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Pruebas al final de la línea de producción en la planta de Volkswagen, Alemania

     
 
 
 

 

La planta de Volkswagen en Kassel, Alemania es la planta más grande de producción de transmisión y engranajes del Grupo Volkswagen. En esta planta se producen alrededor de 17 500 transmisiones por día y el objetivo es producir transmisiones que satisfagan de manera rentable las expectativas del cliente con respecto a la durabilidad, el confort de viaje (incluyendo el ruido) y el precio.

 

 

 

Volkswagen, Kassel

La planta de Volkswagen en Kassel, Alemania es la planta más grande de producción de transmisión y engranajes del Grupo Volkswagen. Ellos hacen transmisiones, literalmente de principio a fin: desde fresar los engranajes hasta la transmisión final.


 

El reto - Definir límites mucho más estrictos en sus pruebas de pasa/no pasa, mejorando la calidad y disminuyendo costos

Las expectativas de los clientes con respecto a la durabilidad y el confort de los autos, camionetas y camiones van en aumento. Los fabricantes deben encontrar un punto de equilibrio para producir productos de alta calidad que sean rentables, no solo para el fabricante sino también para el cliente.

Los clientes quieren vehículos que funcionen bien y que se vean bien en ellos. Compararán precios y características hasta que encuentren el nivel de desempeño y calidad que están dispuestos a pagar.

En algunos vehículos, los fabricantes pueden gastar mucho dinero para asegurar un sonido en específico, en otros casos, los fabricantes buscarán el interior más silencioso que puedan obtener. Pero, como el Dr. Krohn menciona “Quizá quieras escuchar el motor del auto, pero no quieres escuchar la transmisión; es molesto para el cliente”. Y la mayoría de los conductores piensan lo mismo, pero no solo para el sonido de la transmisión sino también para la durabilidad. La transmisión es algo que simplemente debería de funcionar y con la tendencia de autos mucho más silenciosos, naturalmente no quieren escucharla.


 

"Quizá quieras escuchar el motor del auto, pero no quieres escuchar la transmisión, es molesto para el cliente" Dr. Nils Krohn, jefe de aseguramiento de la calidad acústica.

Pruebas para aumentar la productividad

Los engranajes y transmisiones son máquinas hechas con límites de tolerancia. Sin embargo, las fallas (por ejemplo, mellas y ondulaciones en la superficie o el tejido) son inevitables y la tolerancia puede exceder el límite debido al desgaste de la herramienta. Y con un volumen tan alto de producción en el transcurso de un solo día, incluso un pequeño porcentaje de engranajes deficientes o transmisiones no completadas es un número sustancial que debe reducirse a un mínimo absoluto. Esto hace necesario realizar pruebas y encontrar las causas de los defectos y predecir la excedencia de tolerancia.

Como primera reacción se podría asumir que a medida que la complejidad, los requisitos de calidad y las expectativas de los clientes aumentan, los rigores de las pruebas y los rechazos de calidad de transmisión también aumentarían, pero eso solo tiene un poco de verdad. Es cierto que las pruebas se han vuelto mucho más rigurosas y mucho más definidas, pero la tasa de éxito de las transmisiones completadas es mejor de lo que solía ser hace 5 años. ¿Cómo consiguen aumentar las restricciones de las pruebas y tener mejores resultados al final de la línea?

La solución - Identificando la raíz de los problemas se pueden reducir los fallos

La respuesta radica en realizar pruebas por las razones correctas, estableciendo un sistema de lazo de control cerrado e identificar problemas de forma más anticipada durante el proceso. Retrabajar un solo engranaje tomado de la línea de producción es una cosa, sacar un engranaje de una transmisión ensamblada es costoso, pero sacarlo de una transmisión de un vehículo terminado para fijar ese engranaje es costoso e inaceptable y si ese vehículo llego a un cliente, peor aún.

Las pruebas se enfocan principalmente en identificar problemas de durabilidad y asegurar la aceptación del cliente. Los problemas de durabilidad como mellas y ondulaciones superficiales o tejidos en engranajes pueden conducir a un fallo en una transmisión ensamblada. Y además de la fiabilidad esperada, existe la calidad y confort que los consumidores esperan y que asocian con la calidad del auto.

Y el resultado debe ser rentable. Según el Dr. Krohn, los engranajes y las transmisiones que funcionan perfectamente y producen ruido insignificante, son producibles, pero definitivamente no rentables. Al mismo tiempo, se podrían estar usando piezas que mejoren el funcionamiento pero que sean las fuentes de la vibración ruidosa. Pero ¿valdrían ese precio? En algún lugar intermedio son de confianza, discretas y asequibles. Es necesario seguir un camino en donde exista esa convergencia entre la durabilidad, el costo y la aceptación progresiva hacia el perfecto lado del espectro.

Lazo de control y DISCOM

Establecer un lazo de control con pruebas para cada familia de la transmisión es el elemento clave.

El lazo de control básico de Volkswagen consta de ciclos de prueba, comparaciones y evaluaciones, refinando los parámetros de prueba y volviendo a realizar las pruebas a lo largo de las etapas de desarrollo de la línea de producción. Las etapas son: un grupo preliminar, una serie previa y la línea de producción final.

Las pruebas son el elemento clave y es aquí en donde DISCOM entra en acción.

El equipo de pruebas de producción de DISCOM ha mantenido una estrecha relación de trabajo con Volkswagen durante muchos años. El software del sistema de análisis de DISCOM NVH se utiliza para probar engranajes al final de sus líneas de producción, así como para probar las transmisiones completadas al final de la línea.

La prueba de transmisión al final de la línea simula las condiciones del vehículo y utiliza un muestreo crónico de sincronización de orden, por lo que las fuentes de ruido de diferentes rotores dentro de la transmisión pueden separarse.

El sistema DISCOM consiste en una computadora industrial de última generación que ha sido mejorada por un panel frontal de adquisición de datos basado en USB, diseñado especialmente para DISCOM. Dos de los elementos clave del software del sistema de análisis DISCOM NVH que son particularmente beneficiosos para los grandes entornos de producción son una base de datos de parámetros y una base de datos de resultados. Debido al proceso de re-muestreo sincronizado de orden, es posible un análisis de una causa raíz de un defecto de producción. La base de datos de resultados y las herramientas asociadas en el sistema DISCOM ayudan a desarrollar predicciones sobre el desgaste de las herramientas y los problemas relacionados con la falta de compatibilidad de tolerancia.


DISCOM ha desarrollado y distribuido sistemas de análisis de calidad acústica utilizados en líneas de pruebas en la industria automotriz. Estos sistemas son muy respetados y utilizados en todo el mundo por las empresas en y alrededor de la industria del automóvil. Brüel & Kjær adquirió DISCOM el 26 de julio de 2016.


Grupo preliminar - línea de base y características

Al crear una nueva línea de producción, la primera tarea es producir el grupo preliminar de aproximadamente 20 transmisiones. El equipo del Dr. Krohn trabaja con el equipo de DISCOM para analizar datos y encontrar características de identificación. Aquí, es donde los engranajes y las transmisiones producidas serán puestos a prueba en la línea de producción con DISCOM NVH para formar una línea de base y comenzar a identificar las características pertinentes. Por ejemplo, una transmisión de siete marchas (6 adelante y 1 de reversa) normalmente cuenta con 700 características (dos rampas de velocidad por marcha, que funciona a 50 características por paso de prueba o rampa) identificados por el equipo de pruebas de producción de DISCOM (algunos ejemplos de características incluyen valores espectrales, valores de energía y pistas de orden).

Una vez que la línea de base preliminar es establecida, las transmisiones completas son colocadas en vehículos y son puestas a prueba usando un sistema de prueba móvil, buscando una correlación con los bancos de prueba. Los datos y la retroalimentación de la unidad se utilizan para refinar los límites de la prueba. Este es un proceso iterativo que conduce a un conjunto mucho más refinado de límites para el próximo viaje a través del banco de prueba al final de la línea.

Pre-series - refinamiento y correlación

El segundo paso en el proceso son las pre-series, durante esta etapa hubo un trabajo continuo con el equipo de DISCOM, en donde el principal objetivo es encontrar un subconjunto de esas características que son de relevancia específica para el modelo actual de transmisión y en donde los límites son más importantes. Al final, de estas 700 características, el equipo de Volkswagen identificará alrededor de 200 que son relevantes para el conjunto de engranajes y transmisión. Este proceso es una versión más refinada de la prueba al final de la línea de la pre-serie y de la prueba móvil, en donde seguirán ajustando parámetros y límites, buscando el mejor ajuste para la durabilidad, la aceptación del cliente y la rentabilidad.

Línea de producción - refinamiento continuo

La línea de producción es solo el paso final en que las transmisiones producidas terminarán en vehículos destinados a la venta en el mercado. Sin embargo, en la práctica, la línea de producción es una larga etapa en el proceso de refinado de la prueba. Todos los datos de cada prueba de engranaje y transmisión, tanto de paso como de falla, se almacenan y están disponibles para su recuperación posterior, en cuestión de segundos. Esto ayuda a desarrollar predicciones sobre el desgaste de la herramienta (que conduce a ondulaciones superficiales y excedencia de tolerancia, etc.) e identifica la causa raíz de fallas que se pueden eliminar en el futuro.

Resultados

Cuando los problemas de maquinaría y materiales pueden ser identificados en una etapa temprana del proceso, es posible lidiar con ellos sin gastar demasiado, entre más tarde surjan los problemas en el proceso de producción más costoso resulta resolverlos. Y por supuesto, el peor escenario es una transmisión de mala calidad colocada en un auto.

Los procedimientos de prueba, los sistemas y el software desarrollado y utilizado por Volkswagen y el equipo DISCOM no solo eliminan las transmisiones defectuosas, sino que mejoran la aceptación del cliente y la rentabilidad al detener la gran mayoría de los problemas antes de que puedan llegar a ser cada vez más caros y molestos para el usuario final.

 

 

 

Productos

 

DISCOM Noise Analysis for transmissions, gearboxes, axles, electric motors and e-drives

Calidad acústica, sistema de prueba de fin de línea para transmisiones - incluidos los modelos de transmisión manual, automática y dual de embrague seco (DCT) - cajas de cambios, ejes, motores eléctricos y transmisores electrónicos.

DISCOM Noise Analysis for Gear Test

El análisis de ruido de DISCOM para pruebas de engranaje es un sistema de prueba completo de la calidad acústica al final de la línea para los engranajes. El sistema incluye transductores, hardware de adquisición de datos, software de análisis y bases de datos. 

 

Referencia: Brüel & Kjaer. Customer Cases "End-of-line production testing at Volkswagen, Kassel" [documento en línea www.bksv.com acceso: julio de 2017]. 

 
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Nuevo sensor de vibración industrial IVS-500 de Polytec

     
 
 
 

 

El nuevo sensor de vibración industrial IVS-500 es la clave para una inspección rápida de la calidad acústica, análisis de ruido estructurado y decisiones fiables de pasa/no pasa. Este sensor láser mide de forma fiable en entornos industriales exigentes sin contacto y por lo tanto, sin desgaste y prácticamente en todas las superficies.

 

 

 

Control de calidad acústica con la exactitud del láser

Hoy en día, los fabricantes entienden la importancia de las inspecciones objetivas de la calidad en la línea de producción para aumentar la reputación, maximizar la cuota de mercado y reducir los costos, al mismo tiempo que se aumenta la fiabilidad.

El sensor de vibración industrial IVS-500 de Polytec es la clave para realizar una rápida inspección de calidad acústica, análisis de ruido estructurado y decisiones confiables de pasa/no pasa.


Una herramienta para diversas aplicaciones

El control de calidad vibroacústico es un procedimiento versátil y no destructivo para alcanzar la calidad y fiabilidad de productos y procesos de fabricación. También puede proporcionar un entendimiento mucho más profundo de un posible mal funcionamiento o propiedades fuera de la especificación de la muestra. Por ejemplo, durante el 100 % de los ensayos en frío al final de la línea de los motores de combustión, las firmas acústicas pueden revelar un daño o un mal montaje de componentes como cojinetes, levas o piñones, así como en componentes auxiliares. Además, las mediciones de vibración en control de calidad son usadas para detectar roturas o para verificar las propiedades del material, como el módulo Young.


Superando condiciones difíciles

La vibrometría láser es especialmente adecuada para aplicaciones críticas como en la fabricación y pruebas de productos médicos. Por ejemplo, durante la producción de nebulizadores usados para la administración precisa de fármacos, el 100 % de las membranas son medidas para asegurar que solo aquellos sistemas que trabajen a la perfección sean entregados al paciente.

Fácilmente adaptable a tu línea de producción

 

El IVS-500 es un sistema compacto de todo en uno con electrónica de decodificación integrada en el sensor. Cuenta con distintos modelos que puedes seleccionar dependiendo de tu aplicación –desde frecuencias bajas hasta ultrasónicas y de baja a alta velocidad. El enfoque automático y remoto opcional permite adaptar el equipo a diferentes geometrías de muestra y garantizar la mejor relación señal/ruido para cada muestra probada.

  Todos los modelos IVS-500 cuentan con una salida analógica de medición de velocidad que es compatible con cualquier hardware de adquisición de datos y puede ser controlada a través de una PC o desde el PLC.

Aumenta el rendimiento disminuyendo los falsos rechazos

Para mejorar la rentabilidad es necesario minimizar los falsos rechazos.

Los sensores de vibración sin contacto de Polytec detectan la vibración transmitida por la estructura de forma exacta y repetible. El láser no daña la pieza y la salida normalmente no es afectada por la suciedad y el aceite. Además, cuando llevas a cabo las mediciones la incertidumbre reduce drásticamente. Los límites de pasa/no pasa pueden configurarse más bajos para coincidir de forma más precisa con las especificaciones deseadas, resultando en menos rechazos no deseados.

Datos confiables garantizados

El vibrómetro láser no solo proporciona datos de alta fidelidad a su sistema PLC, sino que también brinda un valor de intensidad de señal que indica la validez de la lectura, exclusivo de la vibrometría láser.  

 

Obtén un control de calidad rentable y flexible

A diferencia de los sensores convencionales que regularmente requieren una superficie plana de metal, el punto láser de micrómetros del IVS detecta vibraciones fuera del plano en la mejor ubicación, ya sea en agujeros, soldaduras, plásticos, metales o vidrios; independientemente del material, condiciones de la superficie o geometría.

El IVS proporciona una distancia larga y flexible, lo que permite realizar mediciones fuera de áreas críticas. Esto ahorra costos en configuraciones especiales o piezas móviles que requieren mantenimiento regular.

Elimina los problemas de configuración

Al contario de micrófonos o sensores ultrasónicos sin contacto, el vibrómetro láser no es sensible al ruido ambiental, eliminando la necesidad de cabinas adicionales de aislamiento acústico, lo que reduce costos y tiempos de ciclo, aumentando la productividad. Al ser sin contacto, los sensores ópticos se añaden fácilmente a los procesos existentes.


QuickCheck - El complemento ideal

El software de Polytec QuickCheck complementa el sensor IVS-500 para una solución completa para pruebas de calidad.

 

QuickCheck es un sistema de análisis multicanal basado en computadora usado en procesos de producción semiautomáticos o totalmente automáticos. Incluye el software y hardware para evaluar señales de medición de múltiples sensores de vibración, control de procedimientos de prueba y comunicación con el PLC.

QuickCheck es altamente configurable y se adapta perfectamente a las necesidades específicas de cada aplicación.


 

50 años de innovación, rendimiento y calidad, garantizan la continuidad de Polytec como proveedor líder de soluciones ópticas de medición de vibraciones sin contacto. Como líder tecnológico durante unos 30 años, Polytec ha establecido los estándares mundiales para los mejores productos en la vibrometría Doppler láser. Durante décadas, los sistemas de Polytec son herramientas establecidas en el sector del control de calidad industrial.

 

 

Referencia: Polytec. Products "IVS Industrial Vibration Sensor" [documento en línea www.polytec.com acceso: julio de 2017]. 

 
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¿Sabes qué es la cavitación?

     
 
 
 

 

La cavitación es una fuente primaria del ruido de la hélice. El ruido es causado por algo así como la explosión de burbujas, pero de hecho no son burbujas de aire y realmente no están explotando. Están implosionando burbujas de vapor.

 

¿De dónde proviene el vapor?

Para obtener el vapor, primero debemos hervir agua ¿Cierto? Pero si el agua hierve a 100 °C ¿Cómo podemos formar vapor en agua que se encuentra por debajo de los 100 °C? La respuesta es que el agua hierve a 100 °C al nivel del mar, en donde la presión de la atmósfera es de aproximadamente 101 kPa. Si la presión aumenta, por ejemplo, a 200 kPa, el punto de ebullición aumenta hasta alrededor de 120 °C. Del mismo modo, si la presión se reduce, el punto de ebullición también lo hace. Así que, si la presión cae alrededor de 1.2 kPa, el punto de ebullición caerá a aproximadamente 10 °C.

Además del ruido, cuando una burbuja de aire implosiona crea un "micro-chorro" que conforme pasa el tiempo puede dar lugar a un daño considerable a materiales que se encuentran alrededor.

 


Formación de burbujas en agua fría

Cuando las palas de la hélice giran, se producen discrepancias de presión. Del lado del aspa que empuja en sentido contrario del agua, la presión aumenta. Pero del otro lado del aspa, la presión disminuye y entre más rápido giren las aspas, mayor es la caída de la presión. Si la presión cae lo suficiente, el agua en esa zona comienza a hervir.

¿Y el ruido?

La zona de baja presión está localizada alrededor de la hélice, así que cuando las burbujas se alejan de esa zona vuelven a la presión normal sin importar la profundidad. Esto hace que vuelvan rápidamente del gas al líquido y dado que el gas ocupa más espacio que el líquido, las burbujas implosionan y crean una gran cantidad de ruido.

¿Quieres saber más sobre la cavitación? Te invitamos a ver este video.

 

 

Referencia: Brüel & Kjaer. Waves Articles "What is cavitation?" [documento en línea www.bksv.com acceso: julio de 2017]. 

 
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Medición de flujo no intrusiva

     
 
 
 

 

Cuando se crea un nuevo punto de medición de flujo los costos principales no son necesariamente por la adquisición del instrumento, en gran medida se deben a las obras necesarias para la instalación del equipo de medición. En esta nota te contamos sobre una mejor solución para las mediciones de flujo.

 

 

En diversas industrias, en donde la medición de flujo es una variable de suma importancia, comúnmente se utilizan medidores de flujo magnéticos inductivos. Sin embargo, estos instrumentos de medición tienen sus inconvenientes.

Para instalar o cambiar un medidor de flujo magnético es indispensable detener el proceso/suministro en la tubería, instalar el medidor, sellar y soldar las bridas. Esto implica una serie de costos a la industria, siendo el más significativo el tiempo de inactividad del proceso/suministro. 

La medición no intrusiva de flujo con ultrasonido es, una de las tecnologías de medición estándar establecidas en la industria, no solo por sus ventajas en caso de reequipamiento, sino también debido a que esta tecnología evita cualquier interrupción del proceso/suministro en el sistema.


Flexim -  Soluciones de medición de flujo no intrusiva

Flexim es una de las empresas líderes en soluciones de medición de flujo no intrusiva, sus sistemas de medición por ultrasonido FLUXUS miden cualquier cosa que fluya; ya sean líquidos o gases.

Las principales ventajas que nos ofrece Flexim son:

  • Medición no intrusiva, lo cual permite que el proceso de producción o gestión no se interrumpa.
  • Dispositivos libres de mantenimiento.
  • Cero derivas en la medición.
  • Medición en tuberías de distintos diámetros, desde 6 mm hasta 6.5 m.
  • Medición de flujo muy corrosivo sin tener contacto directo.
  • Alta vida útil del flujómetro.
  • Mediciones en tuberías de concreto pretensado y tuberías de diferentes materiales. 

Los medidores de flujo FLUXUS miden el caudal y gasto másico de líquidos y gases de forma no invasiva gracias a la tecnología de anclaje con abrazaderas de FLEXIM, que hace uso del principio de diferencia en el tiempo de tránsito de señales.


Los transductores ultrasónicos simplemente se anclan al exterior de la tubería y nunca entran en contacto directo con el flujo del interior.

Medición de acuerdo con el principio de la diferencia de tiempo de tránsito

El método de la diferencia del tiempo de tránsito se basa en el hecho de que la velocidad de transmisión de una señal ultrasónica depende de la velocidad del medio de transmisión. Al igual que le ocurre a un atleta que nada durante el verano contra la corriente, una señal ultrasónica se mueve más lentamente si avanza en sentido contrario al medio (el flujo de la tubería en este caso), que si se propaga en el mismo sentido.

Para la medición, dos impulsos ultrasónicos se envían a través del medio, uno en el sentido del flujo y otro en sentido contrario. Los transductores trabajan alternativamente como emisor y receptor. El tiempo de tránsito de la señal ultrasónica que se propaga en el sentido del flujo es más corto que el tiempo de tránsito de la señal que se propaga en sentido contrario.

Se puede medir la diferencia en el tiempo de tránsito de ambas señales, Δt, y, conocido el recorrido de propagación de las señales ultrasónicas, se puede calcular la velocidad media del flujo. Calculada dicha velocidad, se realiza un ajuste adicional al perfil de velocidad del flujo a través de un algoritmo creado por FLEXIM, de esta forma se obtiene una exactitud excepcional en la determinación de la velocidad media del flujo (en la sección transversal de la tubería) - velocidad que será proporcional al volumen del flujo y al gasto másico una vez compensadas la temperatura y la presión.

En el caso de que los sólidos o gases de arrastre superen el umbral del 10 % del volumen total, FLUXUS automáticamente cambia al modo HybridTrek, garantizando una alta exactitud y fiabilidad óptimas incluso en aplicaciones tan desafiantes como ésta.


Como los ultrasonidos se propagan con facilidad a través de medios sólidos, los transductores pueden instalarse sobre la tubería. De este modo, la medición no es invasiva y, por tanto, no se requiere ningún corte ni ninguna soldadura para la instalación de los transductores.

Nuestras soluciones para medición de flujo en líquidos o gases

Analizadores de flujo,
concentración y densidad
Flujómetros portátiles
para gases 
Flujómetros portátiles 
para líquidos
 
 

Referencia: Flexim. [www .flexim.com acceso: marzo de 2017]. 

 

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