Encontrar las grietas antes de que aparezcan

El potencial del monitoreo de vibraciones en sistemas de cabrestante

La actual Como resultado del actual aumento de los desarrollos de sostenibilidad en el sector marítimo, se está produciendo un cambio importante en la tecnología de los cabrestantes. Después de haber dominado el campo de juego durante décadas, los cabrestantes hidráulicos están perdiendo terreno frente a los sistemas eléctricos. Los accionamientos eléctricos solían ser mucho menos compactos que sus homólogos hidráulicos. Dado que el espacio libre es un bien escaso en prácticamente todos los barcos, esa desventaja fue un factor decisivo.

Los cabrestantes eléctricos que están apareciendo hoy en día en el mercado, sin embargo, se han reducido considerablemente. A veces pesan incluso menos que los accionamientos hidráulicos, aunque siguen igualando su potencia y su par. Dromec, una empresa holandesa especializada en tecnología de cabrestantes, se dio cuenta hace años del potencial de los cabrestantes eléctricos. Han estado desarrollando activamente la tecnología, ajustando y modificando los accionamientos eléctricos para adaptarse a los requisitos de sus clientes. Sin embargo, no siempre fue fácil. Como suele ocurrir con la tecnología innovadora, todavía quedan algunos problemas iniciales que superar.

Por suerte, en Dromec les encantan los buenos desafíos. Entonces, cuando el propietario de un barco pesquero se acercó a ellos en 2015 para ver si Dromec podía transformar el accionamiento del cabrestante hidráulico de su arrastrero en un accionamiento eléctrico, el proyecto despertó su interés.

Conversión de cabrestante Cees Drost, representante de ventas y copropietario de Dromec, discutió el proyecto con Geerart de Vree, el ingeniero a cargo del departamento técnico de Dromec. “Sólo cuando Geerart diga que algo es imposible, creeré que realmente no se puede hacer”, afirma con seguridad el Sr. Drost.

Decidieron aceptar el desafío. El primer paso fue medir el entorno específico de los sistemas hidráulicos a bordo. Dromec recopiló datos sobre la velocidad de los cables, la velocidad de la embarcación, la carga máxima de trabajo y los niveles de tensión en los cabrestantes. Estos datos sirvieron de base para la configuración del accionamiento del cabrestante y de las cajas de cambios.

Después de tres años de preparación, fabricación e instalación, el barco se hizo a la mar. La mayoría de los elementos del sistema de cabrestante convertido funcionaron correctamente de inmediato; otros necesitaron algunas adaptaciones. Cuando se resolvieron todos los demás problemas, quedaba un problema crucial: las cajas de cambios seguían averiando. No importa lo que intentaron los ingenieros de Dromec, no pudieron mantenerlos en marcha.

Monitoreo de la caja de cambios ¿Pero qué estaba pasando? ¿Estaban mal los cálculos? ¿Pasaron por alto algo? Para responder a esas preguntas, Dromec necesitaba encontrar una manera de monitorear las cajas de cambios durante el funcionamiento. Para ello, junto con los expertos en automatización de Bachmann, crearon un sistema de monitorización de vibraciones. Se colocaron tres sensores en cada caja de cambios de 200 kW y otros dos en cada motor de cabrestante eléctrico. Bachmann suministró los sensores, cables y software. También monitorearon y analizaron los datos recopilados.

Las dos empresas organizaron reuniones a intervalos regulares para evaluar los informes de datos. Los sensores de vibración proporcionaron a Dromec una cantidad increíble de información. "Básicamente, nos permiten observar la caja de cambios como a través de un microscopio", afirma de Vree. “Proporcionan información muy meticulosa. Podemos distinguir velocidades del motor, frecuencias, elementos de rodamiento e incluso componentes de la caja de cambios. Todos tienen sus propias señales de vibración específicas”.

Detectar deficiencias Con el tiempo, los sensores detectaron varios defectos. En un momento dado detectaron una distorsión en la frecuencia de conmutación de salida del convertidor de frecuencia. “Probablemente pensamos que se trata de un problema de cableado en el motor. Tras una comprobación de la compatibilidad electromagnética, el problema se solucionó”, explica el señor de Vree.

En otra ocasión, los sensores registraron una vibración inusualmente alta en la parte trasera del motor. Cuando Dromec investigó el problema, resultó que un pequeño cojinete en la ventilación forzada era el culpable. Había sido afectado por la corrosión. “El desgaste del rodamiento había alterado su perfil de vibración. Lo extraordinario de que los sensores capten esta señal es que el rodamiento ni siquiera estaba roto”, aclara Drost. "Seguía girando, sólo que con un poco más de fricción".

“Para nosotros, eso realmente nos abrió los ojos”, añade de Vree. "Nos mostró el gran potencial que tiene esta tecnología para la detección temprana de daños".

Sin embargo, en el caso de las cajas de cambios, el sistema de monitorización no funcionó. Pequeñas grietas finas parecen haber dañado el material sin cambiar el perfil de vibración. Luego, sin previo aviso, una de las cajas de cambios se averió.

“Esperábamos que ocurriera una falla en la caja de cambios cuando los niveles de carga y torque fueran altos. Pero cuando la caja de cambios realmente se averió, la carga era baja, mientras que la velocidad era alta. Al parecer, esta combinación también provocó fuertes vibraciones”, explica el señor de Vree.

"Poder comprobar si sus suposiciones son correctas es muy valioso", afirma Drost. “Pero es un proceso a largo plazo. Es necesario realizar un seguimiento durante un período de tiempo más largo para determinar los patrones regulares. Sólo así se podrán reconocer anomalías en los datos”, concluye.

Contratiempos Mientras el sistema de control de la caja de cambios estaba en funcionamiento, surgió el siguiente problema. La conexión satelital del barco no siempre fue lo suficientemente fuerte para la transmisión de datos de los sensores de vibración. La siguiente vez que se averió una caja de cambios, los datos no se almacenaron correctamente, lo que hizo imposible para Dromec descubrir la causa de la rotura. “Faltaban precisamente los datos que más queríamos analizar. Realmente queríamos que se produjera ese colapso”, dice Drost.

"Es un proceso iterativo, lo que hace que sea tan importante que haya una conexión continua con el sistema", añade de Vree.

Los datos faltantes supusieron un gran revés para Dromec, ya que no pudieron encontrar una explicación adecuada para el fallo recurrente de la caja de cambios. Más tarde, la empresa descubrió que el fabricante (externo) de la caja de cambios había cometido errores mecánicos estructurales. "Este hallazgo fue un alivio, ya que significaba que no habíamos elegido una caja de cambios inadecuada", explica Drost. "Las cajas de cambios deberían haber sido perfectamente adecuadas para el trabajo, pero simplemente tenían algunas deficiencias de fabricación". Al momento de escribir este artículo, la compañía está llevando a cabo una investigación para descubrir la causa de estas fallas.

Otro factor importante en los problemas recurrentes de las cajas de cambios parece ser las enormes fuerzas a las que está expuesto el equipo de los barcos de arrastre. Los arrastreros realizan giros de 90 grados a toda velocidad durante algunas partes del proceso de pesca, por ejemplo, provocando vibraciones extremas.

Después de consultar con el cliente, Dromec configuró algunas limitaciones en el software de gestión de control. Cuando la velocidad del barco es demasiado alta durante el último tramo de su recorrido, la pantalla de control envía una señal de advertencia parpadeando. “La pérdida de velocidad es absolutamente mínima. En un recorrido de pesca completo de 90 minutos, las limitaciones provocan un retraso de sólo 30 segundos, lo que supone un máximo de cinco minutos por día”, afirma Drost. “Pero reducir la velocidad al final de la pista hace que sea más fácil recoger las boyas. Esto podría incluso compensar la pérdida de tiempo. Además, se evitan muchos daños en las máquinas”.

Procesos críticosDromec seguirá monitorizando las vibraciones a bordo.

Aunque el proyecto de conversión no fue un éxito en todos los aspectos, resultó ser de gran valor para Dromec. "Este proyecto ofreció grandes conocimientos sobre el potencial futuro de la monitorización basada en sensores", afirma el señor de Vree.

“Nuestra actitud de servicio es cada vez más proactiva. Los sistemas de monitorización pueden ser un gran activo para nuestros clientes en el mantenimiento preventivo, ayudándoles a sustituir los elementos desgastados antes de que se estropeen”, añade Drost.

De Vree está particularmente entusiasmado con el potencial de procesos críticos e ininterrumpidos que implican una gran variación de velocidad. Dragas de inyección de agua, por ejemplo. "Podría evitar tiempos de inactividad inesperados en los barcos o utilizarse para optimizar la planificación de revisiones", concluye.

Contacto:Bachmann electronic GmbHWeb: www.bachmann.info

Nota: Las opiniones, creencias y puntos de vista expresados ​​en este artículo no reflejan necesariamente las opiniones de Offshore-Energy.biz.

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