laboratorio 3 analisis de vibraciones. rf

8/15/2019 Laboratorio 3 Analisis de Vibraciones. RF

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AnálisisDe

Vibraciones

LABORATORIO 3“Balanceo”

NOMBRE: Vladimir Gutiérrez Mendoza

CARRERA: Ingeniería Mecánica en Mantenimiento IndustrialASIGNATURA: Análisis de VibracionesPROFESOR: Francisco DíazFECHA: 02 de junio de 2016


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Índice:

1. Introducción. Pág. 3

2. Objetivos. Pág. 4

3. Características Técnicas. Pág. 5

4. Descripción del método de análisis Pág. 10

5. Norma ISO 10816-3. Pág. 13

6. Informe de Mediciones. Pág. 147. Informe de Equilibrado Pág. 15

8. Descripción y Análisis de Tarea de Equilibrado Pag. 20

9. Conclusiones. Pág. 23

10. Cotizaciones. Pág. 24

11. Anexos. Pág. 29

12. Bibliografía y Web grafía. Pág. 33


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1 Introducción

Desbalance

Se dice que una pieza se encuentra desbalanceada cuando su centro de masa (centro degravedad) no coincide con su centro geométrico. Esta condición es causada por unadistribución desigual del peso del rotor alrededor de su centro geométrico.

Supongamos una pieza que ha sido fundida, por lo tanto tiene uno o varios poros. En estecaso, el centro geométrico de la pieza no coincide con el centro de masa, por lo cual, lapieza se encontrará inherentemente desbalanceada.


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2 Objetivos

En esta experiencia de laboratorio, los objetivos a cumplir son:

Objetivo general

• Diagnosticar estado de los ejes

Objetivos específicos

• Medir balanceo en los ejes• Obtener espectros y comparar con espectro patrón


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3 Características técnicas.

BANCO DE PRUEBA.

a) MOTOR ELÉCTRICO.b) BANCO DE ESTRUCTURA

METÁLICA SIN FIJACIÓN ALPISO.

c) VARIADOR DE FRECUENCIA.d) ACOPLAMIENTO MOTOR – EJE.e) DOS EJE DE TRANSMISIÓN DE

POTENCIA.f) SOPORTES DE RODAMIENTOS.g) DOS RUEDAS DENTADAS

(ENGRANAJE RECTO).h) DOS POLEAS DE TRANSMISIÓN

DE POTENCIA.i) INSTRUMENTO DE MEDICION.

MOTOR ELÉCTRICO.

Motor eléctrico monofásico marca Vemat,de fabricación italiana. Modelo VMB808,motor asincrónico.

Potencia: 0.79 kw - 1,07HpCos : 0.95T° Ambiente: 22°CRPM: 1350Hz: 50Voltaje: 220VAmperaje: 5-60Peso: 1,51 kg


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BANCO METÁLICO

Banco de estructura metálica sin fijación al piso.

VARIADOR DE FRECUENCIA.

Variador de frecuencia Marca Danfoss.

Un variador de frecuencia (siglas VFD,del inglés: Variable Frequency Drive obien AFD Adjustable Frequency Drive) esun sistema para el control de la velocidadrotacional de un motor de corrientealterna (AC) por medio del control de lafrecuencia de alimentación suministradaal motor. Permite:

(a) Reducción de picos de demandaeléctrica.(b) Prolongar la vida útil de la maquinaal no verse sometida a partidas bruscas.(c) Reducción de estrés mecánico

ACOPLE MOTOR –EJE.

Los acoplamientos tipo muelas, son dispositivosque permiten la transferencia de la potencia deun motor, para este caso eléctrico y un ejetransmisor.

Las ventajas de este tipo de acoples que es defácil y rápido ensamble, pero las desventajas esque su unión tiene ciertas holguras quefinalmente con los giros o partidas repentinas delmotor comienzan a transferir desalineacionesentre ambos elementos y vibracionesindeseable


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EJES DE TRANSMISIÓN DEPOTENCIA.

Vástago metálico, que gira sobre supropio asiento (cojinete), que seconsidera fijo, cumple la funcióntransmitir un par motor.

Los ejes en estudio tienen 25,1 ± 0,01mmᴓ . Giran sobre 4 soportes quecontienen rodamientos y por su interior sealoja el eje transmisor.

SOPORTES DE RODAMIENTOS

Los soportes son los alojamientos de losrodamientos que para esta máquinapueden ser del tipo bola o de rodillo.

Un rodamiento radial es el que soportaesfuerzos radiales, que son esfuerzos dedirección normal a la dirección que pasapor el centro de su eje, como por ejemplouna rueda; es axial si soporta esfuerzosen la dirección de su eje, como porejemplo en los quicios o bisagras depuertas y ventanas; y axial-radial si lospuede soportar en los dos, de formaalternativa o combinada.

DOS RUEDAS DENTADAS(ENGRANAJE-RECTO).

Dos ruedas dentadas de 205 mm ᴓ y 145dientes se comunican a través de sudiámetro exterior y sus dientes losque transmiten el movimiento de una a laotra, esto se conoce como ruedaconductora y rueda conducida.

DOS POLEAS DE TRANSMISIÓN DEPOTENCIA

Nota: Una de las poleas se encuentrarota


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INSTRUMENTO DE MEDICION

Fag detector III.Este equipo en su interior incorpora:(i) Unidad base con acumulador.(ii) Acelerómetro con base magnéticapara asegurar su fijación.(iii) Sensor de temperatura infrarrojo.(iv) Cargador de batería.(v) Cable de conexión al computador.(vi) Manual de operación.(vii) Software del equipo trendline.(viii) Maleta.

Fotocelda.

MINI-BEAM SM312 DC SeriesVisión de conjunto

10 a 30 V de tensión dealimentación de CC con salidasPNP / NPN bipolares

Disponible en plástico oposición,oposición clara, retrorreflectantepolarizada y no polarizada,convergente, difuso y difusodivergente y vidrio o modos dedetección de fibra óptica deplástico

Modelos convergentes y de fibraóptica con rojo infrarroja o visible,azul o verde LED fuente de luz,dependiendo de la aplicación

Modelos de modo opuesto para ladetección de plástico transparente

18 mm de cañón con rosca o deopciones de montaje del lado

Serie QS18


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Soporte de Fotocelda .

Es de vital importancia en eltrabajo de balanceo una buenaelección de un soporte para lafotocelda que se ocupara, estedeberá contar el ángulo necesariopara realizar un buen enfoquesobre la reflectante o target delconjunto rotativo, el cual se estábalanceando, esto nos evitaraproblemas al obtener la fase dedesbalance y realizar tomas demediciones falsas.

Balanza

CM Balanza de bolsillo KernDescripción del producto:

Display LCD retro iluminado conaltura de dígitos 12 mm - Tapaabatible como protección contrapresión y polvo. Con calculadorade bolsillo integrada. - Lista parael uso. Pilas del tipo AAA (2x 1,5V) incluidas. Función de autodesconexión (AUTO-OFF) paraahorrar energía tras un lapso de 4min. sin alteración de peso.

DETECT3-KIT*

Suministro: Dispositivo base con baterías Lector electromagnético de

aceleraciones IC, con basemagnética

Sensor de temperatura Cargador de baterías Cables de datos para PC

(serial/USB) Manual de instrucciones Bolsa de protección Software Trendline para PC Maleta


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4 Descripción del método de análisis.

a) Paso 1: Cargar programa Detector Flash Updater 3 en PC.

b) Paso:2 Crear la base de datos de los puntos de medición.}

c) Paso 3: Traspasar la base de datos al equipo


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d) Paso 4: Se calibra el variador de frecuencia velocidad a 53.1Hz. Y se da encendidoal banco de prueba

e) Paso 5: Se mide el rpm con un tacómetro, la medición arroja 1576 rpm, medidosen la polea conductora.


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f) Paso 6: Medición.

Se toma medición en soporte 1 y 2: (Vertical, Horizontal, Axial)

Medición Vertical Medición Horizontal Medición Axial

g) Paso 7: Medición de soporte 2, vibraciones y balanceo.

h) Paso 8 : Se traspasa los datos del instrumento medidor al software, para comenzaranalizar las formas de ondas y espectros, luego de contrasta según normaISO10816-3


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5 Norma ISO10816-3

Tabla de severidad de daños por vibración

CONSIDERACIONES DE LA ISO 10816-1

Para conocer la necesidad, se debe llevar a cabo un análisis adecuado, permitirá valorarsi las vibraciones producidas son elevadas, en cuyo caso habrá que conocer el tiempomáximo que nos permite trabajar bajo esas condiciones o sí, por otro lado, se encuentra

dentro de los parámetros de tolerancia o normalidad.Existen diversas técnicas que se utilizan para realizar el estudio previo. En este sentido,se puede realizar un análisis del historial del funcionamiento dela maquina durante unperiodo relativamente extenso con la finalidad de encontrar patrones de frecuencia defallas. De no contar con este historial lo más adecuado será homologar el tipo demáquina y su función a otra y determinar si está operando de patrones conocidos deforma de evaluar los niveles de vibraciones o si existen diferencias.


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6 Informe de Mediciones a 1576 RPM

Espectro:

Interpretación:

Rodamiento desalineado en el eje


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El rodamiento desalineado generará una considerable vibración axial. Ocasionarámovimiento de torsión con un desplazamiento de fase de aproximadamente 180º de laparte superior a la inferior y/o de un lado a otro, tal como se mide en sentido axial en elsoporte del mismo rodamiento. Los intentos por alinear el acoplamiento o equilibrar elrotor no aliviarán el problema. Normalmente será necesario desmontar el rodamiento yvolverlo a instalar correctamente.

7 Informe de Equilibrado


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8 Descripción y Análisis de Tarea de Equilibrado.

La experiencia consiste en comenzar las mediciones con el instrumento el cual detectala velocidad de rotación a través de la fotocelda y la banda magnética adosa a la polearegistrando una velocidad de 1576 rpm.De acuerdo a la configuración del instrumento tenemos que el sensor 2 se encuentra ala izquierda (270°), sensor 1 arriba (0°), disparador arriba (0°).Instrumento registra una amplitud y fase con valores estables.

0°

90°

180°

270°

SENSOR 1

SENSOR 2

DISPARADOR

BANDA MAGNETICA


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Posteriormente se requiere agregar valor de peso, para lo cual se utiliza la balanzadigital manual y se pesa perno, con el cual se realizará la experiencia de desbalanceo.El valor de la medición es de 21 gr, este valor se inserta al instrumento, y se detiene elbanco de prueba.Se inserta un perno, agregando la masa de 21 gr a 90° y se enciende nuevamente elbanco de prueba para medir el desbalanceo.

Inmediatamente encendido el banco de prueba se aprecia un aumento importante delruido y vibración que genera el desbalanceo la cual se propaga por todo el banco deprueba. Esto provocara un progresivo daño en el soporte 2.En las mediciones que arroja el instrumento se detecta un aumento considerable de laamplitud.

El instrumento realiza una propuesta de peso en el ángulo de 270° de 29 gr. Se realizala compensación o equilibrado del sistema, insertando un segundo perno de 21 gr en270°. Esto significa que habrá un desbalance de 7 gr en el rotor.

0°

180°

90°270°

PERNO (MASA 21 gr)

PERNO 1 (MASA 21 gr)PERNO 2 (MASA 21 gr)

0°

270° 90°

180°


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Inmediatamente agregada la segunda masa se aprecia una disminución del ruido yvibraciones, llevando el sistema a su balanceo.

90°270°

0°

180°

ANGULO RESULTANTE 251°


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9 Conclusiones:

De acuerdo a los objetivos planteados y la experiencia en taller podemos aseverar conocerla metodología para un correcto análisis de vibraciones, identificando claramente elinstrumento y su acelerómetro, reconociendo su modo de aplicación en cada medición.

Se adquirió el conocimiento para diagnosticar el estado de los ejes, medir desbalanceo yaplicar metodología de equilibrado. Además, se obtiene conocimiento de programagenerador de espectros y se comparan con los patrones de referencia.

Información para la instalación y manejo del software de gestión, además de estudiar yanalizar en su contexto los resultados de los gráficos, los cuales nos llevan a la siguienteconclusión diagnostica y presentar su potencial solución

Para el soporte 2, se detectó rodamiento desalineado en el eje, se sugiere desmontar elrodamiento y volverlo a instalar correctamente.


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10 Cotizaciones:


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11 Anexos:COSIDERACIONES DE SEGURIDAD

Para el desarrollo de la experiencia es estrictamente necesario considerara los siguientes

aspectos de seguridad.1. Realizar el trabajo con mucha concentración, ya que existe la posibilidad de

atrapamiento por equipo en movimiento.2. El acercamiento del acelerómetro debe realizarse de forma pausada y procurando

que el cable no tenga contacto con las partes en movimiento, pudiendo esteenrollarse en el eje que gira.

3. Esta operación no se puede ejecutar con ropa suelta y con accesorios colgantesde muñeca o brazo, por el potencial riesgo de atrapamiento por equipo enmovimiento.

4. Para la ejecución de la medición es necesario proteger manos con guanteadecuado para evitar cortes, golpes o raspaduras por equipamiento enmovimiento.

5. La manipulación del variador de frecuencia, se debe ejecutar con guantesdieléctricos, por potencial de electrocución con equipo energizado


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Causas de desbalance:

Un cierto grado de desbalance en cualquier tipo de máquina rotativa es inevitable. Losdiseñadores de máquinas las especifican con tolerancias de diseño, maquinado y

ensamblaje, tales tolerancias pueden producir algún tipo de desequilibrio o desbalance.Adicionalmente, se puede presentar desbalance debido a pequeñas variaciones dentro dela composición metalúrgica del rotor (inclusiones, poros, etc.). Aún cuando, la mayoría delos rotores son balanceados por el fabricante después del proceso de manufactura y antesde ser utilizados ya armados en sus respectivas máquinas. El paso del tiempo y ciertascondiciones en el proceso de montaje, inciden en que la máquina vibre y que suscomponentes deban ser re-equilibrados.

El punto pesado (heavy spot) identifica la posición angular del desbalance en una pieza.Para representarlo en un gráfico se necesita mostrar su magnitud, la distancia desde estepunto al centro geométrico de la pieza y su dirección (usualmente expresada en gradosangulares con respecto a un punto definido de referencia sobre el eje). Así por ejemplo enel disco mostrado anteriormente:

Desbalance = 28 g x 152 mm = 4256 g.mm

La foto nos muestra un impulsor de bomba del servicio de la empresa de agua potableequilibrándose en una máquina balanceadora.

Impulsor de bomba en máquina balanceado


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Norma ISO para evaluar la calidad de desbalance:

La figura siguiente nos introduce dentro de las normas para evaluar si una pieza ocomponente de máquina se encuentra balanceada (equilibrada) adecuadamente. La

norma comúnmente utilizada para evaluar la severidad del desbalance es la ISO 1940.

Primeramente, tenemos que recalcar que toda pieza rotatoria, aún cuando haya sidoconfeccionada guardando el mayor cuidado, siempre presenta desbalance. Este

desbalance residual, dependiendo del tipo de pieza, de su peso y de su velocidad, debeser menor al desbalance máximo fijado por la norma.La norma clasifica las piezas rotatorias según sus aplicaciones, así por ejemplo:G-40:Es la norma válida para llantas de automóvilCigüeñales de motores de cuatro tiempos con 6 o más cilindrosG-16:Ejes de cardanesPartes de maquinaria agrícolaComponentes individuales de máquinas (gasolina o diesel) para carros

Camiones y locomotorasCigüeñales de máquinas con seis o más cilindros bajo condiciones especiales

G 6.3:Partes de maquinaria de procesoEngranajes de turbinas de uso marino


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G 2.5:Componentes de turbinas a gas o vaporRotores de turbo-generadoresTurbo-compresoresMáquinas herramientasPequeñas armaduras eléctricasTurbo-bombas

G 1:Tocadiscos y fonógrafosArmaduras eléctricas pequeñas con requerimientos especiales

Así por ejemplo, si el impulsor de una bomba tiene un desbalance de 50 onz.-plg, tiene unpeso de 1000 libras y su velocidad de giro es 1000 rpm. Considerando también que siendodicho impulsor de una bomba de maquinaria de proceso, la norma apropiada sería la ISOG 6.3, para 1000 rpm, el máximo valor de desbalance permisible es de 38 onz-plg, por loque se concluye que la bomba se encuentra desequilibrada. Como se puede observar dela gráfica, la norma nos da el valor de desbalance máximo para un rotor que pese 1000libras, para rotores más livianos o pesados, el desbalance tolerable subirá o bajarácorrespondientemente.


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12 Bibliografía y web grafía

MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

Interpretación de Espectros (ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DEINGENIERÍA DE GIJÓN)

TUTORIAL DE VIBRACIONES PARA MANTENIMIENTO MECÁNICO

REALIZADO POR A-MAQ S.A. ANÁLISIS DE MAQUINARIA ENERO 2005

www.a-maq.com

CURSO DE ANALISIS DE VIBRACIONESLa medición y el análisis de vibración en el diagnóstico de máquinas rotativasDr. Evelio Palomino Marín.

Fallas más comunes que producen vibración: Desbalance

http://www.vibratec.net/pages/tecnico_desbalance.html
http://www.a-maq.com/http://www.a-maq.com/http://www.vibratec.net/pages/tecnico_desbalance.htmlhttp://www.vibratec.net/pages/tecnico_desbalance.htmlhttp://www.vibratec.net/pages/tecnico_desbalance.htmlhttp://www.a-maq.com/

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