Descripción general de la máquina
El activo monitorizado es un compresor de tornillo utilizado en un sistema de refrigeración dentro de una planta de producción de ingredientes alimentarios. En la industria alimentaria y de bebidas, la refrigeración es un servicio crítico, por lo que cualquier avería inesperada del compresor podría afectar directamente a la continuidad del proceso y a la calidad del producto.
El compresor está accionado por un motor eléctrico de 110 kW que funciona a velocidad variable, hasta 2960 RPM. Esta configuración permite que el sistema se adapte a las variaciones de la demanda de refrigeración manteniendo una alta eficiencia energética. Sin embargo, la presencia de un variador de frecuencia (VFD) puede generar fenómenos eléctricos que, con el tiempo, afecten al estado de los rodamientos.
Dado el papel crítico de la refrigeración, cualquier avería inesperada del motor del compresor podría interrumpir la producción y afectar a la continuidad del proceso. Por ello, garantizar la fiabilidad de este activo es fundamental.
Configuración de los dispositivos de monitorización y del software
Los ingenieros de fiabilidad de I-care instalaron sensores inalámbricos de vibraciones Wi-care™ en todo el activo. La configuración incluía dos sensores en el motor y dos en el compresor, lo que permitió supervisar de forma continua el comportamiento de las vibraciones tanto en los componentes motrices como en los accionados.
Estos sensores recopilaban continuamente datos de vibraciones y temperatura.
El análisis de vibraciones estándar se utilizó como método principal para supervisar el estado del activo. Además, se aplicó la tecnología de procesamiento I-DNA para mejorar la detección de firmas de fallo específicas de alta frecuencia que pueden indicar una lubricación insuficiente o daños incipientes en los rodamientos.
Todos los datos se transmitían automáticamente a I-see™, el software de mantenimiento predictivo impulsado por IA de I-care, donde las señales se analizaban y se generaban alertas cuando se detectaban desviaciones respecto a las condiciones normales de funcionamiento.
A continuación, un analista de vibraciones de I-care revisó los datos para validar la alerta, realizar un análisis espectral detallado y proporcionar recomendaciones basadas en la evolución del fallo observado.
Análisis detallado
Paso 1 | Detección del problema
La primera indicación de un problema apareció el 24 de diciembre, cuando el panel de control de I-see™ detectó un comportamiento anómalo en varios puntos de medición del motor.
Un examen más detallado de los datos reveló un aumento de la energía vibratoria asociada a impactos en el rango de altas frecuencias, lo que sugería la presencia de defectos localizados en el componente.
Esta evolución anómala motivó un análisis detallado por parte de un analista de vibraciones de I-care.
Paso 2 | Análisis
Los datos de vibraciones se analizaron con mayor detalle para identificar el origen de la anomalía.
El análisis espectral (FFT) de la señal de vibración reveló una familia de armónicos claramente definida a 3,08 veces la velocidad de giro.
Esta frecuencia coincidía con la frecuencia teórica de paso de los elementos rodantes sobre la pista exterior (BPFO) del rodamiento del motor (SKF 6314). La presencia de una familia de armónicos en esta frecuencia, combinada con el aumento observado de los niveles de impacto, es característica de un defecto en la pista exterior del rodamiento, lo que permitió al analista de vibraciones de I-care identificar el fallo.
La evolución de la tendencia durante las semanas siguientes confirmó un aumento constante de los niveles de impacto, lo que indicaba la progresión del defecto.
La concordancia entre la frecuencia identificada y la evolución observada en la tendencia proporcionó un alto nivel de confianza en el diagnóstico.
Paso 3 | Recomendación
Con base en el defecto identificado en la pista exterior del rodamiento y su progresión, el analista de vibraciones de I-care recomendó una lubricación adicional del rodamiento del motor y un seguimiento estrecho de los niveles de vibración, ya que mejorar las condiciones de lubricación puede ayudar a reducir la fricción y limitar la progresión del daño.
En este caso, aunque posteriormente se determinó que el defecto estaba causado por fluting eléctrico, se aplicó una lubricación adicional como medida de mitigación para estabilizar el estado del rodamiento y controlar la evolución del defecto hasta que pudiera llevarse a cabo una intervención definitiva.
Step 4 | Monitoring
Tras la intervención de lubricación, el análisis de vibraciones mostró una estabilización de los niveles de impacto. Esto indicó que la progresión inmediata del defecto había sido mitigada temporalmente.
A continuación, el activo se mantuvo bajo una estrecha supervisión para seguir la evolución del defecto a lo largo del tiempo. Aunque el daño en el rodamiento seguía presente, la estabilización de los niveles de vibración indicaba que el defecto no estaba progresando rápidamente, lo que permitió que la máquina continuara operando en condiciones controladas.
Con base en este comportamiento estable, se decidió posponer la intervención y programar la sustitución del rodamiento durante una parada planificada a finales de febrero.
Paso 5 | Sustitución y causa raíz
Los rodamientos del motor se sustituyeron durante la parada planificada de finales de febrero, tal como estaba previsto.
Tras la sustitución, se inspeccionó el rodamiento del lado de accionamiento retirado. La inspección reveló patrones de daño característicos del fluting eléctrico, un modo de fallo habitual en motores accionados por un variador de frecuencia (VFD).
Estos sistemas pueden inducir tensiones en el eje que provocan descargas eléctricas a través de los rodamientos, dando lugar a los característicos patrones de daño por fluting eléctrico.
Esto confirmó que el defecto identificado mediante el análisis de vibraciones estaba causado por descargas eléctricas en el interior del rodamiento.
Para evitar que el problema volviera a producirse, se instaló un anillo de puesta a tierra del eje en el motor. Esta medida correctiva se implementó para desviar las corrientes eléctricas parásitas lejos del rodamiento, reduciendo así el riesgo de futuros daños de origen eléctrico.
Paso 6 | Eficacia
Tras la sustitución del rodamiento, el análisis de vibraciones confirmó una reducción significativa de los niveles de impacto, cuyos valores volvieron a las condiciones de referencia.
La comparación espectral antes y después de la intervención mostró la desaparición de la familia de armónicos identificada previamente a 3,08 veces la velocidad de giro, correspondiente a la frecuencia de paso de los elementos rodantes sobre la pista exterior (BPFO) del rodamiento del motor. Esto confirmó la eliminación de la firma vibratoria asociada al defecto.
Estas observaciones validaron tanto el diagnóstico inicial como la eficacia de las acciones correctivas. Tras la intervención, no se detectaron patrones de vibración anómalos, lo que confirmó que la firma vibratoria asociada al defecto había desaparecido y que el activo había recuperado un comportamiento vibratorio normal.
Resultados
Gestión de un defecto en un rodamiento de un compresor accionado por un variador de frecuencia mediante detección temprana
El defecto del rodamiento se detectó varias semanas antes de que existiera riesgo de fallo, lo que permitió al equipo supervisar su evolución y gestionar la situación en condiciones controladas.
Tras la estabilización observada después de la lubricación, el compresor continuó funcionando sin interrupciones hasta la parada programada, durante la cual se sustituyeron los rodamientos del motor según lo previsto. Este enfoque evitó una avería inesperada del motor en un activo crítico para el sistema de refrigeración.
La inspección del rodamiento retirado confirmó que el fluting eléctrico era la causa raíz del defecto. Este hallazgo permitió implementar una medida correctiva consistente en la instalación de un anillo de puesta a tierra del eje, reduciendo así el riesgo de que el problema volviera a producirse.
Este caso demuestra cómo la monitorización continua de vibraciones mediante los sensores inalámbricos de vibraciones Wi-care™ en equipos accionados por variadores de frecuencia, combinada con el análisis realizado por I-see™, el software de mantenimiento predictivo impulsado por IA de I-care, permite no solo detectar fallos de forma temprana, sino también tomar decisiones fundamentadas. Esto hace posible planificar y ejecutar el mantenimiento en condiciones óptimas, poniendo de relieve la importancia del mantenimiento predictivo en la industria de alimentos y bebidas.
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