API 687: Capítulo 0, Sección 8 a Sección 9: Directrices para el desmontaje y algo extra: El Sensor Eddy
- Fernando E. Romero, P.E.
- 20 jul 2024
- 10 Min. de lectura
Recuerden que en el Capítulo 0 se emitirán recomendaciones que aplican para máquinas completas (carcasa + rotor).
Sección 8: Recepción
Esta breve sección destaca un par de cosas importantes.
La primera tiene que ver con la seguridad, y es que el taller de reparación debe comprender y planificar todos los izajes y asegurarse de que todo el equipo utilizado para el levantamiento esté certificado.
Esto es importante porque las operaciones de elevación, ya sea que involucren grúas, montacargas u otros equipos de elevación, se consideran actividades de alto riesgo debido a los peligros potenciales y las graves consecuencias asociadas con ellas.
Hay varias organizaciones regionales y globales, incluidas OSHA (EE. UU.), ANSI/ASME (EE. UU.), ISO (Internacional), LEEA (Internacional), BSI (Reino Unido) y CEN (Europa) que han publicado normas que regulan la seguridad de ascensores industriales.
Ampliaré un poco en OSHA como ANSI, ya que son con los que tengo experiencia.
Si nunca lo ha hecho antes, le invito a explorar el mundo de las publicaciones de OSHA.
Todas las normas de OSHA son de dominio público y publicadas por el Departamento de Trabajo de EE. UU.
Leerlos puede resultar un poco agotador, pero, al mismo tiempo, es admirable que cada frase individual esté precedida por “números de sección” o “números de párrafo”.
Los documentos de OSHA son un buen ejemplo de la aplicación de sistemas de numeración jerárquicos.
OSHA hará referencia en su contenido a varios documentos ANSI/ASME B30 que deben adquirirse directamente por medio de su sitio web.
Dentro del sitio web de ANSI, hay una página gratis que proporciona una excelente introducción e historial de estos documentos y se puede encontrar siguiendo este enlace:
La siguiente conclusión importante de la Sección 8 la resumo como: Identificar, Verificar, Segregar y Almacenar.
Básicamente, el llamado es aplicar una buena organización para garantizar que ninguna pieza se pierda o se extravíe.
Un punto más es el énfasis en tomar fotografías. Y hoy en día, cuando todo el mundo tiene una cámara en el bolsillo, se recomienda encarecidamente tomar tantas fotografías como sea posible en cada paso del proceso de inspección y reparación.
Sólo asegúrese de que estén correctamente etiquetados, para que puedan segregarse y almacenarse adecuadamente.
Para darle una referencia de la vida real, donde trabajo, acumulamos aproximadamente 650+ fotografías durante la vida útil de un solo proyecto de inspección/reparación.
Sección 9: Desmontaje
Esta sección también ofrece prudentemente una advertencia relacionada con la seguridad, y es que antes del desmontaje, que se debe asegurar que no haya sustancias atrapadas dentro del equipo.
En un compresor, esto es importante ya que algunos de los fluidos de trabajo pueden ser peligrosos y puede que no sea posible garantizar que una caja esté completamente limpia y libre de dichos fluidos cuando se envía a un taller.
La mejor manera de mitigar cualquier riesgo de exposición es conseguir hojas SDS y estar preparado para aplicar la "jerarquía de controles".
Si desean obtener más información sobre la jerarquía de controles, siga este enlace a este fantástico folleto de cinco páginas publicado por OSHA.
Después de garantizar la limpieza, los siguientes pasos son desarmar sistemáticamente el equipo y etiquetar y “marcar” todo a medida que se avanza.
Básicamente, se realiza una "des-construcción" del equipo todo con cuidado para poder volver a construirlo después de realizar las reparaciones.
Cuando uno adquiere una turbina de vapor o un compresor, se envían con manuales de operación y mantenimiento, que tienen dibujos de secciones transversales, listas de materiales y algunos dibujos de ensamblaje en despiece, pero no necesariamente contienen instrucciones de ensamblaje paso a paso.
Tal vez los fabricantes de equipos originales (o tal vez no) tengan manuales de ensamblaje paso a paso como se esperaría de un juego de LEGO, pero los proveedores de servicios independientes no tienen ese privilegio. Entonces hay que contar con buenos mecánicos y un personal con mentalidad mecánica e ingeniería, que comprenda cómo se desarman o se ensamblan las cosas y qué herramientas y procesos utilizar.
Capítulo 0, Sección 9.2.2: Antes del desmontaje
En la sección 9.2.2, hay tres afirmaciones que comienzan con "Para máquinas completas..." que creo que son grandes ideas que se pueden ampliar.
La primera declaración dice...verifique que el equipo gire libremente, si corresponde... Más específicamente, la intención es verificar que el eje o rotor gire libremente. Si un rotor puede girar libremente dentro de una caja, significa que no existen condiciones internas que obstruyan su movimiento. Significa que el rotor no está muy arqueado ni roza, significa que no hay piezas rotas ni materiales "extraños" que puedan obstaculizar el giro del rotor. Si el equipo fue sometido a una parada forzada y se detuvo repentina y abruptamente, no se puede reiniciar y no gira cuando se desacopla, esa es una señal muy fuerte de que algo "importante" está sucediendo en el interior. Ahora bien, qué se esconde detrás de las palabras “si corresponde”:
La siguiente consideración es: “¿qué tipo de parada fue?”. Debemos determinar si el apagado se realizó en circunstancias normales, es decir, la máquina se apagó correctamente y no se observaron comportamientos anormales. Determinar si la protección de la maquinaria o los operadores desencadenaron un disparo de emergencia porque la máquina estuvo involucrada en un incidente como una vibración alta, algún evento de sobrecarga o exceso de velocidad, o sufrió una falla en el sistema de aceite lubricante. La razón es preservar la evidencia, de la misma manera que le gustaría preservar la escena de un crimen. Si hubiera algún indicio de una posible falla, lo mejor es conservarlo intacto hasta que el equipo pueda ser analizado en un ambiente controlado.
Pero, ¿cuánto debe uno esforzarse? Si uno necesita utilizar herramientas o una grúa, como tener que enrollar una correa/eslinga alrededor del acoplamiento y usar una grúa para tirar como si estuvieras intentando arrancar una podadora de césped gigante, tengan mucho cuidado. Una vez más, piensen en la seguridad. No querrán sobrecargar la eslinga o el aparejo; no querrán correr el riesgo de enredarse o causar daños colaterales al tirar en la dirección equivocada o atascar alguna pieza. Si debe utilizar una llave para tubos gigante o una llave de correa, pueden dañar o cicatrizar el eje.
La siguiente declaración dice... registren el runout radial de la brida del acoplamiento. Ahora recuerden, se supone que esto se aplica a máquinas completas que aún están ensambladas. Y una vez más, depende de qué tan limpio haya sido la parada. Registrar runouts en rodamientos desgastados puede no ser lo ideal. Y tengan en cuenta que el rotor o eje se someterá a una inspección minuciosa una vez que se retire y se apoye en bloques en V. Esas lecturas serán mucho más precisas y confiables.
La última frase “para máquinas completas” sugiere realizar dos comprobaciones:
una “verificación de elevación del rodamiento”, colocando indicadores sobre una área expuesta del eje y levantando el extremo del eje para medir cuánto movimiento vertical se puede lograr. No debe considerarse una medida del juego del rodamiento, ya que dependerá del diseño y la condición del rodamiento; sino una indicación de que el eje se puede mover libremente.
un “cheque de flotación”. Aquí es donde se coloca un indicador en el extremo del eje y se mide la cantidad total de movimiento axial. Una vez más, no es necesariamente una indicación precisa del juego real del cojinete de empuje. Sino una indicación de que el eje no está restringido.
Una vez más, si se requieren herramientas para levantar o empujar, tengan mucho cuidado al utilizar grúas o gatos hidráulicos. Cualquiera de los dos puede tirar o aplicar mucha más fuerza de la necesaria.
Capítulo 0, Sección 9.2.3: Desmontaje
Esta sección contiene siete párrafos breves que describen consideraciones generales.
Comienza, una vez más, haciendo hincapié en tomar tantas fotografías como sea posible. Fotos de todo. Tomas generales y primeros planos de detalles y características. Es importante que las imágenes sean claras, enfocadas y que si toma primeros planos haya un punto de referencia claro, para saber en qué dirección está arriba. En otras palabras, la orientación general del tema de la imagen es clara.
Muchas veces he visto fotografías y no se puede discernir qué extremo del eje se muestra, qué área del sello o qué etapa. Por lo tanto, las fotografías son imprescindibles, siempre y cuando se sepa exactamente de qué se supone que son.
Otra recomendación es tomar muestras de residuos o depósitos. Recuerden, traten al equipo como si fuera la escena de un crimen, especialmente si hay indicios de una falla. Esos depósitos podrían tener pistas sobre la causa raíz o el mecanismo de falla.
La última recomendación notable es de "marcar" los componentes a medida que la máquina se desarma. Esto significa marcar, grabar o dejar físicamente una seña duradera que muestre cómo se orientan o encajan las piezas. Muchas veces, las piezas se parecen mucho entre sí o pueden encajar en múltiples orientaciones. Más de una vez, he visto problemas cuando los sellos se instalaron al revés.
Básicamente, embolsen y etiqueten todo lo sospechoso, cualquier pieza rota o material suelto, y guárdenlo para el propietario del equipo.
No se debe desechar nada sin el consentimiento del propietario.
TEMA EXTRA: La Probeta Eddy
Profundicemos en esto, porque es increíblemente interesante e importante, y el 687 realmente no explica la magia de los sensores o sondas de corrientes eddy.
Comencemos con un poco de historia.
Para monitorear el estado de un equipo giratorio, el propietario u operador dependerá de un panel de control y un sistema de monitoreo de condición. De la misma manera que monitorearíamos el estado de nuestro vehículo mientras lo conducimos.
Podemos tener sensores de temperatura, un tacómetro, un indicador de velocidad y luces que se encienden para comunicar un aviso o una alarma.
Un sensor es un dispositivo que responde o detecta alguna condición de un entorno físico y convierte esa respuesta o medición en una señal que luego puede transmitirse a un indicador o pantalla. La mayoría de los sensores modernos utilizados en la industria convierten sus mediciones en señales eléctricas.
Una de las condiciones más comunes que se deben monitorear cuando se hacen funcionar turbinas o compresores son las vibraciones del eje. Si las cosas vibran excesivamente, eventualmente se romperán.
Recuerden que en las turbomáquinas los ejes están soportados por cojinetes hidrodinámicos.
Básicamente, los ejes flotan sobre una capa muy delgada de aceite y viven dentro de cojinetes con holguras que se miden en milésimas de pulgada.
Entonces, el desafío era ¿cómo detectar movimientos extremadamente pequeños de un eje o rotor sin tocarlo? La respuesta fue utilizar la magia de los campos magnéticos y las corrientes parásitas.
En la punta de la sonda de corriente eddy hay una pequeña bobina. Una corriente que fluye a través de esa bobina induce un campo electromagnético alrededor de esa sonda.
Si la punta de la sonda se acerca a un material conductor, como la superficie del eje de un rotor, el campo electromagnético de la sonda producirá corrientes parásitas que fluirán sobre la superficie del eje.
Esas corrientes parásitas en la superficie del eje inducirán sus propios campos electromagnéticos, que a su vez alterarán el campo de la sonda.
Como un juego interminable de pilladas, cada campo influirá en el otro, y la intensidad de esa influencia se puede utilizar como medida de la distancia entre la sonda y la superficie del eje.
Y para aceros de baja aleaciones como el 4140, esa influencia o variaciones se pueden traducir en mediciones lineales de distancia en un rango que es útil para detectar movimientos del eje dentro de un rodamiento.
Esta tecnología y solución son muy comunes hoy en día en equipos rotativos, pero no siempre fue así. Antes de 1960 el mundo no tenía una solución fiable; la sonda de corrientes eddy no estaba disponible comercialmente.
Tuve el gran lujo de trabajar para y con el Ingeniero Bob Eisenmann, Sr., quien no solo escribió EL libro sobre diagnóstico de maquinaria, sino que también trabajó con EL Sr. Don Bently cuando se inventó e implementó la tecnología de sondas de corriente eddy para comprender mejor el comportamiento rotordinámico de las máquinas. El mismo Sr. Bently que fundó una empresa que esencialmente se ha convertido en un nombre familiar en sistemas de protección de maquinaria y monitoreo de condición.
Trabajar con Bob fue como beber de un hidrante de incendios, era un ingeniero y maestro excepcional.
Tanto es así que la gente suele referirse a las sondas de corrientes eddy como “sondas Bently” o “proximitores”, término popularizado por el propio Sr. Bently. Por supuesto, hay otros fabricantes, pero las que se utilizan más ampliamente en la industria son las que fabricó primero el Sr. Bently.
Ahora bien, para que quede claro que el “proximitor” no es solo la “sonda”. Un Sistema de medición, tiene tres componentes principales.
Una “sonda de proximidad” o “sonda” o "probeta", aquello donde se aloja la bobina y tiene que estar cerca de la superficie objetivo.
Un cable de extensión. (no mostrado en la figura a continuación)
Un “sensor de proximidad” o “proximitor”, una pequeña caja metálica de color azul que se conecta a la sonda y recibe la energía y emite la señal de medición.
Dentro de esta pequeña e impenetrable caja de proximidad, los genios de Bently en Nevada escondieron la magia que hace que este sistema funcione. Y fueron tan celosos por ocultar su secreto que toda la caja está llena de epoxi.
Impulsado por mi propio ferviente deseo de aprender cómo funcionan las cosas, he destruido algunas de estas cajas tratando de ver qué hay dentro de ellas.
Profundizaremos en la utilidad de los sistemas en publicaciones posteriores.
Por lo tanto, las sondas de corriente eddy pueden medir cambios muy pequeños en distancia. Básicamente es como usar un microscopio. Se detectará cualquier imperfección o variación en la superficie del eje; por lo tanto, la superficie del eje debe ser extremadamente lisa y la forma de lograrlo es mediante bruñido.
Bruñir es diferente a esmerilar o pulir porque no elimina material. El esmerilado y el pulido utilizan un material abrasivo para eliminar el material de una superficie. En cambio, el bruñido se logra presionando muy fuerte y alisando la superficie sin quitar material.
Es de la misma manera que tomaríamos una espátula para alisar el glaseado de un pastel. Presionaríamos y alisaríamos la superficie hasta que brille como un espejo.
Otra consideración a tener en cuenta es que, dado que las sondas de corriente eddy funcionan con campos magnéticos, los ejes no deben estar des-magnetizados. Un proveedor de servicios debe medir el magnetismo residual en un eje o rotor y desmagnetizarlo para asegurarse de que esté en un nivel inferior a 2 Gauss. De lo contrario, se podrían obtener lecturas falsas de desplazamiento.
La conclusión hasta ahora es que las zonas de sonda deben ser extremadamente lisas y, para preservarlas, a menudo se envuelven con cinta protectora.
El peligro es que todo ser humano nace con el deseo de no querer nunca desenvolver o desenredar la cintas sino cortarlas. Por lo tanto, se debe aplicar la advertencia “NO CORTAR” a todos los ejes.
Esta advertencia puede parecer tonta o innecesaria, pero tenga en cuenta que un rotor se enviará a través de fronteras, será manejado por empresas de logística y puede ser "inspeccionado" en un punto de control aduanero o desenvuelto para exhibirlo en una feria comercial o algo así.
Y si no se entiende la advertencia, es probable que alguien corte esa cinta y destruya no sólo las áreas de la sonda, sino también dañe las áreas del sello o del muñón.
Y lo digo no como una advertencia hipotética, sino como algo que en mis 20 años de carrera he presenciado muchas veces.
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