Análisis de Causa Raíz de una Falla Mecánica en una Máquina Peletizadora | PHANTOM® Gen 3

En este caso de estudio analizaremos un problema que ha surgido en una máquina peletizadora desde que comenzó a operar en 2021. Esta máquina ha experimentado de forma recurrente la ruptura prematura de la junta de conexión (también conocida como “araña”) en el acoplamiento mecánico de mordazas que conecta el motor y el accionamiento.

Para llevar a cabo esta tarea, empleamos el equipo de análisis de vibraciones Erbessd PHANTOM®. Este equipo utiliza sensores triaxiales para obtener mediciones precisas y confiables de la máquina de forma periódica.

Características Observadas del Equipo

El objeto de análisis es una peletizadora utilizada en la producción de alimento para animales. Este sistema consta de varios componentes clave:

• Acoplamiento de mordazas con junta de conexión (araña): El equipo consta de un motor eléctrico que acciona un eje de transmisión mediante un acoplamiento de mordazas que incorpora una junta de conexión o “araña”.
• Polea motriz de 12 canales: Desde el eje de transmisión, la energía se transmite a una polea motriz que tiene 12 canales con sus respectivas correas.
• Correas: Estas correas son las responsables de transferir el movimiento de la polea motriz de 12 canales a una polea conducida, que cuenta con un eje tipo rotor en voladizo.
• Molino granulador: La polea conducida está unida al dado de peletización. Este dado contiene dos piñones internos que comprimen la harina, desplazándola desde la tolva de acceso hacia los orificios del dado para producir los pellets.

Tareas Realizadas: Análisis Inicial

Debido a la naturaleza impredecible de la falla, se llevó a cabo una investigación exhaustiva para identificar la causa raíz. Durante un periodo de 10 días, se utilizaron los sensores de vibración PHANTOM® de ERBESSD INSTRUMENTS® para monitorear el funcionamiento de la máquina. Estos sensores son perfectos para este propósito, ya que pueden colocarse en la máquina y tomar datos de forma periódica.

Los parámetros examinados incluyeron valores globales de vibración, como velocidad y aceleración, así como bandas de alta y baja frecuencia. También se analizaron espectros y formas de onda en diferentes puntos y direcciones de la máquina. Este enfoque proporcionó una comprensión completa del comportamiento de la máquina y ayudó a identificar la causa de la falla.

1.- Motor lado no acoplado

2.- Motor lado acoplado

3.- Accionador lado acoplado

4.- Accionador lado no acoplado

Tecnología

Se utilizó el siguiente equipo para registrar y analizar los datos:

Resultados Obtenidos

Al comparar los datos de medición con los valores aceptables establecidos por la norma, se ha obtenido una imagen precisa de la salud de la máquina en cuestión. La norma ISO 10816-3 proporciona límites y criterios claros para determinar si las vibraciones están dentro de rangos seguros o indican posibles problemas de operación.

A continuación se presentan los resultados obtenidos de las mediciones realizadas con sensores de vibración triaxiales en comparación con los valores indicados en la norma:

Comparación de Espectros

Al comparar los datos de medición con los valores aceptables establecidos por la norma, se ha obtenido una imagen precisa de la salud de la máquina en cuestión. La norma ISO 10816-3 proporciona límites y criterios claros para determinar si las vibraciones están dentro de rangos seguros o indican posibles problemas de operación.

A continuación se presentan los resultados obtenidos de las mediciones realizadas con sensores de vibración triaxiales en comparación con los valores indicados en la norma:

Motor lado no acoplado - Eje vertical

1.- Motor lado no acoplado - Eje vertical CONDICIÓN DE FALLA

1.- Motor lado no acoplado - Eje vertical ESTADO DE OPERACIÓN NORMAL

1.- Motor lado no acoplado - Eje vertical CONDICIÓN DE FALLA

1.- Motor lado no acoplado - Eje vertical ESTADO DE OPERACIÓN NORMAL

Motor lado acoplado - Eje vertical

2.- Motor lado acoplado - Eje vertical CONDICIÓN DE FALLA

2.- Motor lado acoplado - Eje vertical ESTADO DE OPERACIÓN NORMAL

2.- Motor lado acoplado - Eje vertical CONDICIÓN DE FALLA

2.- Motor lado acoplado - Eje vertical ESTADO DE OPERACIÓN NORMAL

Accionador lado acoplado - Eje horizontal

3.- Accionador lado acoplado - Eje horizontal CONDICIÓN DE FALLA

3.- Accionador lado acoplado - Eje horizontal ESTADO DE OPERACIÓN NORMAL

3.- Accionador lado acoplado - Eje horizontal CONDICIÓN DE FALLA

3.- Accionador lado acoplado - Eje horizontal ESTADO DE OPERACIÓN NORMAL

Accionador lado no acoplado - Eje horizontal

4.- Accionador lado no acoplado - Eje horizontal CONDICIÓN DE FALLA

4.- Accionador lado no acoplado - Eje horizontal ESTADO DE OPERACIÓN NORMAL

4.- Accionador lado no acoplado - Eje horizontal CONDICIÓN DE FALLA

4.- Accionador lado no acoplado - Eje horizontal ESTADO DE OPERACIÓN NORMAL

Resultados

Análisis Técnico del Motor

No se detecta ningún patrón evidente de falla mecánica. Sin embargo, en las gráficas de forma de onda en el tiempo (TWF) se pueden observar impactos aleatorios de muy alta amplitud, que generan excitaciones en las frecuencias más bajas.

Rodamiento del motor SKF NU322 ECP/C3 (DE):

• No hay falla armónica presente para este rodamiento.
• El rodamiento está en estado 0.

Rodamiento del motor SKF 6316 VL0241/C3 (NDE):

• No hay falla armónica presente para este rodamiento.
• El rodamiento está en estado 0.

Análisis Técnico del Accionador

No se detecta ningún patrón evidente de falla mecánica. Sin embargo, en las gráficas de forma de onda en el tiempo (TWF) se pueden observar impactos aleatorios de muy alta amplitud, que generan excitaciones en las frecuencias más bajas.

Rodamiento del accionador SKF 22226 EK (DE):

• No hay falla armónica presente para este rodamiento.
• El rodamiento está en estado 0.

Rodamiento del accionador SKF 22226 EK (NDE):

• No hay falla armónica presente para este rodamiento.
• Hemos observado armónicos de la velocidad de rotación del eje, y su amplitud es baja.
• El rodamiento está en estado 0.

Diagnóstico

Tras descartar cualquier indicio de falla en los rodamientos y no encontrar un patrón evidente de falla, se plantea una hipótesis interesante: los impactos aleatorios que afectan al eje de transmisión podrían ser el resultado de cambios abruptos en la velocidad de rotación de la polea conducida. Esto se debe a que el dado a veces presenta una resistencia significativa a la rotación debido al bloqueo momentáneo del material procesado.

Por lo general, el motor tiene la capacidad de compensar este momento de inercia, aunque en algunos casos el accionamiento ha protegido al motor apagándolo debido al consumo excesivo que esto podría generar. Esto aplica un esfuerzo excesivo al acoplamiento de mordazas, lo que resulta en una reducción drástica de la vida útil de la junta de conexión de este componente, conocida como “araña”.

Conclusión

En resumen, gracias a las mediciones periódicas recopiladas por los sensores PHANTOM®, hemos determinado que no se requiere una intervención de mantenimiento inmediata en lo que respecta a los rodamientos.

Sin embargo, hemos identificado algunas áreas en las que podríamos mejorar la eficiencia operativa de la maquinaria. Por ejemplo:

• Sería beneficioso considerar el rediseño o la mejora del sistema de alimentación de la materia prima (harina) para que fluya de manera más uniforme, evitando bloqueos.
• También sería recomendable revisar y mejorar el acoplamiento de mordazas para que pueda soportar el esfuerzo requerido sin causar el desgaste prematuro de la junta de conexión.