MODOS DE FALLA EN RODAMIENTOS-EROSION ELECTRICA

 

MODOS DE FALLA DE RODAMIENTOS-CORROSION

 

MODOS DE FALLA DE RODAMIENTOS - DESGASTE

 

MODOS DE FALLA DE RODAMIENTOS-FATIGA

 

LA EXCENTRICIDAD Y EL ENTREHIERRO EN LO MOTORES ELECTRICOS

Un motor eléctrico es uno de los equipos que menos mantenimiento necesitan dentro de la industria. Las fallas mecánicas mas comunes que presentan son por rodamientos y por excentricidad. Esta ultima, hace que el espacio que hay entre el rotor y el estator, llamado entrehierro, tenga distancias asimétricas o no uniformes, provocando flujos magnéticos desequilibrados, lo que se traduce en un incremento en la temperatura (baja el aislamiento) del devanado, vibraciones en el equipo (las vibraciones dañan a los elementos mecánicos como los rodamientos, acortando su vida útil) y mayores consumos de energía.

¿CUALES SON LAS CAUSAS?

✅Eje doblado.

✅Rodamientos desgastados.
✅Expansión térmica en el eje del motor.

✅Patas cojas.

✅Correas mal tensadas.

✅Mal montaje de los rodamientos

Las otras posibles causas se deben a problemas en la fabricación de los componentes del equipo.

Los tipos de excentricidad que podemos encontrar dentro de estos equipos pueden ser:

❎Estática (Fig.1) :La posición radial del entrehierro es fija, se debe a la ovalidad del núcleo del estator o al posicionamiento incorrecto del núcleo o cojinete del estator en la puesta en servicio o durante la reparación.

❎Dinámica (Fig.1): Es una condición en la que el centro del rotor no está en el centro de rotación y la posición del entrehierro radial mínimo gira con el rotor. Esto se produce por eje doblado, cojinetes desgastados, expansión térmica asimétrica del rotor, etc.

Siempre existirá una asimetría en el entrehierro y esto debido a las causas presentadas; todas de alguna manera están presentes, ya sea provocadas por el factor humano o el medio en donde esta operando el equipos. Tener en cuenta que la variación del entrehierro nunca debe exceder ±15% del entrehierro promedio.

Hay muchos métodos para la verificación del entrehierro, los mas comunes son:

❎Análisis del circuito del motor.

❎Análisis del circuito de corriente.

Mediante estos métodos verificaremos el estado en que se encuentran los devanados y el comportamiento de los flujos magnéticos producidos entre el estator y el rotor.

Fig.1. Tipos de excentricidades
Fuente: Web

INSPECCIONES UTILIZANDO TERMOGRAFÍA INFRARROJA EN MÁQUINAS

Una de las técnicas más utilizadas hoy en día dentro del mantenimiento es la inspección utilizando termografía infrarroja (con cámaras termográficas). Esto debido a que es muy sencilla y a la vez, y muy importante, se puede hacer en caliente (con la máquina funcionando).

Al momento de realizar inspecciones utilizando termografía infrarroja, tener en cuenta siempre el tener cuidado con el entorno operación de la máquina, ser consciente que hay alrededor de mi equipo y si las condiciones, climáticas, juega en contra o a favor de este.

Factores a tener en cuenta al momento de inspeccionar:

✅La humedad y temperatura del aire.

La cámara termográfica no detecta la temperatura de la máquina,si no,la potencia de radiación térmica, es por ello tener en cuenta este punto,la humedad, la temperatura o ambos pueden afectar las ondas de radiación térmica que la máquina o su superficie emite.¿Que se puede hacer?,una salida interesante es medir el punto de rocío del aire o buscar otro horario de inspección,si las mediciones se hacen no considerando este punto las mediciones y por tanto los termogramas no tendrán una interpretación correcta.

✅La hora al momento de realizar la inspección,esto por la intensidad de la luz solar.

¿En realidad es importante?Claro que si,el horario para hacer mediciones es importante,esto debido a la intensidad de luz que ejerce el sol,en horarios determinados,la influencia del sol es tal que las lecturas pueden ser erróneas,por ejemplo,el sol puede agregar temperatura a la superficie a medir,el sol puede aumentar la reflexividad,emisividad en las superficies a medir o alrededores.

Se recomienda horarios de medición al iniciar el dia o al finalizar,aunque un horario nocturno es el ideal.*Criterio del personal a realizar la actividad.

✅La distancia entre la cámara y el objeto a medir.

Hay cálculo para determinar una distancia óptima,en realidad este punto es más criterio de la persona que realiza la medición.

✅Si alrededor del equipo a medir hay componentes o equipos reflexivos.

Como se mencionó,el la luz solar puede ser un factor que aumente la reflexividad en la máquina a medir o en los componentes que la rodean,otro caso puede ser que alrededor de la máquina haya componentes o máquinas con superficies reflexivas,como por ejemplo superficies de acero inoxidable (tuberías).Esta reflexividad impide la lectura correcta de la potencia de radiación térmica,la desvía o toma ondas de otras máquinas/componentes.Se recomienda un horario óptimo de inspección o cambiar el ángulo de medición.

Por último,un punto importante que se estaba escapando,es la emisividad.¿Es válido tomar una misma emisividad para todas las mediciones?.Considerando que cada superficie tiene una emisividad diferente,no.La mayoria de tecnicos no reconocen ese concepto,corren el riesgo de tomar alguna toma errónea.Pero también consideremos el tiempo que tomaría estar cambiando la emisividad por cada equipo a inspeccionar,peor aún si se trata de un circuito o planta a inspeccionar.Por ello por temas prácticos se opta por tomar emisividad igual.

Además se debe mencionar la prueba de la cinta negra,¿que tal recomendable es?;muchos profesionales lo realizan y no tienen problemas, pero el detalle de esta prueba es que es una prueba de contacto,es decir se realiza siempre y cuando se tenga la superficie a medir al alcance,pero que pasa si la superficie es una barra de alta tensión de un tablero de distribución...tal vez se debe optar por el metodo de validacion (tablas).

Fig.1.Termograma
Fuente:Propio

 

¿CÓMO REDUCIR EL IMPACTO DE LA CORROSIÓN EN MIS COMPONENTES ALMACENADOS?

Desde de la primera revolución industrial, siempre existió la necesidad de almacenar componentes,repuestos,equipos,etc, para actividades de mantenimiento (reparación y prevención).Con el paso de los años,esto no ha cambiado,es decir, siempre debe haber componentes almacenados,ya que es una necesidad,mucho más importante,para el área de mantenimiento. Los componentes más comunes encontrados en estos almacenes son valvulas,tuberias,equipos de producción, correas de transmisión,componentes de fijación,anclaje,rodamientos,bridas,etc. Hay un gran problemática que nace a raíz de tener almacenados estos componentes y es que con el tiempo,estos tienden a sufrir daños que su propio entorno les causa,oxidación.

¿Pero,qué es la oxidación realmente?.La oxidación es el deterioro de cualquier material por exposición/interacción con el medio ambiente en donde están almacenados (humedad,ozono,rayos UV,etc).

Cómo lidiar con esto,al inicio no suena tan grave,no parece tan importante,pero que tan afectados se ven los componentes,los equipos,los activos en general.Veamos:

✅Iniciemos con una matriz de criticidad,evaluemos cuál equipo o componente, o familia de cualquiera de estos, son los más críticos.

✅Evaluemos, comparemos  y califiquemos la corrosión de estos,utilicemos la ISO 8501-1, por ejemplo.En esta ISO podemos comparar y calificar en qué nivel/grado de corrosión está mi componente. 

✅Proceder a retirar el óxido existente en el componente,verificar si a raíz de remover este óxido,el componente aún está dentro de los parámetros fabricados.

✅Contemos con un especialista o un ingeniero en calidad,confiabilidad,etc,para que defina si a raíz de esa comparación/calificación y el retiro del óxido ,el componente o equipo, está en condición de usarse para el fin que fue diseñado.

✅Idealmente se debe agregar películas anticorrosivas,para prevenir daños futuros de corrosión;este paso es interesante por que debe tenerse cuidado con el tipo de película a utilizar,si es compatible,no daña la superficie,etc.

✅Luego de lo mencionado debe procederse a almacenarse de manera adecuada,si es que no lo estuvo al principio.

✅Debe establecerse inspecciones periódicas,esto con la finalidad de verificar si hay cambio o el problema sigue.

Como se mencionó al principio,el entorno en donde están almacenados estos componentes/equipos,juega un papel importantísimo,ya que la aceleración de la oxidación,básicamente depende del entorno.Por ello se deben tomar acciones frente a esto,mejores lugares de almacenamiento,mayor hermeticidad,etc.

No nos centramos únicamente en los repuestos/componentes metálicos, los elastómeros y caucho (por ejemplo)  también se ven afectados por la exposición al medio en donde estén almacenados; comúnmente se hace un poco difícil entender cómo estos elementos tan importantes se pueden ver afectados por la corrosión. Los rayos UV por ejemplo, pueden afectar severamente,la corrosión en estos elementos produce endurecimiento y lo  vuelve frágil, haciendo que la vida útil disminuya o la ocurrencia de alguna falla cuando esté montada y funcionando se de.

Fig.1.Corrosión en componentes
Fuente:Web

CAUSAS GENERADORAS DE FALLAS

Durante los últimos años, el mantenimiento ha cambiado o a sufridos grandes cambios, esto debido a un incremento de activos dentro de las plantas industriales, así como los nuevos diseños de las maquinas o activos en general.

Por estos mismos cambios es que aparecen nuevos modos de falla entre las maquinas y es necesario hacer cambios o implementar nuevas metodología de análisis de estas.

Actualmente los mantenedores necesitan tener claro cuales son esas causas raíces que generan tantas fallas funcionales o que afectan a los componentes y termina por parar el equipo y por lo tanto la producción.

Vamos a mencionar esas causas de manera macro, sin centrarse en algún componente en especifico, si no en la raíz. Existen diversas causas raíz de falla, pero una muy importante que se viene estudiando es la causa raíz que causa el factor humano. ¿Qué tan capacitado esta el personal designado a las actividades?¿Existe motivación por parte del personal?¿Se cumplen con los planes de mantenimiento?.

Las causas raíces mostradas en la Fig.1. pertenecen al grupo de causas que las general el propio personal de mantenimiento o de alguna manera el personal operativo de la empresa. Estas 5 causas representan mas del 80% de causas de fallas en los equipos. Causas que a primera vista se ven bastante simples, pero si no se tiene el personal indicado, suceden.

Todos los que hemos trabajado en planta, sabemos que la suciedad, la mala lubricación y las solturas generan una gran cantidad de modos de falla que afecta y degrada la vida útil de los componentes hasta llevar a la falla funcional al equipo. Estas 3 causas mencionadas, se puede evitar con una correcta inspección en la frecuencia correcta, siempre teniendo en cuenta el entorno operación del equipo. Si no hay una inspección minuciosa, estas causas evolucionan con el tiempo y se vuelven criticas y mucho mas difícil de manejarlas. Las dos causas restantes ( mala operación, mala configuración), se deben a una falta de conocimiento por parte del personal, esto a raíz de  una pobre capacitación o poca capacidad del personal encargado.

Fig.1:Causas raíces generadoras de fallas
Fuente: Adaptación propia

ENDURECIMIENTO DE LA GRASA ¿ES IMPORTANTE CONSIDERARLO?

A muchos nos a pasado, que en las constantes inspecciones que realizamos a nuestras máquinas, encontramos puntos calientes o esos gradientes de temperatura que nos alertan sobre el funcionamiento que está teniendo la máquina. Lo primero que se nos viene a la cabeza es lógicamente que ese punto caliente,que hemos identificado, carece de una buena lubricación. Una de las acciones tomadas por el personal técnico es engrasar ese punto caliente para poder disipar ese gradiente de temperatura.
Pasa un determinado tiempo,el técnico vuelve a inspeccionar ese punto caliente y se da cuenta que la temperatura no baja,quizá el problema se torne mucho más complejo de lo que se creía.

Uno de los modos de falla que está generando esta alta temperatura en el punto es el endurecimiento de la grasa que se aplica al punto para lubricarlo.Para ser más práctico,asumamos que el punto en cuestión es una chumacera.

El endurecimiento de la grasa se genera por muchos factores,como por ejemplo:

🔎ENTORNO OPERACIONAL :Es muy importante considerar en los distintos modos de falla a analizar el entorno operacional,ya que puede llegar a ser la causa raíz de mis problemas.Las bajas temperaturas, la tierra,la polución y la falta de limpieza en las máquinas o componentes,genera el endurecimiento de la grasa.

🔎ALTAS TEMPERATURAS: El trabajo mecánico y las altas revoluciones de las máquinas,generan altas temperaturas,impactando en el espesante de la grasa y como consecuencia generando el endurecimiento.

🔎FACTOR HUMANO:Es muy importante incluir entre los modos de falla a analizar el factor humano.¿Que tan calificado esta el tecnico que engrasa la chumacera?.¿Se le está asignando un mismo tipo de grasa al punto,para así evitar contaminaciones cruzadas?.¿Se hacen limpiezas frecuentes a la chumacera?.Siempre es importante las inspecciones continuas a nuestras máquinas,siempre es importante realizar limpieza continua a nuestras máquinas.

Tener en cuenta lo mencionado,nuevamente se hace hincapié a las inspecciones frecuentes así como tener una frecuencia establecida de reengrase y limpieza y no menos importante considerar a la persona correcta para ejecutar estas actividades.

Fig.1.Termograma chumaceras
Fuente:Web

¿CÓMO REALIZAR UN BUEN MUESTREO DE ACEITE?

El muestreo de aceite siempre es un paso delicado dentro del plan de lubricación,ya que de ello depende las estrategias/medidas a tomar para prevenir modos de falla y por lo tanto fallas funcionales futuras en las máquinas.

El muestreo se puede aplicar en todas las fases por las que pasa el lubricante dentro de la industria: Lubricante nuevo,lubricantes almacenados,lubricantes con las máquinas en operación y por último los lubricantes que de alguna manera fueron reacondicionados para su reuso.

Lo que se busca con el muestreo es determinar cómo está, el lubricante, trabajando con los componentes de la máquina;si hay algún tipo de desgaste acelerado, si hay algún cambio químico en su estructura y qué tan contaminado está el lubricante, ya se por el entorno operacional en donde trabaje la máquina, o la dejadez por parte de los mantenedores. 

PASOS A TENER EN CUENTA EN EL MUESTREO:Antes de proceder con los pasos de muestreo es necesario hacer recordar que los elementos de muestreo (manguera,bomba) debe estar completamente limpio así como el frasco a utilizar para almacenar la muestra debe ser nuevo y libre de agentes que puedan tergiversar los resultados (la tapa del frasco debe ser retirada solo durante el llenado). Además,el frasco con la muestra, debe llevar su codificación respectiva para evitar confusiones con muestras de otros equipos.

✅PUNTOS DE MUESTREO: Por lo general no es muy recomendado realizar el muestreo desde el tapón de drenado,ya sea de la cuba o carter de la máquina,esto debido a que generalmente en la parte más inferior lo que se puede obtener sólo puede ser sedimentaciones (como lodo).

Idealmente la muestra debe hacerse desde un punto vivo con flujo turbulento (por ejemplo codos),después de los rodamientos,engranajes,cilindros,etc.; y no en un punto en donde el flujo sea laminar o en el peor de los casos cuando la maquina este sin operar.

Fig 1.Punto de muestreo
Fuente:Adaptación Propia

✅FRASCOS PARA MUESTRA: Hablamos de que todos los componentes deben estar muy limpios o lavados,para de esta manera no contaminar la muestra con otros agentes que puedan tergiversar los resultados y por lo tanto tomar decisiones/acciones equivocadas.Generalmente estos frascos están hechos de plástico con una capacidad de 120 ml, por lo general nunca se debería llenar totalmente el frasco, el criterio utilizado por la persona encargada difiere,por lo tanto no hay recomendación en cuanto a la cantidad de llenado.

El muestreo es muy importante en la industria,generalmente los mantenedores no son conscientes del estado en que está trabajando el lubricante en la máquina y si este le esta dando las condiciones para evitar desgaste o calentamiento,uno nunca sabe(pérdidas de propiedades del lubricante).Los entornos operacional a veces son bastante agresivos(depende de la industria) por lo tanto se debe tener una frecuencia de muestreo ya sea semanal,mensual,trimestral ,anual,etc.

Fig.1.Muestras de aceite
Fuente:Propio

¿CÓMO LA LUBRICACIÓN APOYA A LA CONFIABILIDAD DE NUESTRAS MÁQUINAS?

Un pilar importante dentro del mantenimiento es la lubricación, por ello si no existe la lubricación dentro del programa de mantenimiento, o en todo caso, si no se está llevando a cabo la correcta aplicación de esta ,los equipos van a sufrir fallas funcionales futuras,eso es seguro. Está demostrado que una de las causas raíces que genera el 70% (aprox.) de fallas en las máquinas es la Mala Lubricación , es por ello que se debe poner más atención a la lubricación;desde gerencia hasta la mano de obra directa en las actividades de mantenimiento.

Si hablamos de las problemas más frecuentes dentro del área de mantenimiento podemos encontrar lo siguiente:

❌Mala selección de lubricantes.

❌No identificación de lubricantes.

❌Mal almacenamiento de lubricantes. 

❌Mal manejo de los eq.usados para las tareas de lubricación (profesionales no calificados).

❌No existe ruta de lubricación, en donde especifique frecuencia y cantidad de lubricante. 

❌No existe KPI's de desempeño.

Los problemas listados representa un parte de los múltiples problemas que se generan a partir de una mala gestión,el desconocimiento y capacitaciones no constantes con de la lubricación.

Las consecuencias a partir de estos problemas se traduce en miles de dólares perdidos por hora cuando la máquina entra en falla funcional .Los cambios que se necesita hacer para revertir estos problemas generalmente no requiere de una gran inversión de dinero,hay casos en donde estos cambios  llegan a costar entre 2-10% de la cantidad de dinero que llegaría a costar si la máquina entra en falla funcional,es un costo muy bajo en comparación, optemos por una  inspección continua,cambio metodologías de lubricación,capacitación y compromiso.

Con un mal plan de lubricación y personal mal entrenado, lo que vamos a tener como consecuencia es fallas constantes de la máquina (lo que se traduce en una baja confiabilidad) y fallas funcionales ( pérdidas millonarias de dinero).

Si lo que se quiere es construir o implementar un programa de lubricación dentro del área de mantenimiento,debemos iniciar haciendo benchmarking, auditorías, evaluación del programa de lubricación ( si lo hay) y capacitaciones,cabe mencionar que cualquier cambio o propuesta de mejora siempres los líderes deben estar involucrados al 100% para tener mayor probabilidad de éxito.Considerar las 6C como un primer paso a la mejora :

✅El lubricante CORRECTO.

✅La cantidad CORRECTA.

✅En el momento CORRECTO.

✅En el punto CORRECTO.

✅Método CORRECTO.

✅Con las personas CORRECTAS.

Fuente:Propia

Vivimos con constantes cambios ahora mismo en la industria y sobre todo hablando al área de mantenimiento, por ello es importante tener en cuenta que es la máquina quien tiene que adaptarse a las nuevos cambios/prácticas, no las  personas a lo que tiene la máquina.