Estudio de Caso de Mantenimiento Predictivo: Análisis Real de Vibración, Infrarrojos, Aceite y Corriente de Motor

Los siguientes estudios de caso muestran datos reales analizados por el autor, ilustrando cómo las herramientas de mantenimiento predictivo —análisis de vibración, termografía infrarroja, análisis de aceite y análisis de corriente de motor— detectan fallos temprano y alargan la vida de los equipos.

Cada ejemplo se presenta como un espectro de frecuencia, y cuando es relevante, como una forma de onda temporal, proporcionando evidencia concreta de fallos en segmentos de datos específicos.

Los informes de limpieza de aceite identifican condiciones de aceite sucio, referenciando niveles de limpieza ISO como referencias. Mantener la calidad del aceite es esencial para prevenir fallos prematuros de componentes y maximizar el tiempo de actividad.

Las imágenes de termografía infrarroja revelan variaciones de temperatura a través de componentes de equipos. Incluso desviaciones sutiles pueden señalar problemas subyacentes, haciendo que el personal formado en interpretación termográfica sea altamente valioso.

Los motores eléctricos, críticos para operaciones de manufactura, fallan comúnmente por desgaste de rodamientos o rotura de aislamiento de devanados. El análisis de corriente de motor puede predecir fallos de devanado, permitiendo programas de mantenimiento proactivos.

Estudio de Caso de Datos de Vibración (Engranaje)

Todos los juegos de engranajes producen una frecuencia de engranaje igual al número de dientes multiplicado por la velocidad del eje. Bandas laterales aparecen a ambos lados de la frecuencia principal de engranaje.

La Figura 1 muestra datos de un reductor planetario en una operación maderera. La frecuencia clave es 37.915,8 CPM, con un armónico a 75.831,6 CPM. Bandas laterales rodean esta frecuencia, y impactos en la forma de onda temporal confirman defectos de engranaje.

En un juego planetario —engranaje solar impulsando tres engranajes planetarios que engranan con un engranaje anular— identificar frecuencias de engranaje puede ser desafiante. El espectro coincide con las frecuencias calculadas, y el impacto en la forma de onda indica dientes de engranaje defectuosos.

Defectos como picaduras y descamación resultan de aceite contaminado. Altas presiones de engranaje (hasta 300.000 psi) hacen que arena e hendiduras en dientes metálicos, llevando al desgaste. Tras el diagnóstico, la unidad fue retirada, reparada e inspeccionada, revelando defectos visibles en los tres engranajes planetarios.

Figura 1. Datos de Engranaje

Detectar este problema vía análisis de vibración previno un fallo catastrófico de engranaje. Sin análisis, el defecto habría progresado, produciendo virutas metálicas y un fallo en cascada. El análisis de aceite podría haber identificado similarmente metales de desgaste.

Acciones correctivas, como el balanceo, pueden reducir drásticamente la vibración. La Figura 2 muestra vibración de alta amplitud a la velocidad 1X del ventilador, indicando desbalance. La Figura 3 demuestra la reducción de vibración tras el balanceo, cayendo por debajo de umbrales de alarma y alargando la vida del equipo.

Figura 2. Datos de Vibración de un Ventilador

Figura 3. Datos de Tendencia de Vibración Tras Balanceo

Más allá de la detección, el mantenimiento predictivo busca eliminar la recurrencia identificando causas raíz e implementando medidas preventivas.

La Figura 4 ilustra un fallo de rodamiento —defecto de pista exterior— identificado por bandas laterales alrededor de la frecuencia de fallo y modulación de amplitud en la forma de onda temporal. La base de datos de rodamientos del software (más de 10.000 frecuencias de fallo) etiqueta estas frecuencias automáticamente.

Figura 4. Datos de Vibración de un Rodamiento Defectuoso

El análisis de vibración también identifica riesgos de resonancia cuando las velocidades de operación se acercan a frecuencias naturales. Una prueba de impacto, mostrada en la Figura 5, identifica la frecuencia natural de una estructura. Operar dentro del 20 % de 7.313,1 CPM crearía resonancia, amplificando la vibración hasta 20x.

Figura 5. Datos Identificando la Frecuencia Natural de una Estructura

Estudio de Caso de Termografía Infrarroja

La termografía infrarroja es ampliamente adoptada por su detección directa de sobrecalentamiento. Se recomienda formación certificada en interpretación para maximizar la precisión diagnóstica.

La Figura 6 destaca un arrancador de motor con una conexión suelta en el terminal «B». La temperatura máxima en el punto caliente alcanza 172,8 °F. Las conexiones sueltas generan calor excesivo, pudiendo causar fallo monofásico y parada prematura del motor.

Figura 6. Datos Infrarrojos de Arrancador de Motor, Tomados por el Autor

La Figura 7 proporciona una referencia visual para ayudar a los técnicos a localizar el fallo.

Figura 7. Imagen del Área Problemática

Las aplicaciones de termografía infrarroja se expanden más allá de sistemas de baja tensión. La Figura 8 muestra un empalme de línea de alta tensión a 160,2 °F —más del doble de la temperatura ambiente— indicando una conexión suelta que, si no se controla, podría detener operaciones de la planta y costar millones.

Figura 8. Datos Infrarrojos de una Conexión Suelta

Combinada con otras herramientas MPd, la termografía infrarroja entrega ahorros sustanciales al prevenir fallos prematuros.

Análisis de Aceite

La Figura 9 muestra niveles de contaminantes ISO de 22/21/17, superando ampliamente estándares típicos (p. ej., 16/14/11). Cada incremento numérico duplica la concentración de contaminantes, significando que este nivel es 64 veces más sucio que el estándar.

Figura 9. Datos de Análisis de Aceite

El análisis de aceite detecta fiablemente contaminantes procedentes de ingreso o desgaste interno. Niveles elevados aceleran el desgaste y reducen la vida del equipo. La mitigación incluye filtración de alta eficiencia (3 µm, ratio β 200) y prevención estricta de fugas.

Estudio de Caso de Análisis de Corriente de Motor

El análisis de corriente de motor predice rotura de aislamiento, permitiendo acción preventiva. Cuando se combina con datos de infrarrojos o vibración, proporciona una visión integral de la salud eléctrica y mecánica.

La Figura 10 compara dos lecturas de un motor de ventilador de recirculación de humidificador: línea base (7 sept 2005) y seguimiento (27 jul 2006). El aumento en el desequilibrio de resistencia (% Desb. Res.) señala una falla de aislamiento emergente, justificando la extracción y reacondicionamiento del motor.

Figura 10. Datos Tomados por el Autor

El análisis de corriente de motor también detecta anomalías de entrehierro, que pueden causar rozamiento rotor-estator incluso cuando otros parámetros parecen normales. Abordar estos problemas previene fallos catastróficos de motor.

Implementar múltiples tecnologías MPd —vibración, infrarrojos, aceite y corriente de motor— proporciona insights superpuestos que mejoran drásticamente la fiabilidad del mantenimiento y reducen costes de tiempo de inactividad.

Gary Fore, CMRP
Especialista en Fiabilidad I y E
Eagle Rock Energy

Sobre el autor:
Gary Fore, CMRP, es especialista en fiabilidad I&E en Eagle Rock Energy. Con 22 años en los sectores de energía y productos de construcción, se centra en ingeniería de fiabilidad y monitorización de condición. Sus credenciales incluyen Profesional Certificado en Mantenimiento y Fiabilidad, analista de vibración Categoría III, termógrafo infrarrojo Nivel II, Especialista Certificado en Lubricación y Analista de Lubricante de Máquina Nivel I.