Metodología de selección de indicadores óptimos para el análisis y diagnosis del estado de la máquina: aplicación a elementos mecánicos rotativos

摘要

La detección prematura de defectos en maquinaria rotativa es fundamental para evitar falloscatastróficos y ahorrar costes, ayudando así a un correcto mantenimiento. Además, la automatizaciónde estos procesos es fundamental para mejorar el nivel de fiabilidad y seguridad, por lo queexiste una tendencia hacia un tipo de mantenimiento denominado ‘monitorización de estado’,que se basa en la monitorización continua de la condición de los elementos durante su funcionamiento.Uno de los parámetros más utilizados para decidir el estado de un elemento mecánico essu respuesta vibratoria.Los elementos presentes en una máquina rotativa son muy diferentes y, por tanto, tambiénlo son cada uno de los defectos que puede presentar y la manera en la que se manifiestan. Enlos últimos años se han desarrollado muchos trabajos en este sentido, principalmente enfocadosa la detección de defectos en engranajes y rodamientos, por ser los elementos más ampliamenteutilizados en maquinaria rotativa y porque el diseño de la máquina está pensado para que estetipo de elementos sean los primeros en fallar.Para el caso de ejes, la probabilidad de fallo es menor pero éste es más crítico. También hahabido numerosas publicaciones sobre defectología en ejes, aunque este tipo de estudios se hacentrado mayoritariamente en detectar los cambios que los defectos provocan en la respuesta dinámicay no es común realizar diagnosis reales y menos en el ámbito experimental. En el caso deturbomaquinaria, a velocidades cercanas a la crítica o incluso sobrepasándola, sí existen trabajosque ofrecen buenos resultados de diagnosis en ejes utilizando su respuesta vibratoria, sin embargoa bajas velocidades este tipo de estudios no ofrecen por lo general buenos resultados, y encampos como el ferroviario, la estrategia de mantenimiento para los ejes sigue siendo preventiva.Esto implica numerosos costes porque es necesario parar y desmontar la máquina para realizarlas inspecciones. Un avance en las técnicas de monitorización de estado en este tipo de campossería muy útil para ahorrar costes y aumentar la seguridad.En la presente Tesis Doctoral, se han desarrollado y aplicado diferentes técnicas para detectardefectos en ejes a través de su respuesta vibratoria durante su funcionamiento a bajas velocidades,alejadas de la crítica. Para ello se han utilizado diversas herramientas que trabajan tanto enel dominio del tiempo como en la frecuencia para encontrar posibles indicadores de defecto.Posteriormente, para cada posible indicador, se han estudiado diferentes sistemas de clasificaciónpara automatizar la decisión sobre el estado del elemento. Finalmente el estudio ha desembocadoen el desarrollo de una metodología general que permite encontrar la técnica de diagnosis óptima,en cuanto a fiabilidad y coste computacional. El trabajo, que inicialmente se ha centrado en ejes,posteriormente ha sido aplicado con éxito a rodamientos, demostrando que es posible generalizar la metodología a otro tipo de elementos mecánicos rotativos. ----------------------