APLICACIÓN DEL ANALISIS DE VIBRACIONES COMO HERRAMIENTA

PARA EL DIAGNOSTICO DE FALLAS EN MOTOCOMPRESORES A GAS

NATURAL.

José Luis Rattia & Jorge Alberto Guipe González

PONENCIA VIII CONGRESO DE INGENIRIA DE MANTENIMIENTO – La Habana CUBA.

1. Evolución del Mantenimiento en América Latina.

Se plantea ante la nueva realidad Latinoamérica con el surgimiento de nuevos mecanismos de integración

surgidos en los albores de realidades sociales de perfiles comunes, pero con especificidades afines a las

realidades de cada país, crear una visión que permita aprovechar bajo un ambiente de complementariedad,

potenciar las economías productivas, a partir de las propias capacidades del capital proveniente de recursos

materiales, humanos y financieros.

Es así como el Mantenimiento se plantea retos interesantes a acometer, ante una realidad latinoamericana que

necesita desarrollar estructuras operativas fundamentadas en equipos y maquinarias cuyo funcionamiento

este en concordancia con las necesidades de desarrollo de los pueblos. Es importante considerar conceptos

que en el área de mantenimiento están presentes en el ámbito de las economías denominadas de “primer

mundo”, mantenimiento centrado en confiabilidad, mantenimiento predictivo, gestión de los activos, son

elementos que no se pueden poner a un lado, al momento de plantear planes y programas de mantenimiento

en nuestros equipos y maquinarias .

Es importante hacer notar la necesidad de construir una “gerencia de mantenimiento para nuestros tiempos”,

una gerencia que no esté anquilosada, al simple beneficio personal. Se requiere de modo urgente capacidades

gerenciales que permitan conducir los planes de mantenimiento de los equipos y maquinarias, considerando

el ciclo de vida útil del equipo, y los recursos necesarios para maximizar su funcionamiento, obteniendo a

partir de ello una confiabilidad operacional, que involucre de modo activo al personal de operaciones y

mantenimiento, en un solo objetivo, maximizar el funcionamiento del equipo, bajo un ambiente de

ergonomía y equilibrio, tomando en cuenta los cambios climáticos que de modo drásticos han afectado

nuestras economías latinoamericanas.

Es por ello, el Mantenimiento representa una de las actividades de urgente necesidad de potenciar en aras de

darle soporte al funcionamiento de nuestras economías productivas de modo estable y confiable.

1.1 Elementos que Integran los Motocompresores a Gas Natural.

Los Motocompresores a Gas Natural, están concebidos para el incremento de la energía de presión en el

volumen de gas natural, que requiere ser comprimido diariamente desde la planta compresora, hasta los

centros de procesamiento para la obtención de productos derivados de tan importante materia prima. Para ello

se requiere un elemento motriz, comúnmente empleado el motor de combustión interna a gas natural, y como

medio para incrementar la energía de presión, se emplea el compresor reciprocante de doble acción.

Para efectuar el trabajo de conversión de energía química en energía mecánica dentro del motor, se emplea

un espacio cerrado denominado cilindro de fuerza con características volumétricas definidas. Utilizando para

la compresión de la mezcla, un mecanismo biela-pistón que permite disminuir el volumen del fluido de

trabajo empleado, ocasionando proporcionalmente un incremento de la presión, y con él la temperatura de la

mezcla aire-gas, produciendo un rápido encendido de esta mezcla, dando cabida a la conversión de la

energía química en energía de movimiento, el cual a su vez le es transmitido al cigüeñal, a fin de poder

accionar el compresor.

Fig. 1. Pistón de un Motor de Combustión Interna.

El proceso de compresión de gas se inicia con la admisión de un volumen definido de gas dentro del cilindro,

ocasionado esto por la diferencia de presión existente entre el interior del cilindro y la botella de pulsaciones

donde se encuentra contenido el volumen de gas disponible para cada carrera de compresión efectuada por el

conjunto barra-pistón. La capacidad de manejo estará determinada por las dimensiones geométricas del

cilindro compresor, en este caso: el área y la carrera o longitud recorrida por el pistón entre los dos extremos,

así como el espacio disponible al final de la carrera de compresión efectuada por el pistón compresor.

Fig. 2. Pistón de Compresor.

Elementos del Compresor:

1. Cigüeñal

2. Cruceta

3. Barra Compresora

4. Piston

5. Válvula de Succión

6. Válvula de Descarga

7. Cilindro Compresor

Todos los procesos empleados tanto en el motor como en el compresor, requieren de mecanismos de

disipación del calor generado en los procesos de conversión de energía química en energía mecánica en el

motor, así como el proceso de compresión de un volumen de gas definido, en el compresor de acción

reciproca. Es por ello necesario, la utilización de enfriadores que emplean el mecanismo de transferencia de

calor por convección, los cuales pueden ser accionados mediante motores eléctricos, o en su defecto toman

un porcentaje de la potencia disponible en el eje motor, para cumplir su función.

Veamos en la figura 3, los elementos de un Motocompresor a Gas Natural.

Fig. 3. Componentes de un Motocompresor.

La fricción, es la condición de naturaleza opuesta al movimiento, la cual genera calor debido al roce entre dos

cuerpos. Las partes en movimiento como: el pistón dentro del cilindro de fuerza en el motor, Los anillos del

pistón compresor dentro del cilindro, para comprimir un determinado volumen de gas, nos muestran ejemplos

claros de fricción. Es entonces necesario, a fin de minimizar el desgaste en las superficies en movimiento,

seleccionar lubricantes que posean propiedades: antidesgastes, extrema presión, anti-herrumbres, con buena

capacidad frente a la oxidación ante la presencia de altas temperaturas de operación en el motor de

combustión interna. El régimen de lubricación en el motor es del tipo hidrodinámico, debido a la necesidad

de suministrar aceite a presión, mediante bombas rotativas, de tipo engranajes.

Las partes susceptibles a roce en el compresor, se encuentran bajo régimen mixto de lubricación. Por un lado;

los cojinetes principales y de bielas, se encuentran presurizados bajo régimen de lubricación hidrodinámica,

en tanto en los cilindros compresores, la lubricación forzada de tipo intermitente supone un régimen de

lubricación mixta.

Un elemento importante donde la lubricación cumple un papel fundamental es la cruceta; la cual se encuentra

interconectada a la biela compresora por medio de un pasador, el cual reversa su posición, dependiendo de la

carga de gas e inercia en cada posición extrema donde se encuentra. La cruceta es el medio de conversión del

movimiento rotatorio del cigüeñal en movimiento reciprocante del pistón compresor, La falta de adecuada

lubricación en el pasador de la cruceta, favorece la perdida de la función, conduciendo a una falla inminente

durante su funcionamiento.

Descripción:

1. Botella Pulsación Succión

2. Botella Pulsación Descarga

3. Cilindros Compresores

4. Fundación

5. Depurador de Líquidos

6. Frame - Compresor

7. Motor de Combustión

8. Serpentín Enfriamiento

9. Sistema de Escape.

1.2 .0 Fuerzas en Componentes

Los esfuerzos en partes y componentes en los Motocompresores, se encuentran asociados a las condiciones

de carga presentes en el compresor de tipo reciprocante. Estas varían desde el funcionamiento en vacío,

donde las cargas de inercia son las representativas, hasta el momento donde la carga del volumen de gas

requerido para ser manejado, se hace presente. Existen otras condiciones inherentes al funcionamiento del

equipo, las cuales han de ser consideradas como factores que inciden en los esfuerzos tales como; alineación,

balance de masas, tensiones en líneas y tuberías.

Mostraremos a continuación las diferentes fuerzas generadoras de condiciones de vibraciones en el

Motocompresor.

1.2.1 Fuerzas presentes en zona Pistón - Camisa

El proceso de conversión de energía química en energía mecánica en un motor de combustión interna,

representa el propósito fundamental de su diseño. La energía de movimiento obtenida en el eje o cigüeñal con

valores en unidades de potencia que varían con la aplicación, son el producto de procesos continuos,

derivados de la ignición de una mezcla combustible de aire y gas, la cual produce una fuerza de empuje en la

cabeza del pistón, comunicándole un movimiento descendente, que produce un torque determinado en el

cigüeñal. Esto permite accionar bajo régimen de operación continua el compresor, haciendo frente a las

condiciones de carga variable, que permita su desempeño.

La figura 4, mostrada nos indica el efecto de la presión de combustión en la corona del pistón, esta presión

genera fuerzas, las cuales han de ser controladas, dentro de condiciones de combustión controladas, sin

presencias de eventos tales como; detonación, pre-ignición.

Fig. 4. Incidencia de Presión en Cilindro de Fuerza.

A medida que la fuga en las ranuras del pistón se hacen presentes a consecuencia de los desgaste en los

anillos del pistón, se hace mas evidente el impacto del pistón contra las paredes de la camisa, este impacto

genera “scuffing”, termino cuyo significado indica la abrasión de las paredes de la camisa producto del

contacto metal-metal entre el pistón y la camisa. Condiciones de lubricación inciden de modo relevante en la

aceleración del proceso de desgaste, en ocasiones por emulsión de la película de lubricante a causa de fugas

de refrigerante en cámaras de fuerza, producto de fatigas térmicas, o combustiones bajo condiciones de

energía no controlada, ocasionando esfuerzos elevados en componentes.

1.2.2 Fuerzas presentes en Trenes de Válvulas.

Los esfuerzos presentes en trenes de válvulas, se originan a causa de la interacción entre componentes que lo

integran; balancines, válvulas de admisión, y escape, varillas de empujes, asientos de válvulas. La

combustión representa condiciones de desgaste, debido al esfuerzo ejercido por la cabeza de la válvula,

contra el asiento durante el evento de cierre, a causa de los “picos de presiones máximos”, alcanzados

durante la carrera de potencia, en el movimiento descendente, mientras ocurre la entrega de potencia al

cigüeñal.

Esto causa deterioro progresivo bajo condiciones de desgaste adhesivo, debido al deslizamiento de las

superficies en movimiento relativo entre el asiento y la cabeza de la válvula. Este deterioro se hace más

evidente, en la válvula de escape debido al elevado régimen de temperatura, alrededor de 900ºf a 1000ºf, bajo

condiciones normales.

Fig. 5. Tren de Válvulas de Fuerza.

El enfriamiento de las válvulas, de modo principal las de escape, han de lograrse manteniendo la mayor área

de transferencia de calor entre el asiento, y el perfil de la válvulas. Esta área de transferencia de calor

decrece, a medida que la superficie de contacto se hace menor. Esto ocurre gradualmente durante el

desarrollo de la “recesión”, del perfil de la válvula, en su asiento. Generando grietas, que son caminos

seguros, para la presencia de fugas de gases de escapes, lo cual conduce a fracturas de la cabeza de la

válvula, ocasionando una falla, que produce la parada de la unidad motriz.

Las tolerancias de operación en las zonas de contacto indicadas por el color rojo, deben mantenerse bajo

condiciones de tolerancias límites permisibles, debido a que la apertura y cierre de las válvulas de admisión y

escape, requieren mantener un área de paso constante, a fin de garantizar el volumen de mezcla necesaria

para la producción de potencia en cada ciclo de fuerza. El nivel de fricción entre las partes que interactúan

dependerá de la adecuada lubricación, y las tolerancias.

La presencia de fallas en trenes de válvulas, se hacen más evidente, cuando condiciones de ensamblajes en

partes y componentes; presentan mayor sensibilidad a esfuerzos, debido a defectos de fabricación y

ensamblaje. Procesos de colocación de insertos, cumpliendo funciones de sellos durante el cierre de las

válvulas, han de ser de especial cuidado, en razón a los continuos impactos durante el cierre de las válvulas,

tanto admisión como escape. Siendo atenuados estos impactos, por la capacidad de diseño establecida en los

resortes dispuestos para tal fin.

1.2.3 Cojinetes de Biela.

Los cojinetes de bielas, cumplen la función especifica de ser parte del mecanismo, que permite comunicar la

energía mecánica en forma de movimiento al cigüeñal denominado; biela. Estos cojinetes de biela,

comúnmente fabricados en materiales blandos tales como; estaño, plomo, antimonio, cobre, los cuales en

proporciones adecuadas sirven como limites de trabajo de la película de aceite, y el muñón del cigüeñal. Esta

película bajo régimen hidrodinámico, desarrolla un perfil de presión el cual dependerá de las presiones de

aceite lubricante bajo las cuales opera, asi como las condiciones operacionales, en los cilindros de fuerza.

En el desempeño de los cojinetes de bielas, es de vital importancia parámetros tales como; la temperatura

máxima, y el espesor mínimo (e), tal como se muestra en el grafico inferior,

Fig. 6. Mínimo espesor de Película en Cojinete.

Los diseñadores de cojinetes, han establecido como criterio a seguir en el diseño de cojinetes; el espesor

mínimo (e), ha de ser mayor a la suma de las asperezas de superficies del; muñón y el cojinete de biela, por

ejemplo; si los valores correspondientes derivados de las asperezas de las superficies referidas anteriormente,

arrojan el valor de 1µ, entonces el espesor mínimo requerido, ha de estar entre; 10 - 100µ, como espesor

minmo de película lubricante.

Una desventaja de la aplicación del régimen hidrodinámico, en la operación de los cojinetes de biela, es la

necesidad de mantener un cierto valor de velocidad para mantener la película lubricante. Bajo condiciones de

arranques existen riesgo de existir el contacto metal-metal entre la superficie del cojinete y el muñón del

cigüeñal.

Las fuerzas actuantes sobre la película del lubricante, responden a las condiciones de carga provenientes de

las presiones alcanzadas, por los picos máximos sobre la superficie del pistón generado durante los ciclos de

encendido de la mezcla aire-gas. El proceso de ignición de la mezcla amerita ser un proceso bajo

condiciones de combustión controlada, con el propósito de minimizar el efecto de fuerzas, que afecten el

espesor de película lubricante, y en consecuencia la falla del cojinete de biela.

1.2.4 Cojinetes Principales.

Las fuerzas presentes en los cojinetes principales responden a condiciones similares desde el punto de vista

del diseño, sin embargo de naturaleza diferente. El efecto principal bajo el cual el cojinete principal es

sometido a partícula esfuerzo provienen de; la posición del eje cigüeñal respecto al cojinete de bancada que

lo ha de contener, y sirve de superficie de retención de la película de lubricante necesaria para la generación

del perfil de presión requerido, a fin de minimizar la fricción entre las superficies en funcionamiento.

Fig. 7. Perfil de Presión en Cojinetes.

Las practicas comunes de monitoreo de condiciónes, bajo el enfoque de análisis de vibraciones; considera a

los cojinetes principales como elementos prioritarios en la evaluación predictiva en Motocompresores a Gas

Natural. Es necesario tener en cuenta que el valor de “e” en condiciones normales de operación deberá tender

a cero, teniendo en cuenta el crecimiento térmico en ambos componentes acoplados; motor y compresor.

Fig. 8. Planos de Evaluación en Cojinetes.

La fig 8, muestra los planos “X” e “Y” a monitorear mediante análisis de vibraciones, identificando

condiciones de alineación angular y paralela entre los ejes conductor y conducido, representados por el motor

y compresor.

1.2.5 Fuerzas Axiales

Estas se presentan debido a procesos de arranque y parada. Para ello se disponen arandelas de empujes, que

permiten limitar el efecto de las fuerzas axiales a tolerancias permisibles. Un elemento a considerar en la

generación de fuerzas axiales, que conduzcan a condiciones de desgaste evidentes, es la Alineación. El

análisis de vibración considera la identificación de espectros en el dominio de la frecuencia, los cuales se

encuentran asociados a desalineación del eje conductor y el eje conducido.

Fig. 9. Fuerzas Axiales.

Son las fuerzas axiales, tal como las mostradas en la figura 9, las que se hacen representativas bajo

condiciones de desalineación angular, dado que el eje del cigüeñal A-A, sufre una variación respecto a las

condiciones normales definidas por las coordenadas A’ – A’’, posición determinada por condiciones de

alineación permisibles, durante la instalación del grupo Motor-Compresor.

1.2.6 Fuerzas incidentes en Crucetas.

La cruceta es el mecanismo, que permite la conversión del movimiento rotativo del cigüeñal, en movimiento

alternativo, lo cual a su vez transmite este tipo de movimiento al pistón compresor. Veamos en la figura 10,

el esquema de funcionamiento de este importante mecanismo;

Fig. 10. Cigüeñal – Cruceta – barra.

X

Y

Componentes X, e Y:

Componente X; se genera a

causa de la carga de gas, y la

inercia de los componentes.

Componente Y; se hace

presente en las posiciones

extremas alrededor de los

cambios de movimientos.

La cruceta, genera en la componente “X”, condiciones de carga, donde los factores incidentes se derivan de :

la carga de gas a causa de la presión en la cara del piston; como se muestra en la figura 11, esta presión

dependerá del Área del pistón “A”, la cual comúnmente, es de dimensiones mayores, en las etapas de entrada

al Motocompresor, a medida que se le incrementa la presión, con el fin de incrementar la energía de presión

en el gas y poder transportarlo hasta los sitios de procesamiento, las áreas de los cilindros compresores son de

menor diámetros, pero con espesores de pared de mayor resistencia, a los valores de presión alcanzados.

Fig. 11. Fuerzas en pistón.

Las inercias presentes en el grupo reciprocante se refieren a los pesos de elementos como; barra compresora,

tuerca de ajuste, pistón. Las relaciones de compresión, a fin de mantener una operación confiable se limitan a

3, con el propósito de mantener temperaturas de operación, que no impliquen daños al funcionamiento de los

componentes de las válvulas compresores, como; resortes, platos de válvulas, empacaduras de sello, asientos

de válvulas.

Los esfuerzos generados en la componente “Y”, en la cruceta derivan del cambio en la dirección del

movimiento reciproco, cuando comienza el proceso de compresión de un lado, en tanto del otro la carrera de

expansión, inicia la admisión del volumen de gas a ser comprimido. El esfuerzo en el muñón de la biela

tiende a generar el mayor valor posible en “Y”, cuando se alcanzan valores angulares de 90º y 270º, durante

el recorrido de la cruceta entre los extremos lado cabeza, y el extremo lado culata, ubicado hacia el bastidor

del compresor. Esto ocurre cuando el valor angular entre los ejes Y y X’, se hace igual a Ø = 90º. La

posición en este punto en la cruceta el valor máximo para; la componente “Y”. El esfuerzo es representativo

en la cruceta, si las tolerancias permisibles exceden sus valores normales, en caso contrario, el efecto se

aprecia de modo visible en el muñón de biela. La fig 12, muestra el comportamiento de la componente

vertical “Y”, en la cruceta.

Fig. 12. Fuerzas en Crucetas.

Área Pistón

A

1.2.7 Esfuerzos en la Barra Compresora.

La acción necesaria para comprimir el gas desde una presión de succión dada, hasta el valor de presión de

descarga requerida en el gasoducto, requiere un elemento resistente para efectuar este trabajo. Es la barra

compresora, un elemento de sección transversal circular, cuya razón tecnológica de la geometría es poder

desplazarse, atraves de empaquetaduras, cuya función es minimizar las fugas de gas, desde el espacio donde

se efectúa la acción de compresión del gas natural.

La figura 13, muestra la carga en la barra, con los esfuerzos a tensión, y compresión, mostrados.

Fig. 13. Esfuerzos en Barra Compresora.

Los esfuerzos presentes en la barra compresora derivan las siguientes ecuaciones,

Fuerza Compresión = PD x AHE – PS x ACE ; Ec (1)

Fuerza a Tensión = PS x AHE – PD x ACE. ; Ec (2)

Descripción de Términos:

PD: Presión de Descarga

PS: Presión de Succión

AHE: Área del lado Cabeza; AHE = Área Pistón = π.Dp^2/4, D = diámetro de Pistón. Ec (3)

ACE: Área del lado Bastidor; ACE = Área de Pistón – Área de Barra; Ec (4)

Donde; Área de Barra = π.Dbarra^2/4

Estos esfuerzos consideran la; presión “P”, y el área “A”, como elementos fundamentales para la presencia de

los esfuerzos a tensión y compresión, productos de las fuerzas que se generan a consecuencia de la incidencia

de la presión del gas sobre la superficie o área del pistón en el lado cabeza, y sobre el área compuesta por la

diferencia de área entre el pistón, y la barra, en el lado bastidor. La carga en la barra debe presentarse de

modo alterno con el propósito, de que exista lubricación en el pasador de la cruceta, de lo contrario los

esfuerzos presentes en el pasador, se incrementaran a causa de la ausencia de lubricante, de un lado del

pasador, esto conduce a condiciones de “No Inversión de Carga”, con consecuente averías en la zona

Pasador-Bocina de cruceta.

1.2.8 Fuerzas que generan Torsión en Cigüeñal del Compresor.

La condición de torsión se presenta en el cigüeñal y sus elementos que lo integran, a causa del movimiento

rotativo, y sus partes sometidas a movimiento reciproco. El cigüeñal, se encuentra conformado por; muñones

principales, en los cuales se acoplan los cojinetes principales, así como por muñones de biela, donde se

encuentran alojados las bielas, las cuales a su vez le dan movimiento a los cilindros compresores, luego de

ser convertido el movimiento rotativo en alternativo a través de la cruceta.

Como se muestra en la figura 14, el eje B – B’ al intersectarse, con la línea de eje X, define el punto de pívot

de color “verde”, el cual servirá como punto de referencia para iniciar la torsión del eje B – B’, cuando se

presenta el cambio de movimiento de la biela al encontrarse en los extremos; en el lado cabeza o lado

exterior, o bien en el lado bastidor, también identificado como lado interno.

Fig. 14. Esfuerzos de Torsión en Muñón.

La fig 15, nos muestra la línea de referencia como línea de centro, la cual se ubica a una distancia “D”, de

igual valor con respecto al eje del muñón de la biela, y valor semejante de la línea de centro al eje de los

flancos de lados del muñón de biela. Esta distancia “D”, servirá como brazo, para la aplicación de las fuerzas

inerciales, las cuales provienen de los pesos de las masas reciprocantes; cruceta, tuerca de ajuste de cruceta,

pistón, barra compresora. Estas fuerzas se traducen en movimientos torsionales, cada vez que el brazo de la

biela compresora cambia de movimiento. La magnitud del par torsor, viene dado por; M=F x D, el valor de la

Fuerza; “F”, proviene de las fuerzas inerciales.

Fig. 15. Punto D como Brazo de Pivot.

Es por ello, de relevante importancia, que los brazos de bielas opuestos, se encuentren en balance adecuado

de masas, de tal forma de minimizar el efecto del torsional derivado de los cambios de velocidad y

aceleración, en los extremos durante el cambio de dirección de las bielas compresoras.

En la figura 16, se muestra el efecto del par torsional, cuya magnitud viene del producto de “F”, derivado de

las fuerzas de inercias de acción reciprocas, y con distancia “D”, como palanca de aplicación.

Fig. 16. Par Torsional en Muñón de Biela Compresor.

Las reacciones de los pares torsionales han de ser suficientemente soportados por el diseño de las

fundaciones, las cuales han de poseer suficiente rigidez, para contrarrestar el efecto de la inercia de los

elementos reciprocantes. Veamos en la fig 17, los elementos de las fundaciones.

Fig. 17. Elementos de las Fundaciones.

Las Fundaciones del Compresor, deben poseer las especificaciones referentes a las inercias de las masas de

acción reciproca, de tal modo que su diseño y construcción, minimice el efecto a causa de los pares

torsionales generados.

1.2.9 Fuerzas generadas en la interface Camisa-Pistón.

La interface Camisa-Pistón, es la zona donde se generan los esfuerzos, producto de la disminución del

volumen e incremento de la presión. Sin embargo la mayor o menor incidencia en términos de la eficiencia

con que los anillos trabajan sobre la superficie de la camisa, depende de factores tales como; lubricación,

tolerancias en zonas de trabajo de anillos compresores en ranura de pistón, tolerancias de anillos respecto a

camisa. Veamos en la siguiente figura 18, como la presión ejerce esfuerzos contra los anillos compresores;

Fig. 18. Esfuerzos en Paredes de Cilindros Compresores.

El material comúnmente empleado para la fabricación de anillos de pistón compresores es a base de teflón,

este material posee un bajo coeficiente de fricción, alrededor de; 0,1. Este material seleccionado para

funcionar a la par con la camisa, se adapta muy eficientemente para camisas con rugosidades de; 0.25 – 0.5

µm, que es el acabado normalmente empleado en las superficies de las camisas para cilindros compresores.

Las fuerzas en las camisas del pistón se derivan de la presión en cada carrera bajo los efectos de las presiones

alternas de: succión y descarga en cada ciclo de compresión, bien para un cilindro de acción sencilla o de

acción doble.

El efecto de las fuerzas dentro del cilindro compresor han de depender de elementos tales como; resortes de

válvulas de succión, descarga, lift o espacio que se levantan los resortes de válvulas para permitir la salida del

volumen da gas, describiendo así un área de paso. La selección adecuada de estos componentes permitirá

determinar; la fuerza incidente del gas sobre la superficie del pistón, y en consecuencia en las áreas de las

secciones de; los anillos compresores.

La lubricación es un factor determinante en las condiciones de fricción en la interface; anillo-pistón. En razón

a ello es importante mantener las superficies lubricadas, con el propósito de minimizar las condiciones de

desgaste adhesivo entre las superficies en movimiento.

Las condiciones de vibraciones en los cilindros compresores se incrementan a medida que el desgaste avanza

en las superficies; del cilindro, anillos, pistón. Es por ello de vital importancia mantener un régimen

adecuado de lubricación, así como presiones operacionales bajo condiciones normales, afín de minimizar el

efecto de las fuerzas en la zona anillos, pistón, camisa.

2. Aplicación de Monitoreo de Condiciones mediante Análisis de Vibraciones en Motocompresores a Gas

Natural.

La inspección de equipos y maquinarias de los diferentes procesos industriales, que integran las actividades

económicas mas representativas de nuestra América Latina, han mostrado avances en su implementación que

van desde la simple inspección visual de un parámetro de funcionamiento; presión, temperatura, hasta el

registro de vibraciones debido a fuerzas en partes y componentes. El efecto de estas fuerzas actuantes, no

representan riesgo, cuando se comportan dentro de ciertos limites, sin embargo fuera de estos, pueden

ocasionan interrupciones al proceso productivo y causar efectos perjudiciales a la salud del personal de

operaciones y mantenimiento.

El empleo de novedosas estrategias de mantenimiento, en la búsqueda continua de aplicar procedimientos

para mejorar el desempeño de los equipos, ha de complementarse con el desarrollo en el campo de la

electrónica para obtener resultados que permitan identificar la condición de la maquinaria. Se hace necesario

plantearse acciones de mantenimiento que tengan como razón de ser para su aplicación, información

proveniente de parámetros como; tiempo medio entre fallas, confiabilidad de los equipos, así como registros

de la condición de la maquinaria, validados estos por limites de aceptación establecidos.

La falla en un componente afecta la función para la cual bajo condiciones de diseño fue especificado. Es por

ello necesario, mantener el equipo funcionando dentro de límites permisibles. Los esfuerzos en partes y

componentes con valores superiores a lo establecido conducirán a operaciones menos confiables y seguras.

El ciclo de vida del Motocompresor a Gas Natural, esta referido al tiempo desde su instalación, hasta el

momento que es desincorporado a causa de efectuarle mantenimiento de tipo general, o en las circunstancias

mas criticas, bajo condiciones de falla mayor en; componentes importantes, como; cigüeñales, bastidores,

fundaciones.

Es por ello, el funcionamiento de un Motocompresor a Gas Natural, representa un caso particular en la

aplicación del análisis de vibraciones como herramienta para el monitoreo de condiciones. La presencia de

movimientos rotativos, y alternativos sugieren el uso de procedimientos que permiten conocer, si un

componente esta cumpliendo la función, en el tiempo establecido, bajo condiciones de esfuerzos permisibles,

que no afectan su integridad mecánica, y el riesgo operacional durante su funcionamiento. Así como el

número de veces que un evento ocurre en el Motocompresor; como la apertura y cierre de las válvulas

compresoras, las veces que una válvula de admisión es aperturada para admitir la cantidad de mezcla

necesaria para la conversión de energía química en energía mecánica en forma de movimiento, puede ser

monitoreado en el dominio de la frecuencia determinando la amplitud con que el evento ocurre. Es así como

la información obtenida mediante colectores de datos, y sensores de vibración, reflejara de modo real el

comportamiento de los componentes internos del Motocompresor de modo confiable.

El Análisis de vibraciones es la herramienta bajo el enfoque de monitoreo de condiciones, que permite desde

la instalación en su fase inicial del Motocompresor a gas natural, construir la línea de tendencia del

comportamiento de los esfuerzos en partes y componentes, en referencia a un valor limite. Para ello se

requiere monitorear; el efecto de la fuerza, sobre la masa de los cuerpos, moderada esta interacción, por la

rigidez, amortiguamiento y la rapidez de cambio con que la fuerza actúa sobre los cuerpos.

Es así como surge el monitoreo de condiciones, como la practica del mantenimiento que permite identificar

el estado de funcionamiento del Motocompresor a Gas Natural. Determinando el nivel de la acción de

mantenimiento a aplicar, por las tendencias registradas en sus parámetros de comportamiento. Se requiere

para ello, conocer la maquinaria a evaluar; velocidad de operación, carga de trabajo permisible, tiempo de

funcionamiento, con el propósito de establecer los rangos de medición permisibles, siendo estos

representados por los valores configurados en los colectores de datos utilizados para el registro de

información. El propósito es ofrecer un canal de comunicación valido, de tal modo que los cambios en los

esfuerzos presentes entre las partes que interactúan puedan ser visualizados, generándose acciones

correctivas tempranas de modo efectivas.

3.0 Monitoreo de Fuerzas en Componentes mediante Análisis de Vibraciones.

Los mecanismos y su funcionamiento se encuentran asociadas a fuerzas de diferentes magnitudes las cuales,

requieren de una eficiente medición y registro con el propósito especifico, de determinar su alcance en el

lugar donde desarrollan su efecto, en adecuada interacción con partes y componentes.

Para alcanzar un efectivo entendimiento de las unidades empleadas para el monitoreo de fuerzas mediante

análisis de vibraciones en motocompresores, se requiere conocer como se desarrolla una onda senoidal,

tomada como referencia. Partiremos de dos ondas senoidales A, y B. Las cuales se encuentran desfasadas en

90º una respecto de la otra. La onda B adelanta a la onda A, en 90º. Esto significa que cruza primero el eje de

coordenadas respecto la onda A. Es importante hacer referencia a este modelo, solo bajo condiciones de una

una onda senoidal pura.

El comportamiento de la onda senoidal, nos permitirá acercarnos a conceptos aplicados al campo vibracional,

los cuales nos permiten identificar las magnitudes bajo las cuales se evalúan las vibraciones en los

Motocompresores a Gas Natural.

Fig. 19. Elemento de la Onda Senoidal.

Parámetros de Referencia:

1. P : Periodo de tiempo entre valores máximos de la onda

2. Pico: Amplitud de la Onda desde el eje de referencia tiempo “t”.

3. Pico-Pico: Amplitud de la Onda entre valores máximos positivos y negativos.

4. Valor RMS : valor de la cantidad de potencia efectiva en la onda ; 0.707valor pico

5. Avg: Valor promedio de la onda; tiene un valor de 0.637 valor pico.

6. Amplitud : valor alcanzado por la onda vibratoria

7. Fase: Diferencia en grados de una onda con respecto a otra.

Los Términos antes mostrados nos indican el comportamiento de la onda, en el eje de coordenadas, entre

valores de -1 y 1, si tomamos referencia de su comportamiento como función.

Son inherentes a este comportamiento, el valor RMS, este parámetro define desde el punto de vista de las

vibraciones, la cantidad de energía presente en el movimiento ondulatorio de una onda vibratoria.

El valor RMS; se refiere al valor de la raíz media cuadrática “root mean square”, de la onda . Posee un valor

de 1.707 veces el valor pico máximo de la onda. Es un parámetro que muestra el índice de cuanta energía esta

contenida en el valor de la vibración colectada.

Amplitud de la Onda Vibratoria: es el máximo valor alcanzado por la onda desde el eje de referencia hasta un

valor “pico”. La Amplitud de vibración puede ser evaluada mediante la siguiente formula. para una onda

senoidal pura; donde “X” , se define como el desplazamiento de la onda vibratoria .

X = A.Sen (wt) Ec (5)

Si procedemos a derivar esta ecuación encontraremos la velocidad con que se desplaza la onda

Donde: X = desplazamiento que posee la onda senoidal

A = Amplitud de Vibración

W = Velocidad angular con que se desplaza la onda Senoidal

T = tiempo “t”.

Al proceder a derivar la Ec (5), se obtiene la velocidad, dada esta por;

X’ = A. W. Coseno (wt) Ec (6)

Donde; X’ = Velocidad de la onda senoidal, si se vuelve a derivar (6)

Se obtiene:

X’’ = - A.W^2. Sen (wt) Ec (7)

Hemos así obtenido; los términos que nos permiten definir la amplitud de una onda vibratoria senoidal pura,

sin embargo el campo industrial donde se desempeñan las maquinarias, no siempre la onda vibratoria se

asemejan a una onda senoidal “pura”, sin embargo podemos tomarla como referencia para el comportamiento

de muchos fenómenos vibratorios, que se hacen presentes en el comportamiento de los equipos que se

desempeñan aportando la energía para el funcionamiento de las actividades industriales .

3.1 Forma de Medir la Amplitud de Vibraciones.

La amplitud alcanzada en el movimiento vibratorio, puede medirse dependiendo de la frecuencia con que esta

onda se desplace en el tiempo veamos;

Desplazamiento; define la amplitud alcanzada por un cuerpo en movimiento vibratorio, se emplea para

medir las oscilaciones que presenta un equipo durante su funcionamiento. Es empleado para registrar la

amplitud de vibración a bajas frecuencias, comúnmente a frecuencias inferiores a; 1200 CPM.

Velocidad ; se tiene como la rapidez, con que cambia el desplazamiento en el tiempo “t”, se relaciona con

la “fatiga”, que se genera producto de los cambios continuos que se presentan en el movimiento del cuerpo.

La velocidad de la vibración, comúnmente se emplea como parámetro de medición de la severidad con que

las vibraciones se hacen presente durante el funcionamiento del equipo. Su rango se remita desde 600 CPM

hasta 60000 cpm.

Aceleración; la aceleración define la razón de cambio de la velocidad, y en consecuencia de los esfuerzos

presentes en el componente, es una forma de medir la amplitud de la vibración a altas frecuencias como se

hacen presentes en los componentes. Se emplea este parámetro en frecuencias mayores a 60000 CPM.

3.2 Interpretación de la razón del Empleo de las Frecuencias en relación al Parámetro de Medición de la

Amplitud de Vibración;

Veamos el siguiente sencillo modelo de una onda senoidal, y el ciclo descrito esta.

Fig. 20. Periodo de una Onda Senoidal.

La onda senoidal de la figura descrita, describe un ciclo al iniciar el movimiento en 0º, describir un

movimiento ondulatorio, y culminar en 360º, o 2π. Diremos luego de haber finalizado en 360º, que ha

cruzado el eje “0”, tal donde se encontraba al iniciar su movimiento. Esto permite concluir, que;

Criterio 1 ; a medida que tengamos “periodos” de tiempo mas elevado, el tiempo invertido para dar un ciclo

se hace mucho mayor, en consecuencia el numero de ciclos por unidad de tiempo será menor . Por esta razón

al monitorear equipos de bajos CPM, se emplean unidades de bajas frecuencias.

CICLO:

Es todo proceso que finaliza un recorrido

al pasar por el punto donde inicio el

movimiento, luego de transcurrido un

tiempo “t” determinado

P = 1 / F

PERIODO

El instante de tiempo “t” que existe entre

los valores máximos positivos de una onda

senoidal

FRECUENCIA

Razón Inversa

Del Periodo

3.3 Selección de parámetros para Muestrear la señal de vibración.

La señal de vibración, es el elemento que requiere el mas limpio camino para ser visualizado, con el

propósito de permitir un mejor análisis, y en consecuencia un diagnostico acertivo.El muestreo de la señal de

vibración requiere entender los conceptos de, señal continua, y señal discreta.

Señal analógica continua; esta señal varia en función de los valores con que la misma se comporta en el

tiempo, un ejemplo de ello, cuando registramos los valores de temperatura en un termómetro. Observamos

que la temperatura cambia de modo gradual de un valor a otro.

Señal discreta; es la señal que esta representada por un conjunto de valores de señales discretas. Una variable

discreta puede ser el “muestreo” de señales de tipo continuas.

Registro de Tiempo; se refiere a “N” muestras tomadas de modo consecutivo, equiespaciadas entre ellas. El

cálculo de modo computacional de estas muestras las considera como una potencia de dos; 1024, 2048, o

bien 4096.

La transformada rápida de Fourier, es el método que permite mediante la creación de registros de tiempo

obtener un espectro de N/2 líneas. La obtención de la mitad de las líneas se debe a que se obtienen dos

informaciones; la Amplitud y la Fase.

3.3.1 Relación del registro de Tiempo con la señal muestreada.

Para poder monitorear una señal que posee un; periodo y un frecuencia; la longitud de su registro de tiempo

debe contener el periodo de la señal muestreada, y en consecuencia la frecuencia correspondiente a la señal

muestreada, podemos ver este efecto en la fig 21, donde se muestre la longitud de registro de tiempo.

Fig. 21. Registro de Tiempo.

Criterio 2: La solución para que el la longitud del registro del tiempo pueda contener la señal de la onda a

muestrear, consiste en; seleccionar un numero especifico de muestras afectando la longitud del registro de

tiempo. Si reduce el registro de tiempo, las muestras deben ser tomadas más rápido, con un rango de

frecuencia más alto.

Con el propósito de determinar la tasa de muestreo de una señal de un componente, se establece que;

Nº Lineas = Nº Muestras / 2.56 Ec (8)

Esto nos permite tabular, MUESTRAS VS Nº LINEAS en los colectores de vibración,

Tabla 1 – Nº de MUESTRAS VS Nº LINEAS

MUESTRAS Nº LINEAS

512 200

1024 400

2048 800

4096 1600

8192 3200

La tabla antes mostrada, se deriva del criterio establecido por Harry Nyquist en 1928, y demostrado por

Claude E, Shannon en 1949.

Es por ello de vital importancia conocer las tasas de muestreo. Pues ello permite seleccionar estrategias para

colectar la data de forma más rápida. Significando ello, al seleccionar una tasa de muestreos mas altas se

invierte menos tiempo en colectar la data. La razón no debe ser únicamente el tiempo empleado en colectar la

data. La evaluación de componentes críticos como los cojinetes de bancadas del Motocompresor ameritan

seleccionar tasas de muestreos que permitan reflejar de modo confiable las condiciones de funcionamiento

del eje del cigüeñal dentro de los cojinetes.

“EL NUMERO DE LINEAS PARA

MONITOREAR UNA SEÑAL ES IGUAL

AL NUMERO DE MUESTRAS EN EL

REGISTRO DE TIEMPO DIVIDIDO POR

2.56”

CRITERIO DE NYQUIST:

LA TASA DE MUESTREO DEBE SER

MÁS GRANDE QUE EL DOBLE DE LA

FRECUENCIA DE INTERES MÁS ALTA.

3.4 Criterios para la selección de los Parámetros de Amplitud a medir.

El siguiente grafico 1, describe las relaciones entre las diferentes medidas para medir la amplitud de

vibración; y su relación con la frecuencia.

La selección de parámetros de vibración para un monitoreo efectivo de las fuerzas en partes y componentes

de motocompresores, han de tomar en cuenta dos variables importantes; la frecuencia, y la amplitud. Se

entiende de acuerdo al grafico mostrado;

Se han de considerar los siguientes Rangos:

1. Motores Alta Velocidad : se consideran aquellos con RPM > 1000

2. Motores Baja Velocidad ; se estiman los que funcionan con RPM < 600

Criterio 3: Amplitudes sugeridas para monitorear vibraciones en motocompresores

MOTOCOMPRESORES ALTA VELOCIDAD; Seleccione Amplitudes medidas en VELOCIDAD

(Pulg/seg-pico).

MOTOCOMPRESORES BAJA VELOCIDAD; Seleccione Amplitudes tomadas en

DESPLAZAMIENTO (Mils Pico-Pico)

Unidades Empleadas para Monitorear las Vibraciones:

a) Velocidad = π. D. F / 60.000

b) Desplazamiento = 60,000. V / π. F

c) Velocidad = 3690. A / F

d) Aceleración = V. F /3690

e) Aceleración = D. F^2 / 70,470,910

f) Desplazamiento = 70, 470,910. A / F^2

DESCRIPCION

A = Aceleración-Pico(G’S)

V = Velocidad – Pico(IPS)

D = Desplazamiento Pico-Pico(mils)

F = Frecuencia (CPM)

4.0 Modos de Fallas Comunes en Motocompresores.

Un modo de falla se define; como un evento que cause una falla funcional de un componente. En la tabla 2

Tabla 2 . Modos de Fallas Comunes en Motocompresor.

FUNCION FALLA FUNCIONAL MODOS DE FALLAS EFECTO DE

FALLAS

COMPRIMIR GAS INCAPACIDAD DE

COMPRIMIR GAS

-Daño en Anillos

-Desgaste en Camisa

-Desgaste en Pistón

-Daños en Válvulas

Compresoras

-Perdida de

Compresión

-Vibraciones en el

Cilindro Compresor

-Incremento de la

Carga en la Barra

CONVERSION DE

MOVIMIENTO

ALTERNATIVO EN

RECIPROCANTE

PROBLEMA EN

CONVERSION DE

MOVIMIENTO

ALTERNATIVO EN

RECIPROCANTE

-Solturas de Pernos de

sujeccion de crucetas

-Falla de lubricación

-Soltura de Tuerca de la

Barra Compresora

-Vibraciones en la

Cruceta

-Baja Capacidad de

Compresión

-Trabamiento del

Mecanismo Biela-

Cruceta-Cigüeñal

ACOPLAMIENTO

DEL

MOTOCOMPRESOR

PERDIDA DE

ALINEACION ENTRE

EJES

-Desalineación

-Alta temperatura en el

Acople

-Soltura en Pernos de

Acoplamientos

- Vibraciones en

Bancadas

- Rotura de líneas y

tuberías

-Baja Capacidad de

Compresión

-Vibraciones en

Cojinetes

CONVERSION DE

ENERGIA QUIMICA

EN ENERGIA

MECANICA

PERDIDA DE

POTENCIA

-Oscilaciones RPM

-Incremento de Presion

de Manifold.

-Alta Temperatura de

Combustión de

Cilindros de Fuerza

-Alta Temperatura del

Agua de Enfriamiento

-

4.1 Importancia de la Determinación de los Modos de Fallas;

Las estrategias de mantenimiento aplicadas a equipos Motocompresores, requieren de dotarse de

procedimientos que permitan conocer los posibles escenarios de fallas, previendo de esta forma las

actividades y recursos necesarios para minimizar el impacto de las acciones correctivas. Son los modos de

fallas un metodología de probada efectividad para la identificación de posibles fallas potenciales que afecten

la confiabilidad del componente durante su ciclo de vida útil.

5.0 Estrategias Proactivas para Minimizar el Efecto de las Fuerzas en Componentes en Motocompresores a

Gas Natural.

La aplicación de acciones de mantenimiento proactivas se refieren al conjunto de actividades necesarias de

implementar con el propósito de minimizar el efecto de las fuerzas incidentes en componentes en el

Motocompresor, de tal modo de mantener un funcionamiento confiable durante su vida útil.

Entre estas tenemos;

5.1 La Alineación de Ejes.

La gran mayoría de equipos que funcionan bajo la modalidad de; acoplamiento, donde un eje conductor

comúnmente; motor a combustión interna, o de tipo eléctrico, suministrar la energía motriz a un eje

conducido, presentan condiciones de desalineación que puede ser; desde una bomba centrifuga de pocos

caballos de fuerza, hasta un compresor reciprocante capaz de movilizar millones de pies cúbicos de gas por

día.

Las causas que originan desalineación provienen de diversa naturaleza, que van desde la instalación, montaje,

hasta la presencia de condiciones de operación que generan fuerzas excitadoras, que coadyuvan a la presencia

de la no colinealidad de los ejes que funcionan acoplados. Es por ello, de suma importancia ejercer acciones

que permitan mantener los equipos operando, sin condiciones de desalineación presentes.

El efecto ejercido sobre los cojinetes a causa de una desalineación presente, derivan en fallas tempranas

debido a irregular película de aceite entre el eje y la superficie del cojinete, esta variación se presenta en los

planos; x, y, z.

Fig. 22. Planos de alineación.

Los efectos, generados por la desalineación se traducen en los siguientes efectos;

a. Desgaste a corto plazo, luego de su instalación en cojinetes, sellos de aceite.

b. Fallas recurrentes en acoplamientos, daños en shinnes de acoplamiento.

c. Temperaturas superior al valor normal de operación en Cojinetes

d. Tensión en plano del Carter del cigüeñal, ocasionando solturas de pernos.

e. Temperatura superior al límite permisible en zona de acoplamiento

5.2 Monitoreo de Desgaste de Metales mediante Análisis de Aceite.

El Análisis de aceite representa una de las estrategias que permiten de modo proactivo identificar las

condiciones de desgaste presentes en los componentes internos del motor. Un motor sometido a un régimen

de funcionamiento con elevadas vibraciones es más propenso a generar condiciones de desgaste que incidan

en la vida útil de sus componentes.

Los departamentos de mantenimiento, necesitan implementar programas de monitoreo de muestras de aceite

en motocompresores a gas natural, en razón de mantener tendencias de comportamientos de elementos tales

como; cobre, aluminio, hierro, plomo, cromo, etc., entre otros. Esto, como índices de desgaste en

componentes tales como; trenes de válvulas, camisas, pistones, cojinetes de deslizamiento, serpentines de

enfriamiento, anillos de fuerza. Para ello se emplean procedimientos que identifican en partes por millón el

porcentaje del elemento de desgaste presentes; la espectroscopia de absorción atómica es una de ellas , la cual

mediante el bombardeo con rayos infrarrojos de un muestra de aceite se permite determinar;

Metales de Desgastes

Aditivos

Contaminantes

La ferrografia ofrece otra alternativa para identificar el porcentaje de materiales ferrosos presentes en la

muestra de aceite. Para obtener información se deben seguir ciertos procedimientos, que faciliten de modo

confiable una información que pueda servir de base para establecer tendencias de comportamiento;

Buenas Prácticas para la Toma de Muestras de Aceite

1. Extraer la muestra en zonas con fluidos en movimientos

2. Tomar la muestra en zonas de fluidos turbulentos, tal como codos.

3. Seleccionar zonas de tomas de muestras en corriente Aguas Abajo de; rodamientos, engranajes, bombas,

cilindros de trabajos.

4. Efectuar Tomas de muestras de aceite a condiciones de funcionamiento límites.

Frecuencias de Tomas de Muestras de Aceite;

La frecuencia estará determinada por; los regímenes de funcionamiento bajo los cuales se desempeñan los

equipos reciprocantes. Un criterio valido es tomar en cuenta las; velocidades de operación, así como la carga

a las cuales se encuentran sometidas las unidades motocompresoras. Estas variables son tomadas en cuenta

por el fabricante para determinar las frecuencias de las tomas de muestras de aceite.

Es una condición valida, verificar la información obtenida mediante las tendencias de metales de desgaste,

con el propósito de determinar frecuencias reales adaptadas a condiciones particulares de operación. Ello

permite maximizar la frecuencia de cambio de aceite, representando un factor de ahorro esta estrategia.

5.3 Caso de Estudio:

PROBLEMAS EN CONJUNTOS DE FUERZA: PISTON SLAP

Unidad K6 - Waukesha L7042GSI. Planta Acema Oritupano. El Tigre. Edo. Anzoátegui. Venezuela

A continuación, se reseñará la detección de un problema puntual localizado el 29 de Agosto de 2006 en un

cilindro de fuerza de un motor Waukesha L7042 GSI. En la figura A, se pueden visualizar las señales de Raw

Vibration colectadas en las cámaras de dicho motor de combustión, específicamente en el lado R. Se

observan principalmente los eventos de cierre de válvulas de admisión (IC) y escape (EC), así como también

los eventos de apertura de la válvula de escape (EO). Del mismo modo, se observa la presencia de un

impacto de considerable magnitud en el cilindro 4R, alrededor de los 45 grados, señal que refleja claramente

la presencia de un posible problema de PISTON SLAP. Adicionalmente se observa una señal atípica

alrededor de los 500 grados en el cilindro 5R.

Grafica muestra condición detectada antes de la corrección;

Fig. A. Vibración Raw en cámaras lado R. Señales en fase a cada TDC de los cilindros de fuerza.

Es importante recordar que el sistema presenta las señales de cada uno de los cilindros en fase con una

referencia denominada TDC de manera de facilitar la identificación de problemas en los cilindros.

Luego de verificar la unidad se encontraron daños en camisas; y pistones

Fig B. Camisas y Pistones dañados

Procediendo seguidamente a verificar condiciones luego de las correcciones efectuadas en la unidad se

procedió a tomar data nuevamente el 30-11-2006, obteniendo la siguiente información; según fig C.

Se puede observar ausencia del impacto antes observado a 45º, en cilindro de fuerza 4R.

Fig C, Se evidencia ausencia de Impactos a 45º en Cilindro de Fuerza 4R.

De los resultados obtenidos anteriormente, se concluye que la aplicación efectiva de acciones de

mantenimiento de tipo predictivo, de la mano de oportunas intervenciones, permiten minimizar el impacto

generado por las fallas identificadas durante rutinas de inspección bajo enfoques de monitoreo de condiciones

mediante Análisis de Vibraciones.

6.0 Sugerencias y recomendaciones:

Con el propósito de lograr una efectiva aplicación de tecnologías predictivas fundamentadas en Análisis de

Vibraciones. He aquí ciertas recomendaciones con el propósito de obtener una mayor efectividad en su

implementación;

Como estrategia para mejorar los planes de mantenimiento predictivo en las plantas compresoras se debe

llevar un registro histórico del análisis de vibraciones que se realizan a los motocompresores a través de

reportes de inspecciones dinámicas, que con el tiempo mediante la aplicación de métodos estadísticos, se

pueden establecer niveles propios de alarma y advertencia de acuerdo a las tendencias registradas.

La efectividad en el desarrollo de un plan de mantenimiento predictivo aplicando el análisis de

vibraciones radica en darle un seguimiento a la información emitida, en forma de Reporte Predictivo donde

se indican las condiciones de funcionamiento del equipo. Este seguimiento se sugiere realizarlo antes y

después de que se presente la falla en el equipo, como también durante la realización de la respectiva

corrección, de esta manera se confirma la causa que provoco el daño en el equipo a través de la

retroalimentación.

Mantener un canal de comunicación fluido, entre personal de operaciones, y mantenimiento con el

propósito de darle control y seguimiento a las condiciones operacionales detectadas durante las inspecciones

predictivas.

Se deben establecer frecuencias de monitoreo de vibraciones en los motocompresores de acuerdo a su

comportamiento en el tiempo, con el propósito de lograr la reducción al máximo de las paradas inesperadas y

definir periodos acertados de inspección.

Los equipos utilizados para medir la vibraciones e inspeccionar a los motocompresores, es decir:

colectores de datos, software para interpretación de espectros, entre otros; deben contener la capacidad

técnica requerida y adecuada para el correcto análisis de la maquinaria, tales como: capacidades en rangos de

frecuencia del analizador, capacidad de monitoreo en tiempo real, capacidad de obtención de fase, capacidad

de memoria del colector, entre otros.

El personal analista de vibraciones juega un papel de suma importancia dentro del programa de

mantenimiento de una planta compresora, por lo que debe ser capacitado y adiestrado constantemente, ya que

de él depende la correcta interpretación de los espectros para el diagnostico del Motocompresor y las

recomendaciones a seguir para las correcciones a las que hubiere lugar.

La Información derivada de los reportes predictivos debe ser discutida entre los departamentos

involucrados, a fin de hacer mas cualitativas las decisiones en relación a las actividades a ejecutar.

7.0 Beneficios:

La implementación del Análisis de Vibraciones permite mediante la detección de condiciones hacer más

confiables el funcionamiento de los equipos.

Disminuye la Implementación de actividades correctivas, cambiando a mas preventivos menos

correctivos.

Reduce los costos asociados al Mantenimiento.

Incrementa la confiabilidad operacional.

Disminuye las cargas de trabajo, derivadas de acometer actividades “no programadas”

Hace mas confiable el proceso

Incrementa la motivación del personal, derivado de “Lo hago Bien, Funciona Bien”.

Autores:

José Luis Rattia, Venezuela, Técnico Superior Universitario en Mecánica Térmica, Tesista de Ingeniería de

Mantenimiento, Universidad Gran Mariscal de Ayacucho, Analista de Equipos Dinámicos - Petróleos de

Venezuela, S.A. Teléfono: 058-4264128707, Correo: jrpowersupply@gmail.com.

Jorge Alberto Guipe González, Venezuela, Tesista de Ingeniería Mecánica, Universidad de Oriente,

Teléfono: 058-4168949055, Correo: j_guipe@hotmail.com, jorgeguipe@gmail.com.

CONTACTO VIA SKYPE: Para Contactos y Asesorías enviar solicitud al CORREO:

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