REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN CABIMAS
Realizado por: Suarez, Maryoris
Introducción
En el Mantenimiento Predictivo consta de varias tecnicas de analisis de causaraiz donde una de las mas usadas es el analisis de vibraciones la cual brinda una completa informacion acerca del estado de cada uno de los elementos. Al momento de hablar acerca de analisis de vibraciones se debe tener una idea de buscar la existencia de una fuerza excitatriz la cual gnera una perturbacion en el estdo de funcionamiento de la maquin, lo que es una falla presente en los elementos por lo que se debe diagnosticar acerca del origen de dica falla.
INDICE Introducción Parte A. Vibraciones
-Definición -Características -vibraciones Libres (amortiguadas y no amortiguadas) -vibraciones Forzadas (amortiguadas y no amortiguadas) -Sensores de vibración -Acondicionamiento Parte B. Análisis de Vibraciones
- Composición del Espectro Vibratorio -Técnicas utilizadas en el Análisis Vibración (clasificación) - Análisis frecuencias -Análisis de la Forma de Ondas -Análisis de las Fases de las Vibraciones - Análisis de Orbita y posición del eje - Vibración en arranque y parada de Equipos Parte C. Fallas en Equipos Rotatorios
-Desbalanceo -Espectro vibratorio esperado -Dirección de la vibración -Forma de Ondas Vibratorias -Desalineamiento Conclusión Referencias Bibliográficas Anexos
Parte A. Vibraciones -Definición Es la variación o cambio de configuración de un sistema en relación al tiempo, en torno a una posición de equilibrio estable, su característica fundamental es que es periódico, siendo frecuente el movimiento armónico simple, por lo que este movimiento adquiere una singular importancia en los estudios vibratorios.
-Características
En toda maquina, el correcto estado de operación tiene un cierto nivel de vibraciones, que puede considerarse como su estado base.
La aparición de un defecto en la máquina, incluso en fase incipiente, lleva asociado normalmente un incremento en el nivel de vibración.
Cada defecto, aún en fase incipiente, lleva asociados unos cambios específicos en las características frecuenciales de la vibración de la máquina, lo cual facilita su identificación.
Por tanto, la implantación de un plan de mantenimiento predictivo basado en el análisis del estado vibratorio de la maquina, tiene como punto de partida la medida del nivel de severidad de la vibración, entendiendo por esto la medida de cualquiera de los valores representativos de la misma.
-Vibraciones Libres (amortiguadas y no amortiguadas) Estas vibraciones se les puede llamar tmbien naturales o propias, las cuales la originan y mantienen fuerzas tales como las fuerzas elásticas o las gravitatorias que solo dependen de la posición y movimiento del cuerpo. Con amortiguamiento
En realidad, todas las vibraciones son amortiguadas hasta cierto grado por fuerzas de fricción. Estas fuerzas pueden ser provocadas por fricción seca, o fricción de coulomb, entre cuerpos rígidos, por fricción fluida cuando cuándo un cuerpo rígido se mueve en un fluido, o por fricción interna entre las moléculas de un cuerpo aparentemente elástico.
Sin amortiguamiento
Una función armónica de frecuencia ω = k m , que depende sólo de los parámetros físicos del problema k y m, pero no del tiempo ni de las condiciones iniciales. El sistema siempre vibrará en la misma frecuencia, que por esta razón se denomina FRECUENCIA PROPIA o NATURAL. -Vibraciones Forzadas (amortiguadas y no amortiguadas)
Las vibraciones son forzadas cuando las origina y mantienen fuerzas periódicas aplicadas exteriormente, fuerzas que no dependen de la posición ni del movimiento del cuerpo. Con amortiguamiento
El efecto del amortiguamiento provoca que la oscilación propia del sistema se anule después de cierto período de tiempo quedando sólo la acción de la fuerza excitadora estable. El término transitorio tendrá un comportamiento caracterizado por la relación entre las fuerzas elásticas y las fuerzas amortiguadoras del sistema, como ya es conocido. Sin amortiguamiento
Las fuerzas excitadoras pueden ser de diversas naturaleza influyendo esta característica en el comportamiento del sistema sobre el cual actúa. Por ejemplo, las máquinas rotatorias como las turbinas, bombas hidráulicas, etc., están sometidas a una frecuencia de rotación de acuerdo a su diseño. Si existe cierto desplazamiento del centro de masa respecto al centro de giro, sobre el rotor surgirá una fuerza excitadora que será proporcional a la frecuencia de rotación. -Sensores de vibración
Tambien conocido como Un acelerómetro es un dispositivo que mide la vibración o la aceleración del movimiento de una estructura. La fuerza generada por la vibración o el cambio en el movimiento (aceleración) hace que la masa
"comprima" el material piezoeléctrico, generando una carga eléctrica que es proporcional a la fuerza ejercida sobre él. Parte B. Análisis de Vibraciones - Composición del Espectro Vibratorio
La esencia del análisis espectral es descomponer la señal vibratoria en el dominio del tiempo en sus componentes espectrales en frecuencia. Esto permite, en el caso de las maquinas, correlacionar las vibraciones medidas generalmente en sus descansos, con las fuerzas que actúan dentro de ella. -Técnicas utilizadas en el Análisis Vibración (clasificación) - Análisis frecuencias
Su objetivo es relacionar en forma precisa la frecuencia de las vibraciones con la velocidad de rotación de la máquina. Determinar las causas que las generan: Vibraciones
propias
del
generadas por condiciones
funcionamiento de inapropiadas de
la
máquina.
Vibraciones
funcionamiento.
Vibraciones
provenientes de otras máquinas. Vibraciones generadas por fallas de la máquina. -Análisis de la Forma de Ondas
El análisis de la forma de ondas de la vibración en el tiempo a veces puede proveer información complementaria al análisis espectral. Este análisis es adecuado para reconocer los siguientes tipos de problemas: Impactos Rozamientos intermitentes Modulaciones en amplitud y frecuencias Transientes Truncaciones.
-Análisis de las Fases de las Vibraciones
Es un instrumento muy poderoso. La percepción puede que la medida de la fase es difícil de reunir o posiblemente que las lecturas son difíciles de comprender o interpretar. Algunas personas pueden creer que esas medidas de fase no ofrecen información útil. - Análisis de Orbita y posición del eje
La vibración en equipos rotarios puede ser caracterizada por una órbita cinética en cualquier punto a lo largo de su eje. Esta órbita describe como varía la posición del centro del eje en el tiempo. La forma de la órbita depende de las características dinámicas del eje, la ubicación axial en el rotor y la forma en que el equipo es excitado. Una de las fuerzas de excitación más importantes es el desbalanceamiento en el rotor, ya que la frecuencia de excitación es igual a la frecuencia de rotación del eje. Sin embargo existen otras formas de excitación, tales como la asimetría de la sección transversal, en la cual la frecuencia es igual a múltiplos de la frecuencia de rotación del eje. - Vibración en arranque y parada de Equipos
Para su realización se requiere la utilización de un analizador FFT y un fototaco. El analizador se encarga de recoger y almacenar el nivel global de vibración a la vez que el fototaco le envía la señal de la velocidad de giro del rotor en cada instante. Se requiere la utilización de un analizador rápido que permita en cortos períodos de tiempo almacenar un gran número de medidas. Parte C. Fallas en Equipos Rotatorios -Desbalanceo
Es una condición de una parte rotativa, donde el centro de masa no está situado en el centro de rotación. El desbalanceo existe en varias formas. El desbalanceo estático es la condición en la que el eje principal de inercia de un rotor está fuera del eje de rotación, y paralelo a este. Un rotor con desbalanceo estático buscará
una posición con el punto pesado hasta el fondo cuando se le coloca en una arista de presión nivelada. Teóricamente, el desbalanceo estático se puede corregir agregando una masa de corrección única. El desbalanceo de un par de fuerzas es la condición en la que el eje principal de inercia intersecta el eje de rotación en el centro de gravedad. Un rotor con desbalanceo de par de fuerzas será estable en cualquier posición en una arista de presión, pero producirá fuerzas de desbalanceo fuera de fase, en los rodamientos cuando está girando. La corrección del desbalanceo de par de fuerzas necesita dos masas de corrección. -Espectro vibratorio esperado
Relacionar de forma precisa la frecuencia de las vibraciones con la velocidad de rotación. Determinar para cada componente (frecuencia) vibratoria o grupos de componentes, la causa que la genere. -Dirección de la vibración
Un cuerpo en estado de rigidez no es la misma en todas las direcciones por lo cual se tendrá en lo general que la rigidez horizontal será menor a la vertical, por lo que al alcanzarse
diferencias
sustanciales (del
orden de
6
veces más rígidas) se podría dar origen incluso a problemas de resonancias. -Forma de Ondas Vibratorias
La forma de onda de este tipo de vibración es de forma sinusoidal y de amplitud constante.La existencia de un soporte como medio donde producir la vibración y poder transmitirla mediante ondas.
-Desalineamiento
Se dice que dos piezas o componentes de máquina se encuentran desalineadas cuando los ejes de la parte conductora (motriz) y conducida no tienen la misma
línea de centros. El desalineamiento puede ser paralelo, angular o una combinación de ambos.
Conclusión
El análisis de vibraciones para la monitorización de la condición de la maquina es el hecho de tomar lecturas de vibración y comprarlas con un nivel de alarmas prefijado. La parte más esencial y dificultosa de la implantación de un programa de mantenimiento predictivo es recopilar la información técnica referente a las maquinas, definir las condiciones de medida, recoger buenos datos de vibración que sean repetibles en el tiempo y establecer los puntos de partida.
Referencias bibliográficas
https://es.scribd.com/doc/117061425/vibraciones
Cohen, L. Time-Frequency Distributions. A Review. Proceeding of the IEEE, Vol 77, Nº7, pp. 941-981 (1989).
ftp://ftp.ni.com/pub/branches/latam/Mexico/COMAIN/analisis%20de%20vibr
acion%20para%20el%20mantenimiento%20predictivo%20de%20maquinari a.pdf
