Cómo los sensores de vibración impulsan el mantenimiento predictivo y reducen el tiempo de inactividad

Los sensores de vibración permiten un mantenimiento predictivo más inteligente

Los equipos de fabricación modernos aumentan la eficiencia de las operaciones, pero cuando ocurren averías inesperadas, pueden costar miles de dólares por hora en productividad perdida, reparaciones y mano de obra. Afortunadamente, los sensores de vibración remotos pueden usarse para desarrollar una estrategia de mantenimiento predictivo inteligente que minimice las fallas de equipos y el costoso tiempo de inactividad.

Al registrar y estudiar los patrones vibracionales de los equipos críticos, es posible detectar anomalías e identificar cambios en el comportamiento operativo de un activo para que los problemas puedan abordarse antes de la falla.

Este artículo explica los procedimientos y beneficios del monitoreo de vibración remoto, así como el papel que desempeñan los sensores de vibración, para que pueda diseñar una estrategia de mantenimiento predictivo que reduzca el tiempo de inactividad no planificado y aumente la rentabilidad.

¿Qué hace un sensor de vibración?

La mayoría de las máquinas vibran durante la operación normal, pero la vibración excesiva puede causar desgaste, acortar la vida útil de la maquinaria y crear desequilibrios que dañan componentes en equipos industriales. Los patrones de vibración anormales también indican posibles problemas mecánicos en los equipos.

Implementar un programa de monitoreo de vibración como parte de una estrategia de mantenimiento general hace posible detectar cambios en la vibración a medida que ocurren, para que los problemas potenciales puedan reconocerse, diagnosticarse y repararse antes de la avería.

En el corazón de un programa de monitoreo de vibración está un sensor de vibración, que mide y registra la frecuencia y amplitud de las vibraciones en equipos industriales. Los datos recopilados proporcionan información vital sobre la salud de su maquinaria.

El monitoreo de vibraciones ayuda a los fabricantes a:

• Detectar fallas en rodamientos.
• Identificar desalineación.
• Detectar desequilibrio.
• Revelar holgura o desgaste.

Esta información respalda el mantenimiento predictivo, permitiendo programar reparaciones cuando sea necesario, minimizando el tiempo de inactividad y las reparaciones costosas.

Los beneficios del monitoreo de vibración

Un programa de monitoreo de vibración debe incluirse en todas las estrategias de mantenimiento, incluyendo mantenimiento basado en condición, predictivo y prescriptivo, ya que ofrece una variedad de beneficios que ahorran tiempo y dinero, incluyendo:

• Ahorro de costos: El monitoreo de vibración identifica fallas potenciales de equipos antes de que ocurran, minimizando el tiempo de inactividad no planificado y las reparaciones, que pueden costar miles de dólares por hora y causar estragos en los cronogramas de producción.
• Mejora del tiempo de actividad: El monitoreo de vibración permite la detección temprana de problemas de maquinaria antes de que afecten negativamente el rendimiento y las operaciones. Los equipos monitoreados funcionan con mayores niveles de eficiencia, fiabilidad y tiempo de actividad.
• Identificación de intervalos de mantenimiento correctos: En lugar de realizar tareas de mantenimiento en un calendario basado en el tiempo, el monitoreo de vibración permite realizar actividades de mantenimiento según sea necesario. Esto extiende el tiempo entre intervalos de mantenimiento, reduce el mantenimiento y los costos laborales innecesarios y maximiza la disponibilidad de la máquina.
• Reducción de costos energéticos: Los equipos que sufren desgaste, desequilibrios y desalineación no funcionan eficientemente. Al identificar y corregir problemas relacionados con la vibración, las máquinas funcionan de forma óptima y consumen menos energía.
• Mejora de la gestión de activos: La información recopilada de un programa de monitoreo de vibración proporciona una mejor comprensión de los activos de la instalación al ofrecer información sobre la salud y la vida útil del equipo, permitiendo decisiones informadas sobre si reparar o reemplazar activos.

¿Cómo se mide la vibración?

El monitoreo de vibración es un proceso de cinco pasos que incluye:

1. Recopilación de datos de vibración: Los datos de vibración pueden recopilarse usando dispositivos portátiles, sensores cableados o sensores remotos (inalámbricos). El uso de sensores cableados o inalámbricos hace que el trabajo sea menos consumidor de tiempo y reduce las posibilidades de introducir errores en los datos porque los técnicos no necesitan ir de máquina en máquina tomando lecturas, ni registrar datos manualmente. Los sensores de vibración remotos proporcionan más beneficios que los sensores cableados ya que no requieren cableado costoso y pueden montarse en maquinaria difícil de alcanzar o ubicada remotamente.
2. Creación de una línea base: Para crear una línea base, los datos de vibración deben recopilarse cuando las máquinas funcionan de forma óptima. Tener una medición de línea base para equipos saludables permite comparar con datos recopilados posteriormente para determinar cuándo hay un cambio en los patrones vibracionales bajo las mismas condiciones de funcionamiento para identificar problemas potenciales.
3. Almacenamiento de datos de vibración: El uso de sensores remotos como parte de un sistema de monitoreo en línea facilita el almacenamiento de datos de vibración. La creación de conjuntos de datos históricos hace posible comparar la línea base y futuros conjuntos de datos.
4. Análisis de datos de vibración: El análisis de datos de vibración es clave para el éxito del programa de monitoreo de vibración. A medida que se recopilan los datos, deben compararse con los niveles de vibración de la línea base para que las anormalidades, anomalías y fallas potenciales puedan identificarse con tiempo suficiente para programar reparaciones y pedir repuestos.
5. Toma de decisiones informadas: El uso de los datos de esta manera permite tomar decisiones informadas basadas en datos fiables. Esto significa que cuando se detecta una condición de funcionamiento anormal o una falla potencial, se pueden emitir y priorizar órdenes de trabajo, pedir repuestos por adelantado y realizar reparaciones para prevenir tiempos de inactividad prolongados, no planificados y costosos, ahorrando potencialmente miles de dólares en productividad perdida y fallas costosas. La toma de decisiones informada da confianza a los gerentes de mantenimiento al crear cronogramas y presupuestos de mantenimiento, mientras que la fiabilidad ganada da a los gerentes de producción la seguridad de que cumplirán los objetivos de producción.

¿Cuáles son los diferentes tipos de sensores de vibración?

Los sensores de vibración son una amplia categoría de tecnologías diseñadas para diferentes aplicaciones y presupuestos. La selección del sensor depende de factores como el rango de frecuencia, el entorno de la aplicación y el costo.

Sensores de vibración comúnmente usados incluyen:

• Acelerómetros: El sensor de vibración más común mide la aceleración, que a menudo se integra para calcular velocidad o desplazamiento. Son mejores para la detección de fallas de alta frecuencia (como fallas en rodamientos).
• Sensores de velocidad (Velómetros): Miden la velocidad de la vibración y se usan para mediciones de frecuencia media, que revelan problemas como desequilibrios y desalineación.
• Sondas de proximidad (Sensores de desplazamiento): Estos sensores sin contacto miden la distancia entre la sonda y un eje rotativo. Son cruciales para monitorear la posición del eje y detectar fallas en maquinaria rotativa de alta velocidad como turbinas y compresores grandes.
• Sensores remotos/inalámbricos: Son acelerómetros con comunicación inalámbrica integrada, energía y, a menudo, capacidades de registro/procesamiento de datos. Son la opción ideal para monitoreo continuo y proactivo sin cableado costoso, como lo promueve JHFOSTER.

¿Cuáles son los tres tipos de vibración?

Tres tipos de vibración se analizan en programas de monitoreo de vibración y cada uno está destinado a diagnosticar un problema específico de equipo, como sigue:

• Desplazamiento: Mide el movimiento total o la distancia que un objeto vibrante recorre desde su posición de reposo. Es más útil para diagnosticar maquinaria de baja velocidad y monitorear grandes movimientos.
• Velocidad: Mide la velocidad de la vibración o qué tan rápido se mueve el componente. Se usa para análisis de frecuencia media, que puede ser predictivo de fallas comunes de máquinas como desalineación y desequilibrio. Generalmente se correlaciona bien con la energía destructiva de la vibración.
• Aceleración: Mide la tasa de cambio de la velocidad. Es más sensible a eventos de alta frecuencia, lo que lo hace ideal para identificar fallas en etapa temprana como las de rodamientos de elementos rodantes y problemas de engranajes.

Dónde colocar los sensores de vibración

La colocación óptima del sensor es clave para recopilar datos de vibración significativos. A continuación se presentan pautas prácticas para dónde y cómo montar sensores de vibración en componentes de máquinas.

Reglas generales de colocación

• Carcasas de rodamientos: La ubicación más común y efectiva para la colocación del sensor, ya que la mayoría de las fallas mecánicas críticas (desequilibrio, desalineación, desgaste de rodamientos) generan firmas que se transmiten a través de los rodamientos.
• Carcasa de motor/bomba: Los sensores de vibración deben colocarse cerca de los puntos de fuerza y desgaste.
• Zona de carga: Los sensores deben colocarse en el lado de la zona de carga de los rodamientos donde es más probable que se detecten fallas potenciales.
• Tren de máquinas: Monitorear múltiples puntos a lo largo del tren de máquinas (extremo de accionamiento del motor, extremo no de accionamiento del motor, rodamiento de la bomba) proporciona una imagen completa de la salud de un activo.

Montaje seguro

Asegúrese de que el sensor esté montado de forma segura directamente sobre el componente (usando un montaje con espárrago o imán fuerte) para garantizar una recopilación precisa de datos de alta frecuencia.

Cómo elegir un sensor de vibración

Seleccionar el sensor de vibración adecuado para la aplicación es clave para obtener información útil y accionable. Al elegir un sensor de vibración para su aplicación, considere lo siguiente:

• Criticidad del activo: Las máquinas altamente críticas deben usar monitoreo remoto/inalámbrico continuo. Equipos menos críticos o de repuesto pueden usar revisiones periódicas con dispositivos portátiles.
• Rango de frecuencia: Seleccione un tipo de sensor (acelerómetro, sensor de velocidad o sonda de proximidad) que mida con precisión las frecuencias de falla esperadas de la máquina, por ejemplo, debe seleccionar un acelerómetro para detectar fallas de rodamientos de alta velocidad.
• Sensibilidad/Rango de medición: El sensor debe ser lo suficientemente sensible para detectar problemas menores pero también capaz de manejar los niveles máximos de vibración esperados sin saturación.
• Factores ambientales: Considere temperatura, humedad (clasificación IP) y condiciones/calificaciones de áreas peligrosas (certificaciones ATEX/áreas peligrosas). Los sensores inalámbricos con capacidades remotas son ideales para ubicaciones de difícil acceso o peligrosas.
• Presupuesto y conectividad: Los sensores de vibración remotos simplifican el programa al reducir o eliminar la necesidad de que los técnicos recorran la planta tomando mediciones manuales y transfiriendo datos. Permiten que los datos se recopilen, almacenen y analicen automáticamente, liberando a los equipos de mantenimiento.

Uso de sensores de vibración remotos para mantenimiento predictivo

Como parte de un programa de monitoreo de vibración, los sensores de vibración respaldan una estrategia proactiva de mantenimiento predictivo, que proporciona beneficios operativos y financieros significativos, incluyendo:

• Cambio en el enfoque de mantenimiento: El uso de monitoreo de vibración para mantenimiento predictivo permite pasar de un mantenimiento reactivo o basado en calendario a un programa proactivo de mantenimiento predictivo, minimizando el tiempo de inactividad no planificado y las horas de mano de obra de mantenimiento.
• Automatización de datos: Los sensores remotos recopilan, almacenan y analizan automáticamente los datos de vibración de forma continua.
• Toma de decisiones en tiempo real: Las analíticas avanzadas permiten respuestas inmediatas e informadas a las anomalías.
• Ahorro de mano de obra: El uso de sensores de vibración reduce la necesidad de recopilación manual de datos, liberando a los equipos de mantenimiento para enfocarse en resolver problemas y prevenir fallas futuras.
• Operaciones optimizadas: Los programas de mantenimiento predictivo basados en monitoreo de vibración mantienen las plantas operando con altos niveles de tiempo de actividad, eficiencia y rentabilidad.

JHFOSTER: Su socio en monitoreo de vibración

Como el corazón de un programa de monitoreo de vibración, los sensores de vibración le permiten aplicar una estrategia de mantenimiento más proactiva. Los sensores de vibración remotos de hoy recopilan, almacenan y analizan automáticamente los datos de las máquinas para que los equipos de mantenimiento puedan dedicar su tiempo a corregir anomalías y evitar fallas futuras, maximizando el tiempo de actividad y la rentabilidad de la instalación. Para más información sobre sensores de vibración remotos y cómo pueden ayudarle a desarrollar un programa efectivo de monitoreo de vibración para mantenimiento predictivo, contacte a JHFOSTER.

Sobre el autor

Scott Wojciak, Vicepresidente Senior de Automatización en Tavoron, es un ejecutivo experimentado con amplia experiencia en automatización industrial y distribución. Anteriormente lideró la División de Potencia Hidráulica, Automatización y Soluciones de Ingeniería en Singer Industrial y ocupó roles de liderazgo en BW Rogers, incluyendo Vicepresidente de Ventas, Director de Ventas y Gerente de Unidad de Negocio Regional. Conocido por su enfoque orientado a resultados y liderazgo centrado en el cliente, Scott ha dedicado toda su carrera a avanzar la estrategia comercial y el rendimiento operativo en el sector de la automatización. Comenzó su carrera como Ingeniero de Ventas y ganó el premio Vendedor del Año de BW Rogers al inicio de su trayectoria.