Equipos de análisis de vibraciones de motores: Monitorización de vibraciones vs ESA

Muchas personas sólo se dan cuenta de los problemas de los motores cuando éstos tiemblan físicamente, vibran, se sobrecalientan o emiten un sonido audible, antes de tomar las medidas adecuadas para solucionar el problema. Los sensores de control de vibraciones se utilizan cada vez más, pero a veces no detectan el verdadero problema en el motor a tiempo, antes de que se produzcan daños mayores.

El análisis de firmas eléctricas (ESA), una tecnología que evalúa los circuitos de los componentes dentro de todo el sistema del motor (centro de control del motor [MCC] o variador de frecuencia [VFD]), cables y motores, se utiliza en otros tipos de equipos de análisis de vibraciones de motores, como el ALL-TEST PRO On-Line II™ (ATPOL II) de mano. La ESA localiza los fallos del motor en sus primeras fases, a menudo antes de que sean más fácilmente detectables.

Este caso práctico analiza los puntos fuertes y débiles de dos tipos diferentes de equipos de análisis de vibraciones de motores a la hora de evaluar y diagnosticar los daños en el rotor de un motor.

La historia

Easy Tool es un proveedor de soluciones de Condition Monitoring con representantes de servicio y asistencia en Italia. Ubicada en la ciudad de Fabriano, en la provincia de Ancona, Easy Tool representa los instrumentos ALL-TEST Pro y realiza servicios regulares de supervisión del estado para un fabricante de papel local.

Cada tres meses, un ingeniero de campo viaja a las instalaciones de fabricación de papel para probar sus equipos, incluidos ventiladores, motores, rodillos y cajas de engranajes. Los datos se recopilan cuatro veces al año para realizar análisis de tendencias y predicciones que sirvan de apoyo a los programas de seguridad y fiabilidad de los equipos del fabricante de papel.

En septiembre de 2016, Ettore Di Pasquale, ingeniero de campo, utilizó un enfoque multitecnológico para diagnosticar correctamente un problema con un motor de inducción.

La configuración del motor

Se utilizó un motor de inducción VFD de 15 kilovatios para accionar un ventilador industrial en la campana de la sección de secado de una máquina que fabrica papel.

Mientras la máquina produce papel, este ventilador industrial extrae los humos de la máquina y los envía a través de un filtro antes de liberar el escape a la atmósfera.

El análisis de vibraciones sugiere un desequilibrio del motor (pero el análisis de la firma eléctrica muestra lo contrario)

El análisis inicial de vibraciones mostró valores de vibración elevados y un espectro que podría haberse interpretado como desequilibrio del motor. Aunque la primera porción del espectro parecía similar a un patrón de desequilibrio, el ingeniero de campo sabía que debía seguir investigando.

La velocidad se midió con un estroboscopio y mostró que las revoluciones por minuto (RPM) habían estado cambiando muy rápidamente, a pesar de que el VFD estaba configurado para hacer funcionar el motor a una velocidad fija de 1.470 RPM. Ver que la velocidad del motor de inducción cambia rápidamente es indicativo de que las barras del rotor están rotas.

En este punto, el ingeniero de campo continuó con su enfoque multitecnológico y realizó un Análisis de Firma Eléctrica con el instrumento manual de prueba de motores energizados ALL-TEST PRO On-Line II™ para investigar el estado de las barras del rotor del motor.

El análisis de la firma eléctrica confirma la rotura de las barras del rotor

El análisis de firmas eléctricas (ESA) es una tecnología de diagnóstico de motores que utiliza la tensión de alimentación y la corriente de funcionamiento de los motores para identificar fallos existentes y en desarrollo en todo el sistema del motor.

Cuando está en modo ESA, el ATPOL II™ evalúa el estado de la alimentación entrante, el circuito de control, el propio motor y la carga accionada.

El ESA de este motor de inducción mostró variaciones significativas en la corriente cuando el motor se acelera, consume más corriente; cuando se ralentiza, consume menos corriente. Las grandes fluctuaciones de corriente variaban en torno al 30% porque el motor variaba la carga debido a las variaciones de velocidad.

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Resolver el problema para evitar averías en el motor y mantener la seguridad de los empleados

El ingeniero de campo revisó su exhaustivo análisis con el responsable de mantenimiento predictivo y fiabilidad del fabricante de papel, y se sugirió sustituir el motor. Se instaló un nuevo motor durante una parada programada y se realizó otro análisis de vibraciones en el nuevo motor para asegurarse de que funcionaba según lo previsto.

El análisis de vibraciones del nuevo motor mostró que la vibración había disminuido significativamente. Mientras que el motor original dañado había mostrado valores elevados de vibración en torno a 11 mm/seg, el análisis de vibraciones del nuevo motor mostró valores en torno a 0,35 (30 veces menos vibración).

Y lo que es más importante, el nuevo motor funcionaba a velocidad constante, lo que garantizaba que el ventilador industrial pudiera evacuar los humos de la máquina de producción de papel con un caudal de aire constante. Mantener la velocidad y el caudal de aire para la aspiración de humos significaba crear un entorno de trabajo sano y seguro para los empleados del fabricante.

Conclusión sobre el equipo de análisis de vibraciones de motores

Lecciones aprendidas:

1. Si no se hubieran detectado las barras rotas del rotor, el motor habría fallado. El fallo del motor habría provocado condiciones de trabajo inseguras dentro de la planta de fabricación. Los programas de Condition Monitoring y Mantenimiento Predictivo (PdM) son iniciativas muy importantes que todo fabricante debería poner en marcha.

2. Los equipos de análisis de vibraciones del motor por sí solos, como los sensores de control de vibraciones, aunque son muy informativos e importantes, no siempre identifican claramente los fallos del motor. Las pruebas de vibración deben realizarse junto con el análisis de la firma eléctrica. Es fundamental adoptar un enfoque multitecnológico a la hora de comprobar el estado de los motores, ya que una sola tecnología no suele ser “suficiente” para diagnosticar correctamente su estado.

3. Existen instrumentos portátiles fáciles de usar, como el instrumento de comprobación de motores energizados ALL-TEST PRO On-Line II™ (ahora ALL-TEST PRO On-Line III™), que pueden ayudarle a comprobar la salud de sus motores. El ATPOL II™ es una valiosa herramienta de monitorización y diagnóstico que puede ayudarle a ver lo que realmente está pasando con su equipo. Asegúrese de que dispone de las herramientas adecuadas para respaldar su programa de supervisión del estado.

Acerca de All-TEST Pro, LLC.

ALL-TEST Pro cumple la promesa de un verdadero mantenimiento del motor y solución de problemas, con innovadoras herramientas de diagnóstico, software y soporte que le permiten mantener su negocio en funcionamiento.

Acerca de SPM Instrument

SPM Instrument tiene más de 40 años de experiencia en la monitorización del estado de las máquinas, trabajando con varias industrias en más de 50 países para proporcionar servicio técnico, soporte y formación en prácticas de monitorización del estado.