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Diagnóstico de Rodamientos en un Vertimill con el método SPM HD

Anthony Sana
Anthony Sana | Ingeniero de Confiabilidad y Jefe de Servicios CBM en Confiabilidad S.A.C., COSAC

Un problema de holgura rotativa fue detectado con el método SPM HD en un par de rodamientos de rodillos a rótula (23176 y 29476 de SKF) que giran a 30 RPMs en un molino vertical (Vertimill) cuya caja reductora posee un doble sistema planetario.

El Vertimill está instalado en una de las principales compañías mineras en Perú, tiene más de 15 años de operación y están dentro del programa de Monitoreo de Condición. Los rodamientos analizados nunca fueron reemplazados pero periódicamente fueron monitoreados y analizados con la tecnología tradicional de análisis de vibraciones, con instrumentos y software de una reconocida marca pero sin resultados efectivos.

En julio del 2018 se instalaron sensores Duotech de SPM Instrument con el objetivo de evaluar la efectividad de la tecnología HD para el diagnóstico de rodamientos y engranajes. Así, el método SPM HD fue empleado para determinar la condición de rodamientos; mientras el método HD ENV para la condición de los engranajes. La combinación fue necesaria pues el sistema de transmisión de potencia en este molino incluye una caja reductora con doble sistema planetario que emite varias señales cercanas en frecuencia y de amplitud considerable.

La primera medición tomada con el método SPM HD en los rodamientos inferiores del Vertimill (ubicados debajo de la caja reductora) mostró un valor HDm y HDc de 52 y 8 HDn, respectivamente. El primero de los valores nos alarmó de inmediato.

En cada medición con el método SPM HD se obtienen dos valores: HDm y HDc. El valor HDm (demoninado valor máximo) sirve para identificar la condición mecánica en un rodamiento; mientras el valor HDc (denominado valor de carpeta) sirve para identificar la condición de lubricación del rodamiento. Los valores HDm y HDc son evaluados dentro de una escala normalizada (HDn) donde los límites son: 20 HDn (amarillo o alerta) y 35 HDn (rojo o crítico); siempre que se haya configurado previamente la velocidad de giro del rodamiento y su diámetro interior en el software Condmaster Ruby o directamente en el instrumento Leonova Diamond.

Habiendo detectado un muy elevado valor HDm, tuvimos la certeza de la existencia de un deterioro mecánico avanzado en los rodamientos; entonces era crítico determinar cuál era el elemento que estaba en falla. Así, recurrimos al análisis del espectro SPM HD en el dominio de la frecuencia y de tiempo; allí encontramos un tren de pulsos de la frecuencia de giro (30 CPMs) en todo el ancho de banda espectral…el diagnóstico era claro y condenatorio: Los rodamientos en ése punto de monitoreo tenían un problema mecánico denominado “holgura rotativa“.

La holgura rotativa hace referencia a la soltura interna en los rodamientos. Esta soltura puede ser el resultado de un incorrecto ajuste durante la instalación (para el caso de rodamientos cuyo juego interno se defina por el ajuste durante la instalación) o por el desgaste mecánico regular que haga perder dimensiones a los elementos rodantes y/o pistas.

En este caso, en un mismo punto de monitoreo se tiene dos tipos de rodamientos: 23176 y 29476 de SKF. El rodamiento 23176 es un rodamiento de rodillos a rótula de doble hilera, El rodamiento 29476 es un rodamiento axial de rodillos a rótula de una sola hilera. El tiempo de operación mencionado por el personal de mantenimiento (más de 15 años) determina que los rodamientos tienen un desgaste irregular que ha aumentado el juego interno en ambos.

¿Por qué es un alto riesgo trabajar con holgura rotativa? Los rodamientos tienen un régimen de lubricación elastohidrodinámico. Esto significa, en resumidas cuentas, que el elemento rodante se deforma elásticamente en el punto de contacto sobre la pista durante su rodadura. La acción rodante y la deformación elástica permiten la correcta formación de la película lubricante que separa las superficies en movimiento relativo (rodillos y pistas). Ante la holgura rotativa, el elemento rodante no siempre estará rodando sino que tendrá momentos de deslizamiento; y tamposo tendrá continuamente la deformación elástica que requiere. Así, ante una holgura rotativa, la película lubricante es interrumpida frecuentemente y las superficies de los rodillos y las pistas se fatigan más rápido (a menor área, mayor es la presión aunque la carga sea la misma). Por ello, el tiempo de vida remanente es impredecible ante este modo de falla.

Al conocer este diagnóstico y los riesgos, el personal de Mantenimiento y Operaciones decidió programar con prioridad el cambio de ambos rodamientos en el Vertimill y ya se están gestionando los recursos para ello. Mientras que con ayuda del método SPM HD se realizará el monitoreo frecuente por seguimiento en prevención de un fallo catastrófico.

Conclusiones:

El método SPM HD puede determinar con una sola medición la condición mecánica de rodamientos aunque éstos operen a muy bajas rpms.

El método SPM HD permite determinar con precisión cuál es el elemento en falla en un rodamiento mediante el análisis de espectros y waveforms SPM HD.

El método SPM HD tiene un alcance superior al análisis de vibraciones para el diagnóstico de rodamientos, y ésta ventaja es mayor cuando se trata de rodamientos que giran a bajas velocidades.

Es indispensable contar con la tecnología SPM HD dentro de la estrategia de Monitoreo de Condición para todo Departamento de Mantenimiento Predictivo para detectar con precisión y anticipación la condición de cualquier rodamiento en cualquier Planta.

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Alvaro Cotaquispe

Excelente artículo estimado amigo Anthony. Me encantó la forma clara y didáctica en que explicaste los conceptos mencionados y sobre todo resaltar la importancia de identificar fenómenos de vibración asociados a rodamientos que giran a muy bajas frecuencias. Caso muy interesante el que se comparte, ya que a muy bajas frecuencias es algo limitante identificar componentes en aceleración, debido a algunos factores ya conocidos. Al respecto me gustaría saber lo siguiente: – Los sensores DuoTech estan basados en el mismo principio de sensores de proximidad o talvez alguna caracteristica adicional que mencionar?. Muy interesante el efecto de la soltura sobre… Leer más»

Estimado amigo Álvaro. Agradezco tus comentarios. Permíteme atender tus consultas: – Los sensores Duotech tienen un material piezoeléctrico. Responden a las vibraciones en su rango lineal (curva de respuesta) y su frecuencia de resonancia está sintonizada a 32 kHz para responder a las señales del rodamiento a nivel de Ultrasonido Pasivo. – Sí, la holgura rotativa puede ser la causa de impactos de mayor severidad que producen fatiga acelerada de la superficie de las pistas y elementos rodantes. Las fisuras sub-superficiales serían la consecuencia de estos impactos, luego las fisuras se ramifican y al alcanzar la superficie hacen que partes… Leer más»

SOBRE EL AUTOR

Anthony Sana
Anthony Sana Ingeniero de Confiabilidad y Jefe de Servicios CBM en Confiabilidad S.A.C., COSAC

Ingeniero de Confiabilidad y Jefe de Servicios CBM en Confiabilidad S.A.C. – COSAC, empresa que fundó en Perú en el 2009. Responsable del soporte técnico post-venta en Perú de los productos y sistemas de monitoreo de SPM Instrument AB y SDT Ultrasound Solutions. Especialista con 14 años de experiencia en la aplicación de técnicas predictivas como: Ultrasonido Acústico, Método SPM HD, Análisis de Vibraciones y Análisis de Aceites. Certificado bajo la norma ISO 18436 y la práctica recomendada SNT-TC-1A. Especialista además en balanceo, alineación y análisis de fallas. Consultor Docente en Tecsup-Lima y Consultor de Servicios de Mantenimiento Predictivo para SGS del Perú S.A.C. y con especializaciones en Suecia, Colombia, Brasil y Bélgica. Cuenta con experiencia en el diagnóstico avanzado de maquinaria rotativa móvil y estacionaria crítica. Con sólida experiencia en el sector minero, Oil&Gas, pesquero, generación de energía, alimentos, etc.

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