Consejos en Dos Minutos  

Posibles métodos analíticos para la supervisión basada en condiciones

Thomas Brand
Thomas Brand | Field Applications Engineer, Analog Devices, Inc

El análisis de los estados de la máquina en CBM se puede realizar utilizando varios métodos. Los métodos más comunes son el análisis en el dominio de tiempo, el análisis en el dominio de frecuencia y una combinación de los dos.

  1. Análisis basado en el tiempo

En el análisis de vibración en el dominio del tiempo, se considera el valor efectivo (cuadrado medio raíz, o rms para abreviar), el valor de pico a pico y la amplitud de vibración (ver figura a continuación).

Amplitud, valor efectivo y valor pico a pico de una señal de vibración armónica.

El valor de pico a pico refleja la desviación máxima del eje del motor y, por lo tanto, permite extraer conclusiones sobre su carga máxima. El valor de amplitud, en cambio, describe la magnitud de la vibración que se produce e identifica eventos de choque inusuales. Sin embargo, no se considera la duración o la energía durante el evento de vibración y, por lo tanto, la capacidad destructiva. Por lo tanto, el valor efectivo suele ser el más significativo porque considera tanto el historial de tiempo de vibración como el valor de amplitud de vibración. Una correlación para el umbral estadístico para la vibración rms se puede obtener a través de las dependencias de todos estos parámetros en la velocidad del motor.

Este tipo de análisis resulta ser muy simple porque no requiere conocimientos fundamentales del sistema ni ningún tipo de análisis espectral.

  1. Análisis basado en frecuencia

Con el análisis basado en frecuencia, la señal de vibración que cambia temporalmente se descompone en sus componentes de frecuencia a través de una rápida transformación de Fourier (FFT).La gráfica de espectro resultante de magnitud frente a la frecuencia permite la monitorización de componentes de frecuencia específicos, así como sus armónicos y bandas laterales, como se muestra en la figura siguiente.

Gráfica de espectro de vibración vs. frecuencia.

El FFT es un método generalizado utilizado en el análisis de vibraciones, especialmente para detectar daños en los rodamientos. Con él, se puede asignar un componente correspondiente a cada componente de frecuencia. A través de la FFT, se puede filtrar la frecuencia dominante de los pulsos repetitivos de ciertas fallas causadas por el contacto entre los elementos rodantes y las regiones defectuosas. Debido a sus diferentes componentes de frecuencia, se pueden diferenciar diferentes tipos de daño en los rodamientos (daño en la carrera exterior, en la carrera interna o en el rodamiento de bolas).Sin embargo, se necesita información precisa sobre el rodamiento, el motor y el sistema completo para ello.

Además, el proceso FFT requiere que los bloques de tiempo discretos de la vibración se registren y procesen repetidamente en un microcontrolador. Aunque esto requiere un poco más de potencia informática que el análisis basado en el tiempo, conduce a un análisis más detallado del daño.

  1. Combinación de análisis basados en tiempo y frecuencia

Este tipo de análisis es el más completo porque combina las ventajas de ambos métodos. El análisis estadístico en el dominio del tiempo proporciona información sobre la intensidad de vibración del sistema a lo largo del tiempo y al mismo tiempo si está o no dentro del rango permisible. El análisis basado en frecuencia permite el seguimiento de la velocidad en forma de la frecuencia fundamental, así como otros componentes armónicos necesarios para la identificación precisa de los síntomas de la falla.

El seguimiento de la frecuencia fundamental es especialmente decisivo porque los valores efectivos y otros parámetros estadísticos cambian con la velocidad. Si los parámetros estadísticos cambian significativamente con respecto a la última medición, se debe comprobar la frecuencia fundamental para evitar posibles falsas alarmas.

Un cambio en los valores medidos respectivamente a lo largo del tiempo es común a los tres métodos analíticos. Un posible método para monitorear el sistema puede implicar primero registrar la condición saludable, o generar una llamada huella digital. A continuación, se compara con los datos registrados constantemente. En el caso de desviaciones excesivas o cuando se superan los valores umbral correspondientes, es necesaria una reacción. Como se muestra en la figura siguiente, las posibles reacciones pueden ser advertencias (2) o alarmas (4).Dependiendo de la gravedad, las desviaciones también pueden requerir una intervención inmediata del personal de servicio.

Valores de umbral y reacciones para el FFT.

Este consejo adaptado del artículo de tecnología.

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SOBRE EL AUTOR

Thomas Brand
Thomas Brand Field Applications Engineer, Analog Devices, Inc

Thomas Brand comenzó su carrera en Analog Devices, Inc., en Múnich en octubre de 2015 como parte de su tesis de maestría. De mayo de 2016 a enero de 2017, formó parte de un programa de prácticas para ingenieros de aplicaciones de campo en Analog Devices. Después, en febrero de 2017, pasó a la función de ingeniero de aplicaciones de campo. Dentro de este cargo, es el principal responsable de los grandes clientes industriales. Además, se especializa en el área temática de Ethernet industrial y apoya asuntos relacionados en Europa Central. Estudió ingeniería eléctrica en la Universidad de Educación Cooperativa en Mosbach antes de completar sus estudios de postgrado en Ventas Internacionales con una maestría en la Universidad de Ciencias Aplicadas en Constanza. Se le puede contactar a thomas.brand@analog.com.

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