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Cómo los operadores marinos pueden vencer a la legislación ambiental con programas proactivos de monitoreo de vibraciones

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Los desafíos tales como el aumento de los precios del combustible y las regulaciones de emisiones más rigurosas han planteado problemas para los operadores marítimos en los últimos años. Ante estos desafíos, un programa de monitoreo proactivo de vibraciones es una de las opciones más efectivas que se pueden aplicar, dice Chris Hansford, Director General de Hansford Sensors.

En un mercado global cada vez más competitivo, los propietarios y administradores de embarcaciones están bajo una presión cada vez mayor para proteger los márgenes operativos a través de la eficiencia de costos y para cumplir con la legislación ambiental cada vez más estricta. Por ejemplo, muchos operadores marinos encuentran que el funcionamiento y el mantenimiento de los motores por sí solos representan una proporción significativa de los costos operativos generales. Con el aumento de los precios del combustible y regulaciones de emisiones más rigurosas, parece seguro que estos costos continuarán creciendo. Y hay más complicaciones; por ejemplo, la calidad del combustible, en términos de contenido de suciedad y contaminación del agua, ha empeorado en los últimos años con la introducción de combustibles con menor contenido de azufre y mezclas de biodiesel, que han puesto a los motores en mayor riesgo. En el lado positivo, los recientes avances en el diseño de sistemas de motores han demostrado ser particularmente efectivos y ahora significan que los motores son capaces no solo de bajas emisiones sino también de mayor economía y mejores perfiles de potencia y rendimiento. Sin embargo, con tolerancias ajustadas y presiones elevadas, los motores se han vuelto cada vez más susceptibles al desgaste y la corrosión, incluso debido a niveles extremadamente bajos de contaminación. Por lo tanto, los sistemas del motor requieren una administración cuidadosa, y eso se puede lograr de manera efectiva mediante el uso de herramientas de mantenimiento preventivas potentes, como el monitoreo de vibraciones.

El monitoreo de vibraciones es una herramienta clave utilizada por los ingenieros marinos para administrar la disponibilidad y el mantenimiento de una amplia gama de equipos con ejes giratorios, que incluyen bombas, motores, ventiladores y cajas de cambios, así como sistemas de motores. Un programa de monitoreo proactivo de la condición proporciona información informativa y proactiva que elimina la necesidad de mantenimiento invasivo. En el entorno marino, la monitorización de vibraciones es una de las opciones más efectivas que se pueden aplicar.

Las reglas de clasificación marina dictan el desempeño regular de una inspección visual intrusiva para garantizar la condición física y la integridad de todos los componentes. Este proceso garantiza la operación segura y continua de los buques en servicio, que es una empresa importante, especialmente para los operadores e ingenieros de buques más grandes. Logística y económicamente, todo el proceso es un desafío; incluso cuando los planes se dibujan cuidadosamente para que las piezas de repuesto estén disponibles, el proceso de inspección puede llevar semanas en lugar de días en dique seco. Para muchos buques, el tiempo de inactividad de un par de semanas simplemente no es una opción económicamente viable.

La alternativa, por supuesto, es igualmente poco atractiva. Ningún operador quiere acumular la mala publicidad que pueden ser provocadas por fallas graves, ya sea que afecten a un buque mercante o un crucero. Si un barco de contenedores tiene problemas y necesita hacer un acoplamiento no programado, las dificultades resultantes y las posibles multas pueden hacer que un período prolongado de tiempo de inactividad programado se vea positivamente atractivo. De manera similar, el mal funcionamiento de los ventiladores en los hoteles de los cruceros puede dañar seriamente la credibilidad de la línea de cruceros y es casi seguro que sea más costoso y difícil de corregir que implementar medidas de monitoreo preventivas.

La preocupación por todas estas catástrofes potenciales explica por qué los diseñadores e ingenieros de hoy han logrado desarrollar una gama de herramientas y prácticas para prevenir la vibración y sus consecuencias. Ha habido un marcado crecimiento en el uso de herramientas de alineación simples y lubricadores automáticos que se pueden aplicar durante la construcción del sistema. Además, los componentes mismos se refinan y actualizan continuamente para ofrecer una mayor resistencia a la vibración. Ciertamente, una buena instalación y manejo de equipos rotativos ahorrará muchos problemas, pero debido a que la vibración nunca puede eliminarse por completo de la maquinaria rotativa, debemos aplicar la tecnología de monitoreo de vibraciones. Ha habido mucho desarrollo en la tecnología de monitoreo de vibraciones para ayudar a los ingenieros a minimizar las fallas. En particular, los sensores de vibración ofrecen cada vez más una confiabilidad excepcional en una variedad de recintos resistentes para permitir su uso dentro de una amplia gama de aplicaciones.

Al aplicar el análisis de vibración no invasivo para medir factores como el estado de la superficie de los rodamientos, junto con técnicas asociadas como la inspección ultrasónica para detectar posibles grietas en los rodamientos, la tecnología del sensor de vibración ayudará a que los rodamientos trabajen 24 durante horas, un servicio vital envío donde el rendimiento durante todo el día es a menudo un requisito previo. Esto explica por qué, en lo que respecta a la maquinaria marina, especialmente los sistemas de propulsión y maniobra, los motores y los turbocompresores, el monitoreo de vibraciones se está convirtiendo en una faceta más ampliamente adoptada del monitoreo de condición. Junto con otras herramientas poderosas como el monitoreo de aceite y la imagen térmica, el monitoreo de vibración protege los beneficios y mejora el rendimiento.

La tecnología de sensores utilizada para medir los niveles de vibración, junto con los instrumentos y el software para recopilar y analizar datos, suele ser fácil de instalar y utilizar. Sin embargo, no deja de tener sus retos. Por ejemplo, los barcos no tienen instalaciones de tierra, por lo que deben aplicarse condiciones especiales a la instalación de equipos de monitoreo a bordo. Del mismo modo, es importante considerar las áreas de clasificación; en un petrolero, por ejemplo, las bombas de carga pueden requerir acelerómetros intrínsecamente seguros conectados a través de una barrera a las áreas seguras.

Los sensores y acelerómetros para el monitoreo de vibraciones ofrecidos por los líderes del mercado, como Hansford Sensors, pueden operar en un amplio rango de temperatura, midiendo frecuencias altas y bajas con características de baja histéresis y excelentes niveles de precisión. Cuando se trata de los entornos a menudo agresivos presentados por la vida en el mar, las carcasas de los sensores de acero inoxidable permiten que estos dispositivos funcionen durante largos períodos sin fallas al prevenir contaminantes como la humedad, el polvo y el aceite.

El principio de funcionamiento de un acelerómetro es, por lo tanto: la fuerza de aceleración hace que una masa dentro del sensor comprima el cristal piezoeléctrico al que está unido. La compresión del cristal piezoeléctrico produce una señal eléctrica que es proporcional al nivel de fuerza aplicada. La electrónica incorporada dentro del sensor crea una salida utilizable que puede ser utilizada por un sistema de control o adquisición de datos al amplificar y acondicionar la señal eléctrica producida por el cristal. Al montar acelerómetros en la maquinaria, estos datos valiosos se pueden recopilar de varias maneras, por ejemplo, utilizando recolectores de datos de mano. Para una supervisión continua, los datos pueden enviarse a través de cajas de conmutación a un sistema centralizado o de nivel superior.

Hay dos categorías principales: acelerómetros de CA, que se usan con un recolector de datos para monitorear la condición de activos de mayor valor, como turbinas eólicas, y acelerómetros 4-20mA, que se usan con un PLC para medir activos de menor valor como ventiladores y zapatillas. Ambos son capaces de detectar el desequilibrio, la condición del rodamiento y la desalineación, pero los acelerómetros de CA también pueden identificar la cavitación, la holgura, los defectos de los engranajes y los problemas de la correa.

Al elegir un acelerómetro apropiado de las muchas opciones disponibles ahora, los ingenieros deben considerar el nivel de vibración y el rango de frecuencia que se va a medir, así como las condiciones ambientales, como la temperatura y si hay sustancias químicas corrosivas presentes. Una serie de consideraciones adicionales que se derivan de allí, por ejemplo, ¿es la atmósfera combustible? ¿Existen restricciones de peso? Sin embargo, la consulta con un líder del mercado que tenga experiencia en una amplia gama de sectores puede permitir rápidamente que se tomen las decisiones correctas. Una de estas compañías, Hansford Sensors, ofrece versiones de AC y 4-20mA de las series HS-100 y HS-420 que son intrínsecamente seguras y cuentan con la certificación ATEX e IEC Ex. Estos sensores de vibración industriales se pueden usar para monitorear los niveles de vibración en bombas, motores, ventiladores y todos los demás tipos de maquinaria rotativa que se encuentran en aplicaciones marinas.

Para maximizar el rendimiento de esta pieza de tecnología compacta pero potente, debe instalarse correctamente un acelerómetro. Un acelerómetro mal ajustado o mantenido no ofrecerá la precisión o longevidad de la que es capaz. En el sector marino, donde las condiciones de operación están sujetas a una amplia gama de variables, la necesidad de maximizar la efectividad de estos dispositivos es grande. Una ilustración de esto es que las lecturas tomadas en el puerto casi con certeza serán diferentes de las tomadas cuando el barco está en el mar, y el clima intenso solo amplificará tales diferencias. Es de interés para todos especificar acelerómetros de alta calidad y aplicar las mejores prácticas en la gestión de su desempeño, especialmente a medida que los requisitos de salud y seguridad en todas las industrias continúan siendo refinados. El uso de sistemas de monitoreo remoto permite maximizar los niveles de rendimiento y seguridad, ya que los ingenieros ya no tienen que entrar en contacto cercano con equipos potencialmente peligrosos.

Para instalar correctamente un acelerómetro, los ingenieros deben montar el dispositivo directamente en la máquina sobre una superficie plana, lisa y sin pintar que sea más grande que la base del acelerómetro. El instalador debe asegurarse de que el área esté libre de grasa y aceite y lo más cerca posible de la fuente de vibración. Al seguir estas pautas, ya habrá admitido su acelerómetro y, por lo tanto, su régimen de mantenimiento, al permitir que el dispositivo proporcione las mediciones más precisas de los niveles de vibración.

Una vez que los datos se han recopilado de la manera más adecuada y eficiente, los datos de confiabilidad de la máquina deben ser analizados e interpretados, ya sea por ingenieros a bordo o por un centro de monitoreo remoto. Esto creará una imagen del estado de la máquina y ayudará a crear un programa de mantenimiento futuro. Con un sistema eficiente de monitoreo de vibraciones ahora en marcha, los ingenieros marinos descubren que han progresado a un nuevo nivel de eficiencia. Con los sistemas bien protegidos por acelerómetros y la tecnología asociada para monitorear la vibración, los ingenieros pueden pasar a identificar áreas para mejorar aún más en términos de rendimiento de la máquina, eficiencia energética o rendimiento.

Con los continuos avances en las técnicas y opciones de monitoreo, el monitoreo de vibraciones representa una opción cada vez más económicamente viable de proteger los beneficios para todos los operadores de buques en el sector marino. Igualmente importante es que la menor necesidad de mantenimiento deja a los ingenieros libres para concentrarse en tareas más cruciales, mientras que la reducción de las fallas y el mantenimiento requeridos minimiza el impacto ambiental y permite que se realicen mejoras significativas en la rentabilidad.

Para obtener más información sobre la amplia gama de productos Hansford Sensors, visite www.hansfordsensors.com.

Hansford Sensors Ltd

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