Acoustic emission-based early fault detection in tapered roller bearings

Detección de fallas de rodamientos cónicos usando emisiones acústicas

En este artículo se propone el uso de las emisiones acústicas (EA) para el monitoreo de rodamientos cónicos. Este monitoreo se realiza a través del seguimiento de los indicadores de falla: RMS, valor pico, ring-downcount y curtosis, los cuales son obtenidos a partir de la caracterización de la señal de EA en dominio del tiempo. La experimentación se realiza en un banco dedicado para este tipo de pruebas, en el cual, se experimenta con los rodamientos cónicos bajo distintos niveles de severidad de falla en la pista externa e interna. Aunque no es posible distinguir claramente las fallas en la pista interna y externa usando los indicadores propuestos, algunos resultados experimentales mostraron que el valor pico, el RMS y el conteo de picos de la señal de emisiones acústicas, permiten detectar y estimar la severidad de la falla en rodamientos cónicos.

Introducción

En los sistemas productivos se espera una alta fiabilidad de funcionamiento para satisfacer los requisitos de producción. Lo ideal es que el funcionamiento anormal de cualquier máquina se detecte en sus primeras etapas para evitar con éxito las perturbaciones, los fallos, las averías y las paradas no planificadas. Las técnicas de monitorización de la condición bien desarrolladas permiten monitorizar el estado real de cualquier sistema; permiten priorizar y optimizar los recursos de mantenimiento para obtener la máxima vida útil de cada activo físico antes de ponerlo fuera de servicio. Un sistema de monitorización de la condición suele ser capaz de determinar el estado actual de un sistema mediante la información procesada en línea sobre vibraciones, corrientes del estator, temperatura, etc.

La tendencia a aumentar la potencia, la complejidad y la eficiencia de las máquinas rotativas ha limitado el diseño de los elementos rodantes y la identificación temprana de los fallos como requisitos para garantizar un funcionamiento fiable. El desequilibrio de masas, la desalineación y la sobrecarga son problemas habituales en la maquinaria rotativa, lo que reduce la vida útil de los rodamientos. Se han utilizado diferentes métodos para detectar y diagnosticar los defectos de los rodamientos; las técnicas actuales pueden clasificarse como mediciones de vibración o acústicas. La monitorización de las vibraciones de los rodamientos es probablemente la técnica de diagnóstico más consolidada para la maquinaria rotativa. Las vibraciones se analizan principalmente en el dominio de la frecuencia; esto proporciona información suficiente para estimar la localización de los fallos (es decir, el anillo interior, el anillo exterior, el elemento rodante y el retén), pero no es adecuado para detectar fallos incipientes.