Libro blanco sobre monitorización de vibraciones marinas
La importancia del monitoreo de vibraciones en el mar
Teniendo en cuenta el costo de zarpar, vale la pena invertir en equipos de control de vibraciones que puedan ayudar a los ingenieros a proteger y maximizar el rendimiento de maquinaria marina.
Aquí analizamos los desafíos a los que se enfrentan los ingenieros y ofrecemos consejos sobre cómo instalar y utilizar con éxito equipos de detección de vibraciones en embarcaciones marinas.
Creciente complejidad de la maquinaria marina
A medida que la maquinaria se ha vuelto más compleja y se ha exigido una mayor productividad a los sistemas mecánicos, ha habido un crecimiento correspondiente en la necesidad de sensores de vibración sofisticados para ayudar a maximizar el rendimiento.
Esto es especialmente cierto en el mar, donde el monitoreo de vibraciones es una herramienta clave utilizada por ingenieros navales gestionar la disponibilidad y el mantenimiento de equipos con ejes rotativos, incluidas bombas, motores, ventiladores, cajas de engranajes y sistemas de motores.
Presiones de costos y la necesidad de mantenimiento preventivo
El costo de poner en el mar un petrolero o un crucero siempre ha justificado el coste del seguimiento. En los últimos años, ha aumentado la presión sobre los armadores para cumplir los plazos y evitar fallos graves que puedan provocar un dique seco imprevisto o averías en el sistema.
Los fallos como las averías de los ventiladores de aire acondicionado en los cruceros o las reparaciones imprevistas en los portacontenedores pueden generar publicidad negativa. Esto aumenta la importancia de aplicar técnicas de mantenimiento preventivo fiables.
Gestión de la vibración en aplicaciones marinas
Diseñadores e ingenieros han desarrollado herramientas y prácticas para prevenir la vibración y sus efectos, incluidas herramientas de alineación y lubricadores automáticos aplicados durante la construcción del sistema. Los componentes se mejoran continuamente para ofrecer mayor resistencia a la vibración.
Sin embargo, la vibración nunca se puede eliminar por completo de la maquinaria rotativa. Como resultado, la tecnología de monitoreo de vibraciones ha avanzado significativamente, y los sensores ahora ofrecen una alta confiabilidad en una variedad de carcasas resistentes adecuadas para ambientes marinos.
Causas y consecuencias de la vibración en el mar
El monitoreo de vibraciones es vital en aplicaciones marinas porque la vibración es una de las principales causas de fallo en los sistemas de propulsión y equipos auxiliares.
Las causas principales de la vibración incluyen la mala alineación de los ejes giratorios en los sistemas de propulsión y en los turbocompresores de los motores principales y auxiliares.
El monitoreo de vibraciones proporciona una advertencia temprana de los problemas, lo que permite a los ingenieros actuar antes de que ocurran daños graves. La desalineación en ventiladores y motores provoca un desgaste excesivo, fallas prematuras y una eficiencia reducida. Acceder a estos componentes puede ser difícil y llevar mucho tiempo, lo que conduce a un mantenimiento reactivo sin un monitoreo de condición adecuado.
Limitaciones de los enfoques de mantenimiento tradicionales
Sin monitorización de estado, el análisis del estado de los equipos a menudo requiere desmontar la maquinaria para su inspección durante el dique seco. Este proceso consume mucho tiempo y mano de obra.
En las grandes embarcaciones, solo se puede inspeccionar anualmente un pequeño porcentaje de los equipos, lo que significa4 que algunos componentes pueden permanecer sin examinar durante varios años. El desmantelamiento y el reensamblaje también pueden introducir nuevos defectos.
Muchos ingeniero navalse ha observado que un alto porcentaje de los defectos son inducidos por el mantenimiento, lo que refuerza la necesidad de reducir el desmontaje innecesario.
Ventajas del monitoreo de condición en sistemas marinos
El monitoreo de condición, incluido el monitoreo de vibraciones de bombas, motores, ventiladores, reductores y sistemas de motores, permite ingenieros navales para mantener los equipos de manera más eficiente con menos personal.
El monitoreo de vibraciones se ha convertido en un elemento ampliamente adoptado del monitoreo de condición marina, junto con el análisis de aceite y la termografía. Estas técnicas protegen las ganancias y mejoran el rendimiento en los sistemas de propulsión y maniobra, motores y turbocompresores.
Tecnología actual de monitoreo de vibraciones
Los sensores de vibración y acelerómetros modernos operan en amplios rangos de temperatura, midiendo altas y bajas frecuencias con baja histéresis y alta precisión.
Las carcasas robustas de acero inoxidable protegen los sensores contra la humedad, el polvo, los aceites y otros contaminantes, lo que garantiza un rendimiento fiable en entornos marinos hostiles.
Tipos de acelerómetros utilizados en la monitorización marina
Hay dos categorías principales de acelerómetros:
acelerómetros de CA se utilizan con recolectores de datos para monitorear activos de mayor valor.
Los acelerómetros de 4 a 20 miliamperios se utilizan con sistemas PLC para supervisar activos de menor valor.
Ambos tipos pueden detectar desequilibrio, el estado de los rodamientos y desalineación. acelerómetros de CA también puede identificar la cavitación, la holgura, los defectos en los engranajes y los problemas en las correas.
Hansford Sensors ofrece versiones de CA y de 4 a 20 miliamperios de HS 100 y HS 420 Series, que son intrínsecamente seguras y están certificadas según las normas ATEX e IEC Ex.
Estos sensores de vibración industriales son adecuados para la supervisión de bombas, motores, ventiladores y todo tipo de maquinaria rotativa en aplicaciones marinas.
Cómo funcionan los acelerómetros
Los acelerómetros contienen un cristal piezoeléctrico unido a una masa. Al someterse a aceleración, la masa comprime el cristal, generando una señal eléctrica proporcional a la fuerza aplicada.
Esta señal se amplifica y acondiciona mediante componentes electrónicos integrados para producir una salida adecuada para sistemas de adquisición de datos o control.
Los datos de los acelerómetros montados en ubicaciones clave se pueden recopilar periódicamente utilizando recolectores de datos portátiles o enviarse a través de cajas de conmutación a sistemas centralizados para su monitoreo continuo.
Retos de la monitorización de las condiciones marinas
El control de estado en el mar presenta desafíos únicos. Las lecturas tomadas en puerto difieren de las tomadas en alta mar, y el mal tiempo amplifica estas diferencias.
Por lo tanto, es fundamental especificar los acelerómetros correctos y aplicar las mejores prácticas al gestionar el rendimiento.
Especificación de acelerómetros para aplicaciones marinas
Para especificar correctamente un acelerómetro, los ingenieros deben considerar los niveles de vibración, los rangos de frecuencia y las condiciones ambientales, como la temperatura y la exposición a productos químicos corrosivos.
Las consideraciones adicionales incluyen si la atmósfera es combustible, las limitaciones de peso y la ausencia de conexiones a tierra en entornos marinos.
Estos desafíos se han abordado mediante un diseño cuidadoso de los sensores. La investigación, la formación y la consulta con fabricantes experimentados permiten a los ingenieros tomar decisiones informadas.
Mejores prácticas de instalación para sensores de vibración
Una vez seleccionados los sensores adecuados, una instalación cuidadosa es esencial para lograr el máximo rendimiento.
Los acelerómetros deben montarse lo más cerca posible de la fuente de vibración. Las superficies de montaje deben ser planas, lisas, sin pintar y más grandes que la base del sensor. Las superficies deben estar libres de grasa y aceite.
Un montaje deficiente puede comprometer la estabilidad y producir lecturas engañosas que reflejan el movimiento del sensor en lugar de la condición de la máquina.
Interpretación de datos y mejora del rendimiento
Después de recopilar los datos, la información sobre vibraciones debe ser analizada e interpretada por los ingenieros a bordo o por centros de monitorización remota.
Este análisis crea una imagen clara de la condición de la máquina y apoya la creación de programas de mantenimiento eficaces.
Con un sistema eficiente de monitoreo de vibraciones instalado, los ingenieros navales logran una mayor eficiencia y pueden identificar nuevas oportunidades para mejorar el rendimiento de las máquinas, la eficiencia energética y la producción.
La creciente importancia del monitoreo de vibraciones en el mar
El monitoreo de vibraciones se está convirtiendo en una herramienta cada vez más potente y esencial. A medida que el costo y las consecuencias de las fallas relacionadas con las vibraciones en los sistemas auxiliares y de propulsión marina continúan aumentando, el monitoreo eficaz de las vibraciones desempeña un papel vital en la protección de los activos y el mantenimiento de la eficiencia operativa.
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