Monitoreo de vibraciones: un enfoque híbrido
Tiene un programa de monitoreo de vibraciones trimestral o mensual basado en rutas, pero aún está experimentando fallas. El problema es que el monitoreo basado en rutas solo proporciona una lectura instantánea. Para muchos activos, los problemas pueden desarrollarse rápidamente y, a menudo, sin previo aviso.
Un buen ejemplo de esto es un defecto de la jaula del rodamiento. Un defecto de la jaula puede progresar desde la primera indicación hasta la falla completa del rodamiento en cuestión de una semana, o incluso días, y dependiendo del momento, el monitoreo basado en la ruta puede no detectarlo. Una posibilidad es cambiar a la monitorización continua de vibraciones. Desafortunadamente, implementar un programa completo de monitoreo continuo de vibraciones puede ser un desafío, y para algunos activos puede ser excesivo. ¿Qué puedes hacer?
La solución es aplicar un enfoque híbrido que incorpore tanto el monitoreo continuo de vibraciones como el monitoreo periódico basado en rutas. Utilice la herramienta adecuada para el tipo correcto de activo. Los cuellos de botella críticos del proceso y los activos relacionados con la seguridad, como los ventiladores o los ventiladores de refrigeración, son ideales para el monitoreo continuo (consulte la figura 1), mientras que los activos de bajo riesgo o baja velocidad son los más adecuados para el monitoreo basado en rutas. Este enfoque híbrido es una forma eficiente de mejorar su programa de mantenimiento sin romper el banco y no dejar que lo perfecto sea enemigo de lo bueno.
Figura 1: El espectro de vibración de referencia del rodamiento (izquierda) tomado por el sistema de monitoreo de condición en línea OnSite™ de Dynapar muestra la amplitud más alta en la frecuencia fundamental de rotación (punto rojo). En el espectro tomado después de la aparición de un defecto de rodamiento (derecha), la amplitud de la frecuencia fundamental se ha reducido (punto rojo) incluso cuando los armónicos 2X y 3X han aumentado; Los armónicos de orden superior se correlacionan con la holgura del rodamiento.
Equilibrar los pros y los contras
Si hay una verdad en ingeniería, es que no hay una solución perfecta, solo el mejor enfoque para un problema dado. El establecimiento de un programa de monitoreo híbrido comienza con la comprensión de las fortalezas y debilidades de los dos enfoques.
El monitoreo basado en rutas implica tomar lecturas manuales a intervalos determinados por el historial del activo o extrapolados de los programas de mantenimiento preventivo. Es un buen enfoque para monitorear un alto número de puntos. En el lado negativo, la herramienta de monitoreo representa una inversión sustancial. Tomar lecturas precisas requiere técnicos capacitados, ya sean internos o de terceros.
Los datos generalmente se almacenan y administran localmente, y el volumen aumenta sustancialmente con el tiempo. Finalmente, el análisis y la interpretación de las lecturas requieren experiencia que tiene un costo, ya sea que implique capacitar a un ingeniero del personal, contratar a un técnico calificado o trabajar con un servicio de confiabilidad de terceros.
El análisis continuo de vibraciones en línea utiliza sensores en red instalados en el equipo para recopilar datos y enviarlos a un servidor local o nube para análisis y alertas. La frecuencia de las lecturas hace que el monitoreo continuo de vibraciones en línea sea muy efectivo para detectar defectos de rápido desarrollo. Aunque el equipo tradicionalmente ha sido caro, una nueva generación de sistemas de monitoreo de condición basados en la nube y económicos está haciendo que la tecnología sea práctica para una gama más amplia de activos.
Como siempre, hay compensaciones. Incluso aplicado a intervalos discretos, el monitoreo continuo de condición en línea genera grandes cantidades de datos. Sin embargo, en la mayoría de los casos, esos datos se transfieren a la nube para su almacenamiento. El software fácil de usar y basado en la nube se puede utilizar para ejecutar automáticamente análisis preconfigurados contra los datos, lo que reduce la cantidad de experiencia necesaria para convertir la salida del sensor en información procesable.
La herramienta adecuada para el activo correcto
Finalmente, considere la accesibilidad de los activos para lecturas manuales y reparaciones.
El enfoque de monitoreo ideal para un activo determinado equilibra con éxito el costo del monitoreo con la probabilidad de que la frecuencia descubra problemas a tiempo para evitar el tiempo de inactividad no programado. A los efectos de elegir una modalidad de monitoreo, considere el riesgo introducido por el fracaso. Esto incluye el riesgo de que ocurra una falla; la duración de dicho incumplimiento; y el impacto de ese fracaso en términos de seguridad humana, seguridad ambiental y producción general.
Una vez que haya tabulado estos factores, haga coincidir la aplicación con el enfoque de supervisión que mejor se adapte a la aplicación.
Los siguientes activos son adecuados para el monitoreo basado en rutas de vibración:
Activos estables: Los activos con tiempos medios entre fallas (MTBF) de un año o más se pueden rastrear de manera muy efectiva utilizando el monitoreo basado en rutas mensual o trimestralmente. Invertir en un sistema para tomar datos continuamente sobre este tipo de activos es excesivo. Es poco probable que el monitoreo continuo en línea aumente significativamente el tiempo de actividad en comparación con las técnicas basadas en rutas. Lo que aumentará es la cantidad de datos “Estoy bien” que deben capturarse, analizarse y almacenarse.
Activos de bajo riesgo: Si un activo tiene una unidad de reserva directa, repuestos en inventario que se pueden instalar rápidamente o es poco probable que afecten la productividad general de la instalación y/u operación, se puede considerar riesgo de bajo riesgo. Tales activos son buenos candidatos para el monitoreo basado en rutas.
Activos de baja velocidad: El monitoreo basado en rutas es muy efectivo para activos rotativos de baja velocidad. La mayoría de los sistemas de monitoreo continuo tienen un balanceo significativo de baja y alta frecuencia en el espectro de vibración. Esto limita su efectividad para los activos que operan a velocidades inferiores a aproximadamente 600 RPM.
Para una aplicación, no busque más allá de los hornos industriales utilizados para todo, desde tostar cereales para el desayuno hasta curar pintura automotriz. Los motores que alimentan los transportadores en estos hornos pueden funcionar a 25 RPM mientras transportan cargas pesadas, exponiéndolos a un estrés significativo. El monitoreo basado en rutas proporciona un monitoreo efectivo no solo para la vibración sino también para otras variables del proceso para brindar una mayor comprensión del estado general del activo.
Estas clases de activos se rastrean mejor utilizando el monitoreo de condición en línea:
Activos que fallan con frecuencia, a pesar del monitoreo basado en rutas: los defectos de rápido desarrollo requieren un monitoreo más frecuente de lo que normalmente puede ofrecer un cronograma basado en rutas. Si un activo falla cada seis meses o menos, a pesar de las lecturas manuales regulares, considere el monitoreo continuo de vibraciones en línea. Proporciona una mejor protección y una solución más rentable que un enfoque basado en rutas.
Activos críticos: Los activos que actúan como cuellos de botella para otras operaciones deben ser monitoreados continuamente. Un transportador que actúa como punto de estrangulamiento para toda una línea de procesamiento, por ejemplo, debe ser monitoreado para garantizar una operación continua si el costo de la falla es alto, incluso si el costo del activo no lo es, debe considerarse crítico.
Como ejemplo, el piso de producción de 100,000 pies cuadrados que alberga la línea de procesamiento para un importante productor de alimentos fue atendido por un solo soplador en la azotea. Cuando fallaba, la producción tenía que ser cerrada. Una reparación simple puede costar $ 120,000. Una falla catastrófica podría superar $ 1 millón. Dada la naturaleza crítica del activo, debería haber sido monitoreado regularmente. Como resultado de la nieve y el hielo y otros impedimentos, solo se revisaba unas pocas veces al año.
Para proporcionar una advertencia anticipada del desarrollo de defectos, el servicio de confiabilidad de terceros de la compañía instaló un monitor de vibración continuo en línea. La unidad comenzó a tomar datos el 4 de octubre. A mediados de mes, la gráfica de datos de tendencia de vibración RMS para uno de los rodamientos comenzó a aumentar, lo que indica un defecto en el rodamiento (consulte la figura 2). Después de la consulta, se tomó la decisión de continuar las operaciones mientras se monitoreaba el activo, con el fin de programar la reparación de una manera que minimizara el impacto en la producción.
El 3 de noviembre, el defecto empeoró abruptamente. El sistema envió alertas. El equipo revisó los datos, monitoreando el sistema de cerca hasta el final del turno. En ese momento, el problema era audible. La máquina fue apagada y reparada durante la noche. El monitoreo continuo permitió extender la producción y evitar el gasto de fallas catastróficas.
Figura 2: Los datos del Sistema de Monitoreo de Condición OnSite de Dynapar muestran un salto dramático en la tendencia de vibración RMS el 24 de octubre cuando se formó el defecto por primera vez, seguido de un fuerte aumento el 3 de noviembre cuando el rodamiento se volvió crítico.
Activos de difícil acceso: El monitoreo continuo de vibraciones en línea proporciona una solución para activos de difícil acceso para lecturas manuales. En un ejemplo reciente, el enrollador enrollador en una máquina de papel experimentaba fallas frecuentes en los rodamientos como resultado de una variación constante de velocidad. No se pudo utilizar la supervisión basada en rutas porque no se pudo acceder al rodillo mientras la máquina estaba en funcionamiento, debido a problemas de seguridad. La variación continua de la velocidad también significaba que un simple monitoreo de vibraciones no era suficiente.
La compañía instaló un sistema continuo de monitoreo de vibraciones en línea con almacenamiento y análisis de datos basado en la nube. El análisis basado en la web convirtió los datos de forma de onda de tiempo en espectros de forma de onda y vibración RMS. Utilizando las lecturas de velocidad del codificador, el análisis automatizado escaló los datos de vibración de manera adecuada.
El 24 de enero, los niveles de vibración activaron una alerta. Con el sistema de monitoreo continuo, el molino pudo mantener la línea en funcionamiento hasta el 5 de febrero, cuando reemplazaron el rodamiento (ver figura 3).
Figura 3: La tendencia RMS de la vibración del rodamiento de rodillos de bobinadora muestra la aparición de un defecto (recuadro) el 24 de enero (flecha roja). Los niveles de vibración volvieron a la línea de base después de la reparación el 5 de febrero.
Alcanzar un activo como un ventilador de torre de enfriamiento o un motor de ascensor puede requerir precauciones de seguridad extraordinarias (y una comodidad con las alturas). Y algunos activos son simplemente un dolor de cabeza para monitorear, tal vez debido a espacios reducidos, porque el recinto se calienta hasta tres dígitos en el verano, o porque el acceso al activo requiere la eliminación de protectores.
Activos relacionados con la seguridad: Cualquier activo cuya falla presente el riesgo de lesiones inmediatas o muerte debe ser rastreado por monitoreo continuo de vibraciones en línea. Esto incluye activos cuya falla puede causar daños inmediatos a los operadores cercanos y aquellos cuya falla podría crear una situación peligrosa, para el personal y la instalación en general.
Un fabricante de productos de madera estaba sufriendo una alta tasa de fallas de los colectores de polvo utilizados para capturar el aserrín en sus instalaciones de fabricación. La captura de polvo es crítica para la seguridad: la dispersión del aserrín en el aire crea un entorno explosivo de Clase 1 / División I. Cuando los colectores de polvo se caen, también lo hace la producción. La operación necesitaba encontrar un sistema de alerta temprana para ayudar a prevenir fallas.
La aplicación es crítica tanto para la seguridad como para la producción, por lo que se atiende mejor mediante el monitoreo continuo de vibraciones en línea. La granularidad de los datos no solo identificó problemas y evitó fallas, sino que también ayudó a diagnosticar la causa raíz. El sistema de monitoreo se configuró para capturar datos de vibración una vez por hora. Visto en el transcurso de un mes, la tendencia de vibración RMS mostró una caída.
Cuando el técnico de confiabilidad vio la forma de onda del tiempo, notó que los picos causados por el impacto de los rodillos de los rodamientos contra las carreras disminuyeron temporalmente durante 24 a 48 horas después de la lubricación, antes de aumentar nuevamente. Para probar la teoría de que el problema era una lubricación insuficiente, aumentaron la cantidad de lubricante dispensado cada mes. Los fallos disminuyeron inmediatamente y el rendimiento mejoró.
Activos problemáticos: Cuando el monitoreo basado en rutas detecta un defecto en desarrollo, el mantenimiento tiene la opción de realizar la reparación inmediatamente o retrasar la reparación mientras continúa monitoreando el problema. La reparación inmediata evita el costo de reemplazar un activo que aún tiene una vida útil viable, pero implica un riesgo calculado de que el activo no falle entre lecturas. El monitoreo basado en rutas se vuelve cada vez menos rentable cuando las frecuencias aumentan a semanal, o incluso diariamente. El monitoreo continuo en línea no solo toma lecturas a intervalos lo suficientemente cortos como para detectar cambios rápidos en la condición, sino que también se puede configurar para enviar alertas automáticamente cuando la vibración excede ciertos umbrales.
Activos de velocidad variable: Ciertas clases de activos se aceleran y desaceleran constantemente, lo que puede causar fallas prematuras en los rodamientos. Los rollos de viento / desbobinado en el procesamiento web, por ejemplo, fallan con frecuencia como resultado de este modo de funcionamiento.
Las instalaciones modernas pueden tener cientos, si no miles de puntos potenciales de falla. Ningún enfoque de monitoreo de condición puede ser efectivo en todos los casos. El monitoreo basado en rutas es inadecuado para rastrear defectos de rápido desarrollo. Incluso la última generación de sistemas de monitoreo continuo de vibraciones en línea asequibles se vuelve costosa para un gran número de puntos. El mejor enfoque es una estrategia híbrida.
Audite la instalación y determine qué activos son buenos candidatos para sistemas en línea continuos y cuáles están mejor atendidos por el monitoreo basado en rutas. Al crear un programa de monitoreo híbrido, puede optimizar el mantenimiento, aumentar el tiempo de actividad, garantizar la seguridad y maximizar la productividad y la rentabilidad en toda la operación.
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