Técnica de ultrasonido en el Mantenimiento predictivo

• ¿Qué es el ultrasonido?
• La técnica del ultrasonido, ¿Cómo funciona?
• Ventajas de la técnica del ultrasonido
• ¿Dónde se aplica la técnica del ultrasonido?
• ¿Cuáles son los componentes de un equipo de ultrasonido?

En la medida en que el mundo cambia surgen nuevas técnicas y herramientas en el área de mantenimiento que ofrecen cada vez mayor exactitud y precisión en la detección de fallas y mal funcionamiento de los equipos industriales. 

Una de las técnicas más poderosas y usadas en el mundo actual es la técnica del ultrasonido, la cual como parte del mantenimiento predictivo busca anticipar y prevenir fallas de los equipos industriales.

¿Cómo lo hace?

Mediante el seguimiento de sus condiciones de funcionamiento y el análisis de los datos obtenidos.

En una entrega previa conversamos acerca de la importancia del mantenimiento predictivo,  su aplicación y de cómo representa una inversión inteligente para el futuro de las empresas en la actualidad.

Hoy indagaremos en el ultrasonido como técnica que ofrece varias ventajas, es versátil, no invasiva, sensible y económica. Te invitamos a seguir leyendo para que conozcas más.

¿Qué es el ultrasonido?

Comencemos por entender que son los ultrasonidos, según Wikipedia, son una serie de ondas mecánicas, por lo general longitudinales, cuya frecuencia está por encima de la capacidad de audición del oído humano. 

El ultrasonido no tiene propiedades diferentes de las ondas audibles, excepto que los humanos no podemos oírlas.

En este sentido, es oportuno mencionar que dependiendo de la frecuencia del sonido existen tres tipos de sonido:

• Infrasonido: se presenta cuando la onda de sonido tiene una frecuencia menor a 20 Hz (hercios o Hertz), la cual se encuentra por debajo del rango audible por el oído humano.
• Sonido: es el audible por el ser humano, para ello las ondas de sonido deben encontrarse en un rango de frecuencia mínimo de 20 Hz y máximo de 20.000 Hz.
• Ultrasonido: tiene ondas de sonido con frecuencia superior a los 20.000 Hz, que van más allá del límite que los seres humanos podemos escuchar. 

En el campo industrial se emplea el ultrasonido o las también conocidas ondas ultrasónicas como técnica de mantenimiento predictivo, para detectar fallas en equipos mecánicos, eléctricos y neumáticos.

En este caso, el ultrasonido hace referencia a todas las frecuencias que emiten las máquinas y equipos industriales que pueden estar relacionadas con problemas mecánicos o eléctricos.

Las máquinas y equipos transmiten estas frecuencias como un lenguaje propio.

Queda de parte de los expertos el descifrar a través del uso de aparatos y tecnologías lo que las máquinas hablan.

La técnica del ultrasonido, ¿Cómo funciona?

La técnica del ultrasonido consiste en la aplicación de ondas sonoras de alta frecuencia que no son perceptibles por el oído humano, pero que pueden ser captadas por sensores especiales. 

Estas ondas sonoras se propagan por los materiales y se reflejan o se transmiten según las características de los mismos. Al analizar el eco o la atenuación de las ondas, se puede detectar la presencia de anomalías, defectos o desgastes en los equipos, tales como grietas, fugas, fricciones, desalineaciones, holguras, etc. 

Un detector de ultrasonidos convierte las ondas en señales audibles o visuales que se analizan mediante un software. Este software calcula la intensidad, la frecuencia y el tiempo de las ondas, lo que permite determinar la distancia, la dirección y el tamaño del problema.

La técnica del ultrasonido es muy poderosa, se ubica en el primer lugar en la curva de mantenimiento, sin embargo, debemos recordar que no es la única.

No hay una técnica más importante que otra, pues todas trabajan en conjunto para brindar eficiencia respecto al mantenimiento predictivo. Sin embargo. El ultrasonido sí presenta una ventaja competitiva, pues esta técnica es capaz de encontrar o detectar fallas que aún son reversibles.

La técnica del ultrasonido se anticipa a la falla

Es fundamental acotar que, aunque el manejo del equipo de ultrasonido sea relativamente sencillo, el monitoreo, el análisis y la interpretación de los datos obtenidos, requiere de conocimientos certificados.

Una persona que no cuenta con los conocimientos necesarios, podría presentar interpretaciones erradas de los datos obtenidos y por ende no diagnosticar un problema, corriendo el riesgo de que un equipo de carácter crítico para la planta falle y la producción se detenga.

¿Cómo puedes introducir la técnica del ultrasonido en el plan de mantenimiento?

Para introducir la técnica del ultrasonido en un plan de mantenimiento predictivo ya existente, es necesario realizar los siguientes pasos:

1. Mapeo general de los equipos: El primer paso es ejecutar un mapeo general de todos los equipos que se van a inspeccionar con ultrasonido. Este mapeo debe incluir información sobre el tipo de equipo, su ubicación, su uso y su historial de fallas.
2. Obtención de las líneas base de ultrasonido: Una vez que se completa el mapeo, es necesario obtener las líneas base de ultrasonido para cada equipo. Las líneas base son los datos de inspección ultrasónica que se consideran normales para un equipo en buen estado.
3. Determinación de la frecuencia de monitoreo: La frecuencia de monitoreo es la frecuencia con la que se deben inspeccionar los equipos con ultrasonido. Esta frecuencia depende del uso del equipo y de su historial de fallas.

Una vez que se han completado estos pasos, puedes introducir la técnica del ultrasonido en el plan de mantenimiento predictivo.

Ventajas de la técnica del ultrasonido

La técnica del ultrasonido presenta múltiples ventajas, dentro de las cuales se encuentran las siguientes:

• Es una técnica no invasiva, no daña los equipos, no se necesita abrirlos o detenerlos para aplicarla. La recolección de datos y su análisis se llevan a cabo sin interrumpir el proceso productivo, alterar la calidad de los productos ni causar daños al personal o al medio ambiente.
• Es un método flexible, se puede emplear en distintos tipos de dispositivos, como motores, bombas, válvulas, tuberías, rodamientos, engranajes, etc. También se adapta a distintas condiciones del entorno, como temperatura, humedad, presión, etc.
• Se integra con otras técnicas de mantenimiento predictivo, como la termografía, la vibración, el análisis de aceite, etc., para obtener una visión completa del estado de los equipos.
• Es precisa, identifica fallas incipientes que otros métodos no pueden detectar. Es decir, detecta fallas reversibles que se encuentran en su etapa inicial, aunque sean muy pequeñas. Esto permite actuar a tiempo y evitar que las fallas empeoren, provocando daños mayores o paradas imprevistas. Mejorando la disponibilidad y el rendimiento de los equipos, y alargando su vida útil.
• Es rentable y económico, por un lado, permite ahorrar o minimizar en costos de reparación, por el otro, es económico porque el equipo de ultrasonido es portátil, sencillo, no amerita calibración ni grandes mantenimientos. 

¿Dónde se aplica la técnica del ultrasonido?

Gracias a su versatilidad, la técnica del ultrasonido se emplea para detectar una amplia gama de fallas en equipos mecánicos, eléctricos y neumáticos. Las siguientes son algunas de las aplicaciones más comunes del ultrasonido en el mantenimiento predictivo:

Desgaste en rodamientos

Los rodamientos son componentes mecánicos que permiten el movimiento y la rotación de las máquinas. Con el tiempo y el uso sufren un desgaste y deterioro natural, lo cual afecta su rendimiento, causando fallas en los equipos. 

Para prevenir estos problemas, se usa el ultrasonido como una técnica de inspección no destructiva, la cual identifica y revela el desgaste, la fatiga, grietas, falta de lubricación y otros defectos en los rodamientos antes de que se produzcan fallas graves.

El ultrasonido también puede ayudar a optimizar la lubricación de los rodamientos, evitando el exceso o el defecto de grasa. Es una forma de mantenimiento predictivo que mejora la fiabilidad y el rendimiento de los equipos mecánicos.

Detección de fallas en motores eléctricos

Los motores eléctricos pueden presentar una amplia gama de fallas en el transcurso de su vida útil y la técnica del ultrasonido resulta ser eficaz para detectarlas. Se puede utilizar para detectar fallas como:

• Desbalance del rotor: detecta las vibraciones que genera el desbalance del rotor, evitando así daños en el motor a causa de estas. 
• Cortocircuitos: evita daños internos graves al motor al identificar cortocircuitos a tiempo.
• Fallas en los bobinados: es capaz de anticipar fallas en los embobinados evitando la pérdida de potencia y eficiencia del motor. 
• Fallas en los sensores: un sensor defectuoso compromete el buen funcionamiento del motor. El ultrasonido identifica de forma oportuna cualquier falla en los sensores evitando problemas a futuro.

Detección de fugas

Para localizar fugas en diferentes sistemas que contienen fluidos se usa el ultrasonido como una técnica de detección. El ultrasonido puede identificar fugas de diversos tipos de fluidos, tales como:

• Aire: detecta fugas de aire en sistemas neumáticos.
• Agua: identifica fugas de agua en sistemas hidráulicos y de refrigeración.
• Gases: encuentra fugas de gases en sistemas de refrigeración y otros sistemas.

La aplicación del ultrasonido en la detección de fugas es una técnica eficaz y rentable que puede ayudar a las empresas a evitar pérdidas de fluidos, reducir los costos de mantenimiento y mejorar la seguridad.

Además de estas aplicaciones comunes, el ultrasonido también se puede utilizar para detectar otras fallas, como defectos de soldadura, abolladuras y grietas, desgaste de superficies, desalineación de ejes, desbalance de piezas, cadenas rotas, entre otros.

¿Cuáles son los componentes de un equipo de ultrasonido?

Los dispositivos de ultrasonido para equipos industriales son similares a los equipos de ultrasonido de uso general, pero tienen algunas características específicas que los hacen adecuados para su uso en entornos industriales. Estas características incluyen:

• Durabilidad: Los equipos de ultrasonido industriales deben ser capaces de soportar condiciones ambientales adversas, como polvo, humedad y temperaturas extremas.
• Resistencia al impacto: Los equipos de ultrasonido industriales deben ser capaces de soportar golpes y vibraciones sin sufrir daños.
• Facilidad de uso: Los equipos de ultrasonido industriales deben ser fáciles de usar por parte de operadores con poca formación.

Los componentes principales de un dispositivo de ultrasonido para equipos industriales son los siguientes:

• Transductor: es el componente que genera y recibe las ondas de sonido que se usan para detectar y analizar las fallas en los equipos. Los transductores industriales suelen estar diseñados para soportar condiciones ambientales adversas.
• Fuente de alimentación: proporciona la energía eléctrica necesaria para el transductor. Las fuentes de alimentación industriales suelen ser de alta potencia para soportar la alta demanda de energía de los transductores.
• Amplificador: amplifica la señal eléctrica que se recibe del transductor. Los amplificadores industriales suelen ser de alta ganancia para compensar las pérdidas de señal que se producen en entornos industriales.
• Sistema de procesamiento de señales: transforma la señal eléctrica amplificada en una imagen que se puede ver en la pantalla. Los sistemas de procesamiento de señales industriales suelen ser de alta resolución para poder detectar defectos pequeños en objetos grandes.
• Pantalla: muestra la imagen generada por el sistema de procesamiento de señales. Las pantallas industriales suelen ser de alta resolución y contraste para facilitar la visualización de las imágenes en condiciones de iluminación adversas.

El ultrasonido es una técnica que permite evaluar el estado de los equipos industriales, así como de los materiales y componentes que los conforman. 

Su aplicación en el mantenimiento predictivo ofrece ventajas como la detección temprana de fallas, la reducción de costos, el aumento de la confiabilidad, la seguridad, y la disminución del impacto ambiental. 

El ultrasonido es, por lo tanto, una herramienta clave para la gestión óptima de los activos, para la competitividad y la sostenibilidad de las industrias. Visita nuestro canal de YouTube donde encontrarás más detalles acerca de la Técnica del ultrasonido, además de una serie de videos relacionados con el  mantenimiento predictivo, en nuestro espacio “Máquinas que Hablan”.