6.5 Aplicación de la metodología propuesta para el diagnóstico de desgaste gradual en cajas de engranes. 6.5.1Motivación del caso de estudio El mon...

6.5 Aplicación de la metodología propuesta para el diagnóstico de desgaste gradual en cajas de engranes. 6.5.1Motivación del caso de estudio El monitoreo de condición y el diagnóstico de fallas de los sistemas rotativos mecánicos son temas muy importantes en las aplicaciones industriales (Saucedo-Dorantes et al., 2016). Las cajas de engranes son componentes esenciales en la transmisión de potencia mecánica. Estos elementos se utilizan ampliamente en muchas aplicaciones industriales en la producción aeroespacial, automotriz y de trabajo pesado, principalmente debido a su alta eficiencia de transmisión y gran capacidad de carga. Durante su vida útil, los reductores mediante engranes están sometidos a esfuerzos constantes que provocan un desgaste inminente y gradual del engranaje dentado. Esta situación puede conducir a un rendimiento inaceptable, vibraciones indeseables y mucho ruido. Además, la presencia de fallas incipientes puede provocar interrupciones inesperadas y pérdidas de producción (Saucedo-Dorantes et al., 2016). Debido a todos estos hechos, se ha realizado un intenso esfuerzo hacia la búsqueda de metodologías confiables para el diagnóstico de fallas de la caja de engranes. La mayoría de las investigaciones en monitoreo de condición sobre cajas de engranajes se enfocan en la detección de fallas discretas como dientes rotos o astillados. De esta forma, diferentes magnitudes físicas tales como vibración, corrientes del estator, y señales de sonido han sido propuestas principalmente para el monitoreo de condición de estos elementos mecánicos (Salameh et al., 2018; Saucedo-Dorantes et al., 2016). La mayoría de estos trabajos se basan en la característica de armónicos de falla específicos. Sin embargo, sus respectivas representaciones de tiempo-frecuencia (t-f) y espectro de potencia se ven borrosas debido a las señales ruidosas dentro de entornos hostiles con fuertes ruidos e interferencias, lo que compromete el diagnóstico final. Por otro lado, pocos trabajos han propuesto el uso de señales de flujo magnético de dispersión para el diagnóstico de fallas de la caja de engranajes (Rastegar et al., 2008). Los resultados obtenidos en estas investigaciones han demostrado la relevancia de analizar las señales de flujo magnético de dispersión para el estudio de fallas en cajas de engranajes. Estos trabajos se han centrado en un análisis de estado estacionario, que se basa en la magnitud de componentes armónicos de falla específicos; sin embargo, los inconvenientes de tales metodologías son bien conocidos y limitan su viabilidad en casos específicos que pueden conducir a falsos diagnósticos indeseables. Desafortunadamente, pocos trabajos están relacionados con el diagnóstico y la identificación de fallas en etapas tempranas como lo es el desgaste uniforme de los dientes. Mediante este caso de estudio en el que se aplica la metodología propuesta, se demuestra la eficacia de esta para diagnosticar fallas incipientes en la caja de engranajes, como el desgaste uniforme de los dientes. Estas señales son capturadas durante el transitorio de arranque del motor. La propuesta se basa en la detección de patrones armónicos de falla característicos que aparecen en los mapas de tiempo-frecuencia bajo el transitorio de arranque al analizar las diferentes componentes magnéticas del flujo de dispersión (axial/radial) mediante una herramienta adecuada de descomposición de tiempo-frecuencia. En este caso de estudio se utiliza el algoritmo MUSIC de tiempo corto ya que esta herramienta permite evidenciar solo componentes de frecuencia de mayor amplitud, y además mitiga los efectos del procesamiento de señales ruidosas, un inconveniente común de las metodologías convencionales. Adicionalmente, se realiza una comparación del desempeño al caracterizar el comportamiento dinámico, y la forma en que repercute el desgaste uniforme de engranes en las señales de flujo magnético de dispersión, mediante el algoritmo MUSIC de tiempo corto, y la caracterización de dicho comportamiento mediante estadísticos en el dominio del tiempo. Los casos de estudio consisten en una caja de engranajes con engranes sano, un engranaje con un desgaste de dientes uniforme del 25 %, un engranaje con un desgaste de dientes uniforme del 50 %, y un engranaje con un desgaste de dientes uniforme del 75 %. Los resultados obtenidos son prometedores y demuestran la efectividad de la propuesta para convertirse en una excelente alternativa a los enfoques clásicos. Así entonces, mediante este caso de estudio se analiza la pertinencia de la metodología propuesta para el diagnóstico de desgaste gradual en dientes de cajas de engranes, lo que ciertamente resulta ser un caso complejo debido a la baja amplitud de las señales capturadas.