UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA UNIVERSITARIA POLITCNICA DEPTO. DE INGENIERA MECNICA Y DE LOS MATERIALES

La Aplicacin del Ultrasonido como Tecnologa Complementaria en un Plan de Mantenimiento Predictivo

Por:

Jos Antonio Pedrouzo Tello DNI. 77852178-C

Nelson Federico Quintero Carrero NIE. X-9671409-R

Trabajo de fin de curso para obtener el Ttulo de Mster en Mantenimiento Industrial y Tcnicas de Diagnstico.

Septiembre 2009

INDICE INTRODUCCIN........................... OBJETIVOS.... 1. Mantenimiento.... 1.1. Objetivo Bsico......................................................................................................... 1.2. Definiciones............................................................................................................. 2. Mantenimiento Predictivo... 2.1 Generalidades... 2.2. Beneficios del Mantenimiento Predictivo.. 2.3. Tecnologas Aplicables al Mantenimiento Predictivo.... 2.3.1. Anlisis de Vibraciones....... 2.3.2. Termografa Infrarroja................. 2.3.3. Anlisis de Aceite........................ 2.3.4. Anlisis Espectral de Intensidades de Corrientes........................................................ 2.3.5. Anlisis de Flujo de Dispersin................................................................................... 2.3.6. Deteccin Ultrasnica.................................................................................................. 2.3.7. Resistencia de Aislamiento.......................................................................................... 2.3.8. Descargas Parciales...................................................................................................... 2.3.9. ndice de Dolarizacin................................................................................................ 2.3.10. DC. Hipot................................................................................................................... 2.3.11. Resistencia DC........................................................................................................... 2.3.12. Ensayos EDA............................................................................................................. 2.3.13. Capacidad................................................................................................................... 2.3.14. Tip-Up Capacitivo...................................................................................................... 2.3.15. Factor de disipacin................................................................................................... 2.3.16. Tip-Up del Factor de disipacin................................................................................. 2.3.17. Endoscopia................................................................................................................. 2.3.18. Videoscopia................................................................................................................ 3. Mantenimiento Predictivo complementado con el Ultrasonido.................................. 3.1. El Sonido......................................................................................................................... 3.2. Ultrasonido...................................................................................................................... 3.3. Ventajas de esta Tcnica................................................................................................. 3.4. Funcionamiento y operacin del equipo de Ultrasonido................................................ 3.5. Aplicaciones del uso del equipo de Ultrasonido............................................................. 3.5.1. Inspeccin Elctrica..................................................................................................... 3.5.2. Problemas Mecnicos Generales................................................................................. 3.5.3. Monitoreo de Rodamientos. (Bearing Wear)............................................................... 3.5.3.1. Ultrasonido para la Lubricacin................................................................................ 3.5.3.2. Falta de Lubricacin.................................................................................................. 3.5.3.3. Sobre lubricacin...................................................................................................... 3.5.3.4. Rodamientos de Baja Velocidad............................................................................... 3.5.4. Deteccin de Fugas...................................................................................................... 3.5.5. Inspeccin de Trampas de Vapor................................................................................. 3.5.5.1. Tipos de Trampas deVapor....................................................................................... 3.5.6. Inspeccin de Fallas en Vlvulas................................................................................. 3.5.7. Fugas Bajo Tierra......................................................................................................... 1 3 5 6 6 6 8 8 10 12 12 13 14 15 15 15 16 16 16 16 17 17 17 17 17 17 18 18 19 19 23 23 24 26 26 27 28 31 32 33 33 34 36 37 38 39

3.5.8. Prdidas por las Paredes............................................................................................... 3.5.9. Bloqueo Parcial............................................................................................................ 3.5.10. Direccin del Flujo..................................................................................................... 3.5.11. Prueba con el Generador de Tono............................................................................... CONCLUSIONES.................................................................................................................. BIBLIOGRAFA.................................................................................................................. .

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INTRODUCCION. Todos tenemos una idea general, ms o menos precisa, de lo que es el mantenimiento. Lo concebimos como todo el trabajo necesario para mantener en buen estado de funcionamiento todo tipo de bienes, como los edificios y las mquinas. Se puede decir que el mantenimiento naci con los primeros hombres. Desde el momento en que el hombre busca cubrir su cuerpo de las inclemencias del tiempo, est haciendo mantenimiento, el de su propia persona. Cuando el hombre busc materias grasas para engrasar los ejes de sus carretas, ech a andar las bases de los mtodos que actualmente se usan. Una definicin de mantenimiento podra ser la siguiente: todas las actividades desarrolladas con el fin de conservar las instalaciones y equipos en condiciones de funcionamiento seguro, eficiente y econmico. Los costos de mantenimiento; como los definen los procedimientos de contabilidad de planta, normalmente son una parte importante del total de los gastos de funcionamiento en la mayora de las plantas. Los costos de mantenimiento tradicionales (mano de obra y materiales) han aumentado en una gran tasa en los ltimos 10 aos. El motivo predominante de este uso ineficaz de los gastos de mantenimiento es la falta de recopilacin de datos que cuantifica cuanto y que tipo de mantenimiento, es necesario para mantener, reparar o reemplazar la maquinaria crtica, o equipos de la planta. Sin dudas, el desarrollo de nuevas tecnologas ha marcado sensiblemente la actualidad industrial mundial. En los ltimos aos, la industria mecnica se ha visto bajo la influencia determinante de la electrnica, la automtica y las

telecomunicaciones, exigiendo mayor preparacin en el personal, no slo desde el punto de vista de la operacin de la maquinaria, sino desde el punto de vista del mantenimiento industrial. La realidad industrial, se ha visto matizada por la enorme necesidad de explotar eficaz y eficientemente la maquinaria instalada y elevar a niveles superiores la actividad del mantenimiento. No remediamos nada con grandes soluciones que presuponen diseos, innovaciones, y tecnologas de recuperacin, si no que mantenemos con una alta disponibilidad nuestra industria. 3

Es decir, la Industria tiene que distinguirse por una correcta explotacin y un mantenimiento eficaz. En otras palabras, la operacin correcta y el mantenimiento oportuno constituyen vas decisivas para cuidar lo que se tiene. Casi todos los equipos emiten seales de alerta temprana, tales como cambios en la temperatura, la vibracin o el sonido, antes de que falle. Estas seales de advertencia, o los modos de fallo, pueden ser detectadas con las tecnologas de monitoreo de condicin. El problema es que una o dos tecnologas por s solas no pueden detectar la mayora de las seales de advertencia en su planta. Como resultado, un programa de predictivo de una nica tecnologa, perder muchas ms de las que captura. As que la clave para un programa de Mantenimiento Predictivo es asegurarse de que es muy sensible a los modos de fallo de su equipo. Es por eso que es necesario aplicar mltiples tecnologas, por lo que puede detectar la mayora de los modos de fallo en su planta. Un instrumento de ultrasonido para el mantenimiento predictivo, incluyendo fugas de aire, anlisis de cojinetes, diagnstico de trampas de vapor, escaneo elctrico, de la caja de engranaje y lubricacin acstica, entre otras aplicaciones, es necesario cuando se quiere implantar un programa de confiabilidad; simplemente "Usted no tiene un programa de confiabilidad si usted no tiene un programa de ultrasonido".

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OBJETIVOS. o Definir los tipos de gestin del mantenimiento. o Definir el mantenimiento Predictivo, ventajas y tecnologas que aplica. o Definir el concepto del Ultrasonido y su uso en tecnologas predictivas. o Aplicaciones del Ultrasonido en mantenimiento. o Demostrar que mejora la probabilidad de encontrar un posible fallo al aplicar una tecnologa complementaria en nuestras inspecciones rutinarias.

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1. MANTENIMIENTO, GENERALIDADES Y DEFINICIONES. 1.1. OBJETIVO BSICO. Como un objetivo bsico, el mantenimiento procura contribuir por todos los medios disponibles a reducir, en lo posible, el costo final de la operacin de la planta. De este se desprende un objetivo tcnico por el que se trata de conservar en condiciones de funcionamiento seguro y eficiente todo el equipo, maquinaria y estructuras de tratamiento. El personal de mantenimiento tiene dos puntos de vista para cumplir estos objetivos: el aspecto humano y el tcnico. El evitar los accidentes previene prdidas humanas y de grandes responsabilidades. Por el lado tcnico, la maquinaria, las instalaciones y los equipos bien mantenidos no provocarn prdidas econmicas y facilitarn la produccin continua y eficiente de la planta. 1.2. DEFINICIONES. Segn la norma UNE-EN-13306; el mantenimiento es la combinacin de todas las acciones tcnicas, administrativas y de gestin, durante el ciclo de vida de un elemento, destinadas a conservarlo o devolverlo a un estado en el cual pueda desarrollar la funcin requerida. La nueva filosofa de mantenimiento determina que slo hay dos clases o tipos de mantenimiento industrial: El mantenimiento Correctivo y el Mantenimiento Preventivo. El mantenimiento correctivo es el mantenimiento ejecutado despus del reconocimiento de una avera, y destinado a llevar un elemento a un estado en el que pueda desarrollar una funcin requerida. Este tipo de mantenimiento puede dividirse en dos ramas, el correctivo de urgencia y el correctivo programable. El mantenimiento correctivo de urgencia que es ejecutado sin dilacin despus de que la avera se ha detectado, con el fin de evitar consecuencias inaceptables. Las labores deben ejecutarse, tienen por objetivo la recuperacin inmediata de la calidad de servicio, es decir, que sta se site dentro de los lmites esperados por medio

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de arreglos provisionales; as, solo se efectuarn los trabajos indispensables para que el equipo contine operando normalmente. El mantenimiento correctivo programable, se refiere a las actividades que se desarrollan en los equipos o mquinas que estn proporcionando un servicio trivial y ste, aunque necesario, no es indispensable para dar una buena calidad de servicio, por lo que es mejor programar su atencin, por cuestiones econmicas. El mantenimiento preventivo es el mantenimiento ejecutado a intervalos predeterminados o de acuerdo con unos criterios prescritos, y destinados a reducir la probabilidad de fallo o la degradacin re funcionamiento de un elemento. Este sistema requiere un alto grado de conocimiento y una organizacin muy eficiente. Implica la elaboracin de un plan de inspecciones para los distintos equipos de la planta, a travs de una buena planificacin, programacin, control y ejecucin de actividades, a fin de descubrir y corregir deficiencias que, posteriormente, puedan ser causa de daos ms graves. Este tipo de mantenimiento siempre es programable y existen muchos procedimientos para llevarlo a cabo. El mantenimiento preventivo puede darse de varios tipos, tal como se presenta en el cuadro a continuacin.Cuadro 1: Tipos de mantenimientos preventivos ms comunes.Mantenimiento Programado Definicin Mantenimiento preventivo ejecutado de acuerdo a un programa de tiempo establecido, o a un nmero de unidades de uso definido. Como su nombre lo indica, es un tipo de mantenimiento que consiste en atender al recurso por partes, progresando en su atencin cada vez que se tiene oportunidad contra un tiempo ocioso de ste. Mantenimiento basado en la condicin ejecutado siguiendo una previsin consecuencia del anlisis y evaluacin de los parmetros significativos de la degradacin del elemento.

Progresivo

Predictivo

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2. MANTENIMIENTO PREDICTIVO. 2.1. GENERALIDADES. Este procedimiento de mantenimiento preventivo se define como un sistema permanente de diagnstico que permite detectar con anticipacin la posible prdida de calidad de servicio que est entregando un equipo. Esto nos da la oportunidad de hacer con el tiempo cualquier clase de mantenimiento preventivo, y si lo atendemos adecuadamente, nunca se pierde la calidad del servicio esperado. En el mantenimiento predictivo, se evala el estado de los componentes mediante tcnicas de seguimiento y anlisis, permitiendo programar el mantenimiento solo cuando sea necesario. Consiste en el estudio de variables o parmetros para percibir los sntomas con que la mquina nos est advirtiendo y que estn relacionados con la condicin del equipo. Consiste de varias pruebas no destructivas, tal como anlisis de aceite, anlisis de desgaste de partculas, anlisis de vibraciones y medicin de temperaturas. El estudio de estos parmetros nos suministra valiosa informacin del estado de sus componentes y, del modo en que est funcionando el equipo, permitiendo no solo detectar problemas de componentes sino tambin de diseo y de instalacin. La mayora de los equipos industriales no fallan y dejan de funcionar repentinamente, la verdad es que los equipos fallan gradualmente con un periodo de semanas o meses. Adems, ofrecen numerosas seales de alerta durante el proceso. Estas seales de alerta, por ejemplo pequeos cambios en la temperatura vibracin o sonido, pueden ser detectados mediante las tecnologas del mantenimiento predictivo. La base del mantenimiento predictivo radica en la monitorizacin de los equipos, ya que debemos evaluar los parmetros antes comentados con la instalacin en funcionamiento normal. No es por tanto necesario hacer una parada para poder evaluar la condicin de los mismos, conocemos el estado de nuestras mquinas mientras estn trabajando. La frecuencia con que se realizan las tareas "a-condicin-de" debe basarse en la duracin del perodo de desarrollo de la falla, tambin conocido como "tiempo de demora hasta la falla" "intervalo P-F".

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La introduccin de la Curva P-F y tareas PdM de en-condicin proporcion un cambio innovador necesario en un mundo donde el Mantenimiento preventivo era visto como la nica opcin para evitar el mantenimiento de emergencia/demanda. Se la denomina curva P-F porque muestra cmo una falla comienza y

prosigue el deterioro hasta un punto en el cual puede ser detectado (el punto de falla potencial "P"). A partir de all, si no se detecta y no se toman las acciones adecuadas, contina el deterioro -a veces a un ritmo acelerado - hasta alcanzar el punto "F" de falla funcional. El intervalo P-F rige la frecuencia con que debe ser realizada la tarea predictiva. El intervalo de chequeo, debe ser sensiblemente menor que el intervalo P-F si deseamos detectar el fallo potencial antes de que se convierta en un fallo funcional.

FIGURA 1 Representacin grfica de mltiples intervalos P-F.

El intervalo P-F puede ser medido en cualquier unidad asociada con la exposicin al uso (tiempo de uso, unidades producidas, nmero de paradas y arranques, etc.). La medicin ms frecuente es por tiempo transcurrido. Para diferentes modos de fallo, el intervalo P-F puede variar desde fracciones de segundos a varias dcadas. Salvo que aparezca una buena razn en contra, generalmente es suficiente definir un intervalo de chequeo igual a la mitad del intervalo P-F. Esto asegura que la tarea de chequeo encontrar la falla antes de que ocurra el fallo funcional, dando a la vez la mitad del tiempo del intervalo P-F para tomar alguna accin al respecto.

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Si el intervalo P-F es demasiado corto para que el chequeo resulte prctico en ese intervalo, o si el intervalo P-F es demasiado corto para permitir cualquier medida una vez encontrada la falla potencial, la tarea "a condicin" no es apta para el modo de falla en cuestin. El objetivo del mantenimiento predictivo es la reduccin de los cotes de operacin y de mantenimiento incrementando la fiabilidad del equipo. La diferencia en costos de reparacin entre el tiempo en el que un especialista de predictivo puede detectar un problema en un equipo, hasta el momento que un operador informe de avera, puede ser enorme. De hecho, un estudio mostr que el costo de llevar un programa de mantenimiento predictivo, es la mitad que el de llevar un programa de mantenimiento de emergencia o correctivo. No existe otra estrategia de mantenimiento que brinde ms tiempo para la planificacin avanzada y programada que el mantenimiento predictivo. Estudios han demostrado que un trabajo de reparacin bien planificado, normalmente toma solo la mitad del tiempo que un trabajo no planificado. El trabajo planificado siempre es ms eficiente y menos costoso que el trabajo no planificado. 2.2. BENEFICIOS DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO. El uso eficaz del mantenimiento preventivo, incluyendo las tecnologas predictivas, eliminarn entre el 33% y el 50% de los gastos de mantenimiento que son gastados por la mayora de las plantas. Basados en datos histricos en Estados Unidos, los ahorros iniciales generados por los efectivos programas de mantenimiento preventivo/predictivo entran en las siguientes reas: 1. Eliminacin de las paradas no programadas causadas por fallos en los equipos o sistemas. Normalmente, en los dos primeros aos se han logrado reducciones del 40% al 60% y hasta reducciones del 90% en cinco aos. 2. Se incrementa la utilizacin de la mano de obra. Estadsticamente, el promedio de tiempo de trabajo de un trabajador de mantenimiento es de 24.5% o alrededor de 2 horas por turno. Mediante la identificacin precisa de la tarea de reparacin necesaria para corregir las deficiencias en los activos de una planta, as como las piezas, herramientas y apoyo necesario para rectificar el problema, el 10

mantenimiento preventivo/predictivo puede aumentar drsticamente el tiempo de trabajo efectivo. La mayora de las plantas han sido capaces de alcanzar y mantener entre un 75% y un 85% de utilizacin eficaz. 3. Incremento de la Capacidad. El principal beneficio de los programas de mantenimiento preventivo/predictivo efectivos es un aumento en el rendimiento o capacidad de produccin de la planta. A corto plazo, es decir de 1 a 3 aos, los aumentos en capacidad se mantienen en un rango entre un 15% y 40% . Se han logrado mejoras a largo plazo entre el 75% y 80%. 4. Reduccin de los gastos de mantenimiento. En algunos casos, los gastos de mantenimiento aumentarn durante el primer ao tras la aplicacin de un programa eficaz de preventivo / predictivo. Este aumento, por lo general del 10% al 15%, es causado por problemas de fiabilidad inherentes, descubiertas por el uso de las tecnologas predictivas. Cuando estos problemas se eliminan, el resultado tpico es la reduccin de mano de obra y costo de materiales entre un 35% y 60%. 5. Mayor vida til. Normalmente, la vida til de funcionamiento de la planta de los activos se ampliar en un 33% al 60%. La deteccin de problemas incipientes o desviaciones de las condiciones de funcionamiento ptimo antes que los daos a los equipos, generan este beneficio. Haciendo pequeos ajustes o reparaciones, y no permitiendo que una deficiencia menor se convierta en un problema grave, se puede extender la vida til efectiva casi indefinidamente. 6. El tiempo de reparacin disminuye hasta un 60%. 7. El inventario de piezas de repuesto se reduce hasta un 30%. 8. La disponibilidad se incrementa hasta en un 30%.

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2.3. TECNOLOGAS APLICABLES AL MANTENIMIENTO PREDICTIVO. Son muchas y muy variadas las tecnologas que se pueden aplicar al campo de mantenimiento bajo condicin. Cada una de ellas tiene un campo de aplicacin ms o menos concreto, existiendo complementariedad, prcticamente entre todas. A continuacin comentaremos brevemente algunas de ellas. 2.3.1. Anlisis de Vibraciones. De las distintas tecnologas aplicables al mantenimiento predictivo, quizs el anlisis de vibraciones sea la ms popular. La razn la encontramos en la posibilidad de determinar una gran cantidad de defectos, en una amplia gama de mquinas con una inversin econmica inicial razonable. La vibracin es uno de los indicativos ms claros del estado de una mquina. Bajos niveles de vibracin indican equipo en buen estado, cuando estos niveles se elevan es claro que algo comienza a estar mal. Los equipos utilizados para la adquisicin de datos de vibraciones en las mquinas van desde los porttiles o de campo hasta la monitorizacin en continuo u on line. Existe una amplia gama y modelos de unos y otros, siendo los distribuidores y fabricantes de los mismos los que pueden orientarnos sobre las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos. En un primer contacto con la tecnologa los equipos porttiles son una buena solucin para validarla. Dentro de ellos nos encontramos con vibrmetros que nos miden niveles de vibracin globales con poca capacidad de diagnstico, (solo indican si la vibracin sube o baja, aunque vibrmetros de ltima generacin son capaces de realizar anlisis espectrales con ciertas limitaciones), y colectores de datos porttiles con un software de diagnstico y tratamiento de datos. Estos equipos son ms elevados en precios, pero tienen una capacidad de anlisis importante a la hora de discernir distintos tipos de problemas en mquinas.

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FIGURA 2 Anlisis de Vibraciones en equipos.

2.3.2. Termografa Infrarroja. La termografa infrarroja se podra definir brevemente como una tcnica que permite, a travs de la radiacin infrarroja que emiten los cuerpos, la medida superficial de temperatura. El instrumento que se usa en termografa para medir, es la cmara de infrarrojos. La principal ventaja de la medida de temperatura mediante termografa, es que es una tcnica de medida de no contracto, no requiere contacto fsico, por lo que no afectar a las condiciones de los objetos observados. Esta cualidad la hace especialmente interesante en el control y mantenimiento de elementos en tensin. Entre las principales aplicaciones de la termografa podramos citar: Medidas de espesores y deteccin de discontinuidades en productos aislantes. Trmicos y refractarios. Inspeccin de tubos y tuberas. Inspeccin en soldaduras. Posicionamiento de componentes y fallos en circuitos elctricos. 13

Aplicaciones en seguridad y defensa. Aplicaciones mdicas. Aplicaciones de prevencin y deteccin de incendios. Medicin en tanques de almacenamiento. Control.

FIGURA 3 Termogramas tomados con cmaras Termogrficas.

2.3.3. Anlisis de Aceites. El anlisis de aceites en nuestras instalaciones tiene dos objetivos claros: Conocer el estado del aceite y conocer el estado de la mquina. Tradicionalmente ste ltimo se obviaba, centrndonos siempre en determinar nicamente el estado del lubricante, para lo cual se realizan una serie de ensayos rutinarios de viscosidad, acidez, basicidad, anlisis de aditivos, inspecciones visuales, etc. No es este el objetivo de la analtica del aceite como tcnica de mantenimiento predictivo. Las espectrometras, ferrografas y contenidos de partculas aportan valiosa informacin del estado de los componentes de las mquinas que baamos con nuestros lubricantes. Podemos detectar defectos con una antelacin mucho mayor que con otras tcnicas como podra ser el anlisis de vibraciones, la dificultad estriba en el alto costo de la tecnologa implicada en ello. En casos de alta responsabilidad podra emplearse como tcnica complementaria para verificar un diagnostico realizado, por ejemplo, con un anlisis vibracional. Por ejemplo defectos en rodamientos, cojinetes o transmisiones pueden corroborarse al encontrar partculas de los mismos en un ferrograma. 14

FIGURA 4 Anlisis de Aceites de los Equipos.

2.3.4. Anlisis espectral de intensidades de corrientes. El anlisis de motores elctricos puede realizarse mediante termografas o mediante anlisis de vibraciones, pero otra de las tcnicas que podemos emplear para detectar problemas en barras es el anlisis espectral de corriente, consistente en tomar el espectro de intensidades en las fases de alimentacin del motor. Esta tecnologa puede realizarse en paralelo con el anlisis de vibraciones, usando los mismos colectores de datos, cambiando los sensores de vibracin por una pinza amperimtrica.

2.3.5. Anlisis del flujo de dispersin. El espectro de flujo magntico es una tcnica prometedora que ha despertado gran inters desde su aparicin, hace menos de 5 aos. Aunque la tcnica no est demasiado probada en mquinas reales, los ensayos de laboratorio presentan resultados sorprendentes en el control de evolucin de fallos de aislamiento, cortocircuitos de espiras, y otros problemas relacionados con estator y rotor.

2.3.6. Deteccin ultrasnica. Existen numerosos fenmenos que van acompaados de emisin acstica por encima de las frecuencias del rango audible. Las caractersticas de estos fenmenos ultrasnicos hacen posible la utilizacin de detectores de ultrasonidos en infinidad de aplicaciones industriales dentro del mantenimiento. Deteccin de grietas y medicin de espesores (por impulso eco). 15

Deteccin de fugas en conducciones, vlvulas, etc. Verificacin de purgadores de vapor. Inspeccin de rodamientos. Control de descargas elctricas.

Estas son algunas de las aplicaciones no habituales de los ultrasonidos, adems de las normalmente usadas como ensayo no destructivo para la determinacin de defectos internos en piezas, en este caso somos nosotros los que realizamos la emisin acstica para poder detectar el defecto.

2.3.7. Resistencia de Aislamiento. Se aplica una tensin DC durante 1 minuto para medir fugas.

2.3.8. Descargas Parciales. Se monitorizan descargas parciales durante el funcionamiento normal de la mquina mediante captadores capacitivos. Los sensores han de ser fijos a la mquina. El equipamiento de medida deber rechazar ruidos y filtrar/discriminar seales.

2.3.9. ndice de Polarizacin (IP). Es la relacin de resistencias de aislamiento entre 1 minuto y 10 minutos. Ensayos sencillos, aunque slo ven contaminacin, humedad o defectos serios. Aplicables a todas las mquinas y bobinados salvo a bobinados rotricos de jaula de ardilla.

2.3.10. DC Hipot. Se aplica una sobretensin DC durante 1 5 minutos. Fcil de realizar. Es un test agresivo y puede deteriorar aislamiento.

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2.3.11. Resistencia DC. Se inyecta corriente y se mide tensin. Se busca detectar fallos en bobinados, debilidades, malas soldaduras, etc.

2.3.12. Ensayos EDA. Permite detectar problemas en el aislamiento, causados por degradacin del mismo, sustancias contaminantes, vibraciones, descargas parciales, etc. Los datos obtenidos con este ensayo se pueden complementar con tangente de Delta o medida de descargas parciales.

2.3.13. Capacidad. Se inyecta baja tensin y se suelen usar puentes de capacidad. Se puede determinar la capacidad del esttor completo o realizar un mapa de capacidad con las medidas de todas las barras.

2.3.14. Tip-up capacitivo. Este test se suele facilitar anexo al de factor de potencia. Consiste en medir capacidad a distintas tensiones AC. Se suelen medir fases por separado con las otras a tierra. Dos medidas, una a 0.2E (E=ph/ph) y la otra a 0.58E.

2.3.15. Factor de disipacin (Tangente de delta=tg ). Este test provee una indicacin de las prdidas dielctricas en el aislamiento. Al aplicarse una tensin AC ciertas molculas polares vibran generando calor = prdidas. La tendencia de aumento con el tiempo indicar degradacin trmica o humedad. La tg se mide con un puente balanceado. 2.3.16. Tip-up del factor de disipacin (tg tip-up). Este test es un indicativo indirecto para determinar la aparicin de descargas parciales en el bobinado estatrico. Se usa habitualmente como control de calidad en fabricacin y tras reparaciones. Se mide al 20% y luego al valor nominal siendo el tip

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up la diferencia de los PF. Puede influir la capa de carburo de silicio, en las bobinas se podra medir usando la guarda.

2.3.17 Endoscopia. La endoscopia es una tcnica diagnstica, utilizada sobre todo en medicina pero tiene mucha aplicacin en el mantenimiento industrial, que consiste en la introduccin de un cmara o lente dentro de un tubo o endoscopio a travs de un orificio o simplemente para llegar a un rea que para nosotros es imposible de acceder, para la visualizacin del rea que se est investigando. La endoscopia es una tcnica cada vez ms usada en los departamentos de predictivo. Ahorra muchas horas de desmontajes y montajes con la finalidad de poder efectuar una inspeccin visual en el punto concreto de un equipo o maquinaria industrial. Por tanto este mtodo se est convirtiendo en imprescindible en el trabajo del da a da. 2.3.18 Videoscopia. La Videoscopia es una evolucin de la endoscopia, que permite la grabacin de imgenes fijas o en video de los procesos de inspeccin visual de equipos para su posterior uso, tratamiento u anlisis.

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3. MANTENIMIENTO PREDICTIVO COMPLEMENTADO CON EQUIPO DE ULTRASONIDO. 3.1. El SONIDO. El sonido es cualquier fenmeno que involucre la propagacin en forma de ondas elsticas, ya sean audibles o no; generalmente a travs de un fluido u otro medio elstico, que sea generado por el movimiento vibratorio de un cuerpo. A pesar de la naturaleza diversa de las ondas o perturbaciones que pueden originarlas, todas las ondas tienen un comportamiento semejante. Las ondas que se propagan a lo largo de un muelle como consecuencia de una compresin longitudinal del mismo constituyen un modelo de ondas mecnicas que se asemeja bastante a la forma en la que el sonido se genera y se propaga. Las ondas sonoras se producen tambin como consecuencia de una compresin del medio a lo largo de la direccin de propagacin. Son, por tanto, ondas longitudinales. El sonido audible para las personas, consiste en ondas sonoras consistentes en oscilaciones de la presin del aire, que son convertidas en ondas mecnicas en el odo humano y percibidas por el cerebro. La propagacin del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presin. En los cuerpos slidos la propagacin del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio. La propagacin del sonido involucra transporte de energa sin transporte de materia, en forma de ondas mecnicas que se propagan a travs de la materia slida, lquida o gaseosa. Como las vibraciones se producen en la misma direccin en la que se propaga el sonido, se trata de una onda longitudinal. Ciertas caractersticas de los fluidos y de los slidos influyen en la onda de sonido. Es por eso que el sonido se propaga en los slidos y en los lquidos con mayor rapidez que en los gases. En general cuanto mayor sea la compresibilidad (1/K) del medio tanto menor es la velocidad del sonido. Tambin la densidad es un factor importante en la velocidad de propagacin, en general a mayor sea la densidad (), a igualdad de todo lo dems, tanto menor es la velocidad de la propagacin del sonido. La velocidad del sonido se relaciona con esas magnitudes mediante:

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En los gases, la temperatura influye tanto la compresibilidad como la densidad, de tal manera que el factor de importancia suele ser la temperatura misma. La longitud de una onda es la distancia entre dos crestas consecutivas, en otras palabras describe lo larga que es la onda.

FIGURA 5 Componentes de una Onda longitudinal.

La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia f, siendo sta la frecuencia del movimiento armnico simple de cada una de las partculas del medio.

donde es la longitud de onda, v es la velocidad de la onda, y f es la frecuencia. Para las ondas de sonido que se desplazan por el aire, v es aproximadamente 343 m/s. El ser humano oye entre 20 Hz y 20 kHz; a 20 Hz la longitud de onda es aproximadamente 17 m, mientras que a 20 kHz es tan solo 1,7 cm. Las ondas de baja frecuencia y las ondas de alta frecuencia tienen comportamientos muy diferentes.

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FIGURA 6 Rango de frecuencias de los sonidos audibles.

La intensidad del sonido percibido, o propiedad que hace que ste se capte como fuerte o como dbil, est relacionada con la intensidad de la onda sonora correspondiente, tambin llamada intensidad acstica. La intensidad acstica es una magnitud que da idea de la cantidad de energa que est fluyendo por el medio como consecuencia de la propagacin de la onda. La magnitud de la sensacin sonora depende de la intensidad acstica, pero tambin depende de la sensibilidad del odo. El intervalo de intensidades acsticas que va desde el umbral de audibilidad, o valor mnimo perceptible, hasta el umbral del dolor. La intensidad fisiolgica o sensacin sonora de un sonido se mide en decibelios (dB). Por ejemplo, el umbral de la audicin est en 0 dB, la intensidad fisiolgica de un susurro corresponde a unos 10 dB y el ruido de las olas en la costa a unos 40 dB. La escala de sensacin sonora es logartmica, lo que significa que un aumento de 10 dB corresponde a una intensidad 10 veces mayor.

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FIGURA 7 Sensacin sonora del odo humano.

El tono es la cualidad del sonido mediante la cual el odo le asigna un lugar en la escala musical, permitiendo, por tanto, distinguir entre los graves y los agudos. La magnitud fsica que est asociada al tono es la frecuencia. Los sonidos percibidos como graves corresponden a frecuencias bajas, mientras que los agudos son debidos a frecuencias altas.

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3.2. EL ULTRASONIDO. La tecnologa de Ultrasonido est basada en el sensado de los sonidos de altas frecuencias. La mayora de los instrumentos ultrasnicos empleados para monitorear equipos pueden captar frecuencias entre 20kHz hasta 100 kHz. Esto trasciende el rango del odo humano, cuyo promedio es de 16.5 kHz. La va de baja frecuencia y alta frecuencia en que los sonidos viajan ayuda a entender porque esta tecnologa puede ser efectiva en el monitoreo de rodamientos y programas de lubricacin. Las diferencias fsicas en la longitud de onda determina el porqu el ultrasonido es ideal para el monitoreo de condicin. Los sonidos de baja frecuencia mantienen una alta intensidad de volumen de sonido y viajan ms lejos que los sonidos de alta frecuencia. Las emisiones de alta frecuencia son ms localizadas. Como las ondas de sonido de alta frecuencia se dispersan lejos del punto de generacin, sus niveles de intensidad disminuyen rpidamente, con la ayuda de inspectores se identifica la localizacin de la fuente del sonido. Como ultrasonido es alta frecuencia, es una seal de onda corta. Un sonido de baja frecuencia requiere menos energa acstica para viajar a la misma distancia como un sonido de alta frecuencia. 3.3. VENTAJAS DE ESTA TCNICA. Direccional. Localizable. Utilizacin en todos los ambientes. Indicacin de la falla incipiente. Soporte a otras tecnologas. Fcil de Integrar a programa de inspeccin. No se necesita ser especialista. Muy poco entrenamiento. Mltiples Aplicaciones en las Plantas.

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3.4. FUNCIONAMIENTO Y OPERACIN DE LOS EQUIPOS DE ULTRASONIDO. El mantenimiento predictivo usa el ultrasonido transportado en el aire o a travs de la estructura. Los instrumentos basados en esta tecnologa detectan frecuencias en un rango entre 20 y 100 kiloherts, las cuales son electrnicamente convertidas en un rango audible y luego amplificada. Debido a baja amplitud del ultrasonido, la amplificacin es una importante caracterstica. Hay componentes ultrasnicas en prcticamente todas las formas de friccin. Por ejemplo, si usted frota su ndice y el pulgar juntos, generar una seal en el rango del ultrasonido. Los operadores escuchan el sonido a travs de audfonos y ven los incrementos de intensidad en un medidor o pantalla. Existen instrumentos en formato anlogo y digital, y son usados para mucha variedad de aplicaciones desde deteccin de fugas hasta inspecciones elctricas y anlisis mecnico. Las versiones digitales incluyen un software de recoleccin de datos y gestin. Aunque hay sonidos obviamente audibles emitidos por la mayora de los equipos de operacin, son los elementos del ultrasonido de las emisiones acsticas las que generalmente son las ms importantes. Algunos equipos tienen ventajas como cambio de frecuencias para permitir a los usuarios filtrar extraos sonidos del exterior y de esa manera enfocarse en el sonido de inters. Otros permiten guardar una ruta, guardar tendencias, establecer alarmas y hasta grabar el sonido en el punto que se le defina para mejorar el proceso de diagnstico.

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FIGURA 8 Equipo de Ultrasonido.

Con el fin de comprender y mantenerse por delante de los problemas potenciales, es necesario establecer bases de datos y observar si existen cambios en ellos. Puede acompaarse las inspecciones con un registro de las lecturas en forma directa o grabarse los sonidos puede bajarse a un programa que realice anlisis espectrales en una PC.

FIGURA 9 Software de Anlisis del Equipo de Ultrasonido.

El software de anlisis espectral es otra herramienta usada para un anlisis de condicin detallado. Se puede desarrollar un diagnstico con la Transformada rpida de Fourier (FFT) en un ordenador estndar siempre y cuando el mismo cuente con tarjeta de sonido. Estos programas proporcionan las vistas del espectro de frecuencia y en el tiempo del sonido, pero tambin permite a los usuarios escuchar el sonido simultneamente mientras se ven los espectros en el monitor.

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FIGURA 10 Anlisis de Espectros con el Software de Ultrasonido.

3.5. APLICACIONES DEL USO DEL EQUIPO DE ULTRASONIDO. 3.5.1. Inspeccin Elctrica. Existen tres problemas elctricos bsicos que se pueden detectar con este equipo: Arco: ocurre cuando electricidad es conducida a tierra. Los rayos son un buen ejemplo. Corona: Cuando la tensin de un conductor, como una antena o lnea de transmisin de alta tensin excede el valor umbral del aire a su alrededor, y el aire comienza a ionizarse y forma una luz azul o prpura. Tracking: Referido a menudo como un pequeo arco, sigue al dao del aislamiento. La inspeccin con Ultrasonido puede ser en baja (menos de 15 KV), media (15 a 115KV) y alta (ms de 115 KV) tensin, en gabinetes abiertos o cerrados. Cuando la electricidad se escapa en lneas de alta tensin o salta a travs de un espacio en una conexin elctrica, provoca un disturbio en las molculas de aire a su alrededor y genera ultrasonido. Lo ms comn es percibir este sonido como un cracking o fritura, en otras situaciones ser odo como un zumbido. La ventaja de ser capaz de escuchar mientras se explora facilita a los inspectores una rpida identificacin de anomalas elctricas. El diagnstico depender del voltaje puesto que el efecto corona no se presenta a menos de 1 kilovolt. Las pruebas con Ultrasonido de Gabinetes cerrados pueden ayudar a prevenir la exposicin de los inspectores a un potencial incidente de Arc Flash(explosin elctrica). 26

Las aplicaciones tpicas incluyen: aisladores, cables, revestimientos de interruptores, barras, rels, cajas de empalme, etc. En subestaciones, componentes como aisladores, transformadores, etc. Inspeccin ultrasnica se usa frecuentemente en revestimientos de interruptores adjuntos. Como las emisiones de ultrasonido pueden ser detectadas escaneando alrededor de las costuras de las puertas y ventilaciones de aire, es posible detectar fallas serias como arco, tracking y corona sin sacar al interruptor fuera de lnea como en un escaneo infrarrojo. Sin embargo, se recomiendan ambas inspecciones.

FIGURA 11 Inspeccin de gabinetes Elctricos.

3.5.2. Problemas Mecnicos Generales. Los equipos mecnicos producen un sonido normal caracterstico cuando operan eficientemente. Cuando los componentes inician a fallar, hay un cambio en el sonido original; y muchas veces este sonido es enmascarado por el ruido ambiental de la planta y vibraciones de baja frecuencia. Este cambio se puede notar como un incremento de intensidad o como un cambio cualitativo del sonido a travs de audfonos y grabando para un anlisis exhaustivo. Tradicionalmente una excesiva vibracin o un aumento de la temperatura son indicadores de una falla mecnica en un horizonte de tiempo no muy lejano. Cambios microscpicos en las fuerzas de friccin son detectables con pruebas de ultrasonido bastante tiempo antes de que la mquina entre al estado crtico de la falla, proveyendo una ventana ms amplia para planificar el mantenimiento.

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Cuando un equipo comienza a fallar, ocurren cambios ultrasnicos. Los patrones de sonido que acompaan el funcionamiento cambian, por lo que sera muy til si se los monitoreara adecuadamente. Por lo que un historial ultrasnico de los componentes clave puede prevenir tiempos fuera de servicio. Escuchando los problemas en una etapa temprana, los daos son mnimos y el mantenimiento requerido se completa con un impacto menor sobre las operaciones del proceso. En el diagnstico de cualquier equipo mecnico, es importante entender cmo ste opera. Ser capaz de interpretar los cambios snicos depende de un entendimiento bsico de las operaciones del equipo en particular que ser inspeccionado. Como un ejemplo, en algunos compresores recprocos, el diagnstico del problema de una vlvula depende de poder reconocer el sonido distintivo clicking de una vlvula en buen estado vs el click que deja escapar una vlvula en el modo blow-by. En algunas bombas, algunas tienen olas, los que pueden confundir a un operador inexperto con el constante cambio en los niveles de intensidad.

FIGURA 12 Inspeccin Mecnica con Equipo de Ultrasonido en Bombas.

3.5.3. Monitoreo de Rodamientos. (Bearing Wear) Los rodamientos estn diseados para tener una vida en donde sea de entre 100 y 1000 aos en condiciones ideales. Se ha descubierto recientemente que si un rodamiento desarrolla un defecto por fatiga sin la accin de influencias externas como la contaminacin o un lubricante inapropiado, esta primero aparecer como una grieta hasta tres mil por debajo de la superficie.

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La inspeccin ultrasnica y el monitoreo de rodamientos es la forma ms confiable de deteccin de fallas incipientes en estos casos. La advertencia ultrasnica aparece previa a la elevacin de temperatura o un incremento en los niveles de vibracin de baja frecuencia. Este sistema es til para reconocimiento de: a) Comienzo de falla por fatiga b) Efecto Brinell de las superficies c) Inundacin o falta de lubricante En las bolillas de stos, como el metal en vas, comienzan a sufrir fatiga, una sutil deformacin comienza a ocurrir. Esta deformacin del metal produce superficies irregulares, las cuales causan incrementos en la emisin de sonido ultrasnico. Los cambios en amplitud desde la lectura original son indicacin de una falla incipiente en la pieza. Cuando la lectura excede cualquier lectura previa en 12dB se puede asumir que la pieza ha ingresado en el comienzo del modo de falla. Esta informacin fue descubierta originalmente a travs de experimentos llevados a cabo por la NASA. En las inspecciones ejecutadas, mientras monitoreaban a frecuencias desde los 24 a 50KHz, encontraron que los cambios en amplitud indicaban falla antes que cualquier otra indicacin incluyendo calor y cambios de vibracin. El estudio demostr que un incremento en amplitud entre 12 y 50 veces sobre la lnea base, de una frecuencia ultrasnica, indicar los estados iniciales de una falla de rodamientos. Un sistema ultrasnico basado en la deteccin y anlisis de las modulaciones de las frecuencias de resonancia de este elemento puede proveer detecciones de cambios sutiles, visto que los mtodos convencionales son incapaces de detectar fallas muy ligeras. Cuando una bola pasa por un hoyo o falla en una pista, produce un impacto. Una resonancia estructural de uno de los componentes de la pieza vibra o suena por este impacto repetitivo. El sonido producido se observa como un incremento en la amplitud cuando se monitorean las frecuencias ultrasnicas de esta pieza. El efecto Brinell producir un incremento similar debido al proceso de achatamiento de las bolas perdiendo redondez. Esos puntos chatos producen tambin un sonido repetitivo que se detecta como incremento en la amplitud de las frecuencias monitoreadas.

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Estas frecuencias detectadas por el equipo se reproducen como sonidos audibles. Este seal heterodina puede ayudar enormemente para determinar problemas. Para escuchar este tipo de fallas, se recomienda familiarizarse primero con el sonido que produce una de estas piezas en buen estado. Este se oye como un ruido veloz o siseo. Craqueos o ruidos speros indican un estado de falla. En ciertos casos una bola daada se escucha como un crackling de gran intensidad, mientras que un sonido uniformemente spero puede indicar un dao uniforme en general de todas las bolas. Un sonido fuerte y veloz, parecido al de una pieza en buen estado pero ligeramente ms spero, puede indicar falta de lubricacin. Incrementos de corta duracin en el sonido con componentes rugosas o tipo araazo indican que un elemento rotante golpea el punto achatado y se desliza en las superficies de la pieza ms que rotar. En esta condicin se debe llevar a cabo un examen. Hay tres fases en una falla de un rodamiento. En la fase de pre-fallo (falta de lubricacin), los niveles de lubricacin disminuyen y los niveles del ultrasonido se incrementan sin un cambio dramtico en la calidad de la forma de onda de la seal. La amplitud se incrementa y est acompaado de un cambio reconocible en la calidad del sonido, como las condiciones empeoran y el rodamiento entra a las tempranas etapas de fallo o fallo incipiente. En la fase dos, el inicio del fallo, el rodamiento inicia a emitir una variedad de sonidos diferentes que pueden ser vistos con un analizador espectral de vibracin. Como esa situacin persiste, los niveles de sonido se incrementan rpidamente y se inicia un calentamiento. Desafortunadamente si a un rodamiento se le permite llegar a este estado, el resultado puede ser catastrfico. (Fase tres) Para determinar si un rodamiento est en buen estado o en estado de fallo, un inspector toca un punto de referencia en la caja del rodamiento usando el instrumento de sonda de contacto. Ajusta la sensibilidad/volumen para obtener una lectura a una intensidad especfica. El prximo paso es comparar esta lectura a la misma sensibilidad con una referencia de un rodamiento operando a las mismas condiciones. La amplitud tomada y la calidad del sonido deben ser similares. Un inspector puede usar esta lectura de lnea base para determinar con antelacin si un rodamiento carece de lubricacin o si esta en modo de fallo.

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FIGURA 13 Inspeccin con Equipo de Ultrasonido de Rodamientos de un Motor.

3.5.3.1. Ultrasonido para la Lubricacin. Un programa de lubricacin de xito se basa en un concepto bsico: la cantidad correcta del lubricante correcto en el lugar correcto en el momento correcto. Para cualquiera que haya pasado un tiempo en el mantenimiento o la funcin de fiabilidad, esto no es tan simple como suena.

FIGURA 14 Engrase con instrumento de Ultrasonido.

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Actualmente, la tecnologa de ultrasonido proporciona ventajas del sistema de bombeo tradicional y una visin sin precedentes de la condicin del lubricante en una unidad operativa de la maquinaria. Dado que la calidad de la lubricacin disminuye durante la operacin, la friccin crea energa vibratoria en una frecuencia de alrededor de 30 kilohertz (kHz), y se crea un faro de ultrasonidos. Al tomar mediciones peridicas de ultrasonidos y llevando tendencias con estos valores, se puede conocer el estado actual del sistema de lubricacin de la mquina y de la msma, durante la operacin. Normalmente, se toman lecturas de ultrasonidos cada dos semanas o mensuales.

FIGURA 15 Mediciones Peridicas de los niveles de Ultrasonidos y tendencia generada.

La grasa se bombea, midiendo los niveles de los ultrasonidos, hasta que un chorro genere un ligero aumento en dB. Despus del ligero aumento, el nivel de dB reanuda su decadencia hasta que un chorro adicional resulta en otro ligero aumento seguido de otro declive. Se aaden chorros de grasa hasta que los niveles aumentan y no disminuyen. Esto indica que la cavidad del rodamiento se llena hasta el punto de que los elementos rodantes estn continuamente empujando la grasa nueva. 3.5.3.2. Falta de Lubricacin. A medida que la pelcula del lubricante se reduce, hasta el punto de que la friccin aumenta notablemente., el nivel de sonido aumenta. Por encima de los 8dB de la lnea base, acompaado con un sonido uniforme y veloz, indicar la falta de lubricacin.

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Cuando se lubrique, se debe aadir slo lo suficiente como para regresar a las lecturas de la lnea de base. Algunos lubricantes necesitan tiempo para cubrir en forma uniforme las superficies. Se debe lubricar de a pequeas cantidades por vez. No sobre lubrique.

FIGURA 16 Imgenes Termogrficas tomadas antes y despus de relubricar.

3.5.3.3. Sobre lubricacin. Es una de las causas ms comunes de fallas. El exceso de presin del lubricante usualmente rompe o provoca el estallido de los sellos o causa incremento de calor, el que provoca fatiga y deformacin. No se debe lubricar si la calidad de sonido se mantiene as como las lecturas de la lnea base. Cuando se lubrique, se debe aadir slo lo suficiente como para regresar a las lecturas de la lnea base. 3.5.3.4. Rodamientos de Baja Velocidad. Es posible monitorear con Ultrasonido los rodamientos de baja velocidad que siempre son un problema de monitorear con vibraciones. Debido al rango de sensibilidad y la sintonizacin de frecuencia, es posible escuchar la calidad de sonido de los mismos. Slo para aquellos extremadamente lentos (menos de 25 rpm), es necesario a menudo no prestar atencin al display y slo escuchar el sonido. En esas situaciones extremas, son rodamientos usualmente grandes y engrasados con lubricantes de alta viscosidad. La mayora de las veces no se oir sonido alguno, pues el lubricante absorbe

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casi toda la energa acstica. Si algn sonido se oyera (usualmente tipo crackling), es seal de deformacin en proceso. Una vez definida la lnea base (decibeles para un funcionamiento normal) el siguiente Cuadro sugerido, muestra un anlisis del comportamiento y su accin para ejecutar el mantenimiento.Cuadro 2: Anlisis de comportamiento y accin de mantenimiento.Modo de falla del rodamiento Pre-falla o falta de lubricacin Primeros sntomas o comienzo de la falla Falla Decibeles sobre la lnea base 8 10 db 10 12 db Accin Lubricar y retomar lecturas. Vigilar en el tiempo

16 db 35 50 db

Programar su reemplazo (prximo periodo conveniente) Remover y reemplazar de inmediato

Falla catastrfica

3.5.4. Deteccin de Fugas. Cuando un gas pasa a travs de un orificio restringido bajo presin, est pasando de un flujo laminar presurizado a un flujo de baja presin turbulento (ver Fig.17). La turbulencia genera un amplio espectro de sonido llamado ruido blanco (White Noise). Existen componentes ultrasnicas en el mismo. Como el mayor nivel de ultrasonido estar ubicado en el sitio de la fuga, la deteccin de esas seales ser muy simple.

FIGURA 17 Fuga a Presin.

Una fuga puede encontrarse en un sistema presurizado o en un sistema en vacio. En ambas instancias, el ultrasonido ser producido como se ha descrito. La nica diferencia entre los dos es que una fuga de vaco produce una amplitud menor que la de presin bajo la misma relacin de flujo. La razn de ello es que la turbulencia producida por la fuga de vaco ocurre dentro de una cmara de vaco, mientras la turbulencia de una fuga en presin es generada en la atmsfera (Fig.18).

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FIGURA 18 Fuga en Vacio.

Generalmente, cualquier gas, incluyendo aire, producir turbulencia cuando se escapa a travs de un orificio restringido. A diferencia de los sensores para gases especficos, el equipo de Ultrasonido es especficamente para sonido. Un sensor de un gas especfico est limitado a ese gas en particular para el que ha sido diseado para sensar, como por ejemplo el helio. El equipo de Ultrasonido puede sensar cualquier fuga de gas pues detecta el ultrasonido producido por la turbulencia de la fuga. El ultrasonido ofrece una forma rpida y precisa como mtodo para detectar diminutas como importantes fugas. Como el ultrasonido es una seal de onda corta, los elementos de ultrasonido de una fuga sern ms intensos y ms claros de percibir en el lugar de la prdida. En una fbrica de ambiente ruidoso, este aspecto del ultrasonido lo hace incluso ms til. La mayora de los sonidos de ambiente en una fbrica bloquear los elementos de baja frecuencia de una prdida y por eso har intil a la inspeccin de prdidas por va audible. Escaneando el rea con el equipo de ultrasonido, el usuario puede rpidamente ubicar la fuga.

FIGURA 19 Bsqueda de fugas con Equipo de Ultrasonido.

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Debido a su versatilidad, puede ser utilizado en una amplia variedad de detecciones de fugas. Sistemas neumticos pueden ser chequeados, cables presurizados, como los utilizados en compaas telefnicas. Sistemas de frenos de aires en autos, camiones y buses. Tanques, caeras, cmaras de vaco, sistemas para manipular materiales, condensadores, sistemas de oxgeno pueden ser fcilmente inspeccionados por fugas atendiendo la turbulencia de la fuga. Segn Alan Urwick, director de U.S. Based Anovotek Energy, una planta que gasta ms de $1 milln de dlares anuales en aire comprimido; entre $75,000 dlares y $100,000 dlares son del aire que se pierde debido a las fugas.

3.5.5. Inspeccin de Trampas de Vapor. Una inspeccin ultrasnica en trampas de vapor es recomendable. La principal ventaja es que asla el rea bajo prueba eliminando los ruidos de fondo que confunden. Un usuario puede ajustar rpidamente para reconocer diferencias entre varias de ellas, de la que existen tres tipos: mecnica, termosttica y termodinmica. Cuando se inspeccionan trampas de vapor por ultrasonido se debe: Determinar qu tipo de trampa est en la lnea. Hay que familiarizarse con su operacin. Es una trampa de drenaje intermitente o continua. Tratar de verificar si est en operacin; si est caliente o fra, utilizando un termmetro infrarrojo. Utilizar el mdulo de contacto. Setear la frecuencia a 25KHz. Tratar de inspeccionarla hacia el lado de descarga. Escuchar el flujo de operacin de la trampa.

Si el flujo es intermitente usualmente son del tipo cubos invertidos, termodinmicas (disco) y termostticas (bajo cargas livianas). Si son de flujo continuo: incluye el flotador, flotador y termosttica.

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Mientras se inspeccionan las intermitentes, escuchar lo suficiente para determinar la medida del ciclo completo. En algunos casos, puede tomar ms de 30 segundos. Tener en mente que a mayor carga que le llega, ms largo es el periodo de tiempo que permanece abierta. Al chequear por ultrasonido, un sonido continuo y veloz ser un indicador del paso de vapor. Hay sutilezas para cada tipo de trampa que pueden notarse. Utilice los niveles de sensibilidad para ayudarse en la inspeccin. Si se va a inspeccionar un sistema de baja presin, ajuste la sensibilidad al mximo; si es un sistema por encima de los 100 psi, reduzca la sensibilidad. 3.5.5.1. Tipos de Trampas de Vapor. a) Cubos Invertidos: Normalmente fallan en la posicin de abierto porque la trampa pierde su premisa. Esta condicin significa una prdida completa y no parcial. Ya no operar en forma intermitente. Al lado de un continuo rpido sonido, otra pista para determinarlo es que el sonido del cubo resuena contra el lado de la trampa. b) Flotacin y Termosttica: Falla normalmente en la posicin cerrado. La fuga producida por un agujero del tamao de la cabeza de un alfiler en la bola del flotador causar que deje de flotar o que un golpe de agua haga que el flotador colapse. Al estar la trampa totalmente cerrada, no habr ningn sonido. En adicin, se debe verificar el elemento termosttico en el flotador y la trampa termosttica. Si la trampa opera correctamente, es un elemento esttico, si se escucha un sonido rpido, indica que o vapor o gas fluye por la ventilacin de aire lo que indica que ha fallado en posicin abierto, y est malgastando energa. c) Termodinmica(disco): Trabajan con la diferencia en respuesta dinmica a la velocidad del cambio del flujo de fluidos comprimibles o no. El vapor ingresa, una presin esttica por encima del disco fuerza el disco contra el asiento de la vlvula. Una presin esttica sobre reas grandes provoca el ingreso de vapor a presin. 37

Como empieza a condensarse, la presin contra el disco baja y la trampa hace su ciclo. Un buen disco de trampa debe realizar su ciclo (sostener-descargar-sostener) 4 a 10 veces por minuto. Cuando falla, usualmente lo hace en modo abierto, permitiendo el flujo de vapor. d) Termosttica: Opera con la diferencia de temperatura entre condensacin y vapor. Condensan para que la temperatura caiga a cierto nivel bajo la temperatura de saturacin de modo que la trampa se abre.

3.5.6. Inspeccin de Fallas en Vlvulas. Utilizando el mdulo de contacto del equipo de Ultrasonido, pueden ser monitoreadas las vlvulas y se puede determinar si funcionan correctamente. Sea lquido o gas lo que fluye por la tubera; hay una pequea o ninguna turbulencia generada, excepto ante curvaturas u obstculos. En el caso de prdidas, el lquido o gas que escapa est pasando de un rea de alta a baja presin, creando turbulencia en el lado de poca presin o de descarga (aguas abajo). Esto produce ruido blanco. La componente ultrasnica de ste es mucho ms fuerte que la componente audible. Si es una prdida interna, las emisiones ultrasnicas generadas, sern detectadas por el equipo.

FIGURA 20 Inspeccin de Vlvulas con Ultrasonido.

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El sonido de una vlvula que tiene pase, variar dependiendo de la densidad del lquido o gas. A veces se escuchar como un sutil sonido de craqueo, y otras un fuerte y rpido sonido. La calidad del sonido depende de la viscosidad y diferenciales de presin interna de la tubera. Sin embargo, agua a alta presin corriendo a travs de una vlvula abierta parcialmente puede sonar muy parecido a vapor. Una vlvula con un sello apropiado no generar sonido alguno. En situaciones de alta presin, el ultrasonido generado dentro del sistema ser tan intenso que la onda superficial viajar desde otras vlvulas o partes del sistema y har dificultoso el diagnstico de prdida. En este caso es posible an diagnosticar la vlvula comparando las diferencias de intensidad snica.

3.5.7. Fugas Bajo Tierra. La deteccin de prdidas bajo tierra depende del ultrasonido generado por una prdida en particular. Algunas prdidas lentas emiten poco ultrasonido. Complicando el problema, est el hecho de que la tierra tiende a aislar el ultrasonido. Adicionalmente, la tierra no firme absorber ms ultrasonido que tierra firme. Si la prdida est cerca de alguna superficie y es importante, ser rpidamente localizada. Las ms sutiles prdidas sern detectadas pero con algn esfuerzo adicional. En algunas instancias ser necesario crear presin en la lnea para generar un flujo mayor y por ende mayor ultrasonido. En otros casos ser necesario drenar el rea de la tubera en la zona de la prdida. Este ltimo ha sido probado exitosamente. Es posible inyectar gas en el rea bajo prueba de la tubera sin drenarla. El gas presurizado se mover a travs de la tubera y producir el sonido de un crujido en el sitio de la fuga, que puede ser detectado por el equipo de Ultrasonido. Para la inspeccin se utiliza el modo de contacto, pero en algunos casos ser necesario llegar cerca de la fuente de la prdida. En esta situacin use una jabalina de metal delgada para clavarla cerca pero sin tocar la tubera. Se debe tocar la punta de prueba a la jabalina y buscar un sonido de prdida. Debe repetirse aproximadamente cada 1-3 pies hasta que el sonido de la prdida es escuchado. Para localizar el rea, gradualmente posicione la jabalina hasta que el sonido de la prdida se encuentre en su punto mximo.

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Una alternativa al mtodo anterior es utilizar un disco de metal o moneda y dejarla caer en el rea de inspeccin. Tocar el disco o moneda y escuchar a 20KHz. Ser til cuando inspeccione concreto o asfalto el eliminar los sonidos tipo araazo causada por ligeros movimientos del estetoscopio por esas superficies.

3.5.8. Prdidas por las Paredes. Para realizar inspecciones de prdidas a travs de paredes se deben buscar marcas de agua o vapor, como decoloracin, puntos en la pared o techo, etc. Si es vapor, de debe tratar de sentir los puntos tibios en la pared o techo o se puede utilizar un termmetro infrarrojo. Se debe ajustar la frecuencia a 20KHz de su equipo de ultrasonido y usar el estetoscopio. Se deben buscar sonidos de prdida. A mayor fuerza en la seal, ms cerca se est del sitio de la prdida.

3.5.9. Bloqueo Parcial. Cuando existe un bloqueo parcial en un sistema, se produce una condicin similar a una vlvula by pass. El bloqueo parcial generar seales ultrasnicas (producidas por la turbulencia aguas abajo). Si se sospecha el bloqueo, una seccin de la tubera debe ser inspeccionada de entre varios intervalos. El mayor ultrasonido se dar en el sitio del bloqueo parcial.

3.5.10. Direccin del Flujo. El flujo en las tuberas se incrementa en intensidad cuando pasa por una restriccin o curva. Como el flujo viaja aguas arriba, hay un incremento de la turbulencia y por lo tanto de la intensidad del elemento ultrasnico de esa turbulencia en la restriccin del flujo. Al inspeccionar la direccin del flujo, los niveles de ultrasonido tendrn mayor intensidad en el lado aguas abajo que en el lado aguas arriba.

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3.5.11. Prueba con el Generador de Tono. Adicionalmente algunos equipos de ultrasonido traen un equipo de generacin de ondas ultrasnicas, que sirve para verificar la calibracin el equipo y realizar algunas inspecciones donde no existe una generacin de ultrasonidos. Es un mtodo para inspeccin no destructivo el cual es usado cuando es difcil presurizar o generar vaco en un sistema. Tiene aplicacin en inspeccin de contenedores, tubos, tuberas, cargas, soldaduras, compuertas, sellados, puertas, ventanas, y muchos otros ms. La prueba se hace ubicando un transmisor ultrasnico llamado generador de tonos, dentro (o en un extremo) del tem en inspeccin. La seal tipo pulso de trino del generador de tonos instantneamente inundar el tem bajo prueba y penetrar cualquier orificio de fuga. Dependiendo de la configuracin y material, incluso en puntos de ciertos metales la seal puede hacer vibrar. Escaneando por penetracin snica en la superficie exterior (o sitio opuesto) del tem en inspeccin con el equipo de ultrasonido, la fuga ser detectada.

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CONCLUSIONES. 1. Como no existe otra estrategia de mantenimiento que brinde ms tiempo para la planificacin y programacin que el mantenimiento predictivo; ste debera ser su primera fuente de mantenimiento programado. 2. Los trabajos planificados siempre son ms eficientes y menos costosos que los trabajos no planificados. 3. Se eliminan las paradas no programadas causadas por fallos en los equipos o sistemas. 4. Los reducen los altos costos de mantenimiento causados por la combinacin de mtodos de gestin ineficientes y la escasez de tiempo. 5. El conocimiento de la condicin de los activos representan una oportunidad importante para casi todas las instalaciones de produccin en todo el mundo. 6. El uso eficaz de las tecnologas predictivas proporciona una gran ventaja; se puede reducir entre el 35% al 60% de los gastos de mantenimiento. 7. Escuchando los problemas en una etapa temprana, los daos son mnimos y el mantenimiento requerido se completa con un impacto menor sobre las operaciones del proceso. 8. Cambios microscpicos en las fuerzas de friccin son detectables con pruebas de ultrasonido bastante tiempo antes de que la mquina entre al estado crtico de la falla, proveyendo una ventana ms amplia para planificar el mantenimiento. 9. Una planta que gasta ms de $1 milln de dlares anuales en aire comprimido, entre $75,000 dlares y $100,000 dlares son del aire que se pierde debido a las fugas, sino se cuenta con un programa de gestin de fugas. 10. El Ultrasonido puede ayudarle a ofrecer la cantidad correcta del lubricante correcto para el lugar correcto en el momento adecuado, y aumentar la fiabilidad de la maquinaria, la reduccin de residuos y minimizar los costos.

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