Monitoreo de Torque – El arma secreta

Monitorear torque se está convirtiendo en una práctica cada vez más común, presente en industrias como la del cemento, la industria marina y la de generación de electricidad. Permite a los usuarios tener un mejor entendimiento de las demandas operacionales de sus máquinas y hace posible la detección de fallos, especialmente en casos donde un diagnóstico mediante análisis de vibraciones se hace difícil. De esta manera, los usuarios pueden hacer las correcciones necesarias para asegurar una operación fluida y evitar fallos inesperados.

Las máquinas son herramientas especialmente diseñadas para realizar tareas específicas. Para poder hacer eso, convierten la energía en trabajo. Veamos el caso de un elevador de cangilones por ejemplo. La energía fluye a través de cada uno de los componentes de la máquina, desde el motor, pasando por el reductor, hasta llegar al elevador. El motor convierte la energía eléctrica en energía mecánica, el eje del motor y el eje de entrada del reductor están unidos mediante un acople, y a su vez el eje de salida está también acoplado al eje de entrada del elevador. Al igual que cualquier cadena, un tren de máquinas es sólo tan fuerte como su eslabón más débil.

Torque 1

Dependiendo de las demandas operacionales del elevador de cangilones, que podemos ver como la carga, la potencia entregada por el motor variará. La fuerza que en realidad hace rotar a cada eje se llama torque o par motor, y es directamente proporcional a la potencia. Esto significa que cuando queremos mantener una determinada velocidad de operación en nuestro proceso, y la carga aumenta, el motor debe entregar más potencia, y hace esto aumentando el torque.

Echando un vistazo más de cerca a los elementos involucrados en esta cadena de transmisión, tales como los dientes de los engranajes de la caja reductora y los diferentes ejes, podemos encontrar un gran número de partes que pueden fallar si no son capaces de resistir la torsión debido al torque aplicado. Una ruptura en cualquiera de estos elementos puede ser atribuida a distintas razones, tales como fallas de diseño, baja calidad del material, incorrecta selección de alguno de los componentes, incorrecta operación de la máquina, o condiciones extremas de trabajo, que no fueron consideradas en el diseño original de la máquina, sólo por nombrar algunas.

Mediciones de torque en un elevador de cangilones (caso práctico PRÜFTECHNIK).

El Centro de Servicios y Diagnósticos de PRÜFTECHNIK Condition Monitoring realizó mediciones de torque a un elevador de cangilones de una fábrica de cemento. Este servicio fue solicitado por el cliente debido a rupturas en algunos engranajes dentro del reductor (Figura 1). El cliente nos había reportado que el reductor llevaba varios años funcionando sin problemas. Sin embargo, en los 2 últimos años habían habido dos incidentes separados con sólo siete meses entre uno y otro.

torqeu 3

Figura 1. Dientes rotos en un reductor de un elevador de cangilones

Las galgas tensiométricas y la instrumentación necesaria fue instalada en el eje de salida del reductor (Figura 2). Junto a los componentes de medición de torque, se instalaron adicionalmente acelerómetros para la medición de vibraciones. Con el fin de poder lograr una correlación entre las mediciones de torque y vibración, se empleó un VIBGUARD, un sistema de monitoreo de condiciones multicanal desarrollado por PRÜFTECHNIK, que permite la medición sincrónica de todas las señales. La máquina fue monitorizada en condiciones de producción normal, en vacío (sin carga) y durante el arranque.

Torque 4Figura 2. Galga tensiométrica y lugar del montaje en el eje

Las lecturas iniciales del torque estático mostraron ligeras oscilaciones durante la operación normal (Figura 3), sin embargo esto no es inusual en este tipo de máquinas, y no sobrepasan el torque nominal del eje de salida del reductor.

Torque 5Figura 3. Torque estático, lecturas cada segundo

El próximo paso fue medir la carga durante el arranque de la máquina. Debido a que este proceso es muy corto y altamente variable, se debe medir el torque dinámico, que es el componente AC de la señal. En este caso fue necesario medir una señal de alta resolución.

La figura 5 muestra que aunque el pico más alto está apenas sobre los 29.400 N.m, que es el valor de torque nominal, hay un torque negativo presente, el cual refleja un comportamiento inusual del acoplamiento hidráulico.

Figura 4. Medición de torque dinámico durante el arranque

Por último, el torque fue también medido durante operación a carga máxima. Analizando la señal, las oscilaciones pueden ser claramente observadas, pero con impactos de mayor amplitud superpuestos, entre los cuales hay aproximadamente 45 segundos de separación. De la señal original se realizó un análisis FFT con el objetivo de encontrar las frecuencias de la vibración torsional (Figuras 5 y 6). En el espectro de frecuencias, un pico dominante se puede identificar a 3,5Hz, que es la frecuencia de paso de los baldes o cangilones.

Torque 7Figura 5. Torque dinámico durante operación a carga máxima

Torque 8Figura 6. Espectro de frecuencias de la señal de torque dinámico

Al finalizar este servicio, se recomendó al cliente reducir la cantidad de aceite en el acople hidráulico y reducir la tensión en la correa de los baldes para intentar eliminar el componente negativo de torque. A largo plazo, se le debe reducir el peso a los baldes, o se debe intercambiar el reductor por uno más fuerte.

Conclusión

Cuando se trata de proteger las máquinas, la combinación de mediciones de torque con el monitoreo de condiciones y de proceso ofrecen una ventaja única. Analizando de cerca el torque, se puede evaluar directamente  los requerimientos operacionales de la máquina, detectar una incorrecta operación e incluso fallas de diseño.

La medición de torque puede ser realizada como servicio, llevada a cabo temporalmente con un colector de datos portátil, o puede ser permanente, donde la señal de torque es constantemente analizada por un sistema de monitoreo de condiciones en línea. No importa si la máquina es nueva o vieja, las mediciones de torque pueden ser implementadas en cualquier momento.

En máquinas críticas para la producción, es recomendable implementar un sistema de monitoreo en línea de vibraciones y torque. En la mayoría de los casos, los costos de reparación de un fallo inesperado de la máquina y el valor total de la pérdida de producción, sobrepasan la inversión inicial para la implementación de dicho sistema.

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Caso de Éxito: ALINEACIÓN CON EJE CARDÁN

Hechos

Una empresa de fabricación de equipamiento y maquinaria para la industria cementera y minera situada en Australia Occidental, se puso en contacto con  una compañía dedicada a la Instrumentación Industrial y servicios especializados para diversos sectores, que opera en Australia desde hace veinte años para adquirir una abrazadera cardan con el fin de alinear un tren de máquinas con dos ejes cardan con una disposición de:

       Poleas > Engranaje > Motor

Querían utilizar su equipo Rotalign Ultra iS de Pruftechnik para realizar el trabajo que se llevaría a cabo en una mina de oro situada en Australia Occidental.

Uno de los ejes cardan, pesaba más de 7.500 kg con una longitud alrededor de los 4 m. , el otro era mucho más pequeño y ligero. Originalmente el plan era realizar la alineación con el eje desacoplado ya que esta era la única opción.

Por lo general, el tener que desmontar estos ejes hubiese llevado un día lleno de dificultades tales como:

• Alquilar o contratar grúas

• Preparar un acceso para facilitar la entrada de la grúa

• Proceso de evaluación de riesgos laborales

• Montar los ejes después de la alineación

• Posible daño de la máquina durante la extracción y el remplazo

*Para llevar a cabo este proceso se necesitarían hasta dos días de trabajo con un equipo de 4-5 personas, lo que supondría gastos considerables tanto de personal como del alquiler de grúa durante los días que se prolongue la labor.

NUEVO MÉTODO DE ALINEACIÓN CON ABRAZADERA PARA EJES CARDAN.

En septiembre de 2013 Prüftechnik anuncia el lanzamiento de las nuevas abrazaderas para alinear ejes cardan, lo que permitiría alinear estos ejes sin necesidad de desmontarlos.

Teniendo en cuenta el tiempo requerido para realizar este trabajo, se solicitó urgentemente a Prüftechnik el set de abrazaderas que acababan de anunciar pero estas aún no se habían empezado a comercializar ya que Prüftechnik trabajaba para lanzar la nueva versión de firmware 3.03 para Rotalign Ultra la cuál permitiría utilizar estas nuevas funciones.

Tanto las abrazaderas como la actualización de  Rotalign Ultra estaban ya listas y disponibles para realizar el trabajo. Las instrucciones pertinentes fueron facilitadas al experimentado equipo, el cuál era más que de confianza para desempeñar esta labor con las nuevas abrazaderas y el firmware del Rotalign ultra iS.

PROCEDIMIENTO DE ALINEACIÓN

Una vez comenzó el trabajo de alineación la colocación de las abrazaderas en los ejes cardan y las mediciones tomaron únicamente 15 minutos.

La medición y colocación de las abrazaderas es prácticamente igual que en una medición de acoplamientos giratorios;

1 – Montar las abrazaderas utilizando  las cadenas que se suministran.

2 – Introducir dimensiones y tomar las mediciones.

Utilizar las nuevas abrazaderas cardan es extremadamente fácil. El tutorial y las instrucciones en pantalla sirven de recordatorio y son muy fáciles de entender.

Cardán caso

En la máquina móvil (en la cuál se van a realizar las correcciones), se monta el receptor usando la abrazadera de brazo giratorio y en la máquina fija se usa la abrazadera estática para montar el láser. A medida que se hace girar el eje para tomar un nuevo punto de medición, la abrazadera de brazo giratorio se hace girar en la base y el receptor es movido a lo largo de los postes para intersectar el haz del láser  y se registra la medición. La rotación del eje se repite en varios puntos diferentes para medir el estado de alineación.

Cardan case

Se tomaron las mediciones requeridas y fueron comprobadas, el trabajo se completó, y todo ello sin necesidad de desmontar el eje cardan de 7.500kg.

AHORRO DE TIEMPO Y DINERO

Por el hecho de que la  alineación tome un tiempo crítico de parada, el ahorro de aproximadamente dos días fue altamente significativo, por no hablar de la reducción de mano de obra y la supresión de los costes de alquiler de grúas y riesgos. Hay más máquinas idénticas en este sitio con paradas programadas para un futuro próximo. El ahorro de tiempo será de semanas con probablemente 150-200 horas de mano de obra ahorradas.

 

*Para mayor información por favor, póngase en contacto con PRÜFTECHNIK España: contacto@pruftechnik.es

 

 

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PRÜFTECHNIK – SIMRO, la alianza que nos acerca a ti…

PRÜFTECHNIK y SIMRO firman un acuerdo con el que se pretende una mayor proximidad a nuestros clientes y un mayor crecimiento mediante la ampliación de nuestra capacidad comercial que hará llegar nuestra tecnología a más industrias en la península ibérica.

La alianza PRÜFTECHNIK-SIMRO nos permitirá dar un servicio mejorado y poder ser más eficaces  al tener mayor cobertura nacional, ahorrándonos costes de desplazamientos tanto de técnicos como de ingenieros de venta, pudiendo así ofrecer precios más competitivos en servicios al alcance de la pequeña, mediana y gran industria. Así mismo una mayor cercanía con el cliente, se traduce en dar un servicio de mayor calidad, posible gracias a nuestro nuevo socio tecnológico SIMRO que a su vez utiliza su red de distribuidores industriales líder en el mercado ibérico A4MRO.

Nuestro objetivo es mantener la calidad de servicio vinculada a una relación de cercanía y una orientación a largo plazo.

Logo Pruf.     137_ThumbSimro basa sus métodos de negocio en la innovación continua, buscando dotar al cliente de una solución integral al suministro y servicio de MRO en todas sus líneas y pretende ganar la confianza de sus clientes afianzando los servicios más complejos y difíciles, para ello dispone de 6 técnicos repartidos por distintos puntos de la península, los cuáles reciben de manera continuada formación en alineación y análisis de vibraciones además de los equipos para poder llevar a cabo los servicios y por supuesto, todo el apoyo técnico necesario por parte de PRÜFTECHNIK.

“Creemos que se necesitan soluciones integrales agrupadas con las que cubrir la fiabilidad, la disponibilidad, seguridad y mantenibilidad de sus activos productivos, manteniendo un equilibrio entre calidad del servicio y precio adaptable”.

El acuerdo SIMRO-PRÜFTECHNIK se basa en la colaboración y complementación de capacidades que PRÜFTECHNIK puede aportar a SIMRO y SIMRO a PRÜFTECHNIK.

PRÜFTECHNIK provee la tecnología, formación y asesoramiento a técnicos y comerciales de Simro, éste a su vez proporciona a PRÜFTECHNIK la comodidad de utilizar su red comercial de más de 20 delegaciones de socios A4MRO repartidas por toda la península para ofrecer sus equipos y servicios, pudiendo así penetrar en gran infinidad de plantas industriales de diversos sectores, haciendo más fácil y eficiente la actividad de los ingenieros de ventas de Prüftechnik.

Marc Gardella, director de Simro, anhela hacer de la alianza Prüftechnik-Simro, una consultoría estratégica en servicios económicos y financieros aplicados al mantenimiento y la fiabilidad.

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Un sensor, innumerables ventajas

En el análisis de vibraciones existe un elemento significativo primordial: los transductores de aceleración o acelerómetros. Sin embargo, a la hora de obtener las mediciones más fiables y precisas es necesario tener muy en cuenta aspectos como la selección del acelerómetro adecuado a la medida que se va a realizar y la forma de montaje.

Por regla general los transductores son elementos que transforman movimientos mecánicos en señales eléctricas, pero pueden ser de tres tipos distintos, dependiendo de la magnitud a medir:

Transductores de desplazamiento o sondas de proximidad.

Empleados para medir la alineación de ejes de turbinas, bombas grandes y compresores centrífugos, su montaje es permanente y son idóneos para velocidades de giro reducidas y bajas frecuencias.

Transductores de velocidad.

Funcionan bajo el principio de inducción electromagnética y se emplean para maquinaria cuyas frecuencias de fallo oscilan entre 10 Hz y 2000 Hz. Son de mayor tamaño que otro tipo de transductores y sensibles a los campos magnéticos y de temperatura.

Transductores de aceleración o acelerómetros.

Son los transductores más utilizados porque abarcan un amplio rango de frecuencias, mantienen una adecuada precisión a altas temperaturas y frecuencias (de 5 Hz a 20 kHz) y resisten a condiciones industriales. Están constituidos por unos cristales piezoeléctricos que, al ser excitados por la fuerza vibratoria, generan una señal eléctrica de salida directamente proporcional al valor de la aceleración de la vibración.

Como inconveniente cabe reseñar que los acelerómetros tipo ICP (Integrated Circuit Piezoelectric) necesitan un circuito amplificador de la señal integrado, que requiere un tiempo de estabilización de varios segundos antes de comenzar una medición.

También existen acelerómetros específicos para aplicaciones especiales, como los de alta sensibilidad, elevadas temperaturas o atmósferas explosivas. Incluso es posible tomar medidas en tres direcciones desde una misma posición a través de los acelerómetros triaxiales.

Es importante tener en cuenta su montaje porque las características de la señal obtenida de la vibración pueden verse influenciadas por el tipo y la forma en que se realiza. La manera más recomendable del montaje es la atornillada, ya que cuanto más rígida sea la unión entre acelerómetro y máquina, mejor será la respuesta de frecuencia y fiabilidad de la lectura.

Aunque Prüftechnik dispone de una amplia gama de acelerómetros para todo tipo de necesidades, destaca un diseño revolucionario capaz de realizar simultáneamente, con un mismo sensor, mediciones de vibración de maquinaria, condición de rodamientos y cavitación de bombas, a diferencia del resto de sensores ICP convencionales. Se trata del acelerómetro Tandem-Piezo, una patente de Prüftechnik que además, mide generando una señal en corriente (Current Live Drive) que no necesita amplificación y es menos vulnerable a interferencias y distorsiones.

La fuerte carcasa de caucho permite el uso de este instrumento en condiciones difíciles de trabajos diarios. Además, su punta redonda minimiza la resonancia de contacto.

Es fundamental elegir correctamente el acelerómetro a emplear teniendo en cuenta una cantidad razonable de factores, como son la sensibilidad, el rango de frecuencias y su margen de error, la frecuencia de resonancia y la forma de montaje.

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La alineación de máquinas con eje Cardán ya es posible

Realice su trabajo con mayor precisión y en mucho menos tiempo, ya no es necesario desmontar el eje Cardán

Desde ahora, los ejes cardán ya pueden permanecer en su posición. ¡Se acabaron las mediciones largas y complicadas!

Los ejes cardán son un tipo de acoplamiento muy común en muchas industrias tales como la de la pulpa y papel, la naval, el transporte, el acero, la automoción, el cemento, etc. Gracias a unas abrazaderas especialmente diseñadas, el nuevo firmware 3.03 de la plataforma ROTALIGN Ultra introduce una nueva forma de alinear máquinas acopladas mediante un eje cardán.

Sin necesidad de remover el acoplamiento Cardán de su sitio, la alineación de estos ejes pasa a ser tan sencilla como la de un eje normal. Tanto el láser como el sensor se montan fácilmente en los ejes de cada máquina utilizando unas abrazaderas especialmente diseñadas, por lo que el acoplamiento puede rotarse de forma manual mientras se toman las mediciones. Al contrario que en otros métodos anteriores, no es necesario retirar el eje cardán y simular el eje rotacional. Esto se traduce en una mayor calidad de la medición y mucho menos tiempo.

ROTALIGN-Ultra-iS_Cardan Shaft_frontal_360Px

Con el nuevo firmware ROTALIGN Ultra, PRÜFTECHNIK salva la brecha de la alineación de ejes cardán y presenta una nueva forma de alineación.

Puntos destacados:

• Solución única en el mercado impulsada por la tecnología de ROTALIGN Ultra iS
• Ahorro de horas de trabajo al evitar el desmontaje del eje cardán
• No es necesario el alquiler de grúas ni la realización de complicadas maniobras en
espacios pequeños
• Abrazaderas de diseño especial para un rápido ajuste de la medición
• La medición es posible incluso cuando el ángulo de rotación es restringido
• Mediciones de gran calidad basadas en el actual centro de rotación del eje

Vídeo demostrativo:

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La calibración supera la ficción

Como ocurre con la gran mayoría de los equipamientos mecánicos e informáticos en general, el uso diario que soportan a consecuencia del elevado ritmo de trabajo de las industrias perjudica y deteriora paulatinamente sus funciones.

A este “estrés” hay que añadir otra clase de factores que pueden influir de forma negativa, como son el propio envejecimiento de las máquinas o los cambios de temperatura, por citar algunos. Una serie de inconvenientes que acarrean que, poco a poco, se vaya perdiendo confianza en la calidad del producto, ya que nadie asegura que no haya peligro durante su uso.

Calibrar es seguridad

Con el objetivo de evitar este tipo de circunstancias adversas se lleva a cabo un proceso llamado calibración. Se trata de comparar lo que indica la máquina con lo que debería indicar de acuerdo a su patrón de referencia. Por esta razón, el procedimiento de calibración aporta una seguridad especial a los productos y servicios que ofrecen las empresas, ya que ratifica que las especificaciones propias de los equipos con los que trabajan están correctamente preparadas para asegurar el buen funcionamiento del proceso de producción.

La labor de calibración debe responder además a unos requisitos propios de calidad que garantice la fiabilidad y trazabilidad de las medidas. Dependiendo de cuáles sean los detalles específicos de calidad, se suministra una certificación anual o bianual del sistema. Esto ocurre también a la hora de seleccionar un sistema de alineación láser. Y es que la habilidad de verificar la precisión de la calibración es significativa en cualquier sistema de medición.

Para llevar a cabo esta misión se mide el desplazamiento del láser de la misma forma que se produciría en una medición rutinaria, es decir, desplazándolo en pequeños incrementos y comparándolo con indicadores de desplazamiento calibrados. Se realiza un gran número de mediciones en cada detector. La exactitud de la construcción del sensor de desplazamiento angular (inclinómetro electrónico) también se verifica. A partir de aquí, y con ayuda de un software específico, se calcula el porcentaje de error de cada medición de posición.Nuestros sistemas de alineación no necesitan calibración. ¿No?

Resulta habitual encontrarse con este tipo de afirmaciones tajantes. Lo que no implica que sean ciertas. Es más, los sistemas de alineación láser no son diferentes del resto de sistemas de medición, por lo que, cuando hay que confirmar su precisión, hay que saber calibrarlo de forma adecuada y certificada.

Es el caso de Prüftechnik y sus sistemas de alineación láser, un proceso de producción que cumple rigurosamente con la norma ISO9000. Siguiendo la idea del refrán popular ‘más vale prevenir que curar’, calibrar a tiempo puede garantizar años de resultados precisos.

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PRÜFTECHNIK amplía PROMO PACK 2013, un paquete de Servicio de Mantenimiento compuesto por tres productos innovadores

PRÜFTECHNIK S.L. ha decidido ampliar hasta el próximo 31 de diciembre la novedosa promoción que puso en marcha el pasado mes de julio. Se trata de PROMO PACK 2013, un paquete de Servicio de Mantenimiento compuesto por tres equipos: SHAFTALIGNEDDYTHERM y PULLALIGN Lite, que incluye una jornada de formación para el uso de estos productos.

Los equipos que componen esta oferta de PRÜFTECHNIK son:

SHAFTALIGN es un sistema de alineación láser de ejes. Es preciso y rápido.

SHAFTALIGN

  • Uso intuitivo y fácil de usar.
  • Pantalla TFT a color y conectividad USB.
  • Inclinómetro electrónico integrado.
  • Reduce los fallos mecánicos en sus máquinas rotativas.
  • Reduce el consumo de energía.

Por su parte, EDDYTHERM es un nuevo calentador de rodamientos portátil, compacto y ligero. Se trata de un producto de reciente creación que permite un rendimiento excepcional de calefacción con una estructura extremadamente ligera. 

EDDYTHERM

  • Calienta un rodamiento de hasta 5 kilogramos a 110ºC en menos de 4 minutos.
  • Mejora las técnicas de montajes de rodamientos.
  • Realiza labores de mantenimiento con una herramienta fácil de transportar.

Y, en tercer lugar, PULLALIGN Lite es un equipo para la alineación de poleas con láser.

Pruftechnik Pullalign

  • Alarga la vida de correas y poleas, y reduce su desgaste y la vibración de la máquina.
  • Disminuye el consumo de energía.
  • Restringe el tiempo de paradas imprevistas y mejora la seguridad del equipo.
  • Fácil de usar, requiere un único operador.

Para obtener más información sobre este Paquete de Servicio de Mantenimiento, pulse aquí. Si desea consultar cualquier aspecto sobre esta oferta puede hacerlo a través de Sandra Parralo (sandra.parralo@pruftechnik.es). 

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