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Incluya el ultrasonido en su programa de monitoreo de condición

Doug Waetjen
Doug Waetjen | Vicepresidente de Operaciones Globales, UE Systems

Lo que una vez fue considerado simplemente como un detector de fugas, el ultrasonido aerotransportado y de propagación estructural se ha convertido en una tecnología obligada para el monitoreo de condición. Debido a los avances en los instrumentos, software y reportes, cada vez hay más personas usando ultrasonido para aplicaciones de inspección mecánicas y eléctricas. Aquí le explicamos por qué debe incluir el ultrasonido en su programa de monitoreo de condición, o ampliar las aplicaciones de ultrasonido que usa en su planta.

Si tiene, por ejemplo, un motor y una bomba, hay muchas maneras de usar el ultrasonido: tome lecturas usando equipos portátiles, instale un sensor permanente, páselo a través de un sistema de monitoreo continuo, y más.

Desarrollo en Tecnología de Ultrasonido.

Desde hace unos 45 años hemos tenido ultrasonido, pero ha mejorado mucho en los últimos 10 años, especialmente debido a la mejor funcionalidad de los dispositivos portátiles. Estos son más amigables, con tecnología de pantalla táctil, y menos subjetivos ya que le podemos poner un número a lo que escuchamos. Se ha incrementado la capacidad del procesador, y las baterías más pequeñas y más ponderosas nos permiten hacer más trabajo en el campo. Los sistemas permanentes también han avanzado en el último par de años, con IA, “machine learning”, y redes en la planta.

La industria está orientada a los usuarios finales y sus necesidades. Algunas de estas necesidades están relacionadas con su seguridad. Los requisitos de seguridad con frecuencia limitan el acceso a los equipos que necesitan ser inspeccionados, haciendo difícil que haga su trabajo, y las fuerzas cambian—los proveedores de soluciones necesitan encontrar maneras de monitorear esos equipos. Otro reto es el número limitado de trabajadores calificados, dando a entender que la captura de datos debe ser más eficiente. Necesitamos datos consistentes para que nos ayuden a tomar decisiones rápidas. Ahora, la tecnología de ultrasonido ha mejorado, pero necesita ser más inteligente ya que la gente de mantenimiento con experiencia se está jubilando.

Podemos monitorear la condición de los equipos con captura de datos con instrumentos portátiles, monitoreo continuo con sensores permanentes, o con una combinación de ambos. La primera opción es su ruta programada, mensual o trimestral, (o la frecuencia que usted quiera) con ultrasonido u otra tecnología. Siempre habrá un lugar para instrumentos portátiles aún si usa la segunda opción. Pero los sensores usados en monitoreo continuo están mejorando y cada vez nos dicen más y más. La tercera opción es, por lo tanto, la mejor. Usar una opción portátil o de medición continua en un equipo en particular, depende de sus modos de falla y de la criticidad.

Tecnología Portátil y Remota

En cuanto a los dispositivos portátiles, hay muchas opciones. Si tiene un iPhone o un Androide, los instrumentos Ultraprobe son fácil de usar, con la tecnología de pantalla táctil. También tenemos la tecnología que le ayudará a hacer la transición de lubricación basada en el tiempo a lubricación basada en la condición (o tiempo optimizado por condición). Tenemos un Sensor de Acceso Remoto (RAS) para ayudarle a medir las áreas donde no puede llegar por razones de seguridad.

Regresemos al motor y a la bomba. Podemos ir y tocarla con un sensor de contacto si estuviera accesible. Seguir el tren de fuerza al motor, y ver el exterior–interior y el interior–exterior, toda la ruta hasta la bomba. Si no estuviera accesible o no estuviera segura, podemos instalar un sensor RAS. Estos se pueden conectar a una caja de interruptores donde podemos tomar hasta ocho lecturas usando nuestro dispositivo portátil. Además de ser más seguro, nos ahorra mucho tiempo.

Pasamos la lectura por medio de una tarjeta SD a nuestra computadora, que nos permite darle seguimiento en una jerarquía de base de datos. Podemos ver la historia, y nos permite graficar esa tendencia. También podemos tomar los datos de una tarjeta SD y ver las grabaciones de sonidos de cada punto individual. Al mirar la grabación de los sonidos, podemos ver un FFT o una forma de onda de tiempo y hacer un análisis más profundo. Basado en dónde vemos las armónicas, podemos decidir cuál clase de defecto tenemos.

Inspección Mecánica

Hablemos de la inspección mecánica, específicamente rodamientos. Estamos haciendo tendencias históricas de los niveles de dB. Un buen rodamiento tendrá un nivel de dB mucho más bajo, y más suave y uniforme, que un rodamiento dañado. El ultrasonido es muy efectivo con rodamientos de baja velocidad—menos de 100 rpm, 20 rpm, o hasta fracciones de rpm. Ya que puede ser muy difícil usar vibración con bajas velocidades, el ultrasonido es un complemento ideal. También se usa con frecuencia en lubricación basada en la condición. Puede apoyar a la vibración y al infrarrojo en la mayoría de las aplicaciones.

Medimos en decibeles. Un aumento de 8 dB es una alarma de lubricación, pero típicamente no hay daño todavía. La lubricación comienza a degradarse y el nivel de fricción sube. Recuerde que el ultrasonido detecta turbulencia y fricción. Simplemente al tomar un registro del sonido, podemos ver que ya sea que sube la amplitud sin frecuencia de fallas ni armónicas presentes, o que si hay armónicas. El primer caso es un problema de lubricación. El último caso es un problema diferente, pero puede haber un problema de lubricación también.

Un aumento de 16 dB indica un alto nivel de alarma. El rodamiento se está dañando, con fallas visuales en el rodamiento o en la pista. Un aumento de 35+ dB indica una falla severa, y usted está arriesgando un evento catastrófico y tiempo muerto no planeado. Asegúrese de quedarse en los niveles inferiores.

Lubricación con asistencia de Ultrasonido

La mayoría (alrededor de 60%) de fallas prematuras de rodamientos están relacionados con la lubricación: lubricación de más, lubricación de menos, lubricante equivocado, o contaminación del lubricante. Los programas tradicionales de lubricación están basados en el tiempo. Bombeas una cierta cantidad de grasa después de un cierto número de horas de operación. ¿Cómo se determinó esa cantidad? El fabricante pudo haber dado lineamientos, pero realmente es muy difícil darle seguimiento al número de horas de operación y muchas personas lubrican los rodamientos de más.

Al usar ultrasonido para escuchar el rodamiento mientras aplicamos lubricante, podemos saber cuándo hemos aplicado suficiente, y también cuándo comenzamos a lubricar de más. ¡Quizás descubras que el rodamiento no necesitaba ser lubricado! Un rodamiento que necesita grasa será ruidoso, y el nivel de ruido bajará al agregar grasa. El nivel de sonido bajará conforme la grasa llega a las superficies, y se nivelará al alcanzar la cantidad ideal de lubricante, si comienza a aplicar de más, el nivel de sonido subirá otra vez.
También puede darle seguimiento a la cantidad de lubricante que realmente usó y compararlo con la cantidad planeada. Pueden ser cantidades muy diferentes, y la planta puede ahorrar mucho dinero al agregar solo lo que se necesite. Mientras escucha al rodamiento, puedes determinar también si hay algún otro problema con el rodamiento.

Sistemas Permanentes de Monitoreo

Digamos que la combinación original motor–bomba es crítica, y que hemos decidido observarlo 24/7. Podemos aplicar un RAS con cuatro sensores. Pero en lugar de mover la caja de interruptores o los sensores individuales a donde podamos medir con un portátil, podemos instalar un sistema permanente de monitoreo. Es como tener una persona de pie allí 24/7, monitoreando esos cuatro sensores simultáneamente. Pero en vez de eso, le podemos decir a esa “caja” lo que queremos que haga por nosotros. Podemos poner niveles de alarmas, y si alguno de esos puntos toca un nivel de alarma, podemos inmediatamente almacenar una lectura, enviar la lectura y el archivo del sonido a nuestro software, y enviar una notificación por email o texto a la persona apropiada.

El software nos permite darles seguimiento a las tendencias, ver los niveles de alarmas, pasar los archivos de sonido por el FFT, y determinar el tipo de falla. Porque la “caja” tiene memoria interna, cuando se toca la alarma, nos permite regresar en el tiempo y ver los eventos que nos llevaron a esa falla. Esto es útil al hacer análisis de causa raíz y encontrando modos de fallas.

Para concluir, el ultrasonido es un candidato excelente para su programa de monitoreo de condición porque tiene una corta curva de aprendizaje. Es posible aprender esta tecnología en pocos meses. El nivel general de dB es un gran indicador, en contraste con el nivel general de vibración, y por eso se ha convertido en la primera línea de defensa para equipos rotatorios. El ultrasonido trabaja muy bien en un amplio rango de aplicaciones. Y podemos analizar el espectro y los datos de tiempo rápida y fácilmente.

SOBRE EL AUTOR

Doug Waetjen
Doug Waetjen Vicepresidente de Operaciones Globales, UE Systems

El Sr. Waetjen ha estado en UE Systems Inc. desde 1988. Ha dado conferencias sobre la tecnología del ultrasonido aerotransportado y estructural, en la mayor parte del mundo industrial, ha publicado numerosos artículos técnicos y ha sido fundamental en la implementación del programa de Ultrasonido para múltiples empresas en todo el mundo. Además de sus esfuerzos para educar y dar conferencias, el Sr. Waetjen es el Vicepresidente de Operaciones Globales para Sistemas de UE, con responsabilidad directa en 15 oficinas en los Estados Unidos y oficinas en Canadá, México, Hong Kong, Holanda e India/Medio Oriente. El señor Waetjen también forma parte del equipo de desarrollo de capacitación de Sistemas UE.