Informe Final Terreno Harting.pdf

Universidad de Santiago de Chile Facultad Tecnológica Departamento de Tecnologías Industriales Laboratorio de Mantenimiento Predictivo

Profesor: Gumercindo Vilca Alumno: José Ignacio Sánchez Burgos Fecha: 24/01/2019 2° Semestre 2018

INDICE RESUMEN EJECUTIVO .....................................................................4 INTRODUCCIÓN .............................................................................5 OBJETIVOS ....................................................................................6 Objetivo General..........................................................................6 Objetivos Específicos ....................................................................6 DESARROLLO DEL TRABAJO .............................................................7 A.)

Identificación del Equipo .......................................................7

A.1) Imagen Real ......................................................................7 A.2) Equipo: Bomba de fluido térmico acoplada a un motor ............9 A.3) Ubicación: Sala de Calderas ................................................9 A.4) Especificaciones técnicas del motor ......................................9 B.)

Ubicación ............................................................................9

C.)

Contexto Operacional .......................................................... 10

D.)

Parámetros de Evaluación ................................................... 10

3.1) Pulso de Choque .............................................................. 10 3.2) Vibroanálisis .................................................................... 11 3.3) Termografía..................................................................... 12 RESULTADOS DEL TRABAJO ........................................................... 14 A.)

Estado General del Equipo ................................................... 14

B.)

Estado de la Bomba ............................................................ 15

B.1) Estado de los rodamientos ................................................ 15 B.2) Desbalanceo .................................................................... 19 B.3) Soltura Estructural ........................................................... 20 C.)

Estado del Motor ................................................................ 20

C.1) Estado de los rodamientos ................................................ 20 C.2) Desbalanceo .................................................................... 22 C.3) Soltura Mecánica.............................................................. 23 D.)

Estado del Sistema de Transmisión de Potencia ...................... 23

D.1) Desalineamiento .............................................................. 23

E.)

Estado del tablero eléctrico .................................................. 24

CONCLUSIONES ........................................................................... 26 PERCEPCIÓN DEL ALUMNO ............................................................ 27 ANEXOS ...................................................................................... 28 Espectros Vibracionales ................................................................. 29 BOMBA ..................................................................................... 29 LADO ACOPLE......................................................................... 29 LADO SUCCION ...................................................................... 39 MOTOR ..................................................................................... 46 LADO ACOPLE......................................................................... 46 LADO VENTILADOR ................................................................. 50

RESUMEN EJECUTIVO Este informe tiene como objetivo presentar los resultados obtenidos luego de aplicar 3 tecnologías de mantenimiento predictivo como son: Pulso de Choque, Vibroanálisis y Termografía en una bomba de alimentación de fluido térmico acoplada a un motor ubicada en la sala de calderas de la empresa Harting. Luego de aplicar las tecnologías cooperativamente se llego al diagnostico final del equipo que corresponde a un estado de inaceptable frente a la norma ISO 2373, debido a la aparición de daño en rodamientos, desbalanceo y desalineamiento durante nuestro estudio de los resultados de las tecnologías ya mencionadas.

Medición Rodamiento Motor lado ventilador Rodamiento Motor lado acople Rodamiento Bomba lado acople Rodamiento Bomba lado succión Tablero Eléctrico

Pulso de Choque CODE A

Vibroanálisis BPFO BPFI BSF

Termografía

0,1125

0,01806

0,04157

No concluyente

CODE A

0,01679

0,2076

0,03391

Posible deficiencia

CODE C

0,05181

0,1184

0,08116

Probable deficiencia

CODE C

0,05134

0,1062

0,2193

Presenta deficiencia

No aplica

No aplica

No aplica

No aplica

Probable deficiencia

INTRODUCCIÓN Este informe consiste en presentar los resultados obtenidos de la condición actual de una bomba de fluido térmico que se encuentra en las dependencias de la empresa Harting que encuentra ubicada en Presidente Eduardo Frei Montalva 6000, Quilicura. Para conocer el estado de la bomba que se encuentra en esta empresa; más precisamente dentro de su sala de calderas donde esta bomba trabaja en circuito cerrado con el fin de alimentar los reactores que se encuentran en el edificio principal nos desplazamos hacia estas dependencias el día 17/01/2019 durante la mañana donde obtuvimos los datos suficientes para poder determinar el estado del equipo. El diagnóstico del equipo será determinado mediante el uso de tres tipos de tecnologías de mantenimiento predictivo, y el modo de trabajo será analizando la bomba y el motor acoplado por separado determinando su estado y luego determinando un estado general del equipo completo. Las tecnologías de mantenimiento predictivo que se usarán para el diagnóstico de la bomba de fluido térmico serán: -Pulso de Choque -Vibroanálisis -Termografía

OBJETIVOS Objetivo General ✓ Determinar el estado actual de una bomba de alimentación de fluido térmico ubicada en la sala de caldera de la planta.

Objetivos Específicos ✓ Aplicar tecnologías de mantenimiento predictivo sobre un equipo en funcionamiento dentro de una planta. ✓ Complementar las tecnologías de pulso de choque, termografía y Vibroanálisis para determinar el estado de un equipo. ✓ Realizar un reporte con el diagnóstico de la condición actual del equipo.

DESARROLLO DEL TRABAJO A.)

Identificación del Equipo

A.1) Imagen Real

Maquina Motriz

Maquina Conducida

Placa Bomba

Placa Motor

A.2) Equipo: Bomba de fluido térmico acoplada a un motor A.3) Ubicación: Sala de Calderas A.4) • • • •

Especificaciones técnicas del motor Tiajin Daming Electric Machine 2930 RPM 20 HP Codigo ISO Rodamientos 6311

A.5) Especificaciones técnicas de la bomba • • • •

Siemens & Hinsch Caudal máximo 1000 m3/h Altura máxima 95 m Codigo ISO Rodamientos 6305

B.)

Ubicación

Sala de calderas de planta harting.

C.)

Contexto Operacional

Alimentación de fluido térmico en circuito cerrado a los reactores de la planta Harting trabajando 24 horas al día.

D.)

Parámetros de Evaluación

3.1) Pulso de Choque Con esta tecnología utilizaremos el analizador de pulso de choque SPM A2011 para poder determinar la condición de los rodamientos en base a los datos obtenidos por este equipo. Para obtener los resultados de este equipo es necesario ingresar los siguientes datos: ➢ Código ISO del rodamiento ➢ RPM del motor ➢ Cantidad de mediciones (Acc) Como resultado se obtiene los siguientes parámetros: ➢ ➢ ➢ ➢ ➢

CODE: Descripción general de la condición del rodamiento. LUB: Grado de lubricación en la interfaz de rodadura. COND: Grado de daño de las superficies del rodamiento. LR: Choques fuertes con tasa de frecuencia baja. HR: Choques débiles con tasa de frecuencia alta.

3.2) Vibroanálisis Para el estudio por Vibroanálisis se utilizará el analizador de vibraciones Bently Nevada Scout 100-Ex, el cual permite la lectura de varias frecuencias en base al número de mediciones obtenidas, ya que con los datos obtenidos el instrumento arroja un espectro en base a la transformada de Fourier entregando gráficos los cuales deben ser interpretados mediante un análisis espectral. Las mediciones se hacen en cada rodamiento, tanto de la bomba como del motor y se realiza en cada uno en tres direcciones; vertical, horizontal y axial, donde además por cada dirección se mide las BPFO, BPFI y BSF que corresponden a: ➢ BPFO: Los que representan daños en la pista externa del rodamiento. ➢ BPFI: Representa daños en la pista interna del rodamiento. ➢ BSF: Representa daño en los elementos rodantes. Para obtener finalmente el estado del activo físico se necesita hacer uso de la norma ISO 2372; la cual entrega un estado de diagnostico en base a una clasificación de equipo según su potencia y valore de velocidad en mm/s RMS.

➢ Clase I: Equipos pequeños hasta 15 kW. ➢ Clase II: Equipos medios, de 15 a 75 kW o hasta 300 kW con cimentación especial. ➢ Clase III: Equipos grandes, por encima de 75 kW con cimentación rígida o de 300 kW con cimentación especial. ➢ Clase IV: Turbo maquinaria (equipos con RPM > velocidad crítica).

3.3) Termografía Como última tecnología usaremos la cámara termografía con el fin de inspeccionar puntos calientes en los componentes mecánicos o en el tablero eléctrico para complementar las conclusiones obtenidas con las anteriores tecnologías. Para utilizar correctamente la cámara y poder captar imágenes térmicas de calidad es necesario ingresar los siguientes datos a la cámara termográfica: ➢ emisividad del material ➢ humedad relativa ➢ distancia a la cual se mide Luego de ingresar estos datos ya podemos registrar imágenes termográficas con el fin de analizar los problemas que se vean. Para poder determinar el grado de severidad que posee el tablero eléctrico se utilizara la siguiente tabla para cotejar datos.

RESULTADOS DEL TRABAJO A.)

Estado General del Equipo

Para ver el estado general del equipo se utilizó el método de Vibroanálisis para seleccionar la amplitud mas alta obtenida y cotejar su velocidad (mm/s, rms) con la norma ISO 2372, la cual es una tabla que indica la severidad de la vibración en función de la clase. Como nuestro motor es de 15kW nuestro equipo esta catalogado en el grupo I y además como se ve en la siguiente imagen la mayor velocidad se obtiene en la medición del rodamiento del lado de succión de la bomba y fue de 5,244 mm/s RMS.

Por lo que la condición actual del equipo la cataloga en una condición D insatisfactoria.

B.)

Estado de la Bomba

B.1) Estado de los rodamientos B.1.1) Pulso de Choque Los resultados obtenidos mediante pulso de choque muestran lo siguiente:

Rodamiento lado acople

Rodamiento lado succión

Como se puede apreciar con la tecnología de pulso de choque nos muestra que ambos rodamientos de la bomba poseen rodamientos con condición reducida debido a superficies defectuosas o una contaminación del lubricante. Además el factor COND nos indica que el rodamiento del lado del succión posee un daño menor (<30) y por otro lado el del lado de presenta un daño en aumento ( entre 30 y 40. A continuación, veremos los resultados obtenidos por Vibroanálisis para determinar en que superficies del rodamiento existe un deterioro.

B.1.2) Vibroanálisis Los datos obtenidos por Vibroanálisis de las frecuencias de falla BPFO, BPFI y BFS se resumieron en una tabla para analizar sus valores mas fácilmente medidos en mm/s RMS. *En el anexo de este informe se adjuntaron todos los espectros. B.2.1) Lado Acoplamiento

LADO ACOPLE AXIAL BPFI BPFO BSF 0,04832 0,03274 0,05849 VERTICAL BPFI BPFO BSF 0,02332 0,04285 0,0126 HORIZONTAL BPFI BPFO BSF 0,1184 0,05181 0,08116

B.2.2) Lado Succión

LADO SUCCION AXIAL BPFI BPFO BSF 0,02016 0,02869 0,06924 VERTICAL BPFI BPFO BSF 0,04461 0,05134 0,1052 HORIZONTAL BPFI BPFO BSF 0,1062 0,01187 0,2193

Como se puede apreciar con los datos de Vibroanálisis los rodamientos de la bomba poseen daño en sus superficies, tanto en la pista interna como externa y además en sus elementos rodantes, aunque las velocidades no

son tan altas, estas superan los 0,02 mm/s RMS, por lo que deben considerarse. En el rodamiento del lado de acople existen valores muy altos de BPFI y BFS, por lo que este rodamiento presenta gran daño en la pista interna y en los elementos rodantes. En el rodamiento del lado de succión se aprecia exactamente lo mismo que en el rodamiento del acople.

B.1.3) Termografía B.1.3.1) Lado acoplamiento

Aquí se puede apreciar que la diferencia entre el punto 3 y punto 4 corresponde a 11°C y se consideran puntos similares, asi que se puede apreciar que existe un problema de calentamiento en el rodamiento que ya se detecto por vibroanalisis pero con termografia se pudo validar. B.1.3.2) Lado succión

En esta imagen se puede apreciar que el rodamiento del lado de la succión presenta una temperatura muy alta, lo que se puede corresponder al fluido térmico caliente que se encuentra en la cámara del impulsor B.2) Desbalanceo La bomba presenta desbalanceo, ya que en todos los espectros medidos predomina la 1x. Este desbalanceo se presenta por que el eje de rotación y el eje longitudinal principal de inercia del rotor no coinciden o también por acumulación de material sobre el impulsor. -Algunos ejemplos de los espectros medidos:

B.3) Soltura Estructural Se detecto soltura estructural al comparar los espectros en los sentidos vertical y horizontal predominando en ambos la 1x.

Esto puede ser debido a pernos de montaje sueltos en la estructura debido a un mal montaje inicial.

C.)

Estado del Motor

C.1) Estado de los rodamientos C.1.1) Pulso de Choque

En este caso los rodamientos presentan un CODE A que se caracteriza por una buena condición de los rodamientos donde no hay daño detectable en las superficies. C.1.2) Vibroanálisis C.1.2.1) Lado Acoplamiento LADO ACOPLE AXIAL BPFI BPFO BSF 0,2076 0,01679 0,03391 VERTICAL BPFI BPFO BSF 0,01926 0,00632 0,01682 HORIZONTAL BPFI BPFO BSF 0,01913 0,01054 0,01682

C.1.2.2) Lado Ventilador LADO VENTILADOR AXIAL BPFI BPFO BSF 0,01087 0,1103 0,04157 VERTICAL BPFI BPFO BSF 0,01806 0,008126 0,0298 HORIZONTAL BPFI BPFO BSF 0,00917 0,1125 0,0281

En el rodamiento del acoplamiento se puede observar que existe valores admisibles de velocidad salvo por una medida de gran valor de BPFI y BFS en el eje axial, lo que estaría indicando algún daño de la pista interna del rodamiento. En cuando al rodamiento del lado del ventilador se puede observar que existe un gran valor de BPFO en el sentido horizontal y axial, lo que presenta un daño en la pista externa del rodamiento.

C.1.3) Termografía C.1.3.1) Lado Acoplamiento

C.1.3.2) Lado Ventilador

En el lado del ventilador nose puede apreciar la temperatura del rodamiento y no se detecta ningún problema, pero por otro lado se puede apreciar la alta temperatura que se genera en el lado del acople, por lo que se presenta deficiencia. C.2) Desbalanceo El motor igualmente presenta desbalanceo medido por una predominancia de la 1x en el lado de acople en dirección vertical

Este desbalanceo se presenta por que el eje de rotación y el eje longitudinal principal de inercia del rotor no coinciden.

C.3) Soltura Mecánica

D.)

Estado del Sistema de Transmisión de Potencia

D.1) Desalineamiento Se encuentro medidas de desalineamiento al medir por el lado de ventilador del motor los cuales se muestra continuación:

Se representan claramente 3 armónicos en la medida axial, lo que significa que existe un desalineamiento angular.

E.) Estado del tablero eléctrico

Con los datos obtenidos se puede ver que el valor de DIFSIM entre los puntos 1 y 2 corresponde a 8,9°C lo que indica una probable deficiencia. Ahora analizando los puntos respecto a la temperatura ambiente de 29 °C tenemos que existe diferencias de 11,5 y 20,4 °C que también indica una probable deficiencia, por lo que la recomendación seria reparar dentro de 2 a 4 semanas o en la próxima parada.

CONCLUSIONES

➢ Primero el estado general del equipo se encuentra inaceptable, esto por al cotejar la mayor la amplitud mas alta podemos observar en la tabla de la ISO 2372 una condición D, esto principalmente al estado de los rodamientos en los acoples, ya que este equipo funciona las 24 horas del días ➢ Por medio de esta salida a terreno a la empresa harting, se ha podido mostrar que utilizando el análisis de vibraciones es posible diagnosticar el estado de la condición mecánica de las máquinas rotativas y sus elementos. ➢ Luego de obtener los resultados de pulso de choque, estos se pudieron corroborar al medir las frecuencias de falla de los rodamientos como la BPFO, BPFI y BFS. ➢ El análisis de termografía por si solo no nos entrega resultados de manera directa, solo nos permite observar los puntos a los cuales hay que tomar interés utilizando otras tecnologías como en este caso Vibroanálisis o pulso de choque. ➢ Finalmente podemos decir que es necesario una mantención al equipo para corregir las fallas detectadas; como por ejemplo cambiar el rodamiento o aumentar la frecuencia de lubricación además de realizar una alineamiento del sistema de transmisión de potencia.

PERCEPCIÓN DEL ALUMNO ➢ Esta salida a terreno presento un mayor reto del que me esperaba ya que teníamos la presión de realizar muy bien las mediciones, ya que luego no tendríamos posibilidad de hacerlas de nuevo. Además, nos encontramos con situaciones típicas de una empresa como falta de información de los rodamientos, lugares angostos de trabajo, entre otras cosas. A pesar de estos se logró con el objetivo general que era determinar el estado de una bomba de fluido térmico utilizando técnicas de mantenimiento predictivo.

ANEXOS

Espectros Vibracionales BOMBA LADO ACOPLE AXIAL

HORIZONTAL

VERTICAL

LADO SUCCION AXIAL

HORIZONTAL

VERTICAL

MOTOR LADO ACOPLE AXIAL

HORIZONTAL

VERTICAL

LADO VENTILADOR AXIAL

HORIZONTAL

VERTICAL