El análisis de ODS genera un modelo de computadora de su maquinaria, donde se representa su movimiento mientras funciona a velocidad y carga de operación. Literalmente “ve” cómo se mueve su máquina mientras funciona. Este modelado puede ser extremadamente útil para iluminar una solución que de otro modo sería esquiva a los problemas de vibración de la maquinaria.
Tipos de ODS
Análisis estático:
- Análisis modal: Se aplica para el análisis estático con una carga estable, es decir, sistemas que no varíen en su masa operativa.
Análisis dinámico:
- Análisis indexado: Se aplica para simular el proceso con un modo de falla predominante con dos o cuatro canales (Puntos de vibración), con la limitación que predominara el modo de falla.
- Análisis sincronizado: Se aplica para hacer análisis a cargas variables con un sistema de 24 a más canales, con la ventaja de capturar todos los cambios dinámicos del sistema vibratorio.
1. Análisis modal – Prueba de impacto itinerante (prueba de impacto)
Proporciona un conjunto de funciones de respuesta de frecuencia de referencia única (FRF- Función de respuesta referencia).
El sensor de respuesta fija se puede ubicar en cualquier lugar de la estructura.
Los parámetros modales se extraen de un conjunto de FRF de referencia única.
Las formas del modo de deflexión están definidas por las ecuaciones de repuesta de frecuencias de impacto itinerante (puntos y direcciones), es decir, en diferentes planos (X, Y, Z)
Figura 1.
Evaluación modal
Nota. En la siguiente imagen se muestra la importancia de la función de respuesta.
2. Análisis Indexado
Proporciona un conjunto de funciones de respuesta de frecuencia de referencia única (FRF) con un sensor fijo.
El sensor de respuesta fija se puede ubicar en cualquier lugar de la estructura pero se tiene que mantener.
Los parámetros modales se extraen de un conjunto de FRF de referencia del canal A.
Las formas del modo están definidas por el desfase que existe entre ambos sensores
Figura 2.
Evaluación indexada
Nota. En la siguiente imagen se muestra la forma de captura de datos mediante análisis de fases.
3. Análisis Sincronizado
Proporciona un conjunto de funciones de respuesta de frecuencia de referencia única (FRF) con un sensor fijo pero captura las ondas en conjunto.
El sensor de respuesta fija se puede ubicar en con un tacómetro que active la señal.
Los parámetros modales se extraen de la onda variable en carga.
Las formas del modo están definidas por el desfase que existe entre 24 sensores y el tacómetro de referencia.
Figura 3.
Evaluación sincronizada
Nota. En la siguiente imagen se muestra la forma de onda sincronizada de una máquina que varía en su carga y su velocidad.
Caso a evaluar
La recurrencia de falla en el acoplamiento tipo omega y chaveta, y daños en el sello y contraeje que afectan a la transmisión de una Chancadora Cónica CH-870, perteneciente a la etapa de chancado terciario en un circuito crítico del proceso de producción en una mina importante del país.
Objetivos:
- Determinar el análisis de deflexión operativa en la chancadora cónica.
- Determinar la causa raíz de la falla repetitiva en el acoplamiento del sistema de transmisión.
- Mejorar la disponibilidad y niveles de vibración con las recomendaciones brindadas posterior a la evaluación.
Figura 4.
Diagrama de flujo de la planta concentradora
Nota. El siguiente diagrama de flujo muestra la criticidad de la chancadora CH-870 dentro del proceso productivo.
Figura 5.
Chancadora cónica CH-870
Nota. El esquema 3D ayuda a determinar el modelo del equipo a evaluar y los puntos críticos a capturar la información.
El análisis de deflexión operativa nos genera diferentes simulaciones a frecuencias de excitación definidas o de interés, esto permite determinar problemas como resonancias, deficiencias estructurales o desalineamiento.
Figura 6
Falla de canal chavetero y acoplamiento Chancadora cónica CH-870
Durante las primeras simulaciones se detectó una soltura estructural en el área resaltada según esquema, por lo cual se procedió a la inspección visual, encontrando deficiencia en la viga que soporta a los damper y al bastidor inferior de la chancadora CH 870.
Figura 7
Daño estructural Chancadora cónica CH-870
Diagnóstico:
Frame – Motor eléctrico
En el lado izquierdo del bastidor flotante del motor eléctrico muestra una vibración en el plano axial de 103.11 mm/s. En el espectro de velocidad se aprecia una predominancia a 281 CPM. Asimismo, durante la simulación de la deflexión operativa a esta velocidad, se concentra un esfuerzo de tipo tracción y torsional en el lado izquierdo del bastidor.
Durante la simulación de los armónicos de la velocidad de giro del motor eléctrico a 1199 CPM se aprecia una concentración de esfuerzo en lado derecho del bastidor flotante, indicando un desalineamiento por desnivelación o soltura mecánica en el contraeje de la chancadora CH-870 C1.
Bastidor inferior – Damper opuesto lado acoplamiento – Chancadora CH 870
En los damper opuestos al lado acoplamiento del bastidor inferior de la chancadora CH-870 muestra una vibración en el plano horizontal de 120.69 mm/s y 135.89 mm/s respectivamente. En el espectro de velocidad se aprecia una predominancia a 281 CPM. Asimismo, durante la simulación de la deflexión operativa a esta velocidad, se concentra esfuerzos en los pernos y damper por una deficiencia de una viga de soporte en lado acoplamiento del conjunto.
Recomendaciones
- Realizar la gestión de cambio de la viga del soporte observada (Usar topografía para los trabajos).
- Realizar una verificación por topografía de la estructura que soporta a los damper del sistema antes de cualquier intervención.
- Verificar deformación del bastidor flotante del motor eléctrico (Cambiar a condición), posible deformación del lado derecho del bastidor (Ubicación de las fisuras).
- Inspeccionar los cordones de soldadura de toda la estructura de soporte de la chancadora.
- Verificar estado de los damper de todo el conjunto (Cambiar a condición).
- Verificar daños en la masa de acoplamiento y contraeje (Cambiar a condición).
- Verificar distribución de carga en el chute de ingreso.
Valores de vibración después de los trabajos recomendados
Espectros e inspección de reforzamiento de viga observada
CONCLUSIONES:
- El análisis modal experimental nos permite determinar las zonas resonantes en los componentes de un sistema vibratorio.
- Cualquier modificación en los ajustes, pérdida de masa, presencia de fisuras, cambio de operación, etc. genera una respuesta vibratoria diferente de los modos de vibrar según diseño.
- El análisis de deflexión operativa permite la simulación de frecuencias presentes en un sistema vibratorio, así mismo, una evaluación panorámica de lo modos de vibrar.
Autores:
- Ing. Luis Alexander Bustamante Herrera
- Ing. Rony Celi Guerrero
