Una de las tecnologías utilizadas para rastrear el estado de los equipos es el monitoreo de vibraciones. Los sensores de vibración se pueden utilizar para proporcionar a los equipos de mantenimiento información sobre las condiciones de los activos clave que podrían provocar fallas en el equipo, lo que les permite evitar la necesidad de realizar reparaciones importantes.
¿Qué es un sensor de vibración?
Un sensor de vibración es un dispositivo que mide la cantidad y frecuencia de vibración en un sistema, máquina o equipo determinado. Esas mediciones se pueden utilizar para detectar desequilibrios u otros problemas en el activo y predecir desgloses futuros.
Por qué necesita monitorear vibraciones
Cualquier empresa que utilice equipos pesados en sus operaciones diarias puede beneficiarse de monitorear vibraciones. Las ventajas de hacerlo incluyen las siguientes:
Comprender las causas de los daños
Cuando un equipo comienza a mostrar signos de desgaste, el análisis de vibraciones puede ayudar con el análisis de la causa raíz (RCA). Al monitorear las vibraciones dentro del activo, puede rastrear la fuente raíz de las vibraciones y los daños posteriores.
Necesidades de reparación de monitores
Si bien el monitoreo de vibraciones puede ayudar con RCA, realmente brilla cuando se usa en mantenimiento predictivo. Cuando se conecta a un CMMS o sistema similar, puede rastrear los datos de vibración en tiempo real. Cuando vea niveles de vibración peligrosamente altos reflejados en los datos, sabrá que necesita realizar trabajos de reparación en el activo conectado.
Mantenga un chequeo general del equipo
El monitoreo de condición depende en gran medida de los sensores, incluidos los sensores de vibración. Al monitorear los datos de vibración de los activos clave, puede ver cómo funcionan durante períodos de tiempo específicos.
Por ejemplo, si actualmente está adaptando su sistema para procesar nuevos materiales, el monitoreo de vibraciones puede ayudarlo a ver si piezas específicas de equipo pueden manejarlo sin desgaste indebido.
¿Cómo funcionan los sensores de vibración?
Un sensor de vibración se conecta directamente a un activo o lo supervisa de forma inalámbrica. Una vez colocado, detectará las vibraciones del activo a través de varios medios, dependiendo del tipo de sensor (más sobre eso a continuación). Con el tiempo, obtendrá dos tipos de datos del dispositivo:
Frecuencia
El primer tipo de datos es la frecuencia o la frecuencia con la que se produce la vibración. Al rastrear cuándo ocurren picos de vibración en un activo determinado, podrá identificar las causas raíz.
Intensidad
El segundo punto de datos que obtendrá es la intensidad de la vibración a medida que se produce. Cuanta más vibración tenga de un equipo, mayores serán las mediciones de intensidad.
A medida que se recopilan estos dos tipos de datos, sus MMC los registrarán en el historial del activo, que luego se puede usar como punto de comparación. A medida que se produzcan fallos, se reflejarán en los datos, y su sistema podrá predecir fallos y fallos futuros comparando los datos actuales con tendencias pasadas.
7 tipos de sensores de vibración
Los sensores de vibración vienen en varias formas. Cada uno de los siguientes tiene sus propias aplicaciones dentro de un entorno industrial.
Galgas extensométricas
Un tipo de sensor de vibración es la galga extensométrica, que es una lámina que se aplica directamente a la superficie de la máquina que se supervisa. La lámina contiene una rejilla conductora de electricidad. A medida que la red se estira o comprime, como cuando esa pieza de equipo vibra, cambia la resistencia eléctrica de la red. Al leer los cambios en la resistencia de la red, una corriente eléctrica que pasa a través de ella tardará más o menos tiempo en pasar.
Esas lecturas se pueden usar para medir la vibración de un objeto en función de cuánto se está «esforzando» el material.»Para que funcionen correctamente, las galgas extensométricas deben estar perfectamente unidas a la superficie, lo que significa que la instalación puede llevar un poco de tiempo.
Acelerómetros
Los acelerómetros, los tipos más comunes de sensores de vibración, miden los cambios de velocidad de un componente dado. Cuando se conecta a un equipo, cualquier vibración reflejará un cambio en la velocidad, lo que hará que el acelerómetro produzca una señal eléctrica. Esa señal se interpreta para producir datos de vibración.
El tipo de acelerómetro más utilizado es un acelerómetro piezoeléctrico, que produce una señal fuerte y clara en la mayoría de las frecuencias. Sin embargo, los acelerómetros piezorresistivos se están volviendo más populares debido al hecho de que son mejores en frecuencias altas y bajas. El inconveniente es que cuestan hasta cinco veces más que los sensores piezoeléctricos.
Corrientes de Foucault
Un sensor de corrientes de Foucault es un sensor sin contacto que produce campos magnéticos que se utilizan para medir el movimiento relativo de un objeto dado. Si el sensor está fijo en su lugar y el objeto está vibrando, ese movimiento se registrará en el campo magnético. Los sensores de desplazamiento capacitivos funcionan de manera similar, pero con fuertes campos eléctricos en lugar de campos magnéticos.
Dado que los sensores de corrientes de foucault miden el movimiento relativo (es decir, el movimiento relativo a la posición del sensor), deben fijarse en su lugar. El hecho de que no necesitan hacer contacto con el activo los hace ideales para activos o configuraciones delicadas.
Desplazamiento láser
Al igual que los sensores de corriente de Foucault, los sensores de desplazamiento láser son sensores sin contacto, excepto que en lugar de usar campos magnéticos y corrientes eléctricas, utilizan un rayo láser con triangulación. El haz está dirigido al activo y se refleja a través de una lente receptora en un elemento receptor. Cualquier cambio en la posición del objeto hará que el haz golpee una parte diferente del elemento receptor.
Giroscopios
Un giroscopio es un sensor de contacto que mide la velocidad angular, que es la rapidez con que algo gira o gira. Lo hacen mediante el uso de la tecnología MEMS (sistemas microelectromecánicos), que proporciona mediciones precisas de cuántos grados gira un objeto por segundo.
En el monitoreo de vibraciones, los giroscopios no se suelen usar solos. En su lugar, se utilizan para complementar los datos que obtendrías de un acelerómetro con datos de orientación.
Sensores de micrófono
Las vibraciones crean sonido, y ese sonido a menudo está más allá del alcance de la audición humana. Los sensores de micrófono, también llamados sensores de presión acústica, pueden proporcionar información básica sobre los cambios que podrían ocurrir en vibraciones de alta frecuencia que los operadores de equipos normalmente no podrían detectar.
Los sensores de micrófono tienen la ventaja de ser altamente rentables, aunque la información que proporcionan es bastante limitada.
Medidores de vibración
Un medidor de vibración es un dispositivo portátil que se utiliza para analizar datos de vibración y colocarlos en un formato legible. A menudo incluyen acelerómetros, pero los modelos que no lo hacen se pueden conectar a un acelerómetro instalado para darle una visión rápida del estado actual del activo.
Los tipos de máquinas que utilizan sensores de vibración con detección de vibraciones
son altamente eficaces para supervisar el estado de una amplia gama de máquinas. De hecho, el 90% de las máquinas pueden beneficiarse de la monitorización de vibraciones. A continuación se presentan algunos ejemplos.
Bombas de agua
Las bombas de agua son piezas importantes de equipo en la industria del agua y las aguas residuales. Si las bombas de agua y los condensadores dejan de funcionar, pueden dejar a miles de personas sin acceso a agua limpia y causar grandes daños al medio ambiente.
Los sensores de vibración ayudan a garantizar que los rodamientos, motores y ventiladores de las bombas de agua y los condensadores funcionen sin problemas, lo que proporciona una advertencia avanzada de posibles problemas si las lecturas comienzan a ser un poco difíciles.
Motores, cajas de cambios y correas
Cualquier activo con un motor, caja de cambios o sistema de correa depende de componentes giratorios, lo que significa que el monitoreo de vibraciones puede desempeñar un papel vital en el monitoreo de condición de esas máquinas.
El monitoreo de vibraciones en este tipo de sistemas puede evitar que los desequilibrios menores en máquinas individuales se conviertan en interrupciones importantes en todo el sistema. Por ejemplo, la industria de alimentos y bebidas utiliza enfriadores con motores. Si el motor se apaga, el enfriador no puede hacer su trabajo y se pierden miles de dólares en productos alimenticios.
Ventiladores y compresores
Ventiladores y compresores, como los que se utilizan en la mayoría de las máquinas industriales y sistemas de ventilación, utilizan equipos giratorios que deben funcionar sin problemas. Si un sistema de ventilador o compresor comienza a mostrar signos de desequilibrio o desgaste, eso se reflejará en los datos de vibración recopilados, lo que permitirá a los equipos de mantenimiento detectar problemas en el sistema con la suficiente antelación para minimizar los costos de reparación.
Turbinas eólicas
Quizás las piezas más grandes de equipos rotativos son turbinas eólicas, que giran entre 5 rpm y 30 rpm. Realizar controles de rutina en turbinas eólicas puede llevar mucho tiempo y ser peligroso, dadas las alturas (de más de 300 pies) y los movimientos del rotor involucrados.
Para reducir los costos de monitoreo de turbinas eólicas y preservar la seguridad de los técnicos, el monitoreo de vibraciones puede proporcionar datos consistentes y precisos sobre el estado actual de cada turbina en un parque eólico. Si aparece un desequilibrio, es una señal para enviar a un técnico a arreglarlo.
Rodamientos
La mayoría de los equipos giratorios utilizan rodamientos para mantener las piezas en movimiento. Mezcladores, turbinas, motores y ejes de ruedas hacen uso de rodamientos para mantener todo girando sin problemas.
Para seguir haciendo su trabajo, los rodamientos necesitan lubricación. Si pasan demasiado tiempo sin él, se muelen y desgastan, causando vibraciones adicionales en el activo. En el momento en que el rectificado se vuelve audible para los oídos humanos, a menudo es demasiado tarde: es probable que el sistema de rodamientos necesite un reemplazo.
El seguimiento de la vibración causada por los sistemas de rodamientos puede alertar a los equipos de mantenimiento de la necesidad de engrase de una máquina, evitando el costo de reparaciones más costosas más adelante.
Combinación de sensores de vibración con CMMS de mantenimiento
Para aprovechar al máximo los sensores de vibración, necesita un sistema que pueda recopilar y analizar los resultados. De lo contrario, toda esa instrumentación no te servirá de mucho.
Un CMMS puede registrar y gestionar los datos de vibración que recopila de sus sensores, lo que le permite tomar decisiones de mantenimiento inteligentes e incluso crear automáticamente órdenes de trabajo cuando las cosas se desequilibran.
Alertas en tiempo real
A medida que sus sensores recopilan datos, sus MMCS registrarán esa información y la utilizarán para anticipar cuándo pueden surgir problemas futuros. Cuando los datos de vibración cruzan ciertos límites, recibirá una alerta tan pronto como ocurra.
Informes de fallos
Los informes generados a partir de los datos le ayudan a ver cómo le está yendo a su equipo, hacer un seguimiento de los fallos y tomar decisiones informadas sobre los procedimientos de mantenimiento futuros. Puede planificar el mantenimiento exactamente cuando es necesario en lugar de realizarlo demasiado pronto o demasiado tarde.
Monitoreo sencillo
El uso de un CMMS junto con el monitoreo de vibraciones le permite vigilar de cerca sus máquinas, lo que facilita la vigilancia de posibles problemas y la programación de las tareas de mantenimiento necesarias.
Para comenzar a rastrear el equipo de su instalación, pruebe el mantenimiento de forma gratuita.
Conclusiones clave
Los sensores de vibración son una excelente manera de supervisar el estado de los activos clave. Proporcionan información precisa sobre cómo funcionan los equipos individuales, y los datos que proporcionan pueden ayudarlo a anticipar cuándo pueden ocurrir necesidades de mantenimiento futuras. El resultado final es un proceso de mantenimiento más ágil y un mejor estado de la máquina.