mantenimiento preventivo
TRANSCRIPT
Jaime Martínez Verdú
Ingeniería AcústicaMTIT
MANTENIMIENTO
PREDICTIVOMONITORIZACIÓN DE
VIBRACIONES
Diagnóstico de fallos en
rodamientos
Objetivos
Obtener conocimientos básicos de la técnica
de Mantenimiento Predictivo (MP)
Entender cómo se ejecuta un procedimiento
de MP aplicado a elementos rotativos
Comprender los beneficios de emplear un MP
Analizar casos de estudio relacionados con
I+D
Mostrar una aplicación práctica de la
metodología
ANTECEDENTES INVESTIGACIÓNPRIMEROS PASOS
Contenido
Definición
¿Por qué emplear MP?
MP en rodamientos
Ciclo de vida
Método AdProAn
Equipos de ensayo
¿Hay otras maneras de
investigación?
¿Cualquiera puede
investigar?
¿Un MP está al
alcance de nuestras
manos?
¿Se puede
profundizar?
¿Existen situaciones
sin definir?
¿Hay problemas sin
solución?
¿Qué es el mantenimiento predictivo?
¿Por qué es importante?
¿En qué elementos puede emplearse?
¿Cuándo puede llevarse a cabo?
FASE I: ANTECEDENTES
Santamarina Pol, Pastor (1998). Vibraciones mecánicas en ingeniería. Valencia: Servicio de Publicaciones
UPV [1]
Harris, Cyril M. (1995). Manual de medidas acústicas y control de ruido. Madrid [etc.]: McGraw-Hill [2]
http://www.plant-maintenance.com/ Consultado el 2 de marzo de 2010 [A]
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS
PASOS
Definició
nM
AN
TE
NIM
IEN
TO
PR
ED
ICT
IVO
Técnica esta basada en que la mayoríade las partes de la máquina darán un tipode aviso antes de que fallen
Se logra determinar el estado de unamáquina en operación
Para percibir los síntomas mediante loscuales la máquina nos estaadvirtiendo, requiere varias pruebas nodestructivas, por ejemplo:
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
¿Por qué emplear MP?
El fallo de un elemento podría suponer:
Daños en la maquinaria
Pérdidas de productividad
Lesiones en personal y operarios
Ruidos y vibraciones molestas ( Ingeniería Acústica)
Prevención en el estado inicial del falloMediante técnicas de mantenimiento predictivo
Seguimiento de condiciones de operación
Rastreo de situaciones de deterioro
Reducción de costes y tiempos de mantenimiento
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
MP en rodamientosANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
http://www.nskeurope.es/ Consultado el 11 de marzo de 2010 [B]
MP en rodamientosANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
http://www.skf.com/ Consultado el 6 de marzo de 2010 [C]
Ciclo de vida
Montaje y
lubricación
Alineación
Re-lubricación
Desmontaje
Monitorización
básica
de estado
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
http://www.skf.com/ Consultado el 6 de marzo de 2010 [C]
Método AdProAn
Input: Vibración
procedente de la fuente
Tool: Equipo analizador
de vibraciones
(sensores)
Output: Señal en
dominio temporal
Input: Señal en dominio
temporal
Tool: Transformada
Rápida de Fourier
Output: Espectro en
dominio frecuencia (2D o
3D)
Adquisición de datosProcesado de
señal
Análisis
de
resultados
Debe realizarse periódicamente (mensual)
Comparar con mediciones previas
Localización de cambios en las vibraciones
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Equipos de ensayoANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
http://www.datastick.com/ Consultado el 8 de marzo de 2010 [D]
Resumen Antecedentes
Se ha definido el concepto de Mantenimiento
Predictivo
Se han contestado a preguntas como:
¿Por qué emplearlo?
¿En qué elementos puede darse un MP?
¿Cuándo aplicarlo?
¿Cómo y de qué manera aplicarlo?
¿Con qué equipos se ejecuta?
Todavía existen muchas incógnitas I+D
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
FASE II: INVESTIGACIÓN
Murry, Robert J. y Mitchell, Billy F. (1994). Cost Savings from a Practical Predictive-Maintenance Program. .
PROCEEDINGS Annual RELIABILITY and MAINTAINABILITY Symposium, 206–209 [3]
Marín, J.M. et al (2009). Modelado y simulación de un rodamiento de bolas con defecto en la pista externa. .
XXX Jornadas de Automática (Valladolid (SPAIN) 2-4 Septiembre 2009) [4]
http://www.sinais.es/indice_vibraciones.html Consultado el 12 de marzo de 2010 [E]
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
¿Qué frecuencias revelan la aparición de fallo?
¿Qué ventajas aporta el método?
¿Presenta algún inconveniente?
MANTENIMIENTO PREDICTIVO EN
RODAMIENTOS
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Frecuencias características
Indican el deterioro de uno de sus
componentes: jaula, pista interior o exterior o
elemento rodante.
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Peral, Ramón et al (2008). Bancos de ensayo para docencia en vibraciones mecánicas. .
V Congreso Ibérico de Acústica (Coimbra (PORTUGAL) 20-22 Octubre2008) [5]
http://en.wikipedia.org/wiki/Bearing_(mechanical) Consultado el 12 de marzo de 2010 [F]
Caso de estudio 1
17 de octubre de 2001
Sadettin, Orhan et al (2006). Vibration monitoring for diagnosis of rolling element as a predictive
maintenance tool. . NDT&E International, 39, 293–298 [6]
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Tiempo (ms)Frecuencia-orden
Velo
cid
ad d
e p
ico (
mm
/s)
Acele
ració
n (
G’s
)
2.975 rpm 49,58 Hz 0,02 s
20 ms
Caso de estudio 1
13 de febrero de 2002
Sadettin, Orhan et al (2006). Vibration monitoring for diagnosis of rolling element as a predictive
maintenance tool. . NDT&E International, 39, 293–298 [6]
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Tiempo (ms)Frecuencia-orden
Velo
cid
ad d
e p
ico (
mm
/s)
Acele
ració
n (
G’s
)
20 ms
Caso de estudio 1
Sadettin, Orhan et al (2006). Vibration monitoring for diagnosis of rolling element as a predictive
maintenance tool. . NDT&E International, 39, 293–298 [6]
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
17 oct.
2001
7 de marzo de 2002
1 nov.
2001
8 nov. 2001
13 feb. 2002
7 mar. 2002
Días: 17 oct. 2001 – 16 may. 2002
Pro
babili
dad d
e f
allo
(%
)
ALERT
A
Caso de estudio 2
6 de septiembre de 2001
Sadettin, Orhan et al (2006). Vibration monitoring for diagnosis of rolling element as a predictive
maintenance tool. . NDT&E International, 39, 293–298 [6]
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
985 rpm 16,42 Hz 0,06 s
Frecuencia (Hz)
Velo
cid
ad d
e p
ico (
mm
/s)
Tiempo (ms)
Acele
ració
n (
G’s
)
6222 (Hz)
n 16,42
FTF 6,78
BSF 43,56
BPFO 67,82
BPFI 98,48
20xBPF
O
40xBPF
O
30xBPF
O
2xBPFO
2xBPFO
67,82 Hz 0,015 s
15 ms
60 ms
Caso de estudio 2
3 de octubre de 2001
Sadettin, Orhan et al (2006). Vibration monitoring for diagnosis of rolling element as a predictive
maintenance tool. . NDT&E International, 39, 293–298 [6]
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Frecuencia (Hz)
Velo
cid
ad d
e p
ico (
mm
/s)
Tiempo (ms)
Acele
ració
n (
G’s
)
6222 (Hz)
n 16,42
FTF 6,78
BSF 43,56
BPFO 67,82
BPFI 98,48
67.82 Hz 0.015 s
≈ 15 ms
Caso de estudio 2
Histórico
Sadettin, Orhan et al (2006). Vibration monitoring for diagnosis of rolling element as a predictive
maintenance tool. . NDT&E International, 39, 293–298 [6]
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Frecuencia (Hz)
Conclusión
Permite seguir la evolución
de un defecto en el tiempo y
conocer su situación de
forma periódica
Se conoce con precisión el
tiempo límite de acción que
no implique el desarrollo de
un fallo
Reducción de las paradas
tanto planificadas como no
Aumento de la productividad
de la planta
Los equipos siempre trabajan
dentro de las
especificaciones
Se interviene una máquina
que funciona correctamente,
sólo porque le toca una
revisión
Podemos cambiar
componentes que han
agotado su vida teórica y no
ver otros que están mal
Se cambian componentes
que están en buen estado
pero se desconoce el estado
exacto hasta desmontar
Requiere de mucha
experiencia
VENTAJAS INCONVENIENTES
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
¿Es posible cuantificar la contribución de un vibración de un elemento
dañado?
¿Es posible aplicar el Método de elementos Finitos para localización?
¿Es fiable emplear modelos matemáticos computarizados?
LOCALIZACIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE
SENSORES
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Distribución de sensores
Localización de los sensores para la
optimización de la detección de un defecto
Cuantificación de la condición de la señal
derivada de una fuente de vibración de un
elemento dañado
Se tratarán dos casos teórico-prácticos:
Localización: ejemplo de resolución basado en
fuerzas (empleado en varias ocasiones)
Cuantificación: ejemplo teórico-práctico basado
en aceleraciones (técnica poco expandida)
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Localización (fuerzas)
Modelo matemático
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Bogard, Frank et al (2002). Determination of sensor positions for predictive maintenance of revolving
machines. . International Journal of Solids and Structures, 39, 3169–3173 [7]
Localización (fuerzas)
Análisis dinámico Respuesta dinámica
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Bogard, Frank et al (2002). Determination of sensor positions for predictive maintenance of revolving
machines. . International Journal of Solids and Structures, 39, 3169–3173 [7]
Localización (fuerzas)
Mapa de localización
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Bogard, Frank et al (2002). Determination of sensor positions for predictive maintenance of revolving
machines. . International Journal of Solids and Structures, 39, 3169–3173 [7]
Frecuencia (Hz)
Am
plit
ud (
mm
/s2)
Dentro de la zona
caliente
Fuera de la zona
caliente
Cuantificación (aceleracs.)ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Modelo matemático: Unicidad, existencia y
estabilidad
Xavier, Chiementin et al (2008). Localization and quantification of vibratory sources: Application to rolling
bearings. . Journal of Sound and Vibration, 316, 331–347 [8]
Cuantificación (aceleracs.)
Mapa de condición
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Xavier, Chiementin et al (2008). Localization and quantification of vibratory sources: Application to rolling
bearings. . Journal of Sound and Vibration, 316, 331–347 [8]
Cuantificación (aceleracs.)
Bien Condicionado Versus Mal Condicionado
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
BC
MC
Xavier, Chiementin et al (2008). Localization and quantification of vibratory sources: Application to rolling
bearings. . Journal of Sound and Vibration, 316, 331–347 [8]
Frecuencia
(Hz)
Am
plit
ud (
dB
)
Cuantificación (aceleracs.)ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
BC
SD
Xavier, Chiementin et al (2008). Localization and quantification of vibratory sources: Application to rolling
bearings. . Journal of Sound and Vibration, 316, 331–347 [8]
Frecuencia
(Hz)
Am
plit
ud (
dB
)
Bien Condicionado Versus Sobredeterminado
Conclusión
POSIBLES ACCIONES FUTURAS
Diseñar una metodología para localizar el
cuadrante: si hay más de un rodamiento
igual, ¿cómo sabemos cuál es el que falla?
Analizar las posibilidades de técnicas de
análisis mediante software comercial
Solapar técnicas de localización de sensores
con fundamentos condicionamiento
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
¿Hay otras maneras de investigación?
¿Cualquiera puede investigar?
¿Un MP está al alcance de nuestras
manos?
FASE III: PRIMEROS PASOS
I+D
Experiencia propia
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Curiosidad e innovación
Motores de búsqueda
Metabuscadores
Directorios
Grupos de discusión
Redes sociales, blogs,…
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
http://www.faberacoustical.com/ Consultado el 15 de marzo de 2010 [G]
Signal Scope Pro
ANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
http://www.faberacoustical.com/ Consultado el 15 de marzo de 2010 [G]
Ensayo prácticoANTECEDENTES
INVESTIGACIÓN
PRIMEROS PASOS
Conclusión
Obtener conocimientos básicos de la técnica
de Mantenimiento Predictivo (MP)
Entender cómo se ejecuta un procedimiento
de MP aplicado a elementos rotativos
Comprender los beneficios de emplear un MP
Analizar casos de estudio relacionados con
I+D
Mostrar una aplicación práctica de la
metodología
Ruegos y preguntas
[1] Santamarina Pol, Pastor (1998). Vibraciones mecánicas en ingeniería
[2] Harris, Cyril M. (1995). Manual de medidas acústicas y control de ruido
[3] Murry, Robert J. et al (1994). Cost Savings from a Practical Maintenance
Program
[4] Marín, J.M. et al (2009). Modelado y simulación rodamiento con defecto en pista
externa
[5] Peral, Ramón et al (2008). Bancos de ensayo para docencia en vibraciones
mecánicas
[6] Sadettin, Orhan et al (2006). Vibration monitoring for diagnosis of rolling element
as a predictive maintenance tool
[7] Bogard, Frank et al (2002). Determination of sensor positions for predictive
maintenance of revolving machines
[8] Xavier, Chiementin et al (2008). Localization and quantification of vibratory
sources: Application to rolling bearings
[A] http://www.plant-maintenance.com/
[B] http://www.nskeurope.es/
[C] http://www.skf.com/
[D] http://www.datastick.com/
[E] http://www.sinais.es/indice_vibraciones.html
[F] http://en.wikipedia.org/wiki/Bearing_(mechanical)