¿Cómo se puede llevar a cabo de forma fiable la monitorización del estado en diferentes condiciones de funcionamiento?

En condiciones de funcionamiento variables, los métodos convencionales basados en la vibración suelen llegar a sus límites, ya que las señales relevantes pueden resultar difíciles de detectar y comparar. Al combinar los datos de vibración y de proceso mediante ibaPDA, se puede incorporar información contextual adicional. Esto permite realizar una evaluación fiable del estado incluso en regímenes de funcionamiento críticos. El requisito fundamental es la adquisición y evaluación sincronizadas en el tiempo de todas las fuentes de datos relevantes.

¿Cómo se pueden tener en cuenta los distintos estados de funcionamiento en la monitorización de estado?

Una evaluación diferenciada requiere un análisis independiente de los datos en función del modo de funcionamiento. Mediante el uso de subtendencias, los indicadores clave de rendimiento (KPI) pueden calcularse y supervisarse de forma individual para diferentes estados, como el funcionamiento bajo carga o el funcionamiento en ralentí. ibaPDA proporciona los datos de proceso necesarios para la contextualización. Esto permite realizar diagnósticos más precisos y reduce las interpretaciones erróneas.

¿Cómo se puede determinar el momento óptimo para sustituir un componente?

El momento óptimo para la sustitución se determina a partir de un análisis continuo de las tendencias de desgaste y su evolución a lo largo del tiempo. Gracias a la recopilación de datos a largo plazo con ibaPDA, es posible detectar y evaluar los cambios en una fase temprana. La combinación del análisis de tendencias y la evaluación de expertos permite realizar una predicción bien fundamentada de la vida útil restante. De este modo, las actividades de mantenimiento pueden coordinarse con los paros programados.

¿Qué papel desempeñan los datos de proceso en el diagnóstico de vibraciones de sistemas complejos?

Los datos de proceso son esenciales para interpretar correctamente las señales de vibración, especialmente en condiciones de funcionamiento variables. ibaPDA permite la adquisición sincronizada en el tiempo de datos de control y de sensores. Esto permite identificar claramente los distintos estados de funcionamiento e incorporarlos al análisis. Como resultado, la precisión del diagnóstico mejora considerablemente.

¿Cómo se pueden evitar las paradas imprevistas mediante estrategias de mantenimiento basadas en datos?

La detección temprana del desgaste y la supervisión continua del estado permiten identificar a tiempo cualquier evolución crítica. ibaPDA proporciona la base de datos necesaria para el análisis de tendencias y el envío de alertas. A partir de esta información, es posible planificar las actividades de mantenimiento de forma proactiva. Esto reduce el riesgo de paradas imprevistas y aumenta de forma sostenible la disponibilidad de la planta.

Cómo determinar el momento óptimo para sustituir las piezas desgastadas

Una compleja planta mecánica se equipó con un sistema de monitorización de estado. En el primer año tras la instalación, ya se diagnosticaron correctamente algunos casos de daños por desgaste y se sustituyeron los componentes afectados durante las paradas planificadas. En verano de 2017, el sistema notificó los primeros signos de desgaste en una unidad muy crítica. Mientras que los sistemas convencionales no detectan este tipo de daños, este sofisticado sistema permite una detección temprana y un seguimiento preciso del estado de desgaste. A partir de ahí, fue posible determinar el momento óptimo para sustituir los componentes desgastados.

El proyecto

Salzgitter Flachstahl, la mayor filial siderúrgica del Grupo Salzgitter, es uno de los principales fabricantes de acero de Europa.

"Para fabricar productos de acero de alta calidad, confiamos en las tecnologías de producción más modernas para la fabricación y el tratamiento posterior", afirma la ingeniera de mantenimiento Rebecca Dittkrist.

Operan, por ejemplo, una caja de engranajes principal de 42 m³ de un tren de laminación. La caja de engranajes de una sola etapa tiene una carga nominal de 14 MW y una velocidad nominal de 32 revoluciones por minuto. Los sistemas de control de estado utilizan la medición de vibraciones para detectar el desgaste en una fase temprana. Sin embargo, la medición de la aceleración de las vibraciones sólo proporciona resultados fiables a velocidades superiores a 60 revoluciones por minuto. La caja de cambios de Salzgitter se mantiene casi un 50% por debajo de este límite, pero sólo en funcionamiento rodante.

La solución a un problema complejo

Un sistema con estas especificaciones es un reto para cualquier sistema de monitorización de condiciones. El procesamiento de los datos del proceso es vital para un funcionamiento fiable. El hecho de que la información relevante en esta aplicación se distribuya exclusivamente en diferentes modos de funcionamiento plantea un problema para los sistemas de Condition Monitoring convencionales. la solución de iba AG: las subtendencias. Permiten recopilar datos de distintas condiciones de funcionamiento, separarlos entre sí y emitir alarmas también por separado. En concreto, esto significa que este sistema evalúa tanto situaciones con bajas velocidades y alta carga como situaciones con velocidades más altas sin carga. Todos los valores característicos se determinan por separado para cada modo de funcionamiento.

Sólo se instalan cuatro sensores de vibración en la enorme caja de engranajes principal. Un sensor en cada uno de los extremos superior, inferior, de accionamiento y de salida, con sensores dobles instalados en los rodamientos fijos, que miden tanto en dirección radial como axial. Sin embargo, el número de sensores no depende del número de componentes supervisados, sino de las dimensiones de la caja de cambios, ya que las vibraciones no pueden propagarse a través del material sin obstáculos. "La unidad de monitorización instalada aquí se diferencia de los sistemas disponibles en el mercado en que se comunica directamente con el sistema de registro de datos de proceso ibaPDA ", explica Herwig Eichler, Director de Ventas de Condition Monitoring de Hainzl Industriesysteme. En los últimos 15 años, ibaPDA se ha convertido casi en una referencia en la industria metalúrgica. Esto se debe, entre otras cosas, a la gran cantidad de interfaces con sistemas de automatización. Esta conexión es esencial, ya que sin los datos de proceso sería muy difícil distinguir entre el funcionamiento de laminación y el de calibración.

Two broken metal components and a large arrow pointing to data analysis on a screen.

El momento perfecto para sustituir la caja de cambios

Poco menos de dos años antes de la sustitución definitiva de la caja de cambios, el sistema iba proporcionó los primeros indicios de desgaste de la caja de cambios. En un principio, esto resultaba increíble, ya que la caja de cambios está diseñada para una vida útil de más de 20 años y aún no llevaba seis años en funcionamiento cuando se detectaron los primeros signos de desgaste. Por este motivo, también se realizaron mediciones comparativas con un sistema disponible en el mercado. Este sistema también detectó el desgaste del cojinete del eje de transmisión de marcha rápida y también lo calificó de "notable", pero no de "crítico". Sin embargo, este sistema no detectó un desgaste mucho más crítico en el elemento rodante del eje de salida de rotación lenta. En el sistema iba, sin embargo, los signos de desgaste eran claramente visibles y aumentaban de forma constante.

En el caso de otras unidades, probablemente se tomaría la decisión de sustituirlas durante la siguiente parada programada. Sin embargo, cambiar esta caja de cambios durante una parada programada llevaría diez días laborables. Por otro lado, el fallo de la caja de cambios durante la producción supondría un tiempo de inactividad mucho más largo y no programado, ya que primero habría que adquirir las piezas de repuesto y el equipo necesarios. El estado actual se evaluó en reuniones semanales y la evaluación de la vida útil restante se actualizó continuamente. "Consultamos una y otra vez a expertos de nuestra red especializada de especialistas en vibraciones. Nos apoyaron activamente para determinar el momento adecuado para la sustitución", afirma Günter Spreitzhofer y añade: "En octubre de 2017, decidimos conjuntamente que, por el momento, es posible continuar el funcionamiento hasta mayo de 2018".

"El caso de Salzgitter es un ejemplo de estrategia de mantenimiento perfecta".

Siete meses después, era evidente que el desgaste progresaba de forma continua, pero muy lentamente. Por ello, en mayo de 2018 se decidió aplazar la sustitución otros seis meses. Esta decisión también se basó en el seguimiento continuo de la evolución del desgaste y en la opción de adelantar la parada de medio año en caso de que se produjeran cambios críticos. En septiembre, todos los expertos implicados concluyeron que la caja de cambios tendría que sustituirse definitivamente durante la próxima parada. Como estaba previsto, el rodamiento, ahora muy desgastado, siguió funcionando durante otros dos meses. Finalmente, se sustituyó durante la siguiente parada programada. A continuación, se inspeccionó la caja de cambios en el taller para determinar si realmente estaba dañada. Cuando se desmontó el rodamiento, el elemento rodante dañado se rompió y los daños en el anillo interior del rodamiento del eje de transmisión también eran claramente visibles. Esto fue la confirmación de que se había elegido perfectamente el momento de la sustitución. La base de este éxito es el potente sistema de monitorización de estado que proporciona alarmas fiables y oportunas gracias a la consideración de los datos relevantes del proceso, combinado con la experiencia de especialistas experimentados en el campo del diagnóstico de vibraciones y la planificación del mantenimiento.

Günter Spreitzhofer y Herwig Eichler están de acuerdo: "El caso de Salzgitter es un ejemplo de una estrategia de mantenimiento perfecta. Todas las partes implicadas trabajan codo con codo y la comunicación entre el mantenimiento mecánico y los expertos en vibraciones es ejemplar. Sólo en estas condiciones puede un sistema de monitorización de condiciones jugar sus puntos fuertes y proporcionar el beneficio óptimo."

Para fabricar productos de acero de alta calidad, nos basamos en las tecnologías de producción más avanzadas para la fabricación y el procesamiento posterior.

Rebecca Dittkrist
Ingeniero de mantenimiento, Salzgitter Flachstahl GmbH

User interface with details on the project

Medidas comparativas realizadas

(1) Junio de 2017: Advertencia nivel envolvente jaula (solo visible durante calibración)
(2) Abril 2018: Disminución del nivel de la envolvente y ligero aumento del nivel FFT
(3) Julio de 2018: Aumento significativo del nivel de la envolvente y ligero aumento del nivel FFT
(4) Espectro FFT enero 2017: Sin desgaste visible
(5) Espectro FFT junio 2017: Sin desgaste visible
(6) Espectro FFT abril 2018: Frecuencias de defectos del elemento rodante detectables
(7) Espectro FFT de junio de 2018: Las frecuencias de defectos de la jaula y el elemento rodante aumentaron aún más

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Funciones usadas

En esta historia de éxito se utilizan las siguientes funciones del sistema iba.

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Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Cómo se puede llevar a cabo de forma fiable la monitorización del estado en diferentes condiciones de funcionamiento?: En condiciones de funcionamiento variables, los métodos convencionales basados en la vibración suelen llegar a sus límites, ya que las señales relevantes pueden resultar difíciles de detectar y comparar. Al combinar los datos de vibración y de proceso mediante ibaPDA, se puede incorporar información contextual adicional. Esto permite realizar una evaluación fiable del estado incluso en regímenes de funcionamiento críticos. El requisito fundamental es la adquisición y evaluación sincronizadas en el tiempo de todas las fuentes de datos relevantes.
¿Cómo se pueden tener en cuenta los distintos estados de funcionamiento en la monitorización de estado?: Una evaluación diferenciada requiere un análisis independiente de los datos en función del modo de funcionamiento. Mediante el uso de subtendencias, los indicadores clave de rendimiento (KPI) pueden calcularse y supervisarse de forma individual para diferentes estados, como el funcionamiento bajo carga o el funcionamiento en ralentí. ibaPDA proporciona los datos de proceso necesarios para la contextualización. Esto permite realizar diagnósticos más precisos y reduce las interpretaciones erróneas.
¿Cómo se puede determinar el momento óptimo para sustituir un componente?: El momento óptimo para la sustitución se determina a partir de un análisis continuo de las tendencias de desgaste y su evolución a lo largo del tiempo. Gracias a la recopilación de datos a largo plazo con ibaPDA, es posible detectar y evaluar los cambios en una fase temprana. La combinación del análisis de tendencias y la evaluación de expertos permite realizar una predicción bien fundamentada de la vida útil restante. De este modo, las actividades de mantenimiento pueden coordinarse con los paros programados.
¿Qué papel desempeñan los datos de proceso en el diagnóstico de vibraciones de sistemas complejos?: Los datos de proceso son esenciales para interpretar correctamente las señales de vibración, especialmente en condiciones de funcionamiento variables. ibaPDA permite la adquisición sincronizada en el tiempo de datos de control y de sensores. Esto permite identificar claramente los distintos estados de funcionamiento e incorporarlos al análisis. Como resultado, la precisión del diagnóstico mejora considerablemente.
¿Cómo se pueden evitar las paradas imprevistas mediante estrategias de mantenimiento basadas en datos?: La detección temprana del desgaste y la supervisión continua del estado permiten identificar a tiempo cualquier evolución crítica. ibaPDA proporciona la base de datos necesaria para el análisis de tendencias y el envío de alertas. A partir de esta información, es posible planificar las actividades de mantenimiento de forma proactiva. Esto reduce el riesgo de paradas imprevistas y aumenta de forma sostenible la disponibilidad de la planta.