemada en el interior del rodamiento
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Caso histórico, VTI
• Síntomas mostrados:Síntomas mostrados:– Ruido fuerte.– Impacto al tacto en los p
descansos del ventilador.No se registra– No se registra aumento importante en la temperatura.
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Descripción del casop
• Históricamente el ventilador sufre desbalanceo, producto del sulfato adherido. Mostrando espectros de soltura (ventilador muy grande).g )
• En parada de línea se lavo el ventilador, para eliminar posibleeliminar posible desbalanceo (primer diagnóstico considerando sus 12 años de historia)sus 12 años de historia).
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Caso histórico, VTI
• El ventilador alcanzó una vibración alta y repentina, descartándose el desbalanceo del diagnóstico inicial.
• Se tomaron nuevas medidas con 10medidas con 10 promedios y con 6400 líneas.
• La forma de onda• La forma de onda muestra desalineamiento, producto de la soltura grave que se presentagrave que se presenta.
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Caso histórico VTI
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Ventilador lado acoplamientop
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Ventilador, lado libre
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Vibración axial lado libre
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Forma de onda lado accionamientoaccionamiento
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Verificación del caso
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Verificación del caso
• Manguito de montaje de rodamiento descansoManguito de montaje de rodamiento descanso
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Verificación del caso
• Cara interna de manguito de fijación de rodamiento.g j
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Verificación del caso
• Arandela de fijación cortada en descanso lado jacoplamiento del ventilador
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Vibraciones MecánicasVibraciones MecánicasIng. (E) en Mantenimiento Industrial
Clase N°6: Fallas típicas en equipos t t i d lrotatorios de uso general