Monitoreo de Vibraciones: Una Herramienta Valiosa en el Mantenimiento de Compresores de Aire

Las averías inesperadas de los compresores de aire industriales pueden detener la producción y los procesos, causando interrupciones sumamente costosas. El monitoreo de vibraciones puede resultar una herramienta predictiva esencial que facilita información sobre el estado de su equipo, ayudando a prevenir tiempos de inactividad sin planificar y, por lo tanto, a reducir costos. En este artículo analizaremos lo siguiente: 

El tiempo de inactividad es el malvado. Para la mayoría de los fabricantes, mantener una operación en funcionamiento de manera eficiente y productiva es algo que los desvela. Considerado como el cuarto servicio general (o fuente de energía) por su función omnipresente, mantener el flujo de aire comprimido es vital para el estado de una operación. Un paso más allá del mantenimiento adecuado es el mantenimiento predictivo. Conocer el estado del compresor durante toda su vida útil (antes de que surja un problema) permitirá lograr operaciones sin problemas. 

El mantenimiento predictivo implica varios pasos. Uno de los más sencillos y rentables es el análisis de vibraciones. Cuando se realiza de manera periódica, el análisis de vibraciones monitorea el estado de un sistema de aire comprimido desde la instalación y brinda una visión detallada de lo que está afectando a su sistema y, lo que es más importante, lo que podría afectar a su sistema en el futuro (cercano). 

¿Qué es el análisis de vibraciones? 

El análisis de vibraciones comprende las pruebas y el seguimiento del perfil de vibración de un compresor de aire para ayudar a diagnosticar fallas presentes o futuras. La vibración puede provenir de fallas eléctricas o mecánicas, una instalación deficiente o bien puede ser provocada por el funcionamiento normal del equipo. De esta manera, la vibración puede ser normal o señalar un problema. Cada compresor tiene su propia firma o perfil de vibración. Documentar y rastrear esa vibración única permite al propietario “ver” una serie de problemas de rendimiento. A medida que el compresor funciona, tanto los cojinetes de la unidad compresora y del motor como los engranajes y otros mecanismos emiten una frecuencia de vibración. Esa frecuencia, cuando se le efectúa seguimiento a lo largo del tiempo, cuenta una historia. En ciertas frecuencias conocidas o documentadas, un analista experto puede determinar (y luego predecir) el momento en el que un cojinete o engranaje esté fallando. El analista puede incluso discernir detalles tales como la diferencia entre el elemento rodante, el aro de rodamiento interior o exterior, o bien la jaula de un cojinete que ha fallado o está empezando a hacerlo. Además de los cojinetes, los problemas que se pueden diagnosticar a través del análisis de vibraciones incluyen desbalanceo de masa, desalineación, holgura mecánica, problemas con los engranajes, fallas del motor (ejes doblados, barras del motor rotas) y otros.  

Además de ayudar a prevenir fallas catastróficas en equipos de aire comprimido, los beneficios del análisis de vibraciones son numerosos: desde menores costos de mantenimiento hasta primas de seguro más bajas, menos equipos de reserva, menores costos de energía y mayor seguridad.  

Captura de datos 

Lo ideal es que el análisis de vibraciones comience tan pronto como se instale el compresor de aire. La recopilación de un perfil de vibración de referencia ayudará al analista a observar, con el tiempo, cuando comience a averiarse la integridad de los distintos componentes. También puede determinar si el compresor se instaló correctamente e identificar cualquier problema de balanceo, etc. Y, si bien el análisis de vibraciones puede empezar después de la instalación e incluso a mitad de la vida útil (o más tarde) de un compresor, las lecturas son mejores si se registran desde el inicio de la instalación. La recopilación de lecturas de máquinas en estado de falla no le da tiempo al analista para alertar a un cliente sobre un posible tiempo de inactividad debido a lo que está creando el problema, ya que las lecturas de referencia se capturan en un equipo que ya presenta fallas. 

Después del análisis de referencia inicial, lo ideal es recopilar un perfil de vibración en visitas trimestrales de mantenimiento preventivo (dependiendo del uso del compresor de aire, aunque como mínimo una vez al año). La ruta y la recopilación de datos normalmente solo toman entre 20 y 30 minutos. Para realizar el análisis, por lo general se coloca una pequeña herramienta portátil de registro de vibraciones junto con un acelerómetro (mediante un imán) en diversas áreas de la unidad compresora, así como en el motor y otras áreas seleccionadas del compresor. Luego, el técnico tomará lecturas en hasta tres direcciones (vertical, horizontal y axial a lo largo de los puntos de medición) e incluso puede tomar varias lecturas desde un punto de medición determinado. Algunos dispositivos acelerómetros de vibración leen en las tres direcciones (vertical, horizontal y axial) al mismo tiempo, pero algunos analistas prefieren usar una sola dirección porque tiende a ser más exacta. Además, los datos recolectados pueden ser más confiables si se marcan los puntos de medición de las rutas con el fin de que las futuras rutas se tomen en las mismas ubicaciones. Una vez que el equipo alcanza su temperatura de funcionamiento y se estabiliza, el compresor deberá funcionar a la presión nominal y a plena carga durante todo el tiempo en que se toman las lecturas, con la temperatura y las condiciones ambientales habituales. El analizador portátil, junto con el acelerómetro, miden la vibración del equipo en el espectro de transformada rápida de Fourier (o FFT) y convierten los datos recopilados en dicho espectro mediante el algoritmo de FFT. Estos datos de FFT se registran en cada punto de medición del compresor y la ruta, y luego se envían a un analista para estudiar las lecturas. 

El analista verá los datos recopilados en gráficas de espectro y tiempo para formas de onda y elaborará un informe. Los niveles de vibración registrados en la gráfica indicarán cuáles componentes están funcionando con normalidad, cuáles están cambiando (si existen datos históricos disponibles) y qué está comenzando a fallar (de presentarse). Cada componente tiene su propia frecuencia: desde las piezas individuales de los cojinetes de bolas hasta los engranajes y rotores. Al revisar las lecturas de frecuencia y estudiar los picos y valles en la gráfica, los analistas pueden identificar un problema mediante un cambio o una frecuencia anormal del componente, ya que los picos de vibración se volverán más pronunciados o elevados cuando existe un problema. El proceso es tremendamente exacto. Si por alguna razón el analista no puede determinar con exactitud lo que está en juego, puede llegar muy cerca de facilitar al menos un indicio sólido de los problemas que se están gestando. 

El informe final de vibración brinda una descripción general del estado del compresor e incluye un resumen detallado de dónde se encuentran las distintas piezas y componentes en su ciclo de vida. Lo más importante es que el informe puede indicarle al usuario cuando un problema se volverá grave o cuando es probable que se produzca una falla. Esto le permitirá al usuario programar el mantenimiento en el momento más conveniente para la operación general. En lugar de que un cojinete falle durante una ventana de producción crítica o de mucha actividad, la gerencia de la planta puede suspender las operaciones en un momento predeterminado y coordinar reparaciones en otras áreas de una planta al mismo tiempo. Programar este tipo de mantenimiento también garantiza que las piezas necesarias para las reparaciones estén disponibles a nivel interno. Las paradas sin planificar pueden extenderse por días, o incluso semanas, si las piezas requeridas no se encuentran disponibles. 

A fin de cuentas, el análisis de vibraciones es una herramienta (una de carácter importante) que se debe utilizar con regularidad para mantener su compresor de aire en buen estado y funcionando de la manera más eficiente posible. Si el análisis de vibraciones no forma parte de su plan de mantenimiento, definitivamente debería hacerlo.