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Machinery Health:
Evaluando la salud de su máquina

El 16 de julio del año pasado, una bomba centrífuga de alta velocidad falló catastróficamente en una de las grandes refinerías de Sudamérica, causando pérdidas de producción y un importante gasto en reparaciones. El rodamiento del lado acoplado de la bomba perdió lubricación, se sobrecalentó y soltó. Mientras la falla de un rodamiento y la pérdida de una bomba puede no ser inusual en un proceso donde trabajan cientos de bombas, este caso pudo haberse prevenido si se hubiesen atendido las múltiples alertas tempranas que se presentaron. De hecho, un sistema de análisis de vibración y monitoreo instalado en la bomba sólo cuatro meses antes, entregó por algunos días información indicando que el equipo estaba en riesgo.

Monitoreo Automatizado

Una nueva tecnología combina el monitoreo continuo de vibración con las capacidades de diagnóstico y comunicación de la instrumentación industrial de campo, de forma automática y constante, evaluando continuamente la condición de un conjunto motor de inducción-bomba centrífuga.

Un instrumento de campo montado recibe las entradas de seis distintos puntos del conjunto; un tacómetro que lee la velocidad del eje, el flujo del motor de un fluxcoil y la temperatura medida en la superficie del motor y en el ambiente. Cada canal de vibración entrega 6.400 puntos durante un período de colección de 0.2 segundos seguido del análisis de los datos por 15 segundos. La recolección de los datos y el procedimiento de análisis se repiten cada 25 segundos.

Los defectos de un conjunto motor-bomba centrífuga en la industria tienden a tener raíces similares, las cuales son usadas como la base para el análisis automático.

En este proceso, el transmisor de salud de maquinaria está continuamente escaneando la presencia de malfunciones comunes, como problemas en los rodamientos o cavitación. El proceso está orientado a centrarse en la toma de mediciones, así como también en el aumento (o disminución) de los niveles de vibración y la razón a la que los niveles están cambiando.

El foco en unos pocos datos, pero con parámetros continuamente monitoreados por cambios, permite una metodología optimizada que puede entregar resultados oportunos. Este tipo de análisis, examinando menos datos más frecuentemente contra patrones conocidos, otorga ventajas por sobre el análisis de datos típicamente obtenidos a través de lecturas periódicas. Se explica por sí mismo un sistema con la inteligencia capaz de reconocer y analizar problemas comunes en motores y bombas.

Las probables relaciones "causas-efectos" basadas en esas raíces ayudan a determinar si algo está sucediendo internamente para justificar una alerta. Los resultados de las características de la máquina son transmitidos directamente a través del sistema de automatización de procesos usando el protocolo FOUNDATION Fieldbus.

Un valor de salud de máquinas global, más la salud de la bomba y del motor basados en varias características físicas, puede tener asignado un rango numérico de 0 a 100, con este último indicando salud perfecta. Al chequear periódicamente estos valores, los operadores pueden tener una idea de la condición de cualquier conjunto motor-bomba centrífuga monitoreado.


¿Qué sucedió?

Imagen 1. Instalación de transmisor en la refinería. Note los cables de los sensores que se dirigen a la caja de control donde instrumentación basada en microprocesador reúne datos de vibraciones y otra información cada 25 segundos para análisis y transmisión a través del sistema de automatización de la refinería.

Se instaló a comienzos de marzo del 2006 un transmisor de salud de maquinaria en esta bomba (ver imagen 1). Personal de Emerson USA supervisó la instalación y la información comenzó a fluir inmediatamente. A modo de prueba, la bomba fue deliberadamente puesta en estado de cavitación, lo que fue automáticamente detectado y reportado por el sistema.

A comienzos de julio, el transmisor de salud de maquinaria comenzó a generar una serie de alertas que no fueron atendidas por los operadores de planta. Las alertas en nivel "ADVISORY" comenzaron a aparecer el día 7 de julio continuando hasta el momento de la falla. La categoría inicial de la alerta fue ADVISORY, pero en algunas ocasiones cambió a MAINTENANCE, que corresponde a un aviso de nivel superior y es una señal para que los operadores notificaran a Mantenimiento de un problema potencial.

El 12 de julio a las 4:22 AM, una descripción secundaria de "Bomba con problemas de rodamiento" apareció por primera vez. Esto se repitió en las últimas líneas del registro el día 12 de julio a las 12:04 PM, y el nivel fue cambiado a la descripción de la primera categoría de "FALLA". No obstante, la bomba no dejó realmente de funcionar hasta el día 16 de julio, de manera que hubo tiempo de actuar.

El modo de falla duró algunas horas, lo que implicó que se pudo haber tomado la acción de emergencia para evitar la detención. La tendencia del valor de salud de la bomba se deteriora rápidamente de un valor 60 a 0, en 10 minutos aproximadamente. Una vez la bomba en este estado, la falla catastrófica se desarrolló muy rápidamente.

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Imagen 2. Momentos finales antes que la bomba fallara.


Prevención

El sistema automático de monitoreo funcionó lo suficientemente bien para prevenir la falla de la bomba. Sin embargo, hubo un quiebre en las comunicaciones una vez que se comenzaron a generar las alertas a la sala de control. Por una parte, muchos otros dispositivos fueron generando alertas en el sistema de automatización y los operadores estaban muy ocupados tratando de evaluar y responder.

Un sensor de temperatura instalado en la caja de rodamientos de la bomba podría haber dado una indicación de la temperatura que estaba siendo generada, de modo que las alertas a la sala de control hubiesen sido comunicadas con más fuerza.

Finalmente, la priorización de alertas que vienen de campo ayudará a identificar aquellas críticas a la operación continua de los procesos. Si los valores de salud de la bomba generados por el sistema automatizado de monitoreo de importantes bombas críticas son tomados seriamente por operadores bien entrenados, fallas como la mencionada, podrán prevenirse.

Por Todd Reeves, Process Industries Marketing Manager for Machinery Health de Emerson Process Management. Artículo traducido por Andrés Farías, Gerente División Optimización de Activos de INECO.
www.ineco.cl
Octubre 2007
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