Bombas Centrifugas

GUÍA DIDÁCTICA DE ESTUDIO MATENIMIENTO DE BOMBAS CENTRIFUGAS Carrera de Tecnología en Petróleos Sistema de Educación a Distancia

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL SISTEMA DE EDUCACIÓN A DISTANCIA CARRERA DE TECNOLOGÍA EN PETRÓLEOS

GUÍA DE ESTUDIOS DE LA ASIGNATURA

Mantenimiento de Bombas Centrífugas

PERIODO:

SEPTIEMBRE 2005 - FEBRERO 2006


DATOS PRELIMINARES DE LA ASIGNATURA 

MATERIA:

Mantenimiento de Bombas Centrífugas

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AREA:

Petróleos

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BIBLIOGRAFÍA:

SANDOW LEN, BALL MARTIN. División de Entrenamiento, Howel Corporation. (2da. Edición). API (1964-66) Eugene Gambril, American Oil Co. KARASSIK I, KRUTZSCH W, FRASER W. Pump Handbook. (2da. Edición). 1985. McGraw McGraw – Hill Book Company. MARKS. Manual del Ingeniero Mecánico. (8va edición). 2003. McGraw – Hill. COLLAZO JAVIER. Diccionario Enciclopédico de Términos Técnicos. (10ma edición). 1992. McGraw – Hill MENAUGHTON KENNETCH. Bombas: Selección y Mantenimiento Mantenimiento.. McGraw – Hill. México 1890. GOULD’S PUMPS COMPANY. Centrifugal Pump Fundamentals, Section TECH-A

http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/PIPING/Dimensionado%20de%20bombas.htm

http://www.doschivos.com/trabajos/Tecnologia/720.htm http://www.dliengineering.com/vibman-spanish/glennespanol-toc.htm



Númer o de hor as pr ogr amadas par a el estudio de esta mater ia: Una semana por cada capitulo.


DEL TUTOR 

NOMBRE:

Byr on O. Tor r re s G.

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TITULO:

Ingeniero Ingeniero Mecánico MBA

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EXPERIENCIA:

CEPE - REFINERÍA ESTATAL DE ESMERALDAS Inspección técnica, Departamento de Ingeniería, Planificación del Mantenimiento, Materiales y control de Bodegas en el Departamento de Abastecimientos. De 1987 a 1995. PETROINDUSTRIAL PETROINDUSTRIA L - COMPLEJO INDUSTRIAL SHUSHUFINDI SHUSHUFIND I De 1995 a 1996 PETROINDUSTRIAL PETROINDUSTRIA L - MATRIZ - QUITO De 1997 a la fecha. 

NÚMEROS TELEFÓNICOS:

OFICINA: 022560858

CASA: 022891422

MÓVIL: 098235381



CORREO ELECTRÓNICO:



HORARIO SEMANAL DE TUTORÍA PRESENCIAL:

Sábados de 9H00 a 12H00

btor r re s@petr oindustr ial.com.ec


Introducción.En la asignatura de Mantenimiento de Bombas Centrífugas, de la Carrera de Tecnología de Petróleos de la Universidad Tecnológica Equinoccial – UTE - Sistema de Educación a Distancia, se va ha fortalecer sus conocimientos prácticos con el respaldo de la parte teórica t eórica que es la que se estudiará. De haber la necesidad, el asesoramiento respectivo de esta materia lo podrá recibir en forma presencial de acuerdo al horario de tutorías de la carrera, así como también vía telefónica o correo electrónico de acuerdo a los requerimientos de la materia y las necesidades que ustedes encuentren en el desarrollo de esta guía. Este es un método de estudios que requerirá mucho de su deseo de aprender y nuestra participación como institución es coadyuvar esfuerzos a fin de que con la ayuda tutorial logremos el objetivo trazado en esta materia.

Información de la Asignatura 1. UTILIDAD PRÁCTICA PRÁCTICA DE LA MATERIA El propósito de esta materia es proporcionarle al estudiante, en primera instancia conocimientos generales sobre bombas centrífugas, para luego darle a conocer métodos de la mas reciente tecnología de mantenimiento de maquinaria para técnicos que están trabajando en estas áreas, para lo cual es necesario estudiar los principios de la teoría de vibraciones, y el análisis de las mismas, aplicadas a la determinación de las características de operación de las máquinas y sus deficiencias. En la asignatura denominada “Mantenimiento de Bombas Centrífugas” para su correcta comprensión se requiere que conforme se avance en el tratamiento, usted vaya desarrollando herramientas necesarias para el complemento de la materia. Usted deberá sentir con este estudio la necesidad de pensar, imaginar, crear conceptos que permitan tomar las correspondientes decisiones en mejora del desarrollo de su empresa y el conocimiento de sus equipos a manejar. Debe estudiar todos y cada uno de los contenidos del texto básico seleccionado para esta asignatura y respaldar su aprendizaje con consultas en manuales y bibliografía alterna disponible en cada área correspondiente de trabajo, esto afianzará en mayor forma sus conocimientos. Señor estudiante tenga en cuenta que, solo trabajando mucho y de manera continua, es la única forma de comprender un tema tan especial como este. Los contenidos de esta asignatura, se han dividido en cuatro capítulos los cuales deberán ser desarrollados por el estudiante para ser evaluados en las pruebas respectivas en los dos períodos, estos son los siguientes en su orden: Generalidades, mantenimiento de bombas centrífugas, introducción al fenómeno de las vibraciones y monitoreo de vibración en máquinas. Esto implica que el estudiante deberá tener conocimientos básicos relacionados con esta área, haber manejado instrumentos o tener una relación directa con los mismos en áreas inherentes a su aplicación, servicio o mantenimiento. mantenimiento.


Orientaciones para el Estudio Para que el estudio resulte significativo, el alumno debe aprender a estudiar por si mismo, es importante que se imponga un horario mínimo para su estudio. Las orientaciones dadas son referencias que conducen al logro de las metas propuestas, es necesario poner en juego todas sus capacidades, habilidades, destrezas e iniciativas personales. Su compromiso es emprender un estudio serio y ponderado de esta asignatura. A continuación le sugerimos algunas estrategias de estudio – trabajo.  Lea comprensivamente todos los contenidos  Subraye en el proceso las ideas principales y con otro color las ideas secundarias  Observar y analizar detenidamente los gráficos  Al terminar cada tema, elaborar fichas, las cuales resuman acertadamente el tema, para lo cual se sugiere utilizar, cuadros, mapas conceptuales, gráficos estructurados, que ayuden a su estudio.  Correlacionar los fundamentos teóricos con la práctica.  Resolver las auto evaluaciones propuestas una vez que ha terminado el tema, hágalo sin revisar el texto, con el fin de medir sus conocimientos; si sus respuestas no son correctas, se sugiere revisar nuevamente el tema. RESUMEN DE CADA CAPÍTULO ACTIVIDADES RECOMENDADAS EN CADA ÍTEM AUTO EVALUACIONES PARA CADA CAPITULO PRIMER TRABAJO Y EVALUACIÓN A DISTANCIA SEGUNDO TRABAJO Y EVALUACIÓN A DISTANCIA 2. OBJETIVO GENERAL a. b. c. d. e.

Hacer un repaso general acerca de las bombas centrifugas. Plantear un enfoque moderno del mantenimiento de equipo rotativo. Introducción al análisis de los fenómenos del análisis de las vibraciones. Monitoreo de las vibraciones en las maquinas rotativas. Estimación de la gravedad de la vibración.

3. OBJETIVOS ESPECIFICOS a. Hacer una revisión de aspectos generales de las bombas centrífugas, sobre todo aquellos que

influyen en un mantenimiento adecuado, como: conocer que tipo de bombas centrífugas existen; principios técnicos de operación; procedimientos de arranque y parada; fenómenos de cavitación. b. Análisis de los tipos de mantenimiento que se establecen en las industrias, los avances tecnológicos y mejoras en las aplicaciones de mantenimiento y las ventajas de establecer un mantenimiento proactivo en los equipos. c. En el capitulo # 3 se hace una revisión del fenómeno de las vibraciones, unidades de vibración, estructuras metálicas y las frecuencias naturales, análisis de frecuencias, transductores de vibración, análisis del espectro.


d. Realizar un análisis del monitoreo de vibración en maquinas, ubicación de los puntos de prueba,

orientación de los sensores de vibración, calentamiento de las maquinas, espectro de referencia y comparación y evaluación, aplicaciones practicas, análisis de vibración manual, desalineación, fuentes de vibración, estimación de la gravedad de la vibración.

4. ESTRUCTURA DEL TEXTO GUIA El módulo se ha dividido en cuatro capítulos, CADA UNO DEBE SER ESTUDIADO EN UNA SEMANA, LO QUE EQUIVALE A UN TOTAL DE 4 SEMANAS. PRIMERA SEMANA SEGUNDA SEMANA TERCERA SEMANA CUARTA SEMANA

Capítulo I Capítulo II Capítulo III. Capítulo IV

SEMANA DE RECUPERACIÓN la ultima luego de los 4 exámenes y tutorías LOS TRABAJOS DEBERAN SER ENTREGADOS COMO REQUISITO PARA PRESENTARSE AL EXAMEN CORRESPONDIENTE. SE PODRA ENTREGAR EL TRABAJO Y DAR EL EXAMEN MAXIMO DOS SEMANAS LUEGO DE LA FECHA CORRESPONDIENTE. 5. ESTRUCTURA DE LAS UNIDADES DE ESTUDIO a) La presente guía está compuesta por cuatro (4) CAPÍTULOS DE ESTUDIO que serán desarrolladas en dos períodos. (Las Unidades 1 y 2 primer período; las Unidades 3 y 4 segundo período). b) Al inicio del desarrollo teórico de la materia se cuenta con el APÉNDICE en el cual se especifica cada CAPÍTULO DE ESTUDIO con los TEMAS Y SUBTEMAS a tratar. c) En cada CAPÍTULO DE ESTUDIO consta una ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE la misma que permite poner en práctica los conocimientos obtenidos con la lectura comprensiva del material sugerido en cada unidad. Tiene estrecha relación con los temas tratados. Evalúa el aprendizaje en función de los objetivos propuestos. Y contiene preguntas de reflexión, análisis, síntesis, de aporte personal, de conclusiones y de toma de decisiones fundamentalmente Tomando en cuenta que son cuatro (4) CAPÍTULOS DE ESTUDIO a ser analizadas en dos períodos, éstas incluyen las ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE constantes en cada una de ellas, cuyo desarrollo se constituye en un indicador de su desempeño de los temas abordados, mismas que deberán entregarse oportunamente en las fechas determinadas en la programación respectiva. En éste punto es necesario resaltar, que la metodología utilizada para la resolución de las cuatro (4) Actividades de Aprendizaje se basa en primer lugar, en el conocimiento teórico, resultado de una lectura comprensiva y analítica, para luego desarrollar la aplicación práctica de cada uno de los temas. Cabe señalar, que para realizar las Actividades de Aprendizaje de ésta materia es importante que se familiarice con las técnicas de síntesis e interpretación de información, tales como: cuadros sinópticos,


diagramas, mapas conceptuales, mapas mentales. Si usted no recuerda éste tipo de herramientas, solicite mi asesoría a fin actualizar sus conocimientos y poder hablar el mismo lenguaje técnico que facilite su estudio con buenos resultados. 6. FORMA DE EVALUACION Es recomendable que para facilitar su evaluación no altere el contenido de las preguntas y mantenga la misma numeración secuencial de éstas. Cabe señalar, que siendo usted el protagonista de su formación, ésta guía de estudio que está desarrollada de una manera programada y secuencial, le facilitará el análisis y estudio teórico y la aplicación práctica correspondiente, con sujeción a las instrucciones de cada unidad temática y cumpliendo las actividades académicas de una manera oportuna, clara y técnica. La evaluación global de todos estos trabajos equivale a un 40% de la nota global, el 60% corresponderá a las evaluaciones presénciales que usted deberá rendir al final de cada capítulo, es decir al fin de cada semana. La nota correspondiente se dividirá para los trabajos prácticos que se presentes idénticos, a menos que sean trabajos grupales. EXAMENES Y TRABAJOS DE SUSPENSION ULTIMA SEMANA DEL MODULO


BOMBAS CENTRIFUGAS APÉNDICE CAPITULO I. Generalidades 1. 1.1 Introducción 1.2 BOMBAS: Principio y Funcionamiento 1.3 Clasificación de Bombas 1.3.1 Bombas de Rotor Múltiple 1.3.2 Tipos de Bombas Reciprocantes 1.3.3 BOMBAS CENTRÍFUGAS 1.3.3.1 Formas del Rodete 1.3.3.2 Clasificación Según el Tipo de Succión 1.3.3.3. Clasificación Según el Numero de Impulsores Empleados 1.3.3.4 Clasificación Según la Trayectoria del Líquido en el Impulsor 1.3.3.5. Formas de Colocación de las Bombas 1.3.3.6 Clasificación Según la Carcaza 1.3.3.7 Variantes Constructivas de las Bombas 1.3.3.8 Acoplamiento de Ejes 1.3.3.9 Principios Técnicos de Operación de las Bombas Centrífugas 1.3.3.10 Operación de Bombas Centrífugas con Flujos Reducidos 1.3.3.11 Cebado 1.3.3.12 Calentamiento 1.3.3.13 Montaje de impulsores 1.3.3.14 Bombas de doble cubierta 1.3.3.15 Verificaciones finales antes del arranque 1.3.3.16 Procedimientos de arranque y parada 1.3.3.17 Servicios auxiliares en bombas de repuesto 1.3.3.18 Reglas generales para la operación de bombas 1.3.3.18.1 Estrangulación de la succión de la bomba 1.3.3.19 Métodos para Reducir el Empuje Axial 1.3.3.20 CAVITACION 1.3.3.21 La cabeza en una bomba centrífuga 1.3.3.22 La eficiencia 1.3.3.23 La velocidad específica 1.3.3.24 CONCLUSIONES 2 2.1 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3

CAPITULO II. MANTENIMIENTO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Introducción Metas de programas de Mantenimiento Panorama Histórico ¿Donde estamos el día de hoy? Componentes de un Programa de Mantenimiento


2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.4.1 2.3.4.2 2.4 2.4.1 2.4.2

Mantenimiento: Funcionar - hasta - Fallar Mantenimiento periódico preventivo. Mantenimiento predictivo Mantenimiento Pro Activo Alineación de Precisión Instalaciones nuevas Estudio de casos Coeficiente de Mérito Fallas de Máquinas Específicas

3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21.1 3.21.2 3.21.3 3.21.4 3.21.5 3.21.6 3.22.1 3.22.1.1 3.22.1.2 3.22.1.3 3.23 3.23.1 3.23.2 3.23.2.1 3.23.2.2

CAPITULO III. Introducción al Fenómeno Vibración Que es Vibración? Movimiento Armónico Sencillo Ecuaciones de movimiento Dinámica de Sistemas Mecánicos Medición de Amplitud de Vibración El Concepto de Fase Unidades de Vibración Resumen de Unidades de Amplitud Desplazamiento, Velocidad y Aceleración Consideraciones acerca de la Energía y la Fuerza Estructuras Mecánicas Frecuencias Naturales Resonancia Sistemas Lineales y No Lineales Definición de linealidad. No linealidades en Sistemas No linealidades en Máquinas rotativas Análisis de Frecuencia Porque llevar a cabo un Análisis de Frecuencia? Como hacer un Análisis de Frecuencia Señales Estacionarias Señales Deterministas Señales no estacionarias Ejemplos de algunas Ondas y sus Espectros Efectos de Modulación Pulsos Transductores de vibración El Sensor de Proximidad El Sensor de Velocidad. El Acelerómetro El analizador TRF Fondo Análisis de Espectro Formas de la Transformada de Fourier La Serie de Fourier


3.23.2.3 3.23.2.4 3.23.2.5 3.23.2.6 3.23.2.7 3.23.2.8 3.23.2.9 3.23.2.10 3.23.2.11 3.23.2.12 3.23.2.13 3.23.2.14 3.23.2.15

Los Coeficientes de Fourier La Transformada Integral de Fourier La Transformada Discrecional de Fourier La Transformada Rápida de Fourier Conversión de Análogo a Digital Formación de aliases Fugas La Ventana Hanning Proceso de Traslape El Efecto de Palizada Promediando Promediando en Tiempo Síncrono. Trampas en la TRF

4 4.1 4.2 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.3.6 4.3.7 4.3.8 4.3.9 4.3.10 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.4.1 4.4.4.2 4.4.5 4.4.6 4.4.7 4.4.8 4.5 4.5.1 4.5.2 4.6 4.7 4.7.1

CAPITULO IV. Monitoreo de Vibración en Máquinas Introducción Historia del análisis de vibración y su uso en el mantenimiento de maquinaria Aspectos Prácticos en la Medición de Vibración Ubicación de los Puntos de Prueba Orientación de los Sensores de Vibración Mediciones Triaxiales Ejemplos de Orientación. Bloques de Montaje para Sensores - "Bloqueo" Estrategias de Pruebas para Inspecciones de Vibración Condiciones de Prueba Condiciones de operación Calentamiento Inspección Visual El Concepto de Comparación de Espectros Parámetros de Medición de Vibración Programa de Pruebas de Maquinaria Elaborar Tendencias El Espectro de Referencia Señales de Vibraciones Promediadas La Máscara del Espectro Frecuencias Forzadas El Eje de Frecuencias Normalización de orden La Evaluación de Espectros de Vibración de Maquinaria Análisis en el Dominio del Tiempo La Forma de Onda vs. el Espectro Que Podemos Aprender de la Forma de Onda? Promedio en Tiempo Síncrono Aplicaciones Prácticas Reducción de ruido extraño


4.7.1.1 4.7.1.2 4.7.1.3 4.7.2 4.8 4.8.1 4.9 4.9.1 4.9.2 4.10 4.10.1 4.10.2 4.11 4.11.1 4.11.2 4.11.2.1 4.11.2.2 4.11.3 4.11.3.1 4.12 4.12.1 4.12.1.1 4.12.1.2 4.12.1.3 4.12.1.3.1 4.12.1.3.2 4.13 4.13.1 4.13.1.1 4.13.1.2 4.13.1.3 4.13.1.3.1 4.13.1.3.2 4.13.1.3.3 4.14 4.14.1 4.14.2 4.14.3 4.14.4 4.14.5 4.14.6 4.15 4.15.1 4.15.2 4.15.3 4.15.4

Ambientes ruidosos Excitación de la Frecuencia de Línea Máquinas activadas por bandas Cajas de Engranes Análisis Cepstro Terminología Cepstro Propiedades Estadísticas de Señales de Vibración Probabilidad de la Distribución de Amplitudes Kurtosis Demodulación de Amplitud Modulación de Amplitud en señales de Vibración en Máquinas Demodulación de Amplitud Aplicada al Análisis de Rodamientos Análisis Fundamental de Causas de Fallas Definiciones Técnicas AFCF Medición de Fase El Espectro Cruzado Mobilidad de rodamiento Formas de flexión en Operación Análisis de Vibración Manual Pasos iniciales La Guía para Pruebas y Análisis de Vibración Análisis de Espectros Paso a Paso Identificar el pico de Primer Orden (1x) Máquina con un Eje Máquina de Ejes Múltiples Diagnóstico de Máquinas Desbalanceo Calcular la fuerza de desbalanceo Desbalanceo de par de Fuerzas Gravedad de Desbalanceo Desbalanceo en máquinas montadas verticalmente Desbalanceo en máquinas sobresalientes Fuentes de Desbalanceo Desalineación Desalineación paralela Desalineación Angular Desalineación General Efectos de la Temperatura en la Alineación Causas de Desalineación Eje flexionado Chumaceras Remolino de aceite (Oil Whirl) Latigazo de aceite Holgura de rodamiento Rodamientos de Empuje


4.16 Rodamientos con Elementos rodantes 4.16.1 Desgaste en Rodamientos con elementos rodantes 4.16.2 Bandas Laterales 4.16.3 Rodamientos con Elementos rodantes Desalineados (Chuecos) 4.16.4 Holgura de rodamientos con elementos rodantes 4.16.5 Holgura mecánica 4.16.6 Holgura rotativa 4.16.6.1 Holgura no rotativa 4.16.7 Vibración Inducida Eléctricamente 4.16.7.1 Motores eléctricos a Corriente Alterna (CA) 4.16.7.2 Motores síncronos 4.16.7.3 Motores a Inducción 4.16.8 Fuentes de Vibración 4.16.8.1 Vibración relacionada con el Deslizamiento 4.16.8.2 Frecuencia de Paso de Ranuras 4.16.8.3 Láminas en corto 4.16.9 Fuentes mecánicas de Vibración en Motores 4.16.9.1 Flexión termal del Rotor 4.16.9.2 Excentricidad en el espacio de Aire 4.16.9.3 Holgura en el Rotor 4.16.9.4 Rotor excéntrico 4.16.9.5 Holgura en enrollamientos 4.16.10 Problemas de Barra del Rotor 4.16.11 Monitoreo de la Barra del Rotor por Análisis de la Corriente del Motor 4.16.12 Motores C. D. 4.17 TURBINAS 4.17.1 Diagnósticos de Turbina 4.18 BOMBAS 4.18.1 Bombas centrífugas 4.19 Tablas de Resumen Diagnóstico 4.19.1 Desbalanceo 4.19.2 Desalineación 4.19.3 Ejes con Flexión 4.19.4 Problemas de Rodamientos con Gorrones 4.19.5 Problemas de Rodamientos con Elementos Rodantes 4.19.6 Holgura Mecánica 4.19.7 Problemas de Motor Eléctrico 4.19.8 Problemas de Bomba 4.19.9 Problemas de Turbinas 4.19.10 Problemas de Ventiladores 4.19.11 Problemas de Compresor 4.19.12 Problemas de Bandas 4.19.13 Problemas de engranes 4.20 ESTIMACION DE LA GRAVEDAD DE LA VIBRACION 4.20.1 Niveles de Vibración absolutos


4.20.1.1 4.20.1.2 4.20.1.3 4.20.1.4 4.20.1.5 4.21

Tabla Rathbone Norma ISO 2372 MIL-STD-167-1 y MIL-STD-167-2 Especificación Técnica NAVSEA S 9073 - AX SPN 010/MVA Normas Comerciales (Tabla DLI de Gravedad de Vibración en Maquinaria) GLOSARIO


1.

CAPITULO I. Generalidades

1.1

INTRODUCCIÓN

Las bombas son de gran importancia en el traslado de fluidos, debido a su capacidad de producir vacío, con lo cual se puede empujar el fluido hacia donde se desee transportar. Existe una infinidad de bombas las cuales tienen distintas funciones, todo depende del tipo de fluido, de la temperatura a la cual se va a transportar y la presión que soportará. Así surgen las bombas centrífugas que fundamentalmente son máquinas de gran velocidad en comparación con las de movimiento alternativo, rotativas o de desplazamiento. Funciona a altas velocidades, acopladas directamente al motor de accionamiento, con lo que consigue que las pérdidas por transmisión sean mínimas. Una bomba o una máquina soplante centrífuga consta esencialmente de uno o más rodetes provistos de alabes, montados sobre un árbol giratorio y cerrados en el interior de una cámara de presión denominada cubierta o carcaza. 1.2

BOMBAS

Principio y Funcionamiento: Un equipo de bombeo es un transformador de energía, mecánica que puede proceder de un motor eléctrico, térmico, etc. Y la convierte en energía, que un fluido adquiere en forma de presión, de posición y de velocidad. Así se tendrán bombas que funcionen para cambiar la posición de cierto fluido. Por ejemplo la bomba de pozo profundo, que adiciona energía para que el agua del sub-suelo se eleve a la superficie. Un ejemplo de bombas que adicionan energía de presión sería una bomba en un oleoducto, en donde las cotas de altura así como los diámetros de tuberías y consecuentemente las velocidades fuesen iguales, en tanto que la presiones fuesen iguales, la presión es incrementada para poder vencer las perdidas de fricción que se tuviesen en la conducción. Existen bombas que trabajan con presiones y alturas iguales que únicamente adicionan energía de velocidad. Sin embargo a este respecto hay muchas confusiones en los términos presión y velocidad por la acepción que llevan implícita de las expresiones fuerza-tiempo. En la mayoría de las aplicaciones de energía conferida por la bomba es una mezcla de las tres. Las cuales se comportan de acuerdo con las ecuaciones fundamentales de Bernoulli de la mecánica de fluidos. Lo inverso a lo que sucede en una bomba se tiene en la turbina, la cual transforma en sus diferentes componentes la energía de un fluido citadas en energía mecánica. Para una mayor claridad, buscando una analogía con las máquinas eléctricas, y para el caso específico del agua, una bomba sería un generador hidráulico, en tanto que una turbina sería un motor hidráulico. Normalmente un generador hidráulico (bomba) es accionado por un motor eléctrico, térmico, etc. mientras que un motor hidráulico (turbina) acciona un generador eléctrico.


Tratándose de fluidos compresibles el generador suele llamarse compresor y el motor puede ser una turbina de aire, gas o simplemente un motor térmico. Antes de conocer los fundamentos de operación de las bombas es necesario distinguir las diferentes clases de bombas que existen, y para esto la clasificación dada por el “Hidraulic Institute” de EE.UU. (1984) parece ser la más adecuada. Existe una diversidad de clasificación de bombas que ocasionalmente puede causar confusión al intentar ubicarlas dentro de un cierto tipo, clave u otra distinción, sin embargo la más adecuada para propósitos de este trabajo es la proporcionada por el instituto de Hidráulica de los. EE.UU. Esta clasificación toma en cuenta la forma cómo el fluido se desplaza dentro de los elementos de la bomba, así para aquellos en los que el fluido se desplaza a presión dentro de una carcaza cerrada, como resultados del movimiento suavizada de un pistón o embolo, se le denomina “bombas de desplazamiento positivo”, mientras que las bombas en las cuales el fluido es desplazado por el movimiento circular de uno o varios impulsores provistos de alabe, se les denomina “Bombas Centrifugas” y es en el presente trabajo a estas últimas a las que se hará referencia. 1.3

CLASIFICACION DE BOMBAS


La clasificación anterior parece ser la más adecuada sin embargo, puede ser útil conocer dentro de esta clasificación algunas características o situaciones que ayudara a seleccionar la bomba más adecuada. Si por ejemplo estás pueden ser clasificadas de la siguiente manera; según el sistema donde funcionarán o la forma física de ella. Para la primera clasificación que es conocer el sistema donde la bomba tendrá su funcionamiento. Consiste en saber si la bomba succionara del recipiente y con alturas variables o si la bomba se instalará en un sumidero o en una fosa. Así mismo en necesario el liquido que la bomba manejará: si con volátiles, viscosos, calientes o pastas aguadas, que así se manejará el concepto de densidad y partículas que la bomba pueda impulsar. Respecto a la forma física de la bomba se debe tener en cuenta que existen bombas de eje horizontal o vertical, ambas de empujes centros o de desplazamiento positivo, baja o alta velocidad, también la especificación de los materiales deben ser compatibles con los líquidos que se bombearán. Una practica común es definir la capacidad de una bomba con el número adimensional llamado velocidad específica, que se describe posteriormente que es función del número de revoluciones a las que giren sus partes rotatorias, de esta forma puede ser de alta o baja velocidad.

BOMBAS DE ROTOR MÚLTIPLE: 1.3.1 Dentro de esta clase de bombas se encuentran las siguientes:  Tornillo  Lóbulo  Bloque de Vaivén Mucho de este tipo de bombas tendrán funcionamiento adecuado durante largo tiempo cuando bombean líquido; la descarga neta de líquido se reducirá mucho si una parte del caudal, dentro de la bomba, es una mezcla de gas y liquido o de aire y liquido. Por ello siempre es necesario asegurar una


presión o carga adecuada de succión para que la bomba se llene por completo con líquido y funcione sin cavitación.

TIPOS DE BOMBAS RECIPROCANTES: Existen básicamente dos tipos: de acción directa, movidas por vapor y las bombas de potencia. Existen muchas modificaciones de los diseños básicos, construidas para servicios específicos en diferentes campos algunas se clasifican como bombas rotatorias por los fabricantes, aunque en realidad utilizan el movimiento recíprocamente de pistones o émbolos para asegurar la acción de bombeo. 1.3.2

La clasificación de estas es:  Pistón  Embolo  Diafragma

BOMBAS CENTRIFUGAS 1.3.3 CLASES, TIPOS Y COMPONENTES PRINCIPALES: Las bombas centrifugas se fabrican en dos tipos: horizontales y el verticales. Las bombas horizontales tienen un propulsor vertical conectado a un eje horizontal. La bomba de tipo vertical consta de un propulsor horizontal conectado a un eje vertical. La bomba centrifuga funciona bajo el principio de la centrifugación, en estas bombas el motor o cualquier otro medio que las accione hace girar una hélice con las aspas sumergidas en agua o liquido y encerradas en un estuche. El agua penetra en la caja e inmediatamente en el flujo del centro de dicho impulsor hacia los bordes del mismo o a la parte exterior de la caja donde se eleva con rapidez la presión de la carga. Para aligerar esta presión, el agua escapa por el tubo de salida. La bomba centrifuga no funciona hasta que la caja queda totalmente llena de agua o cebada. Tanto las verticales como las horizontales succionan liquido dentro de sus propulsores, por lo que deben ser instaladas a solo unos cuatro metros sobre la superficie del liquido. En estas condiciones el tipo vertical tiene mayor ventaja, porque puede bajarse a la profundidad del nivel del líquido a bombear y el eje vertical es lanzado a la superficie donde está el motor. La bomba centrifuga se limita al bombeo en los depósitos de agua, lagos o pozos poco profundos, donde la succión no es mayor que 6 metros. La bomba centrifuga horizontal es la más usada, cuesta menos, es fácil de instalar y es más accesible para su inspección y mantenimiento, sin embargo, requiere mayor espacio que la bomba de tipo vertical. En la siguiente figura se muestra una bomba horizontal típica.


Figura 1. SECCIÓN TRANSVERSAL DE UNA BOMBA CENTRIFUGA HORIZONTAL Existen varias formas de clasificar las bombas centrifugas y entre ellas se tienen las siguientes: 1.3.3.1 FORMAS DEL RODETE Rodete de alabes Para la impulsión de medios limpios se utilizan bombas centrífugas equipadas con rodete normal. Comenzando con el de tipo radial y según aumenta el caudal deseado, pasando por el tipo radial el semiaxial, se llega hasta la aplicación del rodete axial para grandes caudales con pequeñas alturas de impulsión.

Rodete ) radial ∗

Rodete semiaxial ) cerrado ∗


Rodete semiaxial abierto

Rodete semiaxial

) cerrado, de doble entrada

∗∗

Rodete axial

*) No se representa el corte del alabe. alabe. **) Es posible también también emplear rodete rodete monocanal monocanal con estrechamiento mínimo, para mejorar mejorar el rendimiento de la bomba.

Rodetes de canal Para impulsar medios contaminados acompañados de sólidos se utilizan rodetes de paso amplio como el de tipo monocanal que no presenta estrechamiento alguno desde la entrada hasta la salida ( llamado de paso esferoidal)

Rodete monocanal ) cerrado ∗

Rodete bicanal ) cerrado ∗


Rodete tricanal ) cerrado ∗

Rodetes de alabes especiales Para líquidos contaminados con contenido de gas

Rodete abierto de tres alabes

Rodete de paso integral, también llamado rodete desplazado o retraído.

Rodete estrella De modo predominante en bombas centrífugas autoaspirantes para líquidos limpios.

Rodete estrella para bomba de canal lateral

Rodete periférico Para medios limpios, pequeños caudales y elevadas alturas de impulsión.


Rodete periférico

1.3.3.2

CLASIFICACIÓN SEGÚN EL TIPO DE SUCCIÓN:

Los cuales pueden ser: Simple succión Doble succión Las bombas de simple succión admiten agua solo por un lado del impulsor, mientras que las de doble succión lo hacen por ambos lados. Las bombas de doble doble succión lo hacen por ambos lados. lados. Hay que anotar que las las bombas de doble succión funcionan como si existieran doble (dos) impulsores, uno en contra posición del otro y esto elimina el problema de empuje axial. Otra ventaja es es la seguridad con la que que trabajan frente a la cavitación, ya que el área de admisión del agua es superior a las de las bombas de simple succión. succ ión. 1.3.3.3.

CLASIFICACIÓN SEGÚN DEL NÚMERO DE IMPULSORES EMPLEADOS:

Bombas de una fase Bombas de múltiples fases Las bombas de una sola fase son las que la carga o altura manométrica total obtenida es proporcionada por un único impulsor. Ahora la bomba de múltiples fases alcanza su altura manométrica o carga con dos o más impulsores, actuando en serie en una misma carcaza y un único eje, es por esto que las bombas de múltiples fases es utilizada en cargas c argas manométricas muy altas. 1.3.3.4

CLASIFICACIÓN SEGÚN LA TRAYECTORIA DEL LÍQUIDO EN EL IMPULSOR:

Bombas de flujo Radial En este tipo de bomba el líquido penetra al impulsor en dirección paralela al eje de la bomba y sale en dirección perpendicular perpendicular al eje del impulsor. Las cargas manométricas manométricas a manejar son altas. altas. Bombas de flujo Axial Aquí el líquido penetra axialmente en el impulsor y su salida es en la misma dirección, es utilizada para cargas manométricas bajas.


Bombas de flujo Mixto El flujo penetra axialmente en el impulsor y sale en una dirección intermedia entre radial y axial, las cargas manométricas manejadas son medias. 1.3.3.5. FORMAS DE COLOCACIÓN DE LAS BOMBAS El modo de montaje de una bomba se determina por la posición de su s u eje  Dirección del eje, horizontal o vertical, la posición de  sus patas, abajo o a la altura del eje, la posición de la  máquina de accionamiento la distribución de  pesos de bomba y máquina de accionamiento (véase fig. 36 y 37)


1.3.3.6

CLASIFICACIÓN SEGÚN LA CARCAZA:

Bombas con Carcaza Tipo Voluta. La carcaza en este tipo de bombas es de voluta o espiral y no tienen paletas difusoras como se ve en la figura que sigue:

Figura 7. Bombas con Carcaza Tipo Voluta


La voluta recibe el líquido que sale del impulsor y transforma la mayor parte de la energía cinética en energía de presión. El área de la sección transversal de la voluta aumenta progresivamente en el arco de 360º descrito en torno al impulsor. Debido a que la voluta no es simétrica existe un des-balance de presiones a lo largo de la misma, lo cual origina una fuerza radial muy considerable en caso de que la bomba trabajara fuera del punto de rendimiento optimo la magnitud de este empuje radial puede compensarse con un aumento del diámetro del eje con un sobre dimensionamiento de los cojinetes, lo que encarece la bomba.

Bombas de difusor o Bombas-turbina: Este tipo de bomba se caracteriza por poseer, fijas a la carcaza, paletas direccionadoras del flujo de liquido que sale del impulsor, el que recorre el camino establecido por las paletas fijas, a lo largo de las cuales ocurre la transformación de energía cinética en energía de presión. Hay que hacer notar que las bombas con difusor presentan el serio inconveniente de proporcionar el choque entre las partículas de agua a la entrada de difusor, cuando la bomba trabaja en un punto deferente al de diseño. Si existe una alteración en el funcionamiento de la bomba, en relación a lo considerado en el diseño, cambia el ángulo de salida de los diferentes líquidos, pero no se altera el ángulo de los difusores, presentándose el choque entre partículas, con la consecuente perdida de eficiencia de la máquina. Las bombas con difusores fueron muy utilizadas al inicio del desarrollo de las bombas centrifugas pero fueron perdiendo importancia al perfeccionarse las técnicas para construir carcazas.


1.3.3.7 VARIANTES CONSTRUCTIVAS DE LAS BOMBAS (Ejemplos de selección) Se diferencian en base a las siguientes principales características, según se expresa en las Fig. A a F.

Fig. A.- De flujo simple, monocelular, rodete en voladizo, p. ej. bomba química normalizada

Fig. B.- De doble flujo, rodete soportado en ambos extremos, p .ej. bomba para acueductos, oleoductos etc.

Fig. C.- Multicelular, rodete soportado en ambos extremos, p .ej. bomba centrífuga de alta presión de montaje escalonado


Fig. D.- Bomba monobloque

Fig. E.- Bomba vertical de eje sumergido, p. ej. bomba química tipo sumidero


Fig. F.- Motobomba sumergible, p .ej. motobomba sumergible para aguas residuales

1.3.3.8 ACOPLAMIENTO DE EJES Los acoplamientos utilizados en los ejes de bombas centrífugas a las unidades motrices pueden agruparse en rígidos y flexibles o elásticos. Los acoplamientos rígidos sirven, ante todo, para la unión de ejes perfectamente alineados. Desviaciones mínimas originan esfuerzos adicionales considerables en el acoplamiento así en los ejes. Se diferencian:     

Acoplamientos de casquillos Acoplamientos de manguito Acoplamientos dentados Acoplamientos de disco (DIN 758, DIN 759) Acoplamientos de brida (DIN 760)

El acoplamiento flexible según DIN 740 es un acoplamiento elástico cuyos elementos de unión están exentos de deslizamiento entre accionamiento y máquina accionada, que compensa las deficiencias de alineación radial y angular así como las demandas de esfuerzos bruscos (fig. 45). La flexibilidad se logra de diversas maneras, mediante deformaciones amortiguadoras y elementos elásticos de goma, cuya duración depende, en buena medida, de una correcta alineación. En la figura 46 se representan los tipos de acoplamiento elástico de uso frecuente. A modo de ejemplo, en la figura 47 se expone un acoplamiento de casquillo espaciador que permite extraer el rotor de la bomba, sin necesidad de desmontar su carcasa ni el motor de accionamiento (ejecución de proceso).

Fig. 45 Defectos de alineación


Fig. 46 Tipos de acoplamiento (ejemplo)

Fig. 47 Bomba con acoplamiento de casquillo espaciador

1.3.3.9

PRINCIPIOS TÉCNICOS DE OPERACIÓN DE LAS BOMBAS CENTRIFUGAS

Generalmente las bombas centrifugas se seleccionan para una capacidad y carga total determinadas cuando operen a una velocidad especifica. Estas características se conocen como condiciones especificadas de servicio y, con pocas excepciones, representan las condiciones en las que la bomba operará la mayor parte del tiempo. La eficiencia de la bomba deberá ser la máxima para estas condiciones de servicio, y así se seleccionan las bombas siempre que sea posible. Con frecuencia, sin embargo, se requiere que las bombas operen a capacidades y cargas que difieren considerablemente de las condiciones especificadas. Son un ejemplo las aplicaciones para servicios de centrales de fuerza a vapor, en las que las bombas de alimentación de la caldera, de condensado y drenaje de calentadores, pueden sujetarse a descargar a la caldera un flujo que puede variar de la capacidad total a cero, dependiendo de la carga que tiene en el momento el turbogenerador. Las bombas de circulación de condensado están sujetas a variaciones algo menores, pero, sin embargo, estas bombas pueden operar contra cargas totales muy variables y, por lo tanto, a distintas capacidades. Las bombas de servicio general en una gran variedad de aplicaciones también pueden sujetarse a operaciones con flujos muy variables.


Es muy importante, por lo tanto, que el usuario de bombas centrifugas se familiarice con los efectos de operar las bombas a capacidades y cargas distintas a las especificadas y con las limitaciones impuestas sobre esa operación por consideraciones hidráulicas, mecánicas o termodinámicas. 1.3.3.10 OPERACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS CON FLUJOS REDUCIDOS A efecto del empuje radial en las bombas de voluta, aun las bombas de doble voluta no siempre son apropiadas para operar con todos los flujos hasta cero. Por lo tanto, es imperativo considerar las limitaciones de los mínimos flujos recomendados para operación continua dados por el fabricante. Otro problema de las bombas centrifugas se presenta por la operación con flujos extraordinariamente reducidos, el problema termodinámico causado por el calentamiento del líquido manejado por la bomba. La diferencia entre los caballos de fuerza al freno consumidos y los caballos de fuerza hidráulicos desarrollados representa las pérdidas de energía dentro de la propia bomba, excepto una pequeña cantidad que se pierde en los cojinetes de la bomba. Estas pérdidas de energía se convierten en calor y transmiten al líquido que pasa por la bomba. Si la bomba está operando contra una válvula completamente cerrada, las pérdidas de energía son iguales a los caballos de fuerza al freno con descarga cerrada y, como no se origina ningún flujo por la bomba, toda esta fuerza se gasta en calentar la pequeña cantidad de líquido contenido en el cuerpo de la bomba. Al ocurrir este proceso, la misma cubierta de la bomba se calienta y cierta cantidad de calor se disipa por radiación y convección a la atmósfera circundante. Si la cantidad de calor agregado al liquido es pequeña, se puede transmitir por la cubierta con un diferencial bajo de temperatura entre el líquido de la cubierta y el aire exterior. Si la pérdida de energía es muy alta, sin embargo, la temperatura del líquido tendría que alcanzar un valor excesivamente alto, muy en exceso de la temperatura de ebullición a la presión de succión, antes de que la cantidad de calor disipada iguale a la generada por la bomba propiamente dicha. La operación de la bomba en esas condiciones tendría efectos desastrosos. El incremento de temperatura aumenta muy rápidamente con una reducción de flujo. Esto es causado por el hecho de que las pérdidas a bajas descargas son mayores cuando el flujo de líquido que debe absorber el calor generado en la bomba es bajo. Si la bomba está equipada con un dispositivo balanceador, una determinada porción de la capacidad de succión se regresa, sea a la succión de la bomba o al recipiente que suministra líquido a la succión. Entonces, la capacidad de descarga no representa el verdadero flujo por la bomba. La formula para la elevación de temperatura pueden todavía usarse, siempre que se haga una corrección para compensar el aumento de flujo de la bomba que representa el escurrimiento por el dispositivo balanceador. Al variar la elevación de temperatura con la capacidad de la bomba, la capacidad mínima permitida desde el punto de vista termodinámico depende de la elevación de temperatura máxima permisible, que varía en un amplio margen, dependiendo del tipo de instalación. Con bombas de agua caliente, por


ejemplo, las que están en servicio de alimentación a calderas, la elevación de temperatura generalmente se deberá limitar a 8.25 ºC. Por lo general, el flujo mínimo permisible requerido para sostener la elevación de temperatura en bombas de alimentación para calderas a 8.25ºC, es de 113.55 Lt/min por cada 100 lb. Si se requiere que la bomba opere con la válvula de descarga cerrada o con flujos extremadamente bajos, se deben proveer medios para evitar la operación con flujos menores que los permisibles, aunque la válvula de descarga o de retención este cerrada. Esto se logra instalando una línea de desvío en la descarga de la bomba localizada en el lado de la bomba de las válvulas de compuerta o retención y que vaya a algún punto de presión mas baja en la instalación en donde pueda disiparse el exceso de calor absorbido por la operación a bajo flujo. Bajo ninguna circunstancia deberá llevarse esta línea directamente a la succión de la bomba porque no habría medios para disipar el exceso de calor y se desvirtuaría totalmente el propósito de la colocación de la línea de desvío. En instalaciones de alimentación a calderas en las que las bombas toman succión de un calentador de aereador, el lugar lógico para regresar el flujo de recirculación es el calentador mismo. Puesto que el liquido de la línea de desvío esta a una presión igual a la de la descarga de la bomba, se debe localizar un orificio en esta línea para limitar el flujo por la misma al valor deseado. Cuando la presión diferencial abatida por el orificio es baja, se puede usar un orificio sencillo taladrado en una varilla de acero inoxidable de 7.5 a 15 cm de largo. La muestra flujos a través de orificios de distintos diámetros y con varias cargas diferenciales. No se deberán colocar codos muy cerca de un orificio para evitar que se dañe la tubería. Si se tiene que doblar la tubería, el orificio deberá estar antes de unos 30 a 45 cm de longitud de tubería recta y la junta en T que regresa al calentador. El extremo libre de la T deberá entonces tener otro tramo recto de tubería y terminar en un acople. El extremo del acople deberá equiparse con un tapón de acero inoxidable que resista el embate de la corriente de alta velocidad que pasa por el orificio. Es más sencillo y barato reponer el tapón, si es necesario, que un codo de la tubería. Cuando se tienen presiones mas altas que las indicadas o cuando el ruido debido al abatimiento de la presión de descarga por un solo orificio tenga que reducirse, se pueden conseguir e instalar orificios múltiples especiales para reducir la presión. Cualquiera que sea la instalación de una bomba centrifuga, no deberá operar al cierre durante un periodo lo bastante largo para causar una elevación de temperatura peligrosa. 1.3.3.11 CEBADO Las bombas centrifugas casi nunca deben arrancarse, sino hasta que estén bien cebadas, es decir, hasta que se han llenado con el liquido bombeado y se ha escapado todo el aire. Las excepciones son las bombas autocebantes y algunas instalaciones especiales de gran capacidad y baja carga y baja velocidad en las que no es práctico cebar antes de arrancar y el cebado es casi simultáneo con la arrancada. 1.3.3.12 CALENTAMIENTO


Las bombas que manejan líquidos calientes deberán mantenerse aproximadamente a la temperatura de operación cuando están inactivas. Un pequeño flujo constante a través de la bomba será suficiente para lograrlo. Hay muchas disposiciones disponibles para este procedimiento de calentamiento. En algunos casos, el flujo va de la succión abierta, por la bomba, y sale por una válvula de calentamiento en el lado de la bomba de la válvula de descarga. Los drenajes de la válvula se regresan al ciclo de bombeo en un punto de presión mas baja que la de succión de la bomba. En otros casos, el flujo va a través de la línea de brinco a través de la válvula de retención de la descarga, por la bomba y al cabezal común de succión. El arreglo exacto que se debe usar deberá recomendarlo el fabricante de la bomba. Algunos diseños de bombas son capaces de arrancar frías en una emergencia, mientras que otras nunca deberán exponerse a este choque repentino; se deberá consultar al fabricante de la bomba en cada caso particular. Algunas consideraciones generales son las siguientes: 1.3.3.13 Montaje de impulsores Si los impulsores de la bomba están montados con un ligero ajuste de encogimiento, el arrancar la bomba en frío no tendrá efectos nocivos. Sin embargo, si los impulsores estén montados con un ajuste sin interferencia en el eje, el material de la cual se expansiona mas rápidamente que el material del impulsor, el ajuste por encogimiento se verifica cuando la bomba llega a su temperatura de operación. Una arrancada en frío en ese caso puede conducir a la operación con los impulsores ligeramente flojos. 1.3.3.14 Bombas de doble cubierta En las bombas de doble cubierta como las que se usan para servicio de alimentación de calderas a alta presión, la posición relativa del conjunto interior y de la cubierta exterior deben examinarse cuidadosamente para ver si el arranque en frío puede causar dificultades o no. Cuando se admite repentinamente agua caliente a una bomba de doble cubierta fría, la expansión relativa del barril exterior de la cubierta y del elemento interior pasa por dos fases separadas y distintas. Al principio, el elemento interior, que es mucho mas ligero que el barril y que este en contacto más intimo con el agua caliente, se expansiona a velocidad considerablemente mayor que la propia cubierta exterior. Para simplificar el análisis, se puede suponer que el elemento interior alcanza su temperatura final antes de que haya un cambio de temperatura apreciable en la cubierta. Entonces, al continuar la operación de la bomba, la cubierta exterior se calienta y alcanza su propia temperatura final después de cierto tiempo. Si el barril de la cubierta no está aislado, la temperatura en su cara exterior puede ser algo más baja que la temperatura interna, pero esto es despreciable. Si cuando la bomba está parada o en servicio de repuesto, se permite que la temperatura del metal baje a 48.90 °C, la admisión repentina de agua a 160 °C hará que el elemento interior se expansione 0.1397 cm con respecto al barril de la cubierta cuando alcance la temperatura final.


Posteriormente, la cubierta exterior también llegará a su temperatura y se expansionará en una cantidad igual, nulificando la expansión inicial del elemento interior. El efecto de esta expansión relativa inicial, seguida por el regreso a la posición relativa inicial del elemento interior y la cubierta exterior, tendrá resultados diferentes en distintos diseños, dependiendo de si la construcción de la bomba de doble cubierta permite o no el movimiento libre del elemento interior dentro del barril. Si lo permite, los eventos que se desarrollan tendrán muy poco efecto en la unidad. Sin embargo, si el elemento interior este confinado dentro de ciertos límites, se hace necesario imponer un empaque compresible de alguna manera entre el elemento interior y el barril o la cabeza de descarga. (Algunas veces estas empaquetaduras se colocan en ambos puntos). Estas juntas deben absorber la diferencia de expansión que se acaba de calcular. La efectividad y la vida de esas juntas compresibles determina si la unidad puede o no arrancarse en frío. Se debe tomar en cuenta también el efecto del método de calentamiento seleccionado. Es cierto que, en algunos casos, la bomba estará sujeta a cierta cantidad de distorsión porque el calor puede distribuirse desigualmente a varias partes de la bomba. Cuando se ha terminado el calentamiento apropiado, sin embargo, esta distorsión deberá desaparecer. La distorsión no deberá haber afectado la bomba mientras estaba parada. Es necesario un cuidadoso análisis para verificar que una bomba que se arranca fría no sufre esta clase de distorsión durante su calentamiento, porque una interferencia en las juntas de operación o un desalineamiento en los cojinetes puede ser una causa posible de dificultades. Aunque algunas bombas se pueden arrancar frías, mientras que otras no, todas las bombas que manejan líquidos calientes se beneficiaran si se arrancan calientes si la operación de calentamiento asegura una distribución completa y uniforme del calor a todas las partes de la bomba. 1.3.3.15 Verificaciones finales antes del arranque Después de que una bomba centrifuga se ha instalado correctamente y se han tomado todas las precauciones necesarias para alinearla con su impulsor, queda lista para servicio en su arranque inicial. Se recomiendan unas cuantas verificaciones de última hora. Los cojinetes y el sistema de lubricación deben estar limpios. Antes de poner la bomba en servicio se deben quitar las tapas de los cojinetes y lavar éstos con kerosén y limpiarlos completamente. No se debe emplear estopa para limpiar cojinetes porque puede caer pelusa en el lubricante; los trapos limpios son superiores para este objeto. Toda la grasa y el aceite que se usen en el sistema de lubricación deben estar libres de agua, mugre u otros contaminantes.


Los cojinetes deben llenarse con lubricante limpio de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Con el acoplamiento desconectado, se deberá probar nuevamente la rotación correcta del impulsor. Generalmente hay un eje marcado en la bomba para señalar la rotación correcta. Todas las partes deben inspeccionarse finalmente antes de arrancar. Debe ser posible dar vuelta al rotor de la bomba con la mano, y en caso de una bomba que maneje líquidos calientes, el rotor debe poder girar libremente con la bomba fría o calentada. Si el rotor está pegado o si se arrastra ligeramente, no debe operarse la bomba hasta que se localiza la causa de la dificultad y se corrija. 1.3.3.16 Procedimientos de arranque y parada Los pasos necesarios para arrancar una bomba centrifuga dependerán de su tipo y del servicio en el que está instalada. Muchas instalaciones requieren pasos que son innecesarios en otras. Por ejemplo, las bombas de emergencia con frecuencia se conservan listas para arranque inmediato, especialmente las bombas centrifugas de alimentación a calderas. Las válvulas de compuerta de succión y descarga se tienen abiertas y se evita el flujo inverso por la bomba con una válvula de retención en la línea de descarga. Los métodos usados para arrancar bombas están influidos en gran parte por las características de funcionamiento de la bomba en cuestión, es decir, por la forma de su curva de fuerza-capacidad. Las curvas de cargas alta y mediana (velocidades específicas bajas y medianas) de la bomba suben de la condición de cierre a la condición de capacidad normal de operación; por lo tanto, estas bombas deben arrancarse contra la válvula de descarga cerrada a fin de disminuir la carga inicial en el impulsor. El uso de una válvula de retención en la línea de descarga es equivalente, para este objeto, a una válvula cerrada siempre que otra bomba está ya en la línea. La válvula de retención no se levantará hasta que la bomba que se esta arrancando ha llegado a una velocidad suficiente para generar una carga suficientemente alta para levantar la válvula de retención de su asiento. En ciertos casos, se deben tomar medidas precautorias contra sobrecalentamiento de la bomba por operar al cierre instalando una línea de desvío de recirculación. La curva de consumo de fuerza de bombas de baja carga (velocidad específica alta) del tipo de flujo mixto y de hélice tiene la característica opuesta, subiendo rápidamente con una reducción de capacidad. Esas bombas por lo tanto, se deberán arrancar con la válvula de descarga totalmente abierta, contra una válvula de retención si se requiere para evitar el flujo en sentido inverso.


Suponiendo que la bomba considerada está movida a motor, que su potencia en caballos de fuerza no excede a la potencia segura del motor, y que se va a arrancar contra una válvula de compuerta cerrada, el procedimiento de arranque es el siguiente: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

10. 11.

Cebe la bomba, abriendo la válvula de succión y cerrando las purgas para preparar la bomba para operación. Abra la válvula de suministro de agua de enfriamiento a los cojinetes. Abra la válvula de suministro de agua a los estoperos si son enfriados con agua. Abra la válvula de suministro de liquido de sello si la bomba tiene ese equipo. Abra la válvula de calentamiento de una bomba que maneja líquidos calientes si la bomba normalmente no se conserva a la temperatura de operación. Cuando la bomba se ha calentado, cierre la válvula. Abra la válvula de la línea de recirculación si la bomba no debe operarse contra una descarga totalmente cerrada. Arranque el motor. Abra la válvula de descarga lentamente. Observe el escurrimiento de los estoperos y ajuste la válvula de líquido de sello para tener un flujo apropiado de lubricación de la empaquetadura. Si la empaquetadura es nueva, no apriete el prensaestopas inmediatamente, sino déjese asentar el empaque antes de reducir el escurrimiento por los estoperos. Verifique la operación general mecánica de la bomba y del motor. Cierre la válvula de la línea de recirculación cuando ya haya suficiente flujo por la bomba para evitar sobrecalentamiento.

Si la unidad se va a arrancar contra una válvula de retención cerrada con la válvula de compuerta de la descarga abierta, los pasos serían los mismos, excepto que la válvula de descarga de compuerta se deberá abrir un poco antes de arrancar el motor. En algunos casos, el agua de enfriamiento de los cojinetes y el agua de sello a los faroles del sello es suministrada por la misma bomba. Esto elimina la necesidad de los pasos (2) a (4) en el procedimiento de arranque. El procedimiento para parar una bomba también depende del tipo y del servicio de la bomba. Generalmente, el procedimiento para parar una bomba que puede operar contra una válvula de compuerta cerrada es el siguiente: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Abra la válvula en el sistema de recirculación. Cierre la válvula de compuerta. Pare el motor. Abra la válvula de calentamiento si la bomba se va a conservar a la temperatura de operación. Cierre la válvula del suministro de agua de enfriamiento a los cojinetes y a los estoperos si son enfriados con agua. Si no se requiere el suministro de líquido de sello cuando la bomba este activa, cierre la válvula en esta línea de abastecimiento. Cierre la válvula de succión y abra las válvulas de drenaje, según lo requiera cada instalación en particular, o si se va a abrir la bomba para inspección.


Si la bomba no puede operar contra una válvula cerrada, se invierten los pasos (2) y (3). Muchas instalaciones permiten parar el motor antes de cerrar la válvula de compuerta de la descarga. Generalmente, el arranque y parada de bombas movidas con turbina de vapor requieren los mismos pasos y la misma secuencia que las bombas movidas por motor. Como regla general, las turbinas de vapor requieren calentamiento previo al arranque y tienen purgas y sellos que deben abrirse y cerrarse antes y después de la operación. Por lo tanto, el operador deberá seguir concienzudamente todos los pasos señalados por el fabricante para arrancar y parar la turbina. Esto también se aplica en el caso de las máquinas de combustión cuando se usan para mover bombas.

1.3.3.17 Servicios auxiliares en bombas de repuesto Las bombas de repuesto se arrancan con frecuencia desde un lugar remoto y se cuenta con muchos métodos de operación para los servicios auxiliares, como el suministro de agua de enfriamiento a los cojinetes o a los estoperos. La selección entre estos métodos debe ser por las circunstancias específicas que rodean cada caso. Los métodos más lógicos son los siguientes: 1.

2. 3.

Se puede mantener un flujo constante por las chaquetas de los cojinetes o los enfriadores de aceite y por los anillos faroles de los estoperos, ya sea que la bomba este operando o parada en servicio de repuesto. Las conexiones de servicio pueden abrirse automáticamente siempre que se vaya a arrancar la bomba. Las conexiones de servicio pueden conservarse cerradas mientras la bomba esta inactiva y dar instrucciones al operador para que las abra dentro de un corto intervalo después de que la bomba entre a la línea automáticamente.

El método (1) desperdicia el agua de enfriamiento y puede ser perjudicial. La necesidad de regular la cantidad de agua de enfriamiento a los cojinetes de la bomba frecuentemente no se toma en cuenta y, por lo general, el error es enfriar demasiado y no el suministrar agua de enfriamiento insuficiente. Muchas fallas de rodamientos se deben a que el cojinete esta casi refrigerado de modo que resulta una condensación en las paredes frías interiores de las cajas de rodamientos que se mezcla con el aceite lubricante o grasa. La oxidación y las picaduras en las bolas conducen a dificultades obvias. La temperatura del agua de enfriamiento que sale no debe ser menor a 40.6º a 46.1ºC. El agua de enfriamiento con frecuencia se tiene a temperaturas bajas hasta de 15.6º a 21.1ºC, y si se permite que fluya por la caja de rodamientos de una bomba inactiva instalada en una atmósfera tibia o húmeda, puede causar dificultades en los rodamientos. Mientras la bomba no esta trabajando, no se genera calor en los cojinetes y las cajas de los rodamientos se conservarán exactamente a la temperatura del agua de enfriamiento.


Algunas veces el agua de enfriamiento o sello a los estoperos de la bomba tiene que conservarse si la bomba esta o no operando. Son ejemplos las bombas que manejan líquidos corrosivos para la empaquetadura o líquidos que pueden cristalizarse y depositarse en las mangas de los ejes. Si los estoperos están equipados con chaquetas enfriadas por agua, el dejar las conexiones abiertas todo el tiempo puede ser un desperdicio pero no representa un peligro especial. En el método (2) las líneas individuales de suministro de agua pueden equiparse con válvulas de control de presión de resorte. El lado de presión del diafragma esta conectado a la descarga de la bomba por medio de una línea piloto, de manera que las válvulas se abran tan pronto como la bomba arranque y levante presión. Si la bomba de repuesto esta movida a motor, se pueden usar válvulas de control operadas con solenoides en las líneas de suministro de agua de enfriamiento. Las válvulas permanecen cerradas por la acción del resorte mientras el solenoide no tiene corriente y se abren tan pronto como se conecta el motor a la línea, activando el solenoide. Las válvulas ya sea controlada por presión o por solenoide, deben tener dispositivos de seguridad. Los operadores pueden fijarlas en posición abierta, cuando tienen tiempo para atender una bomba que se ha arrancado automáticamente. Si se dispone de operadores cerca del lugar donde este colocada la bomba y si ésta es de un diseño que permitan que se opere durante unos minutos sin suministro de agua de enfriamiento o sello, el método (3) puede ser el más apropiado.

Reglas generales para la operación de bombas Correr una bomba en seco

Solo una bomba centrifuga con espacios libres excesivos entre las partes estacionarias y las giratorias podría trabajar en seco por tiempo indefinido. La mayoría de las bombas centrifugas tienen ajustes precisos en las juntas de escurrimiento y no pueden operar en seco de ninguna manera, o en algunos casos por más de unos segundos, sin dañarse seriamente. La única excepción a esta regla es un diseño especial de bombas grandes de baja carga y cebado automático. La bomba se arranca en seco al arrancar la bomba de vacío y corre en seco por no más de dos minutos, tiempo al cual ya es completo el cebado y la bomba entra en operación normal. Para asegurar una operación provechosa en estas condiciones, los espacios libres en los anillos de desgaste se hacen ligeramente más grandes que en el diseño normal. 1.3.3.18.1 Estrangulación de la succión de la bomba Si se estrangula la succión de una bomba centrifuga se origina una reducción de la presión absoluta en la entrada del impulsor. Esto puede hacerse para que resulte una reducción en capacidad forzando la bomba a operar “en vacío" y reduciendo la capacidad de descarga por la alteración de la forma de la curva de carga-capacidad. Esa operación es dañina para la bomba, a menos que, como en el caso de


una bomba de condensado, está específicamente diseñada para ello. La eficiencia de la bomba se reduce cuando se opera al “vacío", pero, lo más importante es que se causa erosión y destrucción prematura por la cavitación provocada al estrangular la succión. La capacidad de la bomba puede reducirse simple y seguramente estrangulando la descarga. De esta manera, las pérdidas artificiales por fricción se introducen estrangulando, y se obtiene una nueva curva del sistema que cruza la curva de carga-capacidad en el flujo deseado. Solo se permite estrangular la succión cuando la presión de succión excede en amplio margen los requerimientos mínimos, como en el caso de la segunda bomba de una unidad en serie. El efecto, sin embargo, no es reducir la capacidad por operación al vacío, sino más bien por la reducción de la carga total neta generada por la unidad en serie. Esto hace que las curvas de características de carga-capacidad y carga del sistema se crucen en un caudal menor. 1.3.3.19 MÉTODOS PARA REDUCIR EL EMPUJE AXIAL Para evitar que el empuje axial nos cause problemas, la manera correcta y única es usar un rodamiento que acepte estas cargas y que llamaremos rodamiento axial. Sin embargo, existen otros métodos para reducir este empuje. Para nuestra bomba usaremos el siguiente: Se hará una especie de cámara en la parte posterior del impulsor, a la cual se hará llegar la presión de succión por medio de cinco taladros de 5/16 que comuniquen las partes anterior y posterior del impulsor. Existe otro procedimiento que consiste en agregar unas aspas pequeñas en la parte posterior. Estas aspas reducen el claro existente entre el impulsor y la carcaza. con lo cual reducen la presión existente en la parte posterior. Esta reducción se debe a que el líquido gira a una velocidad casi igual a la del impulsor en vez de girar a la mitad de esta velocidad. El primer método reduce el empuje axial a un valor del 10 al 25% del empuje original, dependiendo del tamaño de los taladros. Sin embargo, presenta el inconveniente de que aumentan las fugas y que estas fugas están dirigidas en sentido contrario al que tiene el líquido en el ojo del impulsor. 1.3.3.20 CAVITACION El fenómeno de la cavitación Al diseñar una bomba, para carga y gasto determinados, debe escogerse la velocidad específica más alta, Ya que ello redunda en una reducción en tamaño, en Peso y en costo. Sin embargo. como es lógico suponer, existe un límite inferior para el tamaño de la bomba; en este caso, el factor que se debe tener en cuenta es el incremento de la velocidad del líquido.


Ya que los líquidos son fluidos que se vaporizan, se Presenta el fenómeno de la cavitación, el cual fija dichos límites. La cavitación se define como la vaporización local de un líquido debido a las reducciones locales de presión, por la acción dinámica del fluido. Este fenómeno está caracterizado por la formación de burbujas de vapor en el interior o en las proximidades de una vena fluida. La condición física más general para que ocurra la cavilación es cuando la presión en ese punto baja a la presión de vaporización. Recordemos que la presión de vaporización de un líquido a cierta temperatura, es la presión a la cual un líquido se convierte en vapor cuando se le agrega calor. Un factor importante para el funcionamiento satisfactorio de una bomba es evitar la cavitación, tanto para obtener un buen rendimiento como para evitar daños en el impulsor. Cuando un líquido pasa por el impulsor de una bomba, se produce un cambio de presión. Si la presión absoluta de un líquido cae por debajo de su presión de vapor, se producirá cavitación. Las zonas de vaporización obstruyen el flujo limitando la capacidad de la bomba. Cuando el fluido avanza a una zona de mayor presión, las burbujas colapsan y su implosión puede producir un picado del impulsor la cavitación suele producirse con mas frecuencia cerca de la salida (periferia) de los impulsores de flujo radial y mixto, donde se alcanzan las velocidades mayores. También puede aparecer en la aspiración del impulsor, donde las presiones son menores. En el caso de las bombas de flujo axial, l parte mas vulnerable a la cavitación es el extremo de los alabes. Para los líquidos homogéneos, tales como el agua, la presión de vaporización tiene un valor definido para una cierta temperatura y tablas tales como las de vapor de Keenan dan estos valores. Sin embargo, ciertas mezclas de líquidos, están formadas por varios componentes, cada uno de los cuales tiene su propia presión de vaporización y pueden llegar a ocurrir vaporizaciones parciales a diferentes presiones y temperaturas. Para dar algún dato diremos que la presión de vaporización del agua a 100ºC (212º F es de 14.7 lb/plg 2 (presión barométrica estándar al nivel del mar). cuyo equivalente son 33.9 pies de agua a 62º F, o bien 35.4 pies de agua a 212º F (100°C). Esta diferencia se debe a que el agua tiene una densidad de 0.959 comparada con 1.0 a 62º F. La reducción de la presión absoluta a la de vaporización puede ser general para todo el sistema o únicamente local; pudiendo existir esta última sin un cambio de la presión promedio. Una disminución general de la presión se produce debido a cualquiera de las siguientes condiciones:    

Un incremento a la altura de succión estática. Una disminución en la presión atmosférica, debido a un aumento de altitud sobre el nivel del mar. Una disminución en la presión absoluta del sistema, tal como la que se presenta cuando se bombea de recipientes donde existe vacío. Un incremento en la temperatura del líquido bombeado, el cual tiene el mismo efecto que una disminución en la presión absoluta del sistema, ya que. al aumentar la temperatura. la presión de vaporización es más alta y, por tanto, menor la diferencia entre la presión del sistema y ésta.


Por lo que respecta a una disminución de presión local, ésta se produce debido a las condiciones dinámicas siguientes: Un incremento en la velocidad. Como resultado de separaciones y contracciones del flujo, fenómeno que se presenta al bombear líquidos viscosos. 3. Una desviación del flujo de su trayectoria normal, tal como la que tiene lugar en una vuelta o una ampliación o reducción, todas ellas bruscas. 1. 2.

La cavitación se manifiesta de diversas maneras, de las cuales las más importantes son: a. Ruidos y vibración. b. Una caída de las curvas de capacidad-carga y la de eficiencia. c. Desgaste de las aspas del impulsor.

Esta se produce cuando hay un flujo de un fluido y en este existen algunos puntos en los cuales la presión es inferior a la tensión de vapor del fluido considerando y se producen vaporizaciones parciales. Las burbujas así formadas, forman la parte inicial del fenómeno de la cavitación. Cuando esas burbujas llegan a alcanzar zonas de presión se condensan nuevamente. Para los líquidos homogéneos, tales como el agua, la vaporización tiene un valor definido para una cierta temperatura y existen tablas que dan estos valores. Cada uno de los cuales tiene su propia presión de vaporización y puede llegar a ocurrir vaporizaciones parciales a diferentes presiones y temperatura. 1.3.3.21 La cabeza en una bomba centrífuga La cabeza en unidades métricas es: H = ( p 2 - p1 ) / ( ρ g) + v 22 / (2 g)

donde: H = cabeza total desarrollada

p 2 = presión en la salida p1 = presión a la entrada ρ = densidad g = aceleración de la gravedad v 2 = velocidad a la salida

(unidades métricas) ( m) (N/m2) (N/m2) (kg/m3) (9,81 m/s2) (m/s)

1.3.3.22 La eficiencia La cabeza verdadera es menos que el ideal a causa de pérdidas de fricción H M = ( H M / H YO ) X 100 dónde H M = cabeza verdadera H YO = cabeza ideal


La eficiencia general es más baja a causa de pérdidas mecánicas H O = ( H M Q ρg/s) X 100 Dónde: Q = el volumen a la salida s = la entrada del poder en el túnel

(M3/s) (Nm/s)

1.3.3.23 La velocidad específica La velocidad específica de una bomba centrífuga es la velocidad en que la bomba entrega 1 M3/seg. en una cabeza de 1 M. Ns = n Q1 / 2 / H 3 / 4

dónde Ns = la velocidad específica n = revolución de velocidad / min 1.3.3.24 CONCLUSIONES

-

La creación de vacío es la función primordial de una bomba centrifuga. En una bomba siempre hay pérdidas, por lo cual afecta a su eficiencia, siendo una de las más eficientes la bomba centrífuga. La energía o cabeza que se le aplica al líquido por medio de una bomba centrífuga es por medio de fuerza centrífuga. La principal aplicación de las bombas centrífugas es para el trasiego de líquidos poco viscosos y líquidos que contengan sólidos en suspensión. Las bombas más utilizadas son las centrífugas, por sus altas velocidades que puede alcanzar.

2 CAPITULO II. MANTENIMIENTO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS 2.1

Introducción

El propósito de este tema es de servir como texto de referencia para el ingeniero de mantenimiento y para el técnico que están trabajando con la mas reciente tecnología de mantenimiento de maquinaria. En términos generales, los temas son los principios de la teoría de vibraciones, y el análisis de las mismas, aplicadas a la determinación de las características de operación de las máquinas y sus deficiencias. En el numeral 2.3 se pone énfasis en la importancia del análisis de vibraciones en el campo de mantenimiento


predictìvo, y el análisis de las razones básicas de las fallas. Los capítulos acerca de la teoría de las vibraciones y del análisis de frecuencias ponen las bases para el capítulo acerca del diagnóstico de fallas en máquinas, basado sobre medición y análisis de vibraciones. Se usó un método de acercamiento sistemático, para llevar al estudiante a través de una serie de pasos lógicos, para determinar el estado de una máquina, basándose en un análisis detallado de las vibraciones. Puede ser que algunos términos que se utilicen, no sean conocidos, por esta razón fue incluido en el último capítulo un glosario completo.

2.2.1

Metas de programas de Mantenimiento

La meta más importante de cualquier programa de mantenimiento es la eliminación de algún desarreglo de la maquinaria. Muchas veces una avería grave causará daños serios periféricos a la máquina, incrementando los costos de reparación. Una eliminación completa no es posible en la practica en ese momento, pero se le puede acercar con una atención sistemática en el mantenimiento. El segundo propósito del mantenimiento es de poder anticipar y planificar con precisión sus requerimientos. Eso quiere decir que se pueden reducir los inventarios de refacciones y que se puede eliminar la parte principal del trabajo en tiempo extra. Las reparaciones a los sistemas mecánicos se pueden planificar de manera ideal durante los paros programados de la planta. El tercer propósito es de incrementar la disponibilidad para la producción de la planta, por medio de la reducción importante de la posibilidad de algún paro durante el funcionamiento de la planta, y de mantener la capacidad operacional del sistema por medio de la reducción del tiempo de inactividad de las máquinas críticas. Idealmente, las condiciones de operación de todas las máquinas se deberían conocer y documentar. El último propósito del mantenimiento es de permitir al personal de mantenimiento el trabajar durante horas predecibles y razonables.

2.2.2

Panorama Histórico

Con el propósito de obtener una cierta perspectiva acerca de los programas de mantenimiento modernos, examinaremos un poco más de cerca la historia de las prácticas de mantenimiento. El primero tipo de mantenimiento era de funcionamiento-hasta-fallar, en donde la máquina funcionaba hasta que una falla venía a interrumpir el servicio. Eso es obviamente una política costosa. La mayor parte del costo está representada por lo impredecible del estado de la máquina. Es sorprendente enterarse de que gran parte del mantenimiento del día de hoy es de este tipo. Por fin, la gente de mantenimiento encontró la idea del mantenimiento periódico preventivo, en donde las máquinas son desarmadas y reacondicionadas según programas regulares. La teoría es que si se reacondicionan las máquinas antes de que se termine su duración de vida esperada, no presentarán fallas en servicio. El mantenimiento preventivo ya existió por mucho tiempo, pero se hizo mucho más importante en los años 1980 como veremos.


En los últimos 10 años, el mantenimiento predictivo se hizo muy popular. Eso es el mantenimiento en que solamente se va a componer una máquina cuando se sabe que presenta una falla. No se interfiere con máquinas que funcionan bien, basándose en la teoría: "Si algo no esta roto, no hay que repararlo" La innovación más reciente en mantenimiento se llama mantenimiento proactivo, e incluye una técnica llamada "Análisis de Causas Fundamentales de Faltas" en que se busca la causa fundamental de una falta de la máquina y se la corrige. Dentro de poco haremos una evaluación de algunas filosofías de mantenimiento.

2.2.3

¿Dónde estamos el Día de Hoy?

En 1991 se hizo una medición internacional del mantenimiento en la mayoría de plantas industriales. Encontraron que las cuatro técnicas de mantenimiento mencionados anteriormente estaban en uso en unos porcentajes que mencionamos a continuación:  Más de la mitad de horas de mantenimiento se usan en el modo reactivo, realizando reparaciones de emergencia, no programadas.  Menos del 10% de las horas se usan en mantenimiento preventivo.  Menos del 40% del mantenimiento es predictivo  Muy poco tiempo se usa en técnicas pro activas. Esos números nos demuestran que como decía Thomas Edison, cuando inventó el fonógrafo, "apenas hemos rascado la superficie", llevando prácticas de mantenimiento en el siglo 20. Tiene sentido que un programa moderno de mantenimiento de máquina incluya elementos de cualquiera de esas técnicas, y con el fin de saber porque, las examinaremos más en detalle.

2.3 Co m p o n e n t e s d e u n P r o g r a m a d e Ma n t e n i m i en t o Mantenimiento Funcionar - hasta - Fallar Mantenimiento periódico preventivo. Mantenimiento predictivo Mantenimiento Pro Activo Ventajas del Mantenimiento proactivo

2.3.1 Mantenimiento: Funcionar - hasta - Fallar El mantenimiento de funcionamiento-hasta -fallar a veces se llama "mantenimiento de crisis" o "mantenimiento histórico" por buenas razones. Por mucho tiempo este fue la forma dominante de mantenimiento y sus costos son relativamente elevados, debido a los tiempos de inactividad no programados, maquinaria dañada, y gastos de tiempo extra. De esta manera, la gerencia y el departamento de mantenimiento son controlados por los caprichos de sus máquinas, y el estado actual del parque de máquinas de la planta solamente se conoce de una manera


imprecisa. Esto hace casi imposible planificar las necesidades de mantenimiento, y lo que es peor, predecir el estado general de disponibilidad del sistema. El mantenimiento de funcionamiento-hasta- fallar debería representar una pequeña parte de un programa moderno, pero hay algunas situaciones donde tiene sentido. Un ejemplo es una planta con un gran número de máquinas similares, que no son caras para reemplazar o reparar. Cuando una falla, otras están programadas para tomar su lugar y la producción no se ve muy afectada.

2.3.2 Mantenimiento periódico preventivo. Desde el funcionamiento-hasta-fallar progresamos al mantenimiento periódico preventivo que a veces es llamado "mantenimiento histórico". En este tipo se analizan las historias de cada máquina y se programan reacondicionamientos periódicos antes de que ocurran los problemas que estadísticamente se pueden esperar. Ya se sabe desde hace mucho que grupos de máquinas similares van a tener proporciones de fallas que se pueden predecir hasta cierto punto, si se toman promedios durante un tiempo largo. Esto produce "la curva de la tina" que relaciona la proporción de fallas al tiempo de operación de la manera siguiente:

Si esta curva es aplicable a todas las máquinas del grupo, y si la forma de la curva es conocida, se podría usar el mantenimiento preventivo de manera ventajosa. Lamentablemente eso no es el caso en la práctica. El mantenimiento preventivo también incluye actividades como el cambio del aceite y de los filtros y la limpieza e inspección periódica. La actividad de mantenimiento se puede planificar sobre la base del tiempo del calendario o a horas de operación de la máquina, cantidad de partes producidas etc. El mantenimiento preventivo se hizo muy popular al principio de la década de los 80 cuando se empezó a usar pequeñas computadoras para la planificación y el registro de las actividades de mantenimiento. En un estudio famoso acerca de mantenimiento preventivo por United y American Airlines, encontraron que para un gran tipo de máquinas giratorias, la proporción de fallas se incrementaba de manera importante inmediatamente después de los reacondicionamientos, en otras palabras, el reacondicionamiento provocaba una reducción de la confiabilidad de las máquinas. Es como si la máquina regresa al inicio de la curva de la tina después de cada reacondicionamiento. De este estudio y de observaciones posteriores, se dedujo que los reacondicionamientos periódicos causaron 20% a 25% de las fallas al arrancar. Alrededor del 10% de esas fallas se pueden atribuir a rodamientos defectuosos.


Es obvio que el mantenimiento preventivo hace un uso ineficiente de los recursos para la mayoría de las máquinas. Pero hay casos en que se le puede usar con buenos resultados. Buenos ejemplos son las máquinas que tienen desgaste por el uso como trituradoras de rocas y de minerales, y máquinas sujetas a la corrosión como máquinas que manejan substancias cáusticas.

2.3.3 Mantenimiento predictivo El siguiente paso en la tecnología de mantenimiento fue la llegada del mantenimiento predictivo, basado en la determinación del estado de la máquina en operación: la técnica esta basada en el hecho que la mayoría de las partes de la máquina dará un tipo de aviso antes de que fallen. Para percibir los síntomas con que la máquina nos esta advirtiendo requiere varias pruebas no destructivas, tal como análisis de aceite, análisis de desgaste de partículas, análisis de vibraciones y medición de temperaturas. El uso de estas técnicas, para determinar el estado de la máquina dará como resultado un mantenimiento mucho más eficiente, en comparación con los tipos de mantenimiento anteriores. El mantenimiento predictivo permite que la gerencia de la planta tenga el control de las máquinas y de los programas de mantenimiento y no al revés. En una planta donde se usa el mantenimiento predictivo el estado general de las máquinas esta conocido en cualquier momento y una planificación más precisa será posible. El mantenimiento predictivo usa varias disciplinas. La más importante de estas es el análisis periódico de vibraciones. Se ha demostrado varias veces que de todas las pruebas no destructivas, que se pueden llevar a cabo en una máquina, la de vibraciones proporciona la cantidad de información más importante acerca de su funcionamiento interno. En algunas máquinas que podrían afectar de manera adversa las operaciones de la planta si llegasen a fallar, se puede instalar un monitor de vibración continuo. En este monitor, una alarma se prenderá cuando el nivel de vibraciones rebasa un valor predeterminado. De esta manera se evitan fallas que progresan rápidamente, y causan un paro catastrófico. La mayoría del equipo moderno, accionado por turbinas se vigila de esta manera. El análisis de aceite y el análisis de partículas de desgaste son partes importantes de los programas predictivos modernos, especialmente en equipo crítico o muy caro. La termografía es la medición de temperaturas de superficie por detección infrarroja. Es muy útil en la detección de problemas en interruptores y áreas de acceso difícil. Análisis de las señales del motor es otra técnica muy útil que permite detectar barras de rotor agrietadas o rotas, con el motor en operación. La prueba de sobre tensión de los estatores de motor se usa para detectar una falla incipiente en el aislamiento eléctrico.

2.3.4 Mantenimiento Pro Activo La última innovación en el campo del mantenimiento predictivo es el mantenimiento pro activo, que usa gran cantidad de técnicas para alargar la duración de operación. La mayor parte de un programa de mantenimiento pro activo es el análisis de las causas fundamentales de las fallas en máquinas. Esas


causas fundamentales se pueden remediar y los mecanismos de falla se pueden eliminar gradualmente en cada máquina. Se ha sabido desde hace mucho tiempo que el desbalanceo y la desalineación son las causas fundamentales de la mayoría de las fallas en máquinas. Ambos fenómenos provocan una carga en los rodamientos con fuerzas indebidas y acortan su vida útil. En lugar de reemplazar continuamente rodamientos gastados en una máquina que presenta una falla, una mejor política seria de llevar a cabo un balanceo y alineación de precisión en la máquina y de verificar los resultados por medio de un análisis de señales de vibraciones. A l i n e a c i ó n d e P r e ci s i ó n 2.3.4.1 Se ha mencionado en la revista TAPPI, que una alineación de precisión resulta en una extensión de la vida útil de los rodamientos con un factor de ocho en una gran parte de máquinas rotativas. Otras ventajas que se reportaron fueron un ahorro del 7% en costos de mantenimiento general y un incremento del 12% en la disponibilidad de la máquina. Las fallas que se atribuyeron a la desalineación fueron reducidas a la mitad. Otra ventaja de la alineación de precisión es el ahorro de energía. Un estudio reciente reveló un promedio de ahorro de energía del 11% por medio de alineación de precisión en un grupo de ensamblados de bombas a motor sencillas. Esto se debe a que se usa menos energía moviendo el acoplamiento, que hace vibrar la máquina y calienta los rodamientos. El ahorro de dinero en este caso debido a un gasto reducido de energía será más que dos veces el gasto del mantenimiento de estas máquinas. I n s t a l a ci o n e s n u e v a s 2.3.4.2 Es sabido que muchas máquinas recién instaladas tienen defectos. Estos van desde instalaciones incorrectas debido a una colocación defectuosa de las patas y una alineación incorrecta, hasta partes defectuosas en la máquina, como rodamientos, ejes con flexión, etc. Un programa de mantenimiento pro activo incluirá el probar las nuevas instalaciones con el propósito de la certificación y de la comprobación de que la marcha de la máquina se haga según normas estrictas. Las mismas normas se aplican a maquinaria reconstruida o reacondicionada. Este tipo de pruebas puede llevar al establecimiento de especificaciones específicas de funcionamiento que en varios casos son más estrictas que las especificaciones y tolerancias del constructor de la maquinaria. Una parte esencial de la política pro-activa es la capacitación de personal de mantenimiento en la aplicación de los principios de base.

2.4

Estudio de casos

Los porte aviones de la marina Americana de la flota del Pacífico han estado implementando y usando un programa de mantenimiento predictivo basado en vibraciones desde 1975. Desde 1986 la tripulación de los barcos ha estado recolectando datos de vibración. DLI tiene una gran base de datos, que contiene la historia entera del programa. Es instructivo consultar esta base de datos y estudiar algunos detalles de la historia.


2.4.1

Coeficiente de Mérito

El sistema experto del software de la casa DLI examina todos los datos de vibraciones de esos barcos y genera recomendaciones de reparaciones para varios centenares de máquinas en cada barco. También se guardan los archivos de reparaciones y de seguimiento. El sistema experto lleva a cabo un diagnóstico de los problemas de las máquinas y hace recomendaciones específicas para reparaciones. Cada máquina recibe un Coeficiente de Mérito (CDM) que es inversamente proporcional al estado general de la máquina. (Algunos comentaron que se debería llamar coeficiente de demérito) La escala del coeficiente de mérito está normalizada de tal manera que un CDM de 100 indica que la máquina se debe programar para reparación. Los valores más altos indican estados peores y los más bajos indican estados aceptables. La tabla que publicamos a continuación proporciona un resumen de toda la flotilla de porte aviones del Pacífico, en términos de CDM promedio de todas las máquinas observadas desde 1986 hasta 1992. Se ve que al inicio del programa, el CDM promedio es de 11 y en 1992 el CDM promedio es de 90. Eso quiere decir que en 1986 la máquina promedia en la flotilla del Pacífico necesitaba reparación, pero que en 1992 la máquina promedio estaba en un estado aceptable. CDM Promedio

2.4.2

1986 111

1987 108

1988 103

1989 101

1990 98

1991 92

1992 89

Fallas de Máquinas Específicas

También es constructivo estudiar los tipos de reparación que fueron requeridos por el sistema experto y llevados a cabo.

Barco

Número de Desbalanceo Alineación Rodamientos Otro máquinas

CV41, 43

1755

22

10

25

43

CV59-67

4877

21

13

25

41

CVN68, 69 527

28

15

22

35

AVT16

20

19

13

48

383

Aquí se ve que desbalanceo, alineación, y rodamientos representan más de la mitad de las causas de reparaciones. Naturalmente estas causas están relacionadas ya que la mayoría de los problemas de rodamientos son provocados por desbalanceo y mala alineación. Se dice que solamente un pequeño porcentaje de los rodamientos llegan a funcionar durante toda su vida proyectada. Quizás más interesante sea el archivo de las recomendaciones de reparaciones para el USS America, (CV 66) que publicamos a continuación. Eso es la relación entre los datos del estudio de vibraciones y el porcentaje de máquinas por la que se recomendó un reacondicionamiento. Los estudios de Febrero 1988, Agosto 1990, y Agosto 1993 se llevaron a cabo inmediatamente después de los reacondicionamientos.


% de máquinas necesitando reparaciones

Febr. 1988 D. D. Reac 12

Sept. 1989

Ago. 1990 D. D. Reac

Mar. 19 91

Ago. 1992 Ago. 1993 D. D. Reac

8

10

7.5

7

13

El hecho que el porcentaje de problemas post reacondicionamiento haya sido más alto que en otras ocasiones nos indica que los reacondicionamientos crearon más problemas que los que resolvieron. Esto concuerda con un estudio anterior de una línea aérea que indicó un número elevado de fallas al arrancar después de reacondicionamiento. La tendencia no es tan visible en la mayoría de los barcos que estudiamos.

PRIMERA EVALUACIÓN A DISTANCIA La presente evaluación incluye los contenidos de los capítulos I y II, de la guía de estudio. Se recomienda realizar un estudio completo de cada uno de los temas para resolver esta evaluación, la misma que corresponde al 20 % de la evaluación global, el 30% de la nota global corresponderá a la evaluación presencial respectiva de estos trabajos. La primera parte es de carácter objetivo y la segunda parte es de trabajos y consultas. ESTAS EVALUACIONES Y EL TRABAJO PRÁCTICO DEBEN SER ENTREGADAS AL FINAL DEL ESTUDIO DE LOS DOS PRIMEROS CAPÍTULOS ES DECIR CADA FECHA DE EVALUACION. EVALUACIÓN CORRESPONDIENTE AL PRIMER PERIODO. PRIMERA PARTE PRUEBA OBJETIVA Pregunta 1.- Las bombas centrífugas que fundamentalmente son máquinas de gran velocidad en comparación con las de movimiento alternativo, rotativas o de desplazamiento. ¿Porque? Pregunta 2.- Una bomba centrífuga puede ser accionada por..... Pregunta 3.- De acuerdo al Iinstituto de Hidráulica de los. EE.UU. las bombas centrífugas se clasifican en... Pregunta 4.- Nombre cinco partes importantes que forman parte de las bombas centrífugas. Pregunta 5.- De acuerdo a los alabes, ¿Que tipo de rodetes existe? Pregunta 6.- ¿Qué ventajas mecánicas tienen las bombas centrifugas de doble succión? Pregunta 7.- ¿Qué bombas centrifugas existen de acuerdo a la trayectoria del líquido en el impulsor? Pregunta 8.- ¿Qué tipos de carcazas se tienen en las bombas centrifugas? Pregunta 9.- ¿Qué acoplamientos se utilizan en los ejes de bombas centrífugas a las unidades motrices? Pregunta 10.- ¿Qué problemas tienen las bombas centrifugas al trabajar con flujos reducidos? Pregunta 11.- Con las bombas centrífugas de baja carga (velocidad específica alta) del tipo de flujo mixto y de hélice, ¿es necesario que su arranque se lo haga con la válvula de la descarga cerrada? Pregunta 12.- Detalle un método para eliminar el empuje axial en una bomba centrífuga Pregunta 13.- ¿El fenómeno de la cavitacion es inversamente proporcional a la velocidad específica de la bomba?


Pregunta 14.- ¿Qué es el fenómeno de la cavitacion? Pregunta 15.- ¿Cuáles son los propósitos de establecer un programa adecuado de mantenimiento en una planta industrial? Pregunta 16.- ¿Cuales son los componentes de un programa de mantenimiento? Pregunta 17.- ¿En que se basa el mantenimiento predictivo? Pregunta 18.- ¿Cuál es la filosofía de un mantenimiento pro-activo? Pregunta 19.- ¿Cuáles son los rodetes más susceptibles a tener problemas de picaduras por cavitación?

SEGUNDA PARTE TRABAJO PRÁCTICO Trabajo 1.- Realizar un resumen del capitulo I y II en una extensión máxima de cuatro hojas con letras de formato fuente Arial Narrow, tamaño 11. Trabajo 2.- Sobre la base del trabajo 1 realizar una presentación en Power Point, máximo veinte laminas, pueden utilizar los gráficos del material proporcionado. Trabajo 3.- En una lamina de formato A3 realizar un dibujo en perspectiva de una bomba centrifuga con todas sus partes identificándolas con diferentes colores. Trabajo 4.- A las preguntas propuestas, agregar 5 adicionales. Trabajo 5.- Entregar las 19 preguntas propuestas y las 5 adicionales con sus respuestas. Trabajo de investigación 1.- En la empresa en la cual usted trabajo realice una validación porcentual de los programas de mantenimiento que se llevan a cabo. Trabajo de investigación 2.- En la empresa donde ustedes trabajan, cuales son las causas más comunes de falla de los equipos rotativos y ¿Por qué?

3 3.1

CAPITULO III. Introducción al Fenómeno Vibración ¿Qué es Vibración?

En su forma más sencilla, una vibración se puede considerar como la oscilación o el movimiento repetitivo de un objeto alrededor de una posición de equilibrio. La posición de equilibrio es a la que llegará cuando la fuerza que actúa sobre él sea cero. Este tipo de vibración se llama vibración de cuerpo entero, lo que quiere decir que todas las partes del cuerpo se mueven juntas en la misma dirección en cualquier momento. El movimiento vibratorio de un cuerpo entero se puede describir completamente como una combinación de movimientos individuales de 6 tipos diferentes. Esos son traslaciones en las tres direcciones ortogonales x, y, y z, y rotaciones alrededor de los ejes x, y, y z. Cualquier movimiento complejo que el cuerpo pueda presentar se puede descomponer en una combinación de esos seis movimientos. De un tal cuerpo se dice que posee seis grados de libertad. Por ejemplo un barco se puede mover desde adelante hacia atrás (ondular) desde abajo hacia arriba y de babor hacia estribor. También puede rodar en el sentido de la longitud (rodar), girar alrededor del eje vertical, (colear) y girar alrededor del eje babor-estribor (arfar)


Supongamos que a un objeto se le impide el movimiento en cualquiera dirección excepto una. Por ejemplo un péndulo de un reloj solamente se puede mover en un plano. Por eso, se le dice que es un sistema con un grado único de libertad. Otro ejemplo de un sistema con un grado único de libertad es un elevador que se mueve hacia arriba y hacia abajo en el cubo del elevador. La vibración de un objeto es causada por una fuerza de excitación. Esta fuerza se puede aplicar externamente al objeto o puede tener su origen a dentro del objeto. Mas adelante veremos que la proporción (frecuencia) y la magnitud de la vibración de un objeto dado, están completamente determinados por la fuerza de excitación, su dirección y frecuencia. Esa es la razón porque un análisis de vibración puede determinar las fuerzas de excitación actuando en una máquina. Esas fuerzas dependen del estado de la máquina, y el conocimiento de sus características e interacciones permite diagnosticar un problema de la máquina.

3.2

Movimiento Armónico Sencillo

El movimiento más sencillo que pueda existir es el movimiento en una dirección, de una masa controlada por un resorte único. Este sistema mecánico se llama sistema resorte-masa, con un grado único de libertad. Si se desplaza la masa, hasta una cierta distancia del punto de equilibrio, y después se suelta, el resorte la regresará al equilibrio. Para entonces, la masa tendrá algo de energía cinética y rebasará la posición de descanso y desviará el resorte en la dirección opuesta. Perderá velocidad hasta pararse en el otro extremo de su desplazamiento donde el resorte volverá a empezar el regreso hacia su punto de equilibrio. El mismo proceso se volverá a repetir con la energía transfiriéndose entre la masa y el resorte, desde energía cinética en la masa hasta energía potencial en el resorte, y regresando. La ilustración siguiente enseña una gráfica de la masa contra el tiempo:

Si no hubiera fricción en el sistema, la oscilación continuaría en la misma proporción y en la misma amplitud para siempre. Este movimiento armónico sencillo idealizado, casi nunca se encuentra en sistemas mecánicos reales. Cualquier sistema real tiene fricción y eso hace que la amplitud de la vibración disminuya gradualmente ya que la energía se convierte en calor. Las definiciones siguientes son aplicables al movimiento armónico sencillo: T = el periodo de la onda


El periodo es el tiempo necesario para un ciclo, o para un viaje ida y vuelta, o de un cruce del nivel cero hasta el siguiente cruce del nivel cero en la misma dirección. El periodo se mide en segundos o milisegundos dependiendo de que tan rápido se cambie la onda. F = la frecuencia de la onda = 1/T La unidad de frecuencia es el La frecuencia es el número de ciclos que Hz, llamada por el científico ocurren en un segundo, y sencillamente es el alemán, Heinrich Herz, que recíproco del período. ue el primero a investigar las ondas radio.

3.3 Ecuaciones de movimiento Si se anota la posición o el desplazamiento de un objeto que está sometido a un movimiento armónico sencillo contra el tiempo en una gráfica, como lo mostramos arriba, la curva resultante será una onda seno o senoidal que se describe en la siguiente ecuación: Donde d = desplazamiento instantáneo D = desplazamiento máximo o pico t = tiempo

Esta es la misma curva que la de una función senoidal trigonométrica, y se puede considerar como la más sencilla y básica de todas las formas repetitivas de ondas. La función senoidal matemática se deriva de las longitudes relativas de los lados de un triángulo rectangular y la onda senoidal es una anotación del valor de la función senoidal contra el ángulo. En el caso de vibración, la onda senoidal se anota como una función de tiempo pero a veces, se considera que un ciclo de la onda es igual a 360 grados de ángulo. Se comentará más a cerca de este sujeto cuando trataremos el tema fase. La velocidad del movimiento que describimos arriba es igual a la proporción del cambio del desplazamiento, o en otras palabras a que tan rápido se cambia su posición. La razón de cambio de una cantidad respecto a otra se puede describir con la derivada siguiente:

Donde v = velocidad instantánea Aquí se puede ver que la forma de la función de velocidad también es senoidal, pero ya que está descrita por el coseno, está desplazado de 90 grados. En un momento veremos lo que eso significa. La aceleración del movimiento que aquí se describe está definida como la proporción de cambio de la velocidad, o que tan rápido la velocidad está cambiando en cualquier momento.


Donde a = aceleración instantánea. También aquí hay que notar que la función de aceleración fue desplazada por 90 grados adicionales como lo indica el signo negativo. Si examinamos estas ecuaciones, se ve que la velocidad es proporcional al desplazamiento por la frecuencia, y que la aceleración es proporcional al cuadrado de la frecuencia por el desplazamiento. Eso quiere decir que con un gran desplazamiento y a una alta frecuencia, resultan velocidades muy altas, y se requerirían niveles de aceleración extremadamente altos. Por ejemplo, supongamos que un objeto vibrando está sometido a un desplazamiento de 0. 1 pulgada a 100 Hz. La velocidad es igual a desplazamiento por frecuencia, o: v = 0. 1 x 100 = 10 pulgadas por segundo. La aceleración es igual a desplazamiento por el cuadrado de la frecuencia, o: a = 0. 1 x (100)² = 1000 pulgadas por segundo al cuadrado. Un G de aceleración es igual a 3 8 6 pulgadas por segundo al cuadrado, por eso la aceleración es:

Vemos ahora lo que pasa cuando subimos la frecuencia a 1000 Hz: v = 0. 1 x 1000 = 100 pulgadas por segundo a = 0. 1 x (1000)² = 100. 000 pulgadas por seg² o 259 G Así vemos que en la práctica las altas frecuencias no se pueden asociar con altos niveles de desplazamiento.

3.4

Dinámica de Sistemas Mecánicos

Una estructura física pequeña y compacta como el mármol se puede imaginar como solamente una masa. Se moverá en respuesta a una fuerza externa que se aplica a ella, y su movimiento será gobernado por las leyes de movimiento de Newton. En términos sencillos, las leyes de Newton dicen que si el mármol está en reposo, se quedará en reposo, a menos que una fuerza externa actúe sobre él. Si está sometido a una fuerza externa, su aceleración será proporcional a esa fuerza. La mayoría de los sistemas mecánicos son más complejos que una masa sencilla, ya que necesariamente se mueven como un entero, cuando son sometidos a una fuerza. Sistemas mecánicos como máquinas rotativas no tienen una rigidez infinita y tienen varios grados de flexibilidad a varias frecuencias. Como lo veremos, su movimiento en respuesta a una fuerza externa depende de la naturaleza de esta fuerza, y las características dinámicas de su estructura mecánica y muchas veces es muy difícil predecirlas. Las disciplinas de Modelación Finita de Elementos y Análisis Modal, se dedican a predecir como una estructura reaccionará a una fuerza conocida. No trataremos más en detalle esas materias ya que son muy complejas, pero es instructivo estudiar la manera como interactúan fuerzas y estructuras si es que queremos entender el aspecto útil del análisis de vibraciones en maquinaria.


3.5

Medición de Amplitud de Vibración

Las definiciones siguientes son de aplicación a la medición de la amplitud de las vibraciones mecánicas. Amplitud Pico (Pk) es la distancia máxima de la onda del punto cero o del punto de equilibrio. Amplitud Pico a Pico (Pk-Pk) es la distancia de una cresta negativa hasta una cresta positiva. En el caso de una onda senoidal, el valor pico a pico es exactamente dos veces el valor pico, ya que la forma de la onda es simétrica. Pero eso no es necesariamente el caso con todas las formas de ondas de vibración, como lo veremos dentro de poco. Amplitud Raíz del Promedio de los Cuadrados (RPC) Es la raíz cuadrada del promedio de los cuadrados de los valores de la onda. En el caso de una onda senoidal el valor RPC es igual a 0. 707 del valor pico, pero esto es solo válido en el caso de una onda senoidal. El valor RPC es proporcional al área abajo de la curva. Si se rectifica a los picos negativos, eso quiere decir si se les hace positivos, y el área abajo de la curva resultante está promediado hasta un nivel medio este nivel es proporcional al valor RPC.

Prom edio de Amplitu d Es sencillamente el promedio aritmético del nivel de la señal sobre tiem po. No se usa en la medición de vibración y de aquí en adelante ya no será considerada.

El valor RPC de una señal de vibración es una medida importante de su amplitud. Como lo mencionamos con anterioridad, es numéricamente igual a la raíz cuadrada del promedio de los cuadrados de los valores de amplitud. Para calcular este valor, los valores instantáneos de amplitud de la onda se deben elevar al cuadrado y esos cuadrados se deben promediar durante un cierto tiempo. Este tiempo debe ser por lo menos un período de la onda para llegar al valor RPC.

El valor RPC debe usarse en todos los cálculos acerca de fuerza o energía en forma de onda. Un ejemplo de eso es la línea de corriente 117 Voltios CA. Los 117 Voltios es el valor RPC del voltaje y se usa en los cálculos de la energía vatimétrica (fuerza), que jala las máquinas conectadas. Hay que recordar que el valor RPC de una onda senoidal es 0. 707 veces el valor pico y que esa es la única forma de onda donde este es válido. Veremos dentro de poco porque esto es importante.


3.6 El Concepto de Fase Fase es una medida de la diferencia de tiempo entre dos ondas senoidales. Aunque la fase es una diferencia verdadera de tiempo, siempre se mide en términos de ángulo, en grados o radianes. Eso es una normalización del tiempo que requiere un ciclo de la onda sin considerar su verdadero periodo de tiempo. La diferencia en fase entre dos formas de onda se llama a veces el desplazamiento de fase. Un desplazamiento de fase de 360 grados es un retraso de un ciclo o de un período de la onda, lo que realmente no es ningún desplazamiento. Un desplazamiento de 90 grados es un desplazamiento de 1/4 del periodo de la onda etc. El desplazamiento de fase puede ser considerado positivo o negativo; eso quiere decir que una forma de onda puede ser retrasada relativa a otra o una forma de onda puede ser avanzada relativa a otra. Esos fenómenos se llaman atraso de fase y avance de fase respectivamente.

En este ejemplo, la curva inferior está desplazada de 90 grados con respecto a la curva superior. Eso es un atraso de tiempo de 1/4 del período de la onda. También se podría decir que la curva superior tiene un avance de 90 grados. La fase también se puede medir con referencia a un tiempo particular. Un ejemplo de esto es la fase de un componente desbalanceado en un rotor, con referencia a un punto fijo en el rotor, como una conexión. Para medir la fase, un impulso disparador debe ser generado desde un cierto punto de referencia, en el eje. Este disparador puede ser generado por un tacómetro o por una clase de sonda óptica o magnética, que sentirá una discontinuidad en el rotor y a veces está llamada un impulso "taco".


El ángulo de fase se puede medir desde la posición de referencia o bien en la dirección de la rotación, o bien en la dirección opuesta a la rotación, eso es atraso de fase o avance de fase, y varios fabricantes de máquinas usan diferentes convenciones. En el programa DLI Balance Alert, se puede seleccionar ambas direcciones, según la preferencia del operador.

3.7 Unidades de Vibración Hasta ahora, solamente hemos considerado el desplazamiento de un objeto vibrando como una medida de la amplitud de su vibración. El desplazamiento es sencillamente la distancia desde una posición de referencia, o punto de equilibrio. Aparte de un desplazamiento variable, un objeto vibrando tendrá una velocidad variable y una aceleración variable. La velocidad se define como la proporción de cambio en el desplazamiento y en el sistema inglés, se mide por lo general en pulgadas por segundo (PPS). Aceleración se define como la proporción de cambio en la velocidad y en el sistema inglés se mide en unidades G, o sea la aceleración promedia debida a la gravedad en la superficie de la tierra. El desplazamiento de un cuerpo, que está sujeto a un movimiento sencillo armónico es una onda senoidal, como hemos visto. También resulta (y se puede comprobar fácilmente matemáticamente) que la velocidad del movimiento es senoidal. Cuando el desplazamiento está a su máximo, la velocidad estará en cero, porque esa es la posición en la que la dirección del movimiento se da la vuelta. Cuando el desplazamiento está en cero (el punto de equilibrio), la velocidad estará en su máximo. Esto quiere decir que la fase de la onda de velocidad se desplazará hacia la izquierda a 90 grados, comparada a la forma de onda del desplazamiento. En otras palabras, se dice que la velocidad tiene un avance sobre el desplazamiento de un ángulo de 90 grados fase. Si recordamos que la aceleración es la proporción del cambio de velocidad, se puede demostrar que la forma de onda de aceleración de un objeto sujeto a un movimiento sencillo armónico, también es senoidal y también que cuando la velocidad está en su máximo, la aceleración es cero. En otras palabras, la


velocidad no se está cambiando en este momento. Cuando la velocidad es cero, la aceleración está en su máximo--en este momento la velocidad está cambiando lo más rápido. La curva senoidal de la aceleración contra tiempo se puede ver de esta manera como desplazada en fase hacia la izquierda de la curva de velocidad y por eso la aceleración tiene un avance de 90 grados sobre la velocidad. Las relaciones se enseñan a continuación:

Nótense que la aceleración es 180 grados fuera de fase con relación al desplazamiento. Esto quiere decir que la aceleración de un objeto vibrando siempre estará en la dirección opuesta al desplazamiento. Es posible definir otro parámetro, que es la proporción de cambio de la aceleración, y se llama jalón. Jalón es lo que se siente, cuando se para su carro, si se mantiene una presión constante en el pedal del freno. Realmente es la terminación brusca de la aceleración. Los constructores de elevadores les interesa la medición del jalón, ya que los pasajeros de elevadores son especialmente sensibles a las variaciones de aceleración.

3.8

Resumen de Unidades de Amplitud

En el sistema inglés de medición, el desplazamiento se mide generalmente en mils (milésimos de pulgada), y el valor pico a pico se usa por convención. La velocidad generalmente se mide en pulgadas por segundo y la convención es de usar el valor pico o el valor RPC. Lo más común es de usar el valor pico, no porque sea mejor, pero debida a una larga tradición. La aceleración se mide generalmente en Gs. 1 G es la aceleración debida a la gravedad en la superficie de la tierra. El G en realidad no es una unidad de aceleración--es sencillamente una cantidad de aceleración a que estamos sometidos como habitantes de la tierra. A veces la aceleración se mide en pulgadas por segundo por segundo (pulgadas/seg²) o m/seg ², que son unidades verdaderas. Un G es igual a 386 pulgadas / seg² o 9. 81 m/seg². El procedimiento de convertir una señal de desplazamiento hacia velocidad o de velocidad hacia aceleración es equivalente a la operación matemática de diferenciación


Del modo contrario, la conversión de aceleración a velocidad o de velocidad a desplazamiento es la integración matemática. Es posible llevar a cabo estas operaciones con instrumentos que miden la vibración y de esta manera convertir los datos de cualquier sistema de unidades a cualquier otro. Desde un punto de vista práctico la diferenciación es un procedimiento ruidoso en si, y muy raras veces se lleva a cabo. La integración, por otra parte se lleva a cabo con mucha precisión, con un circuito eléctrico muy barato. Esa es una de las razones de que el acelerómetro de hecho es el transductor estándar para medición de vibraciones, ya que su señal de salida se puede integrar fácilmente una o dos veces para mostrar velocidad o desplazamiento. La integración no es adecuada para señales con una frecuencia muy baja (Abajo de 1 Hz), ya que en esta área el nivel de ruido se va incrementando y la precisión del procedimiento de integración padece. La mayoría de los integradores disponibles comercialmente funcionan correctamente arriba de un Hz, lo que es lo suficiente bajo para casi todas las aplicaciones de vibraciones.

3.9

Desplazamiento, Velocidad y Aceleración

Una señal de vibración grabada como desplazamiento contra frecuencia se puede convertir en una gráfica de velocidad contra frecuencia por el procedimiento de diferenciación como lo definimos con anterioridad. Eso quiere decir que una La diferenciación involucra una multiplicación por la frecuencia, gráfica de la velocidad de y eso quiere decir que la velocidad de la vibración a cualquier vibración tendrá un perfilfrecuencia es proporcional al desplazamiento multiplicado por la escarpado hacia arriba según frecuencia. se incrementa la frecuencia, en Para un desplazamiento dado, si se duplica la frecuencia, comparación con la misma también se duplicará la velocidad, y si se incrementa la señal grabado como frecuencia diez veces, la velocidad también se incrementará con un factor de diez. desplazamiento. Para obtener aceleración desde velocidad, se requiere otra diferenciación, y eso resulta en otra multiplicación por la frecuencia. El resultado es que por un desplazamiento dado, la aceleración es proporcional al cuadrado de la frecuencia. Eso quiere decir que la curva de aceleración está dos veces más empinada que la curva de velocidad.

Para ilustrar esas relaciones, consideramos que tan fácil es mover la mano sobre una distancia de un pie (33 cm) a un ciclo por segundo o 1 Hz. Probablemente seria posible lograr un desplazamiento similar de la mano a 5 o a 6 Hz. Pero consideramos que tan rápido su mano se debería mover para lograr el mismo desplazamiento de un pie a 100Hz o 1000 Hz . La segunda ley de movimientoAhora vemos la enorme fuerza necesaria para mover su mano un de Newton dice que la fuerza pie a esas altas frecuencias. Según Newton, fuerza es igual a masa es igual a la masa por la por aceleración, y por eso la fuerza se incrementa según el cuadrado de la frecuencia. Aquí está la razón del porque nunca se aceleración ven niveles de aceleración altos combinados con valores de desplazamientos altos. Las fuerzas enormes que serían necesarias sencillamente no se encuentran en la práctica.


Se puede ver que esas consideraciones con los mismos datos de vibración representados como gráficas de desplazamiento, velocidad y aceleración tendrán apariencias diferentes. La curva de desplazamiento pondrá el acento en las frecuencias mas bajas, y la curva de aceleración pondrá el acento en las frecuencias más altas, a costo de las más bajas. Los niveles relativos de desplazamiento, velocidad y aceleración contra frecuencia en unidades estándares inglesas se observan en las ecuaciones siguientes:


Estas tres curvas que se muestran arriba, proporcionan la misma información, pero el acento se ha cambiado. Noten que la curva de desplazamiento es más difícil de leer en las frecuencias más altas. La curva de velocidad es la más uniforme en nivel sobre frecuencia. Eso es típico para la mayoría de la maquinaria rotativa pero en algunos casos, las curvas de desplazamiento y aceleración serán las más uniformes. Es una buena idea seleccionar las unidades de tal manera que se obtenga la curva la más plana. Eso proporciona la mayor cantidad de información visual al observador. El parámetro de vibración que se usa más comúnmente en trabajos de diagnóstico de maquinaria es la velocidad.


3.10

Consideraciones acerca de la energía y la Fuerza

Para producir vibración, se requiere energía, y en el caso de vibración de máquina, esa energía viene de la fuente de poder hacia la máquina. La fuente de energía puede ser la línea de corriente CA, un motor a combustión interna, vapor accionando una turbina etc. Energía se define como fuerza multiplicada por la distancia sobre la que la fuerza actúa, y la unidad internacional de energía es el Julio. Un Julio de energía es el equivalente de un Newton de fuerza actuando sobre una distancia de un metro. El concepto físico de trabajo es similar al de energía, y las unidades que se usan para medir el trabajo son las mismas que se usan para medir la energía. La cantidad de energía presente en la vibración de la máquina misma por lo general no es tan grande comparada a la energía requerida para activar la máquina para su tarea asignada. Fuerza se defina como la proporción con que se hace el trabajo, o la proporción de transferencia de energía. Según las normas internacionales se mide en Julios por segundo o Vatios. Un caballo vapor es equivalente a 746 Vatios. La fuerza es proporcional al cuadrado de la amplitud de la vibración, igual como la fuerza eléctrica es proporcional al cuadrado del voltaje o al cuadrado de la corriente. Según la ley de la conservación de energía no se puede crear ni destruir energía, pero se puede cambiar en formas diferentes. La energía vibratoria en un sistema mecánico se disipará al final en forma de calor.

3.11

Estructuras Mecánicas

Cuando analizamos la vibración de una máquina, que es un sistema mecánico más o menos complejo es útil considerar las fuentes de la energía de vibración y las rutas en la máquina que sigue esta energía. La energía siempre se mueve o fluye de la fuente de la vibración hacia el punto de absorción, donde se transforma en calor. En algunos casos eso puede ser una ruta muy corta, pero en otras situaciones es posible que la energía viaje largas distancias antes de ser absorbida. La más grande absolvedora de energía es la fricción, que puede ser fricción de deslizamiento o fricción viscosa. La fricción de deslizamiento tiene su origen en el movimiento relativo de las partes de la máquina, y un ejemplo de fricción viscosa es la película de aceite en un rodamiento con gorrón. Si una máquina tiene poca fricción, su nivel de vibración tiende a ser muy alto, ya que la energía de vibración se va incrementando debido a la falta de absorción. Por otra parte, una máquina con una fricción más importante tendrá niveles de vibración más bajos, ya que su energía se absorbe más rápidamente. Por ejemplo, una máquina con rodamientos a elementos rodantes (muchas veces se le llama rodamientos anti-fricción) vibra más que una máquina con chumaceras, donde la película de aceite absorba una cantidad importante de energía. La razón porque las estructuras de aviones son remachadas en lugar de soldadas en una unidad sólida, es que las juntas remachadas se mueven ligeramente y absorben la energía por medio de la fricción de deslizamiento. Eso impide que las vibraciones se incrementen hasta niveles destructivos. De una estructura de este tipo se dice que está altamente amortiguada y la amortiguación es en realidad una medida de su capacidad de absorción de energía.

3.12

Frecuencias Naturales

De cualquier estructura física se puede hacer un modelo en forma de un número de resortes, masas y amortiguadores. Los amortiguadores absorben la energía pero los resortes y las masas no lo hacen. Como


lo vimos en la sección anterior, un resorte y una masa interactúan uno con otro, de manera que forman un sistema que hace resonancia a su frecuencia natural característica. Si se le aplica energía a un sistema resorte-masa, el sistema vibrará a su frecuencia natural, y el nivel de las vibraciones dependerá de la fuerza de la fuente de energía y de la absorción inherente al sistema. . La frecuencia natural de un sistema resorte-masa no amortiguado se da en la siguiente ecuación:

Donde

F n = la frecuencia natural

k = la constante del resorte, o rigidez m = la masa

De eso se puede ver que si la rigidez aumenta, la frecuencia natural también aumentará, y si la masa aumenta, la frecuencia natural disminuye. Si el sistema tiene absorción, lo que tienen todos los sistemas físicos, su frecuencia natural es un poco más baja y depende de la cantidad de absorción. Un gran número de sistemas resorte-masa-amortiguación que forman un sistema mecánico se llaman "grados de libertad", y la energía de vibración que se pone en la máquina, se distribuirá entre los grados de libertad en cantidades que dependerán de sus frecuencias naturales y de la amortiguación, así como de la frecuencia de la fuente de energía. Por esta razón, la vibración no se va a distribuir de manera uniforme en la máquina. Por ejemplo, en una máquina activada por un motor eléctrico una fuente mayor de energía de vibración es el desbalanceo residual del rotor del motor. Esto resultará en una vibración mensurable en los rodamientos del motor. Pero si la máquina tiene un grado de libertad con una frecuencia natural cerca de las RPM del rotor, su nivel de vibraciones puede ser muy alto, aunque puede estar ubicado a una gran distancia del motor. Es importante tener este hecho en mente, cuando se hace la evaluación de la vibración de una máquina. --la ubicación del nivel de vibración máximo no puede estar cerca de la fuente de energía de vibración. La energía de vibración frecuentemente se mueve por largas distancias por tuberías, y puede ser destructiva, cuando encuentra una estructura remota con una frecuencia natural cerca de la de su fuente.

3.13

Resonancia

La resonancia es un estado de operación en el que una frecuencia Ejemplos de sistemas mecánicos con alta resonancia de excitación se encuentra cerca de una frecuencia natural de la son campanas y diapasones. estructura de la máquina. Una frecuencia natural es una frecuencia a la que una estructura vibrará si uno la desvía y después la suelta. Una estructura típica tendrá muchas frecuencias naturales. Cuando ocurre la resonancia, los niveles de vibración que resultan pueden ser muy altos y pueden causar daños muy rápidamente.


¡Bajo ninguna circunstancia En una máquina que produce un espectro ancho de energía de se debe opera una máquina a vibración, la resonancia se podrá ver en el espectro, como un pico la frecuencia de resonancia! constante aunque varíe la velocidad de la máquina. El pico puede ser agudo o puede ser ancho, dependiendo de la cantidad de amortiguación que tenga la estructura en la frecuencia en cuestión.

Para determinar si una maquina tiene resonancias prominentes se puede llevar a cabo una o varias pruebas con el fin de encontrarlas: La prueba del Impacto. Se pega a la máquina con una masa pesada, como una viga de madera, o el pie con bota de un jugador de fútbol, mientras que se graban los datos. Si hay una resonancia, la vibración de la máquina ocurrirá a la frecuencia natural, mientras que ella se está extinguiendo. El arranque y rodamiento libre. Se prende y se apaga la máquina, mientras que se graban datos de vibración y de tacómetro. La forma de onda de tiempo indicará un máximo, cuando las RPM igualan las frecuencias naturales. La prueba de la velocidad variable: en una máquina cuya velocidad se puede variar en un rango ancho, se varía la velocidad, mientras que se están grabando datos de vibración y de tacómetro. La interpretación de los datos se hace como en la prueba anterior. La gráfica abajo muestra una curva de respuesta idealizada de resonancia mecánica. El comportamiento de un sistema resonante, cuando se le somete a una fuerza externa, es interesante y va un poco en contra la intuición. Depende mucho de la frecuencia de la fuerza de excitación. Si la frecuencia forzada es más baja que la frecuencia natural, en otras palabras a la izquierda del pico, entonces el sistema se comporta como un resorte y el desplazamiento está proporcional a la fuerza. El resorte de la combinación resortemasa hace el sistema resonante y está dominante al determinar la respuesta del sistema. En esta área, controlada por el resorte, el sistema se comporta de acuerdo con nuestra intuición, reaccionando con un movimiento más amplio cuando se le aplica una fuerza más grande, y el movimiento está en fase con la fuerza. En el área arriba de la frecuencia natural, la situación es diferente. Aquí la masa es el elemento que controla. El sistema parece una masa a la que se le aplica una fuerza. Eso quiere decir que la aceleración es proporcional a la fuerza aplicada y el desplazamiento es relativamente constante con la frecuencia que cambia. El desplazamiento está fuera de fase en esta área con la fuerza. Cuando se empuja al sistema, este se mueve hacia el que está empujando y viceversa. A la resonancia misma, el sistema se comporta totalmente diferente en presencia de una fuerza aplicada. Aquí, los elementos resorte y masa se cancelan el uno al otro, y la fuerza solamente ve la amortiguación o la fricción en el sistema. Si el sistema está ligeramente amortiguado es como si se empuja al aire. Cuando se le empuja, se aleja de su propia voluntad. En consecuencia, no se puede aplicar mucha fuerza al sistema en la frecuencia de resonancia, y si uno sigue intentándolo, la amplitud de la vibración se va a incrementar hasta valores muy altos. Es la amortiguación que controla el movimiento de un sistema resonante a su frecuencia natural.


Ejemplos de resonancias en máquinas son las llamadas frecuencias críticas de ejes rotativos, El ángulo de fase entre la vibración de la fuente de excitación y la respuesta de la estructura siempre es de 90 grados a la frecuencia natural. En el caso de rotores largos, como en turbinas, las frecuencias naturales se llaman "frecuencias críticas" o "velocidades críticas" y se debe cuidar que estas máquinas no operen a velocidades donde 1x o 2x corresponde a esas frecuencias críticas.

3.14

Sistemas Lineales y No Lineales

Para ayudar a entender la transmisión de vibración a través de una máquina es conveniente investigar el concepto de linealidad y lo que significa sistemas lineales y no lineales. Dentro de poco, estudiaremos escalas de amplitud y de frecuencias lineales y logarítmicas, pero el término "lineal" también se refiere a las características de un sistema que puede tener señales de entrada y de salida. Un sistema es cualquier aparato o estructura que puede aceptar una señal de entrada o estimulo en alguna forma y producir una señal de salida o respuesta. Ejemplos de sistemas son grabadoras y amplificadores, que funcionan con señales eléctricas y estructuras mecánicas en las que las señales de entrada son fuerzas de vibración y las señales de salida son desplazamientos, velocidades y aceleraciones de vibraciones.

3.15

Definición de linealidad.

Se dice que un sistema es lineal, cuando cumple con los dos criterios siguientes: 1. Si una entrada X al sistema produce una salida X, entonces una entrada 2X producirá una salida 2X. En otras palabras, la magnitud de la salida del sistema es proporcional a la magnitud de la entrada del sistema. 2. Si una entrada X produce una salida X, y una entrada Y produce una salida Y, entonces una entrada X+Y producirá X+Y. En otras palabras, el sistema maneja dos entradas simultáneas de manera


independiente y esas no interactúan en el sistema. Esos criterios implican el hecho que un sistema lineal no producirá frecuencias de salida, que no estén presentes en la entrada. Observen que no hay nada en estos criterios que diga que la salida del sistema es la misma que la entrada, o que la salida se parece a la entrada. Por ejemplo la entrada podría ser una corriente eléctrica y la salida podría ser una temperatura. En el caso de estructuras mecánicas como máquinas consideraremos la entrada como una fuerza vibratoria y la salida como la vibración medida.

3.16

No linealidades en Sistemas

La linealidad con absoluta perfección no existe en ningún sistema real. Hay muchos tipos diferentes de nolinealidad y existen en varios grados en todos los sistemas mecánicos, aunque muchos sistemas actuales se acercan a un comportamiento lineal, especialmente con niveles de entrada pequeños. Si un sistema no es lineal, producirá frecuencias en su salida, que no existen en su entrada. Un ejemplo es un amplificador estereo o una grabadora que produce armónicos de su señal de entrada. Esto se llama distorsión armónica y disminuye la calidad de la música reproducida. La distorsión armónica casi siempre es peor con señales de niveles altos. Un ejemplo es una radio pequeña que suena relativamente "limpia" en el ámbito de volumen bajo, pero chilla de manera distorsionada a niveles de volumen altos. Muchos sistemas son casi lineales en respuesta a entradas pequeñas, pero se vuelven no lineales a niveles de excitación superiores. A veces existe un umbral definido. Las señales de entrada, ligeramente superiores a este umbral resultan no lineales en una gran proporción. Un ejemplo de este es el corte de un amplificador cuando el nivel de su señal de entrada excede el voltaje o la capacidad de oscilación de su suministro de energía. Este es análogo a un sistema mecánico donde una parte se puede mover libremente hasta que pega con un tope, como un carter de rodamiento flojo, que se puede mover un poco antes de que le paran los pernos de montaje.

3.17

No linealidades en Máquinas rotativas

Como lo vimos, la vibración de una máquina es su respuesta a fuerzas causadas por sus partes moviéndose en la máquina. Medimos la vibración en varios lugares en la máquina y de estas mediciones deducimos la magnitud de las fuerzas. Midiendo la frecuencia de la vibración suponemos que las fuerzas se presentan a la misma frecuencia que la respuesta, y que los niveles medidos son proporcionales a la magnitud de las fuerzas. Este razonamiento supone que la máquina es lineal. En su respuesta a las funciones forzadas, y para la mayoría de las máquinas eso es una suposición razonable. Pero a medida que se desgasta una máquina, y que aumentan los juegos, o si se forman grietas o holgura, la respuesta ya no seguirá siendo lineal. El resultado es que la vibración medida puede ser muy diferente que las funciones forzadas. Por ejemplo un rotor desbalanceado comunica una fuerza senoidal en la frecuencia 1x al rodamiento, y esta fuerza no contiene ninguna otra frecuencia. Si la estructura mecánica de la máquina está no lineal esta fuerza senoidal será distorsionada y la vibración resultante ocurrirá en los armónicos de 1x y también en 1y. El rango y la magnitud del contenido armónico de la vibración son una medida del grado de no-linealidad de la máquina. Por ejemplo la vibración de un rodamiento con gorrón contendrá cantidades y magnitudes de armónicos más y más grandes, a medida de que el juego en el rodamiento va aumentando.


Acoplamientos flexibles son no lineales, cuando son desalineados y esto es la razón que su señal de vibración contiene un fuerte segundo armónico de 1x. Muchas veces, acoplamientos desgastados y desalineados producen un fuerte tercer armónico de 1x. Cuando las fuerzas que actúan en frecuencias diferentes interactúan de una manera no lineal, en una máquina, el resultado es la generación de frecuencias de suma y de diferencias-nuevas frecuencias que no están presentes en las frecuencias forzadas. Esas frecuencias de suma y de diferencia son las bandas laterales que se encuentran en los espectros de cajas de engranes defectuosas, rodamientos con elementos rodantes, etc. En el caso de una caja de engranajes una frecuencia forzada es el engranaje y la otra son las rpm del engrane. Si el engrane está excéntrico, o deformado de otra manera, las rpm causarán una modulación del engranaje y el resultado serán las bandas laterales. La modulación siempre es un proceso no lineal que crea nuevas frecuencias que no existen en las funciones forzadas.

3.18 Análisis de Frecuencia Para circunvalar las limitaciones del análisis de la forma de onda, la práctica más común es de llevar a cabo un análisis de frecuencias, también llamado análisis de espectro de la señal de vibración. La gráfica en el dominio del tiempo se llama la forma de onda, y la gráfica en el dominio de la frecuencia se llama el espectro. . El análisis del espectro es equivalente al transformar la información de la señal del dominio de tiempo en el dominio de la frecuencia. Las relaciones siguientes son válidas entre tiempo y frecuencia:

Un horario de ferrocarril nos enseña la equivalencia de la información en los dominios de tiempo y de frecuencia.


La representación de la frecuencia en este caso es más breve que la representación del tiempo. Eso es una reducción de datos. Noten que la información es la misma en ambos dominios, pero que en el dominio de frecuencia está mucho más compacto. Un horario muy largo ha sido compactado en dos renglones en el dominio de frecuencia. Es una regla general de la característica de la transformación que los eventos que ocurren en un tiempo largo sean comprimidos a sus lugares específicos en el dominio de frecuencia.

3.19 ¿Porque llevar a cabo un Análisis de Frecuencia? En el dibujo de abajo observen que los diferentes componentes son separados y distintos en el espectro y que sus niveles pueden ser fácilmente identificados. Seria difícil de extraer esta información de la forma de onda en el dominio de tiempo.


Dominio de Tiempo vs. Dominio de Frecuencia Se ha argumentado que la razón para el uso generalizado del an álisis de frecuencia es la gran disponibilidad del an alizador TRF barato

En el dibujo siguiente, vemos que algunos eventos que se traslapan y que son confusos en el dominio de tiempo están separados en sus componentes individuales en el dominio de la frecuencia. La forma de la onda de vibración contiene una gran cantidad de información que no es aparente. Parte de la información está en las componentes de nivel muy bajo, la magnitud de los que puede ser menos ancho que la línea de la gráfica, de la forma de onda. Pero estos componentes de bajo nivel pueden ser importantes, si son una indicación de un problema que está creciendo, como una falta en un rodamiento. La esencia del mantenimiento predictivo es la detección temprana de faltas incipientes. Por eso hay que ser sensible a valores muy pequeños de señales de vibración como lo veremos dentro de poco.


Por otra parte, hay circunstancias, donde la forma de onda nos proporciona más información que el espectro.

3.20

Como hacer un Análisis de Frecuencia

Antes de investigar el procedimiento de la realización de análisis de espectro vamos a estudiar los diferentes tipos de señales con que vamos a trabajar. Desde un punto de vista teórico y práctico es posible dividir todas las señales del dominio del tiempo en varios grupos. Estas señales diferentes producen diferentes tipos de espectros, y para evitar errores cuando llevamos a cabo el análisis de frecuencias, es conveniente conocer sus características. En el dibujo siguiente un componente de muy bajo nivel representa una falla incipiente en un rodamiento, no se hubiera notado en el dominio de tiempo o en el nivel general de vibración. Recuerden que el nivel general es sencillamente el nivel RPC de la forma de la onda en un rango largo de frecuencias y que un pequeño disturbio como un tono de rodamiento, como lo enseñamos aquí, podría duplicar o cuadruplicar en nivel antes de afectar al RPC general.


Por otra parte, hay circunstancias, donde la forma de onda nos proporciona más información que el espectro. Antes de investigar el procedimiento de la realización de análisis de espectro vamos a estudiar los diferentes tipos de señales con que vamos a trabajar. Desde un punto de vista teórico y práctico es posible dividir todas las señales del dominio del tiempo en varios grupos. Estas señales diferentes producen diferentes tipos de espectros, y para evitar errores cuando llevamos a cabo el análisis de frecuencias, es conveniente conocer sus características.

Señales


Señales Estacionarias La primera división natural de todas las señales es en las categorías estacionarias y no estacionarias. Las señales estacionarias son constantes en sus parámetros estadísticos sobre tiempo. Si uno observa una señal estacionaria, durante unos momentos y después espera una hora y vuelve a observar, esencialmente se vería igual, eso es, su nivel general seria casi lo mismo y su distribución de amplitud y su desviación estándar serian casi lo mismo. La maquinaria rotativa generalmente produce señales de vibración estacionarias. Las señales estacionarias se dividen en señales deterministas y aleatorias. Las señales aleatorias son impredecibles en cuanto a su contenido de frecuencia y a su nivel de amplitud, pero todavía tienen características estadísticas relativamente uniformes sobre tiempo. Ejemplos de señales aleatorias son lluvia cayendo en un techo, ruido de un motor a reacción, turbulencia en los patrones de flujo de una bomba y cavitación. 3.21.1

3.21.2

Señales Deterministas

Señales deterministas son una clase especial de señales estacionarias y tienen un contenido de frecuencia y de nivel relativamente constante por un largo periodo de tiempo. Señales deterministas son generadas por maquinaria rotativa, instrumentos musicales, y generadores de funciones eléctricas. Se pueden dividir en señales periódicas, y casi periódicas. Señales periódicas tienen formas de ondas con un patrón que se repite a igual distancia en el tiempo. Señales casi periódicas tienen formas de onda con una repetición variable en el tiempo, pero que parece ser periódica al ojo del observador. A veces maquinaria rotativa producirá señales casi periódicas, especialmente equipo activado por banda. Las señales deterministas son probablemente las más importantes en el análisis de vibraciones y sus espectros se ven así:


Señales periódicas siempre producen espectros con componentes a frecuencia discreta que son una serie La may oría de las señales casi periódicas son una armónica. El término "armónico" viene de la música donde combinación de v arias series los armónicos son múltiplos de la frecuencia fundamental. armónicas.

3.21.3 Señales no estacionarias Señales no estacionarias se dividen en continuas y transientes. Ejemplos de señales no estacionarias continuas son la vibración producida por una perforadora manual, y el sonido de fuegos artificiales. Transientes se definen como señales que empiezan y terminan al nivel cero y duran una cantidad de tiempo finita. Pueden ser muy breves o bastante largos. Ejemplos de transientes son un golpe de un martillo, el ruido de un avión que pasa, o la señal de vibración de una máquina arrancando o terminando de funcionar.

3.21.4 Ejemplos de algunas Ondas y sus Espectros A continuación examinamos algunas formas de onda y sus espectros que enseñan algunas características importantes del análisis de frecuencia. Aunque estas son idealizadas, ya que fueron hechos por un generador de función electrónico, y analizadas por un analizador TRF, tienen algunos atributos, que se ven generalmente en espectros de máquinas.

Una onda senoidal consiste de una frecuencia única, y su espectro es un punto único. Teóricamente, una onda senoidal existe un tiempo infinito y nunca cambia. La transformada matemática, que convierte la forma de la onda del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia se llama la transformada de Fourier y comprime toda la información en la onda senoidal de un tiempo infinito en un punto. El hecho que el pico en el espectro que mostramos arriba tiene una anchura finita, es un artefacto del análisis TRF que comentaremos más adelante.


Una máquina desbalanceada tiene una fuerza de excitación que es una onda senoidal en 1x o bien una vez por revolución. Si la máquina fuera perfectamente lineal, en su respuesta, la vibración resultante seria una onda senoidal pura, como la muestra de arriba. En muchas máquinas con balanceo deficiente, la forma de onda si se parece a una onda senoidal y en el espectro hay un pico de vibración importante en 1x.

Aquí vemos que un espectro armónico es el resultado de una forma de onda periódica, en este caso una onda senoidal recortada. El espectro contiene componentes a distancias iguales, y su distancia es igual a 1 dividido entre el periodo de la forma de onda. El más bajo de los componentes arriba de la frecuencia cero se llama la fundamental y los otros los armónicos. Esta forma de onda viene de un generador de señal y se puede ver que alrededor de la línea cero no es simétrica. Eso quiere decir que tiene un componente CD y este se ve como la primera línea a la izquierda del espectro. Este sirve para ilustrar que un análisis de espectro puede extenderse toda la distancia, hasta la frecuencia cero ó en terminología común hasta CD. En el análisis de vibraciones de maquinaria, generalmente no es deseable incluir frecuencias tan bajas en el análisis del espectro y esto por varias razones. La mayoría de los transductores no responden a la CD aunque si hay acelerómetros que se usan en la navegación por inercia, que responden a la CD. Para vibración de máquina la frecuencia más baja que se considera de interés es alrededor de 0.3 orden. En algunas máquinas este será abajo de 1 Hz. Se necesitan técnicas especiales para medir e interpretar señales abajo de esta frecuencia. Se puede observar que esteEs común en firmas de vibración de máquinas de ver una espectro consiste de puntosforma de onda recortada como se muestra arriba. Esto quiere discretos, por definición la decir que hay holgura en la máquina y algo está restringiendo su movimiento en una dirección. señal es determinista


La señal mostrada arriba es similar a la anterior pero está recortada por ambos lados, positivos y negativos, y el resultado es una forma de onda simétrica. Esto tipo de señal puede ocurrir en vibración de maquinaria si hay holgura en la máquina y si el movimiento está restringido en ambas direcciones. El espectro parece tener armónicos pero solamente son los armónicos nones. Todos los armónicos pares faltan. Cualquier forma de onda periódica, simétrica tendrá un espectro con solamente los armónicos nones. El espectro de una onda cuadrada también se vería así. A veces el espectro de vibración de una máquina se parecerá a esto, si la holgura es extrema, y si el movimiento de la parte en vibración está restringido en ambos extremos del desplazamiento. Una máquina desbalanceada con un perno de sujeción flojo es un ejemplo de esto.


Arriba se muestra un impulso producido por un generador de señal. Observen el espectro, es continuo en lugar de discreto. En otras palabras, la energía en el espectro está repartida en un rango de frecuencias en lugar de ser concentrada solo en frecuencias específicas. Esto es característico de señales no deterministas, tales como el ruido aleatorio y transientes Se puede ver que el nivel del espectro se va a cero en una frecuencia particular. Esa frecuencia es el recíproco de la longitud del impulso. Por eso, más corto el impulso, más grande su contenido en altas frecuencias. Si el impulso fuese infinitamente corto la llamada función delta en las matemáticas entonces su espectro se extendería de cero a infinito en frecuencias. Cuando se examina un espectro continuo es generalmente imposible determinar si es el resultado de una señal aleatoria o transiente. Esto es una limitación inherente del análisis de frecuencias, tipo Fourier, y por esta razón es buena idea estudiar la forma de onda, cuando se encuentra un espectro continuo. En cuanto a la vibración de la maquinaria es de interés para el analista si ocurren impactos, (causando impulsos en la forma de onda) o si está presente ruido aleatorio, (por ejemplo debido a cavitación) en la señal. Un impulso único raramente está producido por una máquina giratoria, pero en la prueba del impulso este tipo de excitación se aplica a la máquina. Su respuesta en vibración no será una curva suave clásica, como esta, pero será continúa con picos correspondientes en las frecuencias naturales de la estructura de la máquina. Este espectro nos enseña que el impulso es una buena fuerza de entrada que se puede usar en este tipo de pruebas, ya que contiene energía en un rango continuo de frecuencias.


Si el mismo impulso que produjo el espectro anterior se repite a una razón constante, el espectro que resultará tendrá una envolvente, con la misma forma que el espectro del impulso único, pero consistirá de los armónicos de la frecuencia de repetición del pulso en lugar de un espectro continuo. Este tipo de señal se produce por un rodamiento con un defecto en uno de los anillos. Los impulsos pueden ser muy angostos y siempre producirán una serie importante de armónicos.

3.21.5

Efectos de Modulación

Modulación es un efecto no lineal en el cual varias señales interactúan unas con otras para producir nuevas señales con frecuencias que no estaban presentes en las señales originales. Los efectos de la modulación son la damnación del ingeniero de audio, ya que producen distorsión íntermodular que es molesta para el auditor de música. Hay muchas formas de modulación incluyendo la modulación de frecuencia, y de amplitud y el sujeto es muy complejo. Ahora estudiaremos individualmente a los dos tipos de modulación.


Es raro ver la modulación deLa modulación de frecuencia (FM) es la variación en frecuencia frecuencia sola. La mayoría de lasde una señal, debido a la influencia de otra señal, generalmente máquinas producirán modulación dede frecuencia más baja. La frecuencia que se está modulando, se amplitud al mismo tiempo quellama la cargadora. En el espectro mostrado arriba, el componente más importante es la cargadora, y los otros modulación de frecuencia

componentes, que parecen armónicos se llaman bandas laterales. Esas bandas laterales se ubican simétricamente de cada lado de la cargadora, y su distancia es igual a la frecuencia moduladora. Modulación de frecuencia ocurre en espectros de vibración de máquinas, especialmente en cajas de engranes, donde la frecuencia del engranaje está modulada por las rpm del engrane. . También ocurre en algunos altavoces, de sistemas de sonido, donde se llama distorsión FM, aunque generalmente a un nivel muy bajo.


Este ejemplo nos muestra una modulación de amplitud a cerca de 50% de la modulación total. Se nota que la frecuencia de la forma de onda parece ser constante y que el nivel está fluctuando en una proporción constante. Esta señal de prueba fue producida, variando rápidamente el control de ganancia, en un generador de función, mientras que se grababa la señal. Este t ipo de señal se produ ce El espectro tiene un pico en la frecuencia cargadora, y dos frecuentemente en engranes componentes a cada lado. Estos componentes suplementarios y rodamientos con defectos y son las bandas laterales. Noten que aquí solamente hay dos se puede identificar bandas laterales en comparación con la gran cantidad producida fácilmente por las bandas por la modulación de frecuencia. Las bandas de frecuencia están a una distancia de la cargadora, igual a la frecuencia de la señal laterales en el espectr o.

moduladora, en este caso en las frecuencias a la que se movió el botón del control. En este ejemplo, la frecuencia moduladora es mucha más baja que la frecuencia modulada, o cargadora, pero en situaciones prácticas, las dos frecuencias están cerca una de otra.

Estas frecuencias son ondas senoidales, pero en la práctica, la señal modulada y la moduladora muchas veces son complejas. Por ejemplo, la señal que transmite un radio AM, contiene una cargadora de alta frecuencia, y muchas bandas laterales, que son el resultado de la emisión de la modulación de la cargadora por la señal de la voz o de la música.


Una señal de vibración o acústica similar a esto, se generan muchas veces en motores eléctricos con problemas en las barras del rotor.

3.21.6

Pulsos

Esta forma de onda se ve como modulación de amplitud pero en Es casi imposible ver la diferencia entre pulsaciones realidad son dos señales de onda senoidal que se sumaron para modulación de amplitud, formar pulsos. Ya que las señales son ligeramente diferentes en estudiando la forma de onda. frecuencia, su fase relativa varía de 0 a 360 grados, y eso quiere Las dos son procesos decir que la amplitud combinada varía, debido al reforzamiento y a undamentalmente diferentes, la cancelación parcial. El espectro enseña la frecuencia y la amplitud de cada componente y no hay bandas laterales. En este causados por fenómenos diferentes en las máquinas. ejemplo, las amplitudes de las dos señales son diferentes, El espectro cuenta toda la provocando una cancelación incompleta en los puntos cero entre la máxima. Pulsar es un procedimiento lineal. No crea componentes historia. de frecuencia adicionales. Los motores eléctricos a veces producen señales de sonido y de vibración que se parecen a pulsaciones, en las que la proporción de pulsaciones es dos veces la frecuencia de deslizamiento. Esto no es pulsación; en realidad se trata de modulación de amplitud de la señal de vibración a dos veces la frecuencia de deslizamiento. Probablemente se le ha llamado pulsación porque suena un poco como las pulsaciones que se encuentran en el sonido de un instrumento de música desafinado.


Esto parece modulación de amplitud a 100% Este ejemplo de pulsación es como lo anterior, pero los niveles de las dos señales son iguales y se cancelan completamente en los puntos cero. La cancelación completa se ve raramente en señales verdaderas, que se encuentran en equipo rotativo.

Anteriormente, hemos visto que las pulsaciones y la modulación de amplitud producen formas de onda similares. Esto es correcto, pero hay una diferencia sutil. Estas formas de onda fueron amplificadas para obtener más claridad. Noten que en el caso de las pulsaciones hay un cambio de fase en el punto donde la cancelación está completa.


3.22.1 3.22.1.1

Transductores de vibración El Sensor de Proximidad

Un tipo muy común de sensor El Sensor de proximidad, también llamado "Sensor de Corriente de proximidad se conocede Remolino", o "Transductor de Desplazamiento" es una unidad comercialmente como el de montaje permanente, y necesita un amplificador que "Proximiter". Es una marca condiciona la señal para generar un voltaje de salida, comercial de la Bentleyproporcional a la distancia entre el transductor y la extremidad del eje. Su operación está basada en un principio magnético por Nevada Company. eso, es sensible a las anomalías magnéticas en el eje. Se debe tener cuidado para evitar que el eje sea magnetizado y que de esta manera, la señal de salida sea contaminada. Es importante saber que el transductor mide el desplazamiento relativo entre el rodamiento y el gorrón, y no mide el nivel de vibración total del eje o del carter. El transductor de desplazamiento está por lo general instalado en grandes máquinas con rodamientos con gorrones, donde se usa para detectar fallas en los rodamientos y para apagar la máquina antes que ocurra una falla catastrófica.

Esos transductores se usan mucho en pares, separados por una diferencia de orientación de 90 grados. Se pueden conectar a los platos horizontales y verticales de un osciloscopio para señalar la órbita o la ruta del gorrón, cuando está dando vueltas en el rodamiento. La frecuencia de respuesta del transductor de desplazamiento va desde DC (0 Hz) hasta alrededor de 1 000 Hz.


3.22.1.2

El Se n s o r d e V e l o c i d a d .

Algunos sensores de velocidad están hechos con una bobina móvil fuera de un imán estacionario. El principio de operación es el mismo. Otro tipo de transductor de velocidad consiste en un acelerómetro con un integrador electrónico incluido. Esta unidad se llama un Velómetro y es en todos los aspectos superior al sensor de velocidad sísmico clásico. El sensor de velocidad fue uno de los primeros transductores de vibración, que fueron construidos. Consiste de una bobina de alambre de un imán colocado de tal manera que si se mueve el carter, el imán tiende a permanecer inmóvil debido a su inercia. El movimiento relativo entre el campo magnético y la bobina induce una corriente proporcional a la velocidad del movimiento. De esta manera, la unidad produce una señal directamente proporcional a la velocidad de la vibración. Es autogenerador y no necesita de aditamentos electrónicos acondicionadores para funcionar. Tiene una impedancia de salida eléctrica relativamente baja que lo hace relativamente insensible a la inducción del ruido. Aun tomando en cuenta estas ventajas, el transductor de velocidad tiene muchas desventajas, que lo vuelven casi obsoleto para instalaciones nuevas, aunque hoy en día todavía se usan varios miles. Es relativamente pesado y complejo y por eso es caro, y su respuesta de frecuencia que va de 10 Hz a 1000 Hz es baja. El resorte y el imán forman un sistema resonante de baja frecuencia, con una frecuencia natural de 10 Hz. La resonancia tiene que ser altamente amortiguada, para evitar un pico importante en la respuesta a esta frecuencia. El problema es que la amortiguación en cualquier diseño práctico es sensible a la temperatura, y eso provoca que la respuesta de frecuencia y la respuesta de fase dependan de la temperatura.

3.22.1.3

El Acelerómetro


El acelerómetro de tipo de compresión como se muestra en el diagrama fue el primer tipo a ser desarrollado. Por lo general se prefiere el acelerómetro del tipo de cizallamiento, configurado de tal manera que el elemento activo esta sujeto a fuerzas de cizallamiento. También hay otros tipos de diseños para acelerómetros. Se puede considerar al acelerómetro pieza eléctrica como el transductor estándar para medición de vibración en máquinas. Se produce en varias configuraciones, pero la ilustración del tipo a compresión sirve para describir el principio de la operación. La masa sísmica está sujetada a la base con un perno axial, que se apoya en un resorte circular. El elemento pieza eléctrico está ajustado entre la base y la masa. Cuando una materia está sujeta a una fuerza, se genera una carga eléctrica entre sus superficies. Hay muchas materias de este tipo. Cuarzo es el mas usado. También hay materias piezo eléctricos sintéticos que funcionan bien y en algunos casos son capaces de funcionar a temperaturas más altas que el cuarzo lo hace. Si se incrementa la temperatura de un material piezo eléctrico, se llega al llamado "punto curie" o " temperatura curie" y se pierde la propiedad piezo eléctrica. Una vez que esto pasa, el transductor está defectuoso y no se puede reparar. Cuando se mueve el acelerómetro en la dirección arriba abajo, la fuerza que se requiere para mover la masa sísmica esta soportada por el elemento activo. Según la segunda ley de Newton, esa fuerza es proporcional a la aceleración de la masa. La fuerza sobre el cristal produce la señal de salida, que por consecuente es proporcional a la aceleración del transductor. Los acelerómetros son lineales en el sentido de la amplitud, lo que quiere decir que tienen un rango dinámico muy largo. Los niveles más bajos de aceleración que puede detectar son determinados únicamente por el ruido electrónico del sistema electrónico, y el límite de los niveles más altos es la destrucción del mismo elemento piezo eléctrico. Este rango de niveles de aceleración puede abarcar un rango de amplitudes de alrededor de 10, lo que es igual a 160 dB. Ningún otro transductor puede igualar esto. El acelerómetro piezo eléctrico es muy estable sobre largos periodos. Mantendrá su calibración si no se le maltrata. Las dos maneras de que se puede dañar un acelerómetro son la exposición a un calor excesivo y la caída en una superficie dura. Si se cae de una altura de más de un par de pies, en un piso de concreto, o en una cubierta de acero, se debe volver a calibrar el acelerómetro para asegurarse que el cristal no se cuarteó. Una pequeña cuarteadura causará una reducción en la sensibilidad y también afectará de manera importante a la resonancia y a la respuesta de frecuencia. Es una buena idea calibrar los acelerómetros una vez al año, si están en servicio con colectores de datos portátiles.


El rango de frecuencias del acelerómetro es muy ancho y se extiende desde frecuencias muy bajas en algunas unidades hasta varias decenas de kilohertzios. La respuesta de alta frecuencia está limitada por la resonancia de la masa sísmica, junto con la elasticidad del piezo elemento. Esa resonancia produce un pico importante en la respuesta de la frecuencia natural del transductor, y eso se sitúa normalmente alrededor de 30 kHz para los acelerómetros que se usan normalmente. Una regla general es que un acelerómetro se puede usar alrededor de 1/3 de su frecuencia natural. Datos arriba de esta frecuencia se acentuarán debido a la respuesta resonante, pero se pueden usar si se toma en cuenta este efecto. La mayoría de los acelerómetros que hoy en día se usan en la industria son del tipo "PCI", lo que quiere decir que tienen un preamplificador interno de circuito integrado. Este preamplificador recibe su energía de la polarización de la corriente directa por el alambre de la misma señal, así que no se necesita alambrado suplementario. El aparato con que está conectado el aparato debe tener su fuerza de corriente directo disponible para este tipo de transductor. El acelerómetro PCI tendrá un límite de baja frecuencia, debido al mismo amplificador y este se sitúa generalmente a 1 Hz para la mayoría de las unidades disponibles comercialmente. Algunas unidades fueron diseñadas especialmente para ir hasta 0, 1 Hz si se necesita datos de muy baja frecuencia. Cuando se conecta un acelerómetro PCI a la fuente de energía, el amplificador necesita unos segundos para estabilizarse. Durante este tiempo cualquier dato que la unidad recogerá será contaminado por las lentas variaciones del voltaje. Por esa razón, los recopiladores de datos deben tener un retraso integrado, para asegurar que la unidad está en condición estable. Si el retraso es demasiado breve, la forma de onda de tiempo tendrá una rampa de voltaje en forma exponencial superpuesta sobre los datos y en el espectro se verá una característica creciente de muy baja frecuencia a veces llamada bajada de eski . Este se debe evitar, ya que compromete el rango dinámico de la medición.

Cuando se usa un acelerómetro PCI se debe tener cuidado de no exponerlo a niveles de aceleración donde el voltaje de salida rebasara varios voltios. Si no, se sobrecargará el preamplificador interno y el resultado será una distorsión.

La frecuencia de resonancia de un acelerómetro depende mucho de su montaje. El mejor tipo de montaje siempre es el montaje con botón, todo lo demás limitará el rango de frecuencia efectivo de la unidad. Cuando se coloca un acelerómetro es importante que la ruta de vibración desde la fuente hacia el acelerómetro sea la más corta posible, especialmente si se esta midiendo la vibración en rodamientos con elementos rodantes.


3.23

El analizador TRF

3.23.1

Fondo

Esta sección cubrirá la operación y la teoría del analizador TRF que es el equipo de análisis de señal que más se usa en el campo de vibraciones. Muchas trabajadores consideran que el analizador TRF es una "caja mágica" en la que se pone una señal y de la que sale un espectro. Por lo general la suposición es que el espectro dice la verdad. La caja no puede mentir. Veremos que esta suposición es válida en muchos casos, pero también veremos que podemos ser engañados porque hay muchas trampas en el proceso de análisis de señales digitales. Uno de los propósitos de esta sección es ayudarles para evitar caer en unas trampas y aun si caen, de ayudarles para salir adelante. El análisis TRF es solamente un tipo de análisis de espectros digitales, pero no nos concentraremos en otros tipos ya que no son aplicable al programa VMS.

3.23.2

Análisis de Espectro

Al barón Fourier, leEl análisis de espectros que se define como la transformación de otorgaron el título de una señal de la representación en el dominio del tiempo hacia la gobernador de Egiptorepresentación en el dominio de la frecuencia, tiene sus raíces a después de la victoria de principio del siglo XIX, cuando varios matemáticos lo investigaron desde una base teórica. Pero fue un hombre práctico, un ingeniero Napoleón con una educación matemática, que desarrolló la teoría en que están basadas casi todas nuestras técnicas modernas de análisis de espectro. Este ingeniero era Jean Baptiste Fourier. Él estaba trabajando para Napoleón, durante la invasión de Egipto en un problema de sobrecalentamiento de cañones, cuando dedujo la famosa Serie de Fourier, para la solución de la conducción de calor. Puede parecer que hay una gran distancia entre cañones sobrecalentados y análisis de frecuencia, pero resulta que las mismas ecuaciones son aplicables en los dos casos. Fourier más tarde generalizó la Serie de Fourier en la Transformada Integral de Fourier. La llegada del análisis de las señales digitales naturalmente llevó a la llamada Transformada Discrecional de Fourier y la Transformada Rápida de Fourier o TRF

3.23.2.1

Formas de la Transformada de Fourier

A continuación mencionamos las cuatro formas de la transformada de Fourier: La Serie de Fourier transforma una señal infinita periódica en un espectro de frecuencia infinito discrecional.


La transformada integral de Fourier: transforma una señal continua de tiempo infinito en un espectro de frecuencias continuo infinito La Transformada Discrecional de Fourier: ( TDF) Transforma una señal discrecional periódica de tiempo en un espectro de frecuencias discrecional periódico. La transformada rápida de Fourier es un algoritmo de computadora para calcular la TDF. Vamos a estudiar esas formas con más detalle en la sección siguiente.

3.23.2.2

La Serie de Fourier

La Serie de Fourier es ideal para realizar un análisis de frecuencia de señales periódicas (deterministas) pero no funciona bien en seña les aleatorias o continuas. La operación de la Serie de Fourier esta basada en una señal de tiempo que es periódica. Esto es una señal de tiempo cuya forma se repite en una cantidad infinita de veces. Fourier demostró que una señal de este tipo es equivalente a una colección de funciones senos y cosenos cuyas frecuencias son múltiplos del recíproco del periodo de la señal de tiempo. El resultado un poco inesperado es que cualquier forma de onda, siempre y cuando no sea infinita en longitud se puede representar como la suma de una serie de componentes armónicos, y la frecuencia fundamental de la serie de armónicos es 1 entre la longitud de la forma de onda. Las amplitudes de los varios armónicos se llaman los coeficientes Fourier, y sus valores se pueden calcular fácilmente si se conoce la ecuación para la forma de onda. También se puede calcular gráficamente la forma de onda. Se sabe que en una clase de física los estudiantes hicieron eso con el perfil de Marilyn Monroe. Pusieron los coeficientes de MM en el pizarrón de anuncios como una broma para "enterados".

3.23.2.3

Los Coeficientes de Fourier

El cálculo de los coeficientes de Fourier se define como una transformada matemática del dominio de tiempo hacia el dominio de frecuencia. Un hecho importante que se puede ver de la Serie de Fourier es que la forma de onda original se puede reconstruir a partir de los coeficientes de frecuencia. En otras palabras, es posible transformar del dominio de frecuencia y regresar hacia el dominio de tiempo sin que se pierda la información. La Serie de Fourier está perfectamente adaptada para realizar el análisis de frecuencia en formas de ondas periódicas, eso es en señales deterministas.

3.23.2.4

La Transformada Integral de Fourier

La extensión natural de la Serie de Fourier para abarcar señales de tiempo de una longitud infinita, estas son señales no repetitivas continuas, es la Transformada Integral de Fourier, o más sencillo la Transformada de Fourier. Esta integración transformará cualquiera señal continúa de tiempo de forma arbitraria en un espectro continuo con una extensión de frecuencias infinita. Una característica interesante de la Transformada de Fourier es el hecho que un evento que abarca un periodo de tiempo corto se


extenderá sobre un largo rango de frecuencias o viceversa. Eso lo vimos en el capítulo "Introducción a la Vibración", donde enseñamos un espectro de un impulso corto.

3.23.2.5

La Transformada Discrecional de Fourier

La Transformada Discrecional de Fourier era conocida en teoría desde hace muchos años, pero solamente con la llegada de la computadora digital fue llevada a la práctica.

Ni la Serie de Fourier, ni la Transformada de Fourier se prestan fácilmente para cálculos en computadoras digitales. Para vencer este impedimento, la llamada Transformada Discrecional de Fourier fue desarrollada. (TDF). Probablemente la primera persona que concibió la TDF fue Wilhelm Friedrich Gauss, el famoso matemático alemán, del siglo XIX, aunque por cierto él no tenía una computadora digital en la que podría implementarla. La TDF opera con una señal de muestras-o discreta- en el dominio del tiempo. A partir de esta se genera un espectro de muestras -o discreto- en el dominio de la frecuencia. El espectro que resulta es una aproximación de la Serie de Fourier, una aproximación en el sentido que se perdió la información entre las muestras de la forma de onda. La clave hacia la TDF es la existencia de una forma de onda de la que se tomaron muestras, esto es la posibilidad de representar la forma de onda en una serie de números. Para generar esta serie de números desde una señal análoga, se requiere un procedimiento de muestreo, y de conversión de análogo a digital. La señal de la que se tomaron muestras es una representación matemática del nivel de la señal instantánea a intervalos definidos con precisión. No contiene información acerca de la señal entre los tiempos en que se tomaron muestras.

Si la proporción de muestreo es lo suficientemente alta como para asegurar una representación razonable de la forma de la señal, la TDF si produce un espectro que es muy similar a un espectro teóricamente verdadero. Este espectro también es discreto, y no hay información entre las muestras o "líneas" de espectro. En teoría, no hay límite al número de muestras que se puedan usar, o a la velocidad del muestreo, pero hay limitaciones prácticas que debemos observar. La mayoría de esas limitaciones son el resultado de usar una computadora digital como agente calculador.

3.23.2.6

La Transformada Rápida de Fourier

Para adaptar la TDF para uso con computadoras digitales, la llamada Transformada Rápida de Fourier fue desarrollada. La TRF es un algoritmo para calcular la TDF de manera rápida y eficaz. Son Cooley y Tuckey que fueron acreditados con el descubrimiento de la TRF en 1967, pero ya existía desde antes, aunque sin las computadoras que se necesitaban para explotarla. El algoritmo pone algunas limitaciones en la señal y en el espectro resultante. Por ejemplo la señal de la que se tomaron muestras y que se va a transformar debe consistir de un número de muestras igual a un poder de dos. La mayoría de los analizadores TRF permiten la transformación de 512, 1024, 2048 o 4096 muestras. El rango de


frecuencias cubierto por el análisis TRF depende de la cantidad de muestras recogidas y de la proporción de muestreo, como lo veremos en breve.

3.23.2.7

Conversión de Análogo a Digital

El primer paso en la realización de un análisis TRF es el procedimiento de muestreo que se ilustra aquí:

Conversión de Análogo a Digital

El muestreo es un procedimiento análogo No es digital y se realiza Palabras de catorce bits permiten un rango dinámico con un circuito "Tomar muestras y detener". La salida de este circuito es una secuencia de niveles de voltaje, que se mandan a un de alrededor de 80 dB convertidor de análogo a digital. (CAD) Aquí los niveles de voltaje se convierten en palabras digitales que representan cada nivel de toma de muestras. La precisión de toma de muestras depende en parte de la cantidad de bits en las palabras digitales. Más grande la cantidad de bits, más bajo el nivel de ruido y más grande será el rango dinámico. La mayoría de los analizadores TRF usan palabras de 12 bits y eso produce un rango dinámico de alrededor de 70 dB. Palabras de 14 bits pueden realizar un rango dinámico de 80 dB. Se puede ver que la proporción de muestreo determina la frecuencia más alta en la señal que se podrá codificar. La forma de onda de que se tomaron muestras no puede conocer nada acerca de lo que pasa en la señal entre los tiempos de muestreo. Claude Shannon que desarrolló la rama de las matemáticas que se llama teoría de la información, determinó que para codificar toda la información contenida en las muestras de una señal, la frecuencia de muestreo debe ser por lo menos el doble de la frecuencia más alta presente en la señal. Este hecho a veces es llamado el criterio Nyquist.

3.23.2.8

Formación de aliases

Es importante que no hay información en la forma de onda de la que se tomó muestras cerca de la frecuencia de muestreo para evitar un problema llamado formación de aliases.


Formación de Aliases Aquí, la señal actual está representada en negro y su representación según las muestras en gris. La frecuencia de muestreo está representada por las líneas verticales. Noten que si la frecuencia de muestreo es la misma que la frecuencia de las muestras, cada muestra tendrá el mismo tamaño, y la salida del circuito de muestreo será un voltaje directo constante, obviamente sin relación con la frecuencia de la señal de entrada. Ahora noten lo que pasa si la señal es más alta en frecuencia que la frecuencia de muestreo. La salida de la toma de muestras se parece a una frecuencia muy baja, y otra vez no es una representación correcta de la señal. Este fenómeno se llama formación de aliases y puede causar serios errores a menos que se evite. La mejor manera de evitar la formación de aliases es de llevar la señal de entrada a través de un filtro análogo de paso bajo, cuyo límite de frecuencia es menor de la mitad de la frecuencia de muestreo. En la mayoría de los analizadores TRF modernos, la frecuencia de muestreo esta puesta a 2.56 veces la frecuencia límite del filtro. El filtro deberá tener una característica de límite muy aguda y esto también quiere decir que tendrá un desplazamiento de fase, lo que puede afectar a los datos si uno requiere información acerca del lado superior del rango de frecuencias del analizador. Para evitar eso, habrá que seleccionar el rango de frecuencias de manera que la frecuencia en cuestión este en la mitad inferior del rango de frecuencias. Eso es importante cuando se realiza el balanceo con un analizador TRF donde se necesita la fase del 1X de la señal de vibración. La formación de aliases también ocurre en otros medios como en películas de cine. Por ejemplo, a veces en las películas del Oeste puede pasar que los rayos de una rueda parecen parados o parece que giran en el sentido contrario. Esto es la formación de aliases ópticos, ya que la película es una representación de muestras del movimiento original. Otro ejemplo de muestras ópticas es el estroboscopio que está puesto para centellear a una proporción cerca o igual a la velocidad de rotación del objeto que se va observar y lograr que este objeto parezca estacionario o en giro lento. Reglas de Muestreo para Análisis Digital La ruta de los datos debe incluir un filtro análogo de paso bajo. Se tiene que tomar muestras por lo menos dos veces tan rápido que la frecuencia más alta que se va analizar.


La Respuesta de Frecuencia del Análisis dependerá de la frecuencia con que se tomó muestras. Estas reglas se aplican a cualquier análisis TRF y el analizador se encarga de cumplir con ellas. El filtro anti aliases está puesto internamente al valor apropiado para cada rango de frecuencias del analizador. El tiempo total de muestreo se le llama la longitud de la grabación de tiempo y la naturaleza de la TRF exige que la distancia entre los componentes en el espectro (también llamada la resolución del espectro) es de 1 entre la duración de la grabación. Por ejemplo si la resolución de la frecuencia es 1 Hz, entonces la duración de la grabación es un segundo, y si la resolución es 0, 1 Hz entonces la duración de la grabación es de 10 segundos, etc. De esto se puede ver que para realizar un análisis de espectro a resolución muy alta, se requiere tiempos relativamente largos para recopilar los datos. Eso no tiene nada que ver con la velocidad de cálculo del analizador, es sencillamente una ley natural del análisis de frecuencias.

3.23.2.9

Fugas

El analizador TRF es un aparato que procesa lotes, eso es que toma muestras de la señal de entrada durante un tiempo específico recopilando las muestras en un buffer. Después de eso, el aparato lleva a cabo el cálculo en este "lote" y enseña el espectro resultante. Si una forma de onda senoidal esta pasando a través del nivel cero, al principio y al final de la grabación de tiempo, eso es si la grabación de tiempo abarca exactamente un número entero de ciclos de la forma de onda, el espectro TRF resultante consistirá de una sola línea con la amplitud y la frecuencia correcta. Si por otra parte, el nivel de la señal no está en cero, en ambas partes de la grabación de tiempo, la forma de onda será truncada y eso provocará una discontinuidad en la señal de la que se tomó muestras. Esta discontinuidad no está bien manejada por el proceso TRF y el resultado es que el espectro está ungido desde una sola línea en las líneas vecinas. A este se le dio el nombre de fugas. Es como si la energía en la señal se "fuga" desde su ubicación correcta hacia las líneas vecinas. La forma de un espectro presentando fugas depende de la cantidad con que la señal fue truncada, y generalmente no es predecible para señales verdaderas.


3.23.2.10 La Ventana Hanning

La ventana Hanning llamada por su inventor Von Hann, tiene la forma de un ciclo de una onda cosenoidal, a que se agrega 1 para que así siempre sea positivo. Los valores de la señal mostrada se multiplican por la función Hanning y el resultado se ve en la gráfica. Noten que las extremidades de la grabación de tiempo fueron forzadas hacia cero sin tomar en cuenta que está haciendo la señal de entrada. La ventana Hanning realiza un buen trabajo, forzando las extremidades hacia cero, pero también agrega distorsión a la forma de onda que se está analizando, bajo la forma de modulación de amplitud, eso es la variación en amplitud de la señal sobre la grabación de tiempo. La Modulación de Amplitud en una forma de onda resulta en bandas laterales en su espectro y en el caso de la ventana Hanning, esas bandas laterales o lóbulos laterales como se llaman, efectivamente reducen la resolución de frecuencia del analizador de 50%. Es como si las líneas de frecuencia del analizador se hacen más anchas En la gráfica, la curva tiene la forma del filtro que produce el analizador con el factor de ponderado Hanning. Cada línea del analizador tiene la forma de esta curva. Solamente una se enseña en la gráfica. Si un componente de una señal está a la frecuencia exacta de una línea TRF, será leído en su amplitud correcta, pero si está en una frecuencia que es la mitad de delta F (la mitad de la distancia entre las líneas) será leído en una amplitud inferior de 1. 4 dB. La gráfica nos enseña este efecto y también nos enseña los lóbulos laterales creados por la ventana Hanning. Los lóbulos laterales más altos son aproximadamente 32 dB más bajo que el lóbulo principal.

No hay que confundir la Ventana Hanning con la Ventana Hamming que ahora es obsoleta.


La amplitud medida de la señal pesada por la ventana Hanning, también es incorrecta, porque en esencia se quita la mitad de la señal por el proceso de ponderado. Esto se puede corregir fácilmente, multiplicando los niveles del espectro por dos y el analizador TRF realiza esta tarea. Este proceso supone que la amplitud de la señal es constante en todo el intervalo de muestreo. Si no es así, como en el caso de una señal transiente, el cálculo de la amplitud tendrá un error, como se enseña abajo.

La ventana Hanning siempre se debe usar con señales continuas y nunca se debe usar con transientes. La razón es que la forma del transiente será distorsionada por la forma de la ventana, y la frecuencia y el contenido de un transiente están íntimamente conectados con su forma. El nivel medido también será fuertemente distorsionado. Aunque el transiente estuviera en el centro de la ventana de Hanning, el nivel medido sería dos veces el nivel actual, debido a la corrección de la amplitud, aplicada por el analizador cuando esta usando el efecto de ponderado Hanning. Una señal ponderada Hanning esta solamente presente por la mitad. La otra mitad fue removida por el proceso de la ventana. Esta no presenta problemas con una señal perfectamente suave, y continúa como una onda senoidal, pero la mayoría de las señales que queremos analizar, como señales de vibraciones de máquinas no son perfectamente suaves. Si ocurre un pequeño cambio en la señal cerca del inicio o del final de la grabación en tiempo, o bien se analizará a un nivel mucho más bajo que su nivel verdadero, o se


puede pasar totalmente desapercibido. Por esa razón es una buena idea de emplear el procesamiento de traslape. Para eso se requiere de dos bufers de tiempo en el analizador. Para un traslape de 50%, la secuencia de eventos es la siguiente cuando el primero bufer está semi lleno, esto es cuando contiene la mitad de muestras de la grabación en tiempo, se conecta el segundo bufer al flujo de datos, y esto empieza a recopilar datos. Tan rápido que el primer bufer está lleno, se calcula la TRF y el bufer vuelve a recopilar datos. Cuando el segundo bufer está lleno, se calcula otra vez la TRF, basándose en su contenido, y el resultado se manda al bufer, realizando el promedio del espectro. Este proceso sigue hasta que se recopilaron el número deseado de promedios.

3.23.2.11 Proceso de Traslape El proceso de traslape solamente se puede lograr si el tiempo necesario para calcular la TRF es más corto que la duración de la grabación en tiempo. Si eso no es el caso, los cálculos del espectro se quedarán atrás de la recopilación de datos y huecos de señal no analizada. Ver también el párrafo acerca de velocidad en tiempo real más adelante en esta sección

Si el traslape es 2/3 o sea 66. 7 % entonces el pesado en tiempo de los datos será plano y no hay ventaja al usar un traslape más grande. En la mayoría de recopilaciones de datos para análisis de maquinaria, se usa un traslape de 50%, que da una precisión de amplitud suficiente para la parte principal del trabajo de vibraciones. Aquí damos un resumen de la relación entre la proporción de muestreo, cantidad de muestras, duración de la grabación en tiempo, y la resolución de frecuencias que afectan al análisis TRF. La proporción de muestreo en muestras por segundo multiplicado por la duración de la grabación en tiempo T en segundos es igual al número de muestras N. En el analizador TRF el número de muestras N se limita a un poder de 2. .

Aunque la mayoría de los recopiladores de datos usan el proceso con 50% de traslape por default, pueden ser puestos para usar otros porcentajes de traslape.


Fundamentales de la TRF El algoritmo TRF operando en N muestras de tiempo producirá un número de líneas de frecuencia igual a N/2. Una grabación en tiempo de 512 muestras producirá un espectro de 256 líneas. Los analizadores TRF por lo general no enseñan las líneas superiores del espectro ya que hay la posibilidad que sean contaminadas por componentes aliases. Eso se debe al hecho que el filtro anti aliases no está perfecto y tiene un límite finito en su rango de corte. . Por eso, un espectro de 256 líneas se enseñará como un espectro de 200 líneas, y un espectro de 512 líneas se enseñará como un espectro de 400 líneas etc.

3.23.2.12 El Efecto de Palizada Como lo mencionamos con anterioridad, el espectro TRF es un espectro discreto, y consiste de estimaciones de lo que es el nivel espectral a frecuencias específicas. Esas frecuencias se determinan por los parámetros de análisis que están puestos en el analizador y no tienen nada que ver con la señal que se analiza. Esto quiere decir que puede haber y que probablemente hay picos reales en el espectro real de la señal que se encuentran entre las líneas del análisis TRF. Esto también quiere decir que por lo general, los picos en un espectro TRF se miden muy bajo de nivel, y los valles se miden demasiado alto. Lo que es más, las frecuencias reales en las que se encuentran los picos y los valles no serán las que indica el espectro TRF.

Este fenómeno se llama error de prejuicio en la resolución o más comúnmente efecto de palizada. En otras palabras, mirando un espectro TRF es un poco como mirar una cordillera a través de una palizada.


3.23.2.13 Promediando Una de las funciones importantes del analizador TRF es que puede realizar fácilmente promedios de espectros sobre tiempo. En general la señal de vibración de una máquina rotativa no es completamente determinista, pero tiene algún ruido aleatorio superpuesto. Ya que el ruido no es predecible, cambiará la forma del espectro y en muchos casos puede llevar a una distorsión seria del espectro. Si se hace el promedio de una serie de espectros, el ruido gradualmente tomará una forma suave y los picos espectrales resaltarán, debido a la parte determinista de la señal, y sus niveles serán representados con más precisión. No es verdad que el hecho de solamente promediar espectros TRF reducirá la cantidad de ruido, el ruido se suavizará pero su nivel no se reducirá. Hay dos tipos de promedios que se usan generalmente en analizadores TRF. Se llaman el promedio lineal y el promedio exponencial. El promedio lineal se obtiene sumando un número de espectros y dividiendo el total por el número de espectros. Esto se hace para cada línea del espectro y el resultado es un verdadero promedio aritmético, línea por línea. El promedio exponencial genera un promedio continuo, donde los espectros recién recopilados tienen más influencia en el promedio que los espectros más antiguos. Esto proporciona una forma conveniente para examinar datos que cambian pero todavía les queda el beneficio de algo del promediado para suavizar los espectros y reducir el ruido aparente.

3.23.2.14 Promediando en Tiempo Síncrono. Promediando en tiempo síncrono , también llamado en el dominio del tiempo es una clase de promedio totalmente diferente, donde la forma de onda está promediada en un bufer antes de que se haga el cálculo de la TRF. Para poder realizar el promedio en el dominio de tiempo, se tiene que introducir un impulso disparador de referencia en el analizador para decir cuando debe empezar a recopilar muestras de la señal. El disparador está sincronizado con un elemento de la máquina que nos interesa.

El promedio va acumulando gradualmente estas partes de la señal que fueran sincronizadas con el disparador y otras partes de la señal son eliminadas efectivamente, al promediar. Este es el único tipo de promedio que reduce el ruido.


La aplicación de promedios Un ejemplo del uso del promedio en el dominio del tiempo es la en tiempo síncrono en el medición de la vibración en máquinas en presencia de una vibración diagnóstico de problemas de excesiva de fondo, por ejemplo generada por máquinas vecinas en operación, o otras fuentes de ruido. En este caso, el disparador está engranes se cubrirá en el capitulo siguiente Monitoreo derivado de un tacómetro, conectado a el eje principal. El tacómetro de Vibración en Maquinaria. está puesto para dar un impulso por revolución de el eje. y todo en el espectro relacionado con las partes giratorias será incrementado. Todas las otras partes serán reducidas. Eso es una buena manera de reducir las consecuencias de los efectos de voltaje en la línea. Por ejemplo, en una máquina girando a 3600 rpm la frecuencia de línea de 60 Hz será cerca de las rpm y el segundo armónico de línea será cerca de 2x. Si el espectro no tiene la resolución suficiente para separar los dos componentes, la información acerca de los componentes de la velocidad de funcionamiento será contaminada. Realizar el promedio en el dominio de tiempo reducirá los componentes inducidos de línea y dejará intactos los componentes de rotación

3.23.2.15 Trampas en la TRF Probablemente, el error que A continuación enumeramos un resumen de las trampas, que se comete con más confunden a la técnica del análisis TRF. Esto no quiere decir que el recuencia, cuando se usa el análisis TRF no es bueno-al contrario, esta técnica ha revolucionado el análisis de datos de vibración. El hecho importante es que los analizador TRF es la selección de la ventana problemas con el análisis TRF se pueden solucionar usando una incorrecta, para la tarea que técnica adecuada, y que los efectos residuales se pueden reducir a niveles insignificantes. nos espera. El siguiente El muestreo provoca la generación de aliases error más común es la selección de una resolución Limitación de tiempo provoca fugas. Frecuencias discretas en el espectro calculado provocan el efecto de de palizada.

4

CAPITULO IV. Monitoreo de Vibración en Máquinas

4.1

Introducción

Ya se ha demostrado muchas veces que la señal de vibración de una máquina en operación da mucha más información acerca del funcionamiento interno de la máquina que cualquier otra clase de prueba no destructiva. Un rodamiento con un pequeño defecto incipiente, provocará un cambio delator en la vibración de la máquina de la misma manera que un desbalanceo, una desalineación o una cantidad de otras fallas. El análisis de vibraciones, cuando está aplicado correctamente, permite al técnico detectar pequeños defectos mecánicos incipientes mucho antes que representen una amenaza en contra de la integridad de la máquina. De esa manera, nos da el tiempo suficiente para programar el mantenimiento para acomodar las


necesidades de la gerencia de planta. De esa manera es la gerencia de planta la que controla las máquinas en lugar que sea al revés. La medición de vibración y su análisis son las bases del Mantenimiento Predictivo, que forma un fuerte contraste con la práctica de mantenimiento del tipo histórico "funcionar hasta fallar. " Varios estudios, como el que llevó a cabo el Instituto de la Investigación de la energía Eléctrica (EPRI) demostraron que en promedio, la industria gasta 17$ por año por caballo vapor, en el mantenimiento de la maquinaria, si se practica, "funcionar hasta fallar". Técnicas de mantenimiento predictivas aplicadas correctamente redujeron esta cantidad hasta 9$ por caballo vapor.

Historia del análisis de vibración y su uso en el mantenimiento de maquinaria 4.2

El primero analizador de vibración fue el cerebro humano, combinado con los sentidos del oído y del tacto, y todavía es uno de los mejores cuando el sujeto está bien entrenado. Muchos operadores de máquinas y gente de mantenimiento son capaces de diagnosticar problemas de máquinas por el tacto y con el uso de su fiel mango de escoba o desarmador para transmitir el sonido de un rodamiento al oído. El mecanismo del oído humano es extremadamente apto para reconocer patrones y muchas veces es capaz de reconocer las señales distintivas, causadas por un defecto tal como una astilla en el anillo de un rodamiento con bolas. Para incrementar la consistencia y para poder recordar las historias Desgraciadamente el analizador de vibraciones en el tiempo, necesitamos poder poner números a las mediciones de vibraciones y guardar archivos. Esos son las áreas donde el humano no tiene salida eléctrica, tiene una memoria analizador de vibración humano falla. Era inevitable que fueran deficiente y por lo general se desarrollados métodos mecánicos y electrónicos para ese propósito. ubila en la cumbre de su productividad. Los primeros medidores de vibración fueron introducidos en los años 1950. Ellos medían el nivel general o nivel de banda ancha de vibración en maquinaria, o bien en mils (milésimos de pulgada) pico a pico de desplazamiento vibratorio o en pulgadas por segundo (PPS) de velocidad vibratoria. Un poco más tarde, los filtros análogos fueron agregados para poder hacer la diferencia entre los componentes de frecuencia diferente y de esta manera producir una especie de espectro de vibración. Los años 1970 vieron la llegada de la computadora personal y el procesador de las señales digitales que lleva al analizador TRF y eso posibilitó el cálculo de un espectro de frecuencias muy rápido, desde una señal de vibración grabada. Los primeros analizadores eran muy voluminosos y pesaban hasta 35 kilogramos, y eso les hacia más adecuados como instrumentos de laboratorio que como unidades portátiles para uso en la industria. Los años 1980 vieron la explotación del microprocesador en un único chip de silicón, y éste fue seguido muy rápidamente por el verdadero analizador de señales digitales portátil, activado por baterías. Es un aparato que junto con un programa de computadora almacena los datos y maneja los aspectos lógicos de


la recopilación de datos, que revolucionó la aplicación del análisis de vibración en el diagnóstico de maquinaria.

4.3 4.3.1

Aspectos Prácticos en la Medición de Vibración Ubicación de los Puntos de Prueba

En general es deseable colocar el transductor de prueba lo más cerca posible del rodamiento, con metal sólido entre el rodamiento y el sensor. Se debe evitar la colocación en las gorras de rodamientos, ya que son hechas de metal delgado y conducen muy poco la energía de vibración. Si es posible habrá que seleccionar los lugares de ubicación de tal manera que no haya juntas entre metal y metal, entre el rodamiento y el sensor. La junta entre la campana y el carter del estator de un motor es un ejemplo de esto. Carteres de ventiladores y las extremidades de motores se deben evitar.

En general se ha encontrado que para motores de menos de alrededor de 50 HP un punto de prueba es adecuado, pero para motores de más de 50 HP cada rodamiento debería de tener su propio punto de prueba. En las máquinas sensibles a los daños en los rodamientos y en las que los problemas de rodamientos se deberían detectar lo más temprano posible, cada rodamiento debería tener su propio punto de prueba.

4.3.2

Orientación de los Sensores de Vibración

En cualquier programa de monitoreo de máquinas, el hecho que los datos sean recopilados de manera exactamente igual cada vez que se hace una medición es extremadamente importante. Eso para asegurar que los datos se pueden repetir y que se pueda establecer una tendencia en el tiempo. Por esa razón no se recomienda el uso de transductores manuales. Los datos los más confiables se recopilan cuando el transductor está montado con botón en la superficie de la máquina.


4.3.3

Mediciones Triaxiales

Para ayudar en la determinación de problemas de máquinas es muy útil obtener datos de vibración de cada punto de medición en tres direcciones. Esas direcciones se llaman Axial, Radial, y Tangencial. Axial es la dirección paralela al eje, radial es la dirección desde el transductor hacia el centro del eje, y tangencial es 90 grados de radial, tangente al eje.

Alineación de ejes de vibración. Con los recopiladores de datos de vibración DLI, se recopilan los Direcciones ortogonales datos con un acelerómetro triaxial a 3 canales. Realmente son tres quiere decir que los ejes transductores en un cárter y están orientados en las tres direcciones sensitivos de los tres acelerómetros se encuentran ortogonales llamadas radial, tangencial y axial. El transductor está en ángulos rectos el uno del montado por medio de un tornillo a casquillo en un cojín de montaje de bronce especialmente diseñado. El diseño del cojín asegura que otro el sensor estará orientado en la misma dirección. Los canales 1, 2 y 3 del sensor pueden estar a diferentes ejes de medición con respecto a la máquina. Por ejemplo si el sensor está montado encima de un cárter de rodamiento de un eje horizontal, el canal 1 sería orientado verticalmente, el canal 2 podría ser orientado horizontalmente a 90 grados del eje, y el canal 3 podría ser orientado horizontalmente paralelo al eje. Esas direcciones se llaman Radial, Tangencial, y Axial, respectivamente. El archivo inicial de la máquina usa la abreviación RTA para este tipo de montaje. Si el sensor girase 90 grados alrededor de su eje vertical, la orientación se llamaría RAT. Es muy importante que el programa conozca la orientación exacta del sensor. Esta información es parte de la Guía de Pruebas y Análisis de Vibraciones, para la máquina, así como lo describimos en la página enseguida.

4.3.4

Ejemplos de Orientación.

El diagrama siguiente enseña las seis orientaciones del sensor para una máquina original.


Para máquinas verticales R es Radial, T es tangencial y A es vertical.


4.3.5

Bloques de Montaje para Sensores - "Bloqueo"

El cojín de montaje cilíndrico o bloque es un disco de bronce con un agujero central cónico y un chavetero en la orilla, que recibe una clavija del transductor mismo. El transductor, que es sensible en el eje del tornillo de montaje es el canal 1, el eje en la dirección del chavetero es el canal 2 y el eje perpendicular a eso es el canal 3. El cojín normalmente está sujetado a la máquina con un adhesivo duro y fuerte como el adhesivo estructural Versiblok TM.


Como lo mencionamos arriba, es muy importante que la orientación del cojín sea conocida por el software y si el cojín es reemplazado el nuevo deberá estar orientado en la misma dirección. El GPAV nos da la orientación correcta de cada cojín. La instalación de los cojines de montaje a veces se llama "bloqueando" una máquina.

Cojín de Montaje de un Sensor

4.3.6

Estrategias de Pruebas para Inspecciones de Vibración

Cuando se lleva a cabo una inspección de vibración de un grupo de máquinas se tendrá que tomar en cuenta los puntos siguientes con el propósito de asegurar la consistencia de los datos desde una medición a la siguiente.

4.3.7

Condiciones de Prueba

La señal de vibración de una máquina depende en gran parte de sus parámetros de operación y de su estado físico. Los parámetros de operación incluyen factores como velocidad de operación, carga, presión de descarga de la bomba, y presión de entrega del compresor. La máquina debe estar en condiciones de operación normal, Probablemente el error más cuando se recopilan datos de vibración. Si eso no fuera el caso, la común que se encuentra en señal de vibración no seria igual a las señales de vibración anteriormente, y ya no sería posible establecer una la práctica es el hecho que recopiladas tendencia en el tiempo. Las velocidades de motores a inducción se recopilan datos en la dependen de la carga, y no deberían variar de una recopilación a misma máquina pero con la siguiente con más de unos porcientos. Eso quiere decir que las diferentes parámetros de condiciones de carga deben ser las mismas tanto como sea posible. operación y/o niveles diferentes de vibración de El nivel de vibración agregado por fuentes extrañas como máquinas cercanas, también deberá ser lo mismo cada vez que ondo. El GPAV da se recopilen datos. No recopilen datos con las máquinas cercanas información sobre las apagadas, si los espectros anteriores fueron recopilados mientras


condiciones de operación para realizar las pruebas.

4.3.8

que éstas estaban funcionando. Eso es especialmente válido con un nivel de vibración de fondo alto como por ejemplo en un cuarto de máquinas de un barco. Motores Diesel de propulsión deben estar operando a la misma velocidad durante cada sesión de recopilación de datos.

Condiciones de operación

Es imperativo, que cuando se recopilan datos, las RPM de la prueba estén muy cerca de las RPM que se usaron en pruebas anteriores. En equipo accionado por turbinas, la velocidad se debe verificar usando un tacómetro estroboscopico portátil u otro, y la velocidad debe ser constante sin variaciones. Las presiones de las sondas deben ser el reflejo de las condiciones de operación normal. No se recomienda probar las bombas con las válvulas de descarga cerradas, pero si hay que probar una bomba en una situación de recirculación, se puede cerrar parcialmente la válvula de recirculación para llegar a una presión de descarga normal.

4.3.9

Calentamiento

Todas las máquinas deben ser probadas totalmente calentadas. La temperatura de la máquina afectará la alineación y los juegos en operación debido a la expansión termal. Una máquina fría tendrá una señal de vibración diferente de una máquina caliente y esas pueden a veces ser totalmente diferentes.

4.3.10

Inspección Visual

Es importante la inspección visual de una máquina en operación mientras que se está probando la vibración, ya que se pueden descubrir indicaciones valuables acerca del estado de la máquina. Se debe notar las RPM y la presión de descarga. Los puntos siguientes deben ser verificados: ¿Hay algunos ruidos inusitados? ¿Algunos rodamientos se sienten más calientes que lo normal? ¿Se puede sentir un nivel de vibración excesivo? ¿Hay algo inusitado en la operación de la máquina? ¿Hay algunas fugas de vapor o de fluidos aparentes? ¿Los valores que indican los metros parecen normales? ¿El operador de la máquina hace algunos comentarios acerca del estado de la máquina?

4.4

El Concepto de Comparación de Espectros

4.4.1

Parámetros de Medición de Vibración


Tal como lo vimos en el capítulo Introducción a la Vibración, es posible examinar la misma señal de vibración en términos de Aceleración, Velocidad y Desplazamiento. Se vio que la velocidad a cualquier frecuencia es proporcional al desplazamiento multiplicado por la frecuencia, lo que quiere decir que también es igual al desplazamiento multiplicado por el cuadrado de la frecuencia. Los modelos DC7A y 8603 usan la velocidad como el parámetro de default.

Basándonos en esas relaciones se vio en el capítulo Introducción a la Vibración, que el desplazamiento de vibración pone un fuerte énfasis en las frecuencias más bajas, y que la aceleración pone un fuerte énfasis en las frecuencias más altas. Cuando se estudia el espectro de vibraciones de una máquina, es deseable enseñar el parámetro que mantenga un nivel más uniforme en todo el rango de frecuencias. Eso aumentará al máximo el rango dinámico de la señal medida. Para la mayoría de máquinas rotativas, de tamaño medio, se verá que es la velocidad de vibración que produce el espectro más uniforme, y por esa razón, es la que se escoge como parámetro de default del monitoreo de máquina.

En el análisis de la mayoría de señales de vibración de máquinas, el Aunque teóricamente es posible realizar manualmente nivel absoluto de los componentes de nivel no es una indicación de una comparación de problemas en la máquina tan válida, como lo es la proporción de espectros de vibración que se incremento de los componentes. Por ejemplo una máquina puede tomaron del mismo punto de tener un tono de rodamiento en un espectro de vibraciones a un medición a tiempos nivel 94 VdB (0. 28 pulgadas de pico por segundo) y la máquina diferentes, es casi imposible podría funcionar por años con esto tono al mismo nivel. La presencia del tono es una indicación de que existe una anomalía en en la práctica realizar un el rodamiento, pero puede ser que la carga sobre el rodamiento no buen trabajo, debido a la complejidad de los espectros sea lo suficientemente fuerte para causar una degradación rápida. Por otra parte, otra máquina puede tener un tono de rodamiento a 70 de la gran cantidad de datos. Por esta razón se ha VdB(. 0018 PPS), y el tono se podría incrementar hasta 76 VdB en generalizado el uso de un un mes y hasta 82 VdB en otro mes. Eso si es una causa de programa de computadora preocupación ya que un incremento de 6 dB equivale a una duplicación del nivel de vibración. Esta proporción de incremento para realizar el trabajo. indica un nivel de vibración que crece de manera exponencial y quiere decir que la proporción de daño al rodamiento se incrementa debido a la misma presencia de la falla. Eso es un ejemplo de retroalimentación positiva, y en situaciones de este tipo, los problemas pequeños pueden crecer muy rápidamente hasta llegar muy pronto a ser problemas grandes. Noten que en este caso, los niveles absolutos son muy bajos, es la proporción de crecimiento que es mucho más importante que la magnitud de la falla.

4.4.2

Programa de Pruebas de Maquinaria


Es importante iniciar un programa de monitoreo de vibración de un tamaño manejable, y después que se tenga la experiencia irlo incrementando. Las máquinas más importantes que se deben monitorear son las principales para la productividad de la planta, y las que tienen una historia negativa de mantenimiento. Al principio no se deben incluir máquinas de velocidad variable, máquinas muy complejas y máquinas recíprocas. Para que el programa de monitoreo tenga éxito, las mediciones se tienen que hacer según un programa. La mayoría del equipo debe de probarse mensualmente, y algunas máquinas menos importantes cada tres meses. Una prueba semanal es normal para máquinas críticas. De todos modos, es importante adaptar su programa de mediciones a las máquinas y a su estado. A medida que se adquiere experiencia, será fácil revisar el programa.

4.4.3

Elaborar Tendencias

La elaboración de tendencias consiste en almacenar las señales de grabación dadas a tiempos específicos y apuntar los cambios en los niveles de vibración a las frecuencias forzadas vs. tiempo. Una tendencia creciente en el nivel, indica un problema incipiente. La manera más sencilla de utilizar las tendencias en las vibraciones es de establecer un espectro de vibración representativo de una máquina operando normalmente, como punto de referencia y de comparar esta referencia con espectros que se grabaron más tarde en la misma máquina. La comparación de espectros es posible por la normalización de orden, que estudiaremos en breve. Cuando se hace la comparación, hay varios puntos importantes que se tienen que tomar en cuenta: Las condiciones en las que opera la máquina, cuando se graba el nuevo espectro deben ser lo más similares a las condiciones en que operaba cuando se grabó el espectro de referencia. Si no, los espectros no son comparables y se pueden cometer errores importantes. Los datos de las vibraciones deben recordarse de manera exactamente igual que los datos de referencia. El transductor debe ser montado en el lugar exactamente igual y su calibración debe ser precisa si es posible, se debe usar el mismo transductor para todas las mediciones sucesivas en la máquina Cuando se toman datos de las vibraciones con un analizador TRF o con un recopilador de datos, es importante realizar un promedio de varios espectros instantáneos, para reducir las variaciones aleatorias y los efectos de ruido extraño en la señal medida. La cantidad de promedios espectrales que se graban para producir los espectros deben ser suficientes para producir una señal uniforme y constante. Normalmente de seis a diez promedios serán suficientes, pero en algunas máquinas con un contenido de ruido aleatorio relativamente alto en sus señales es posible que se necesite tiempos de promedio más largos. Una regla general es de grabar un espectro con varios promedios e inmediatamente después grabar otro con la doble cantidad de promedios. Si hay una diferencia significativa entre los espectros la cantidad de promedios se debe duplicar otra vez y se debe grabar otro espectro. Si los dos últimos espectros son similares, entonces la cantidad anterior de promedios es adecuada para la máquina.

4.4.4

El Espectro de Referencia

Cuando se lleva a cabo la realización de tendencias, es extremadamente importante de estar seguro que el espectro de referencia con que se van a comparar los datos de pruebas posteriores sea realmente representativo de la máquina.


Señales de Vibración Promediadas Una larga experiencia nos ha demostrado que una manera excelente de generar una referencia sensata es de realizar el promedio de varios espectros de máquinas del mismo tipo. Si hay un número de máquinas similares, el promedio estadístico de sus espectros de referencia es una buena indicación del estado general de este tipo de máquina. En particular, una serie de máquinas en buen estado de funcionamiento producirá espectros de vibración similares los unos a los otros pero que tendrán variaciones aleatorias en nivel. Se hace el promedio de los espectros de las máquinas y se calcula las desviaciones estándar de nivel a cada frecuencia importante. Algunos tipos de máquinas son tan individualistas que cuando se hace el promedio, la desviación estándar entre las magnitudes de vibración es tan grande, que el promedio no tiene sentido. En este caso, se tiene que usar cada máquina, para realizar una referencia que tenga sentido, calculando el promedio de una serie de mediciones durante un periodo de tiempo largo, y generando una máscara del espectro promedio de referencia. Hay muchas situaciones en las que no está disponible una selección larga de máquinas similares. En este caso, los espectros de referencia promediados se toman en la misma máquina a diferentes momentos. Cuando se hace el promedio de espectros de un grupo de máquinas se debe tener cuidado de verificar que los espectros a promediar sean válidos y que las máquinas de las que provengan no sean defectuosas. Una de las tareas más importantes del analista de vibraciones es de asegurarse que los espectros promedios son válidos y representativos de las máquinas. No hay que confundir el promedio para la obtención de un espectro de referencia con el promedio hecho en el momento de recopilación de datos de vibración, como lo describimos arriba. 4.4.4.1

La Máscara del Espectro Como lo vimos, máquinas sanas tendrán desviaciones menores en sus espectros de vibración, debido a pequeñas variaciones en carga, temperatura y voltaje de línea, y a las fluctuaciones de ruido de fondo. Estas variaciones en señales de vibración pueden ser la causa de la generación de alarmas falsas, si el espectro crudo se compara con el espectro de referencia válido por esta razón es deseable generar un llamado espectro máscara del espectro de referencia. Esta máscara es un espectro nuevo, que se hace incrementando los niveles en el espectro de referencia con varias cantidades a diferentes frecuencias. Por ejemplo, la máscara podría ser 6 dB arriba de la referencia en 1x, pero solamente 4 dB arriba de la referencia en 2x. Un buen punto de partida para establecer la máscara es agregar una desviación estándar en nivel a cada pico del espectro, al espectro de referencia promediado. Encontrarán que una larga clase de máquinas producirá espectros promedios con desviaciones estándar relativamente pequeñas, y particularmente con esas máquinas es una buena idea realizar el promedio del espectro y después generar la máscara agregando una desviación estándar a cada frecuencia. Para una clase de máquinas que muestran desviaciones estándar largas en nivel, cuando se hace la referencia, será más difícil la generación de la máscara, y los niveles de la máscara deberán ser más altos que una desviación estándar arriba de la referencia. La determinación de la forma de la máscara puede ser relativamente complicada y depende de la máquina de la variación normal en los niveles de vibración espectral a varias frecuencias . Eso solamente se puede 4.4.4.2


determinar examinando una serie de espectros históricos, con la aplicación de un buen juicio y conocimiento de la máquina.

4.4.5

Frecuencias Forzadas

El valor del análisis de las vibraciones de maquinaria está basado en el hecho que elementos específicos en las partes rotativas de cualquier máquina producirán fuerzas en la máquina que causarán vibraciones a frecuencias específicas. Una de las más importantes frecuencias forzadas son las RPM del eje, y eso proviene del hecho que cualquier rotor siempre presenta una cierta cantidad de desbalanceo residual. Esto imparte una fuerza centrífuga radial en los rodamientos y causa la vibración de la estructura a la frecuencia fundamental o 1x. Los llamados tonos de rodamientos , que son característicos de cada geometría de rodamiento son fuerzas generadas por defectos en los anillos del rodamiento y en los mismos elementos de rodamientos. Las frecuencias de engrane de los engranajes provienen de los impactos individuales de los dientes de un engranaje unos contra otros y la frecuencia de engranaje es igual al número de dientes en el engranaje multiplicado por las RPM del engranaje. Las frecuencias de paso de aspas o de alabes son similares al engranaje y son iguales al número de alabes en una impulsora o al número de aspas en un ventilador, multiplicado por las RPM. Cada frecuencia forzada va a crear un pico en el espectro de vibración. La amplitud del pico depende de la gravedad de la condición que lo causa. De esa manera, la frecuencia indica el tipo de problema, y la amplitud indica su gravedad.

A continuación damos un ejemplo de un cálculo de frecuencias forzadas para una máquina activada por engranajes


Suponemos que los componentes motor / engranaje /ventilador tienen los números de elementos siguientes: Co m p o n e n t e d e l a Máquina Ventilador de Enfriamiento del Motor

Elementos del Componente Aspas de Ventilador

Número de Elementos 11

Rotor del Motor

Barras del Rotor

42

Piñon de activación

Dientes de Engranaje

36

Engranaje Activado

Dientes de Engranaje

100

Ventilador

Aspas de Ventilador

9

En este caso de una máquina de varios ejes, debemos considerar que las frecuencias fundamentales de los ejes del motor y del ventilador son diferentes. Suponemos que el motor está girando a 1780 RPM. Para calcular las RPM del eje del ventilador, primero tenemos que encontrar la proporción de reducciones de la caja de engranajes para encontrarla, consideramos el número de dientes en cada engranaje. Dividimos la cantidad del piñón de activación entre la cantidad del engranaje activado: 36/100 = 0.36 Después se multiplica esta proporción por las RPM del eje del motor para encontrar las RPM del eje del ventilador: 0.36 x 1780 = 640.8 Ahora se puede decir que la frecuencia fundamental del motor es de 1780 CPM y la frecuencia fundamental del ventilador de 640. 8 CPM.


Se van a multiplicar los números de elementos en Los términos RPM cada componente por la frecuencia fundamental del eje que está girando. Los componentes ubicados en (Revoluciones por Minuto) y CPM (Ciclos el eje del motor se van a multiplicar por 1780 CPM y los componentes de el eje del ventilador se van a por Minuto) muchas veces se pueden usar e multiplicar por 640. 8. Para facilitar eso, separemos los componentes con sus ejes correspondientes. intercambiar como unidades de frecuencia . Ej e d e l M o t o r

El e m e n t o s

Rotación

1

Fr e c u e n c i a Forzada CPM 1,780

Ventilador de enfriamiento

11

19,580

Rotor del Motor

42

74,760

Piñón de activación

36

64,080

Ej e d e l v e n t i l a d o r Rotación

El e m e n t o s 1

Fr e c u e n c i a Fo r z a d a 640.8

Engranaje Activado

100

64,080

Ventilador

9

5,767.2

Si la máquina fuera completamente lineal en su respuesta, las

Estos efectos no lineales son frecuencias forzadas existirían por si mismas, pero a medida que análogos a la distorsión la máquina va desarrollando holgura, y juego excesivo, su armónica e intermodulada en estructura se hace no lineal. La señal de vibración que se genera en las frecuencias forzadas, especialmente en 1x, la velocidad de sistemas de sonido.

funcionamiento se distorsiona y provoca la aparición de armónicos en el espectro. A medida que se incrementa el grado de no-linealidad, las frecuencias forzadas interactúan y causan modulación de frecuencia y de amplitud. Esto causa la aparición de bandas laterales en el espectro. Por estas razones, los armónicos de velocidad de funcionamiento y las bandas laterales casi siempre son una indicación de problemas de maquinaria y su número y nivel son una indicación de la gravedad del problema

4.4.6

El Eje de Frecuencias

Cuando se va dibujando los espectros de vibración de maquinaria rotativa, hay varias opciones para las unidades del eje de frecuencias. Probablemente la unidad la más natural es el ciclo por segundo, o hertzio Hz. Otra unidad que se usa frecuentemente son las Revoluciones por Minuto (RPM) o Ciclos por Minuto (CPM). Hz se convierte a CPM, multiplicando por 60. Mucha gente opina que CPM es una escala conveniente, para usarse, ya que muchas máquinas se describen en términos de RPM. Esta práctica


resulta en grandes números para el eje de frecuencias y por eso, mucha gente prefiere usar Hz ya que los números más pequeños son más convenientes.

4.4.7

Normalización de orden En lugar de expresar los espectros de vibración en unidades

Se tiene que tener cuidado con de frecuencia hertzio (Hz), muchas veces es deseable usar la normalización de orden. ordenes o múltiples de las RPM de la máquina. La primera Por ejemplo, si una máquina orden se llama 1x, el segundo 2x etc. En un espectro tiene dos o más ejes, girando a normalizado de órdenes cada uno de los armónicos de la velocidad está en la misma ubicación en la gráfica sin tomar velocidades diferentes, en cuenta la velocidad. Esto es especialmente valuable, si se solamente se puede quiere comparar varias mediciones en la misma máquina, normalizar el espectro por unatomados en momentos diferentes, y que la velocidad ha velocidad de eje al mismo cambiado un poco entre los momentos de las mediciones. tiempo.

La normalización de orden se lleva a cabo con el software DLI Advanced Alert R y bajo ciertas condiciones es posible para el programa seleccionar el pico equivocado como componente 1x. Por esta razón es importante que el analista verifique que la normalización se haga correctamente, si es que un espectro presenta grandes diferencias con otros espectros tomado de la misma máquina. En este caso, el analista deberá volver a normalizar el espectro. A continuación enseñamos un espectro no normalizado por orden con una escala de cero hasta 30 000 RPM

Espectro convencional de Vibración Noten que muchos picos parecen ubicados a la misma distancia, pero puede ser difícil distinguir cual es un armónico de eje cerca de 20 000 CPM. La gráfica siguiente es un espectro normalizado con una escala de 0 a 10 órdenes.


Noten que los armónicos de velocidad de funcionamiento son enteros en la escala de frecuencias y que el pico en 7x se ve inmediatamente como un componente no síncrono

Espectro normalizado por orden La normalización de espectros por orden tiene las ventajas siguientes: La velocidad de rotación fundamental se puede reconocer al instante en el orden 1. 0 Armónicos de la velocidad de rotación serán enteros. Un segundo eje en una máquina activada por engranajes tendrá un orden igual a la proporción de los engranajes. Frecuencias de excitación tales como proporción de engranaje y paso de álabes en bombas se pueden reconocer fácilmente, porque su orden es igual al número de elementos. Los tonos de rodamientos serán no enteros, muchas veces serán los componentes principales no enteros. Las bandas laterales alrededor de los tonos de rodamiento se podrán reconocer fácilmente porque estarán en el orden de tono ± 1, ± 2 etc. Más importante ya que la velocidad de la máquina casi nunca está exactamente igual de prueba a prueba, los picos no estarán en las mismas frecuencias, no se puede hacer los promedios de los espectros. Los espectros normalizados tienen los picos en los mismos órdenes prueba tras prueba, y e puede hacer los promedios sin que haya dispersión.

4.4.8

La Evaluación de Espectros de Vibración de Maquinaria

La mayoría de las máquinas tienen un conjunto de frecuencias forzadas relativamente sencillas, determinadas por la geometría de la máquina y por su velocidad. La existencia de otras frecuencias que las frecuencias forzadas tales como los armónicos de 1x en la señal de vibración de la máquina indica una no linealidad y la magnitud combinada de esas frecuencias nuevas es un buen indicador del estado de salud general de la máquina. A medida que se desgasta una máquina, el juego se hace más grande, y su señal de vibración se hace más compleja, debido a la generación de armónicos bandas laterales.


Cuando se da una tendencia del nivel de vibración de una máquina, en el tiempo, un incremento en el nivel de frecuencias forzadas indica un cambio en el mecanismo de la máquina, causando esta frecuencia forzada. No necesariamente indica un daño a la máquina. Por ejemplo un incremento de 1x en un rodamiento de motor indica una condición de desbalanceo creciente, pero si empiezan a aparecer armónicos de 1x, eso indica daños tal como incremento de juego en rodamientos, holgura o grietas en la estructura. Por eso, una fuerte vibración en 1x significa que se debe balancear el rotor, pero la aparición de 1x también quiere decir que el rodamiento y las estructuras vecinas también se deben verificar en cuanto a daños.

4.5

Análisis en el Dominio del Tiempo

4.5.1

La Forma de Onda vs. el Espectro

Como lo mencionamos en el capítulo Introducción a la Vibración, fuimos seducidos para usar el analizador de espectros como una herramienta de análisis, por default, para casi todas las señales de vibración. Eso ocurrió parcialmente por la gran disponibilidad de analizadores TRF portátiles y baratos, verdaderas "cajas mágicas". Es importante -sin embargo-que consideremos cuidadosamente lo que estamos haciendo y que no supongamos ciegamente que todas las señales de vibración se deben cambiar en espectros antes de estudiarlas. El análisis del Dominio de Tiempo es sencillamente el uso de la forma de onda en lugar del espectro, para ayudar a diagnosticar problemas de máquinas, tal como lo vimos en la sección de análisis de frecuencia del curso de Aspectos Fundamentales de Vibración, los espectros de un impulso o de un transiente y de una señal aleatoria puede parecer exactamente iguales. Esto es válido aunque las señales sean muy diferentes en sus características. La forma de onda nos enseña la diferencia inmediatamente, y por eso es una buena idea que el analista examina la forma de onda cuando el espectro no proporciona toda la información que se necesita para hacer un diagnóstico completo.

Como lo menciona el filósofo Lotfi Zadek "Si nuestra única herramienta es un martillo, muy rápido todos nuestros problemas se verán como clavos"

4.5.2

¿Que Podemos Aprender de la Forma de Onda?

Impactos vs. Ruido Aleatorio. Los impactos pueden ser causados por rodamientos con elementos rodantes, donde las bolas encuentren una grieta o una pequeña astilla en un anillo de rodamiento. Si hay una gran cantidad de ruido externo, el espectro no tendrá un pico bien definido en la frecuencia del tono del rodamiento. Truncado o aplastado de la señal. En muchos casos de holgura, como en el caso del soporte principal de un rodamiento que se eleva ligeramente durante una parte de la rotación, y después hace contacto con la base durante el resto del ciclo, la forma de onda será aplastada por un lado. Esto resultará en armónicos en el espectro, pero otros tipos de distorsión de la forma de onda también producirán armónicos. La forma de onda proporciona una identificación rápida de este tipo de holgura, donde el movimiento está limitado en una dirección.


Eventos de baja frecuencia. En algunos casos, la señal de vibración podrá tener una discontinuidad de vez en cuando. Cuando se transforma en el dominio de la frecuencia, su frecuencia será tan baja que no se podrá ver claramente en el espectro. Un ejemplo de eso es una caja de engranajes de baja velocidad, que tiene un diente roto, o cuarteado en el engranaje grande. Pulsos que ocurren muchas veces en señales de motores

Los pulsos producidos muchas eléctricos y en señales de vibración general de grupos de veces por motores eléctricos máquinas similares, que giran casi a la misma velocidad, se no son verdaderos pulsos. Es ven difícilmente en el dominio de la frecuencia, porque se modulación de amplitud de la necesita un espectro de alta resolución para resolver las dos frecuencias. Si se sospecha la existencia de pulsos, se debe vibración del motor a dos realizar y examinar una larga grabación de la señal de veces la proporción de tiempo. Los pulsos aparecerán inmediatamente, si están deslizamiento del motor. presentes. Impactos aleatorios. Una parte de la máquina está floja y esta pegando algo, a un ritmo que no tiene relación con la velocidad de la máquina.

Cuando preparamos un analizador, para almacenar formas de onda, debemos tener en mente un punto importante, eso es que el rango adecuado para examinar un espectro, por lo general no es adecuado para examinar la forma de onda. La mayoría de los analizadores TRF - con pocas excepciones - no permiten introducir proporciones específicas de muestreo o duraciones de la grabación en el dominio de tiempo-hay que introducirlos en términos de rango de frecuencia y resolución de frecuencia. Recuerden el capítulo de análisis TRF que la duración en tiempo de la grabación que el analizador usa para calcular el espectro es el recíproco de la distancia entre las líneas del espectro. Los espectros generalmente tienen una escala, que permite la evaluación de un largo rango de frecuencias, y cuando el analizador TRF esta puesto para un rango de frecuencias relativamente alto, la duración de la grabación en tiempo será relativamente corta. Por ejemplo, un espectro de 400 líneas que se extiende desde CD hasta 1000 Hz tiene una distancia entre líneas de 1000/400 = 2.5 Hz. La grabación en tiempo que se usa para calcular este espectro tiene una duración de 1/2. 5 = 0.4 segundos. Esta grabación en tiempo, que es la forma de tiempo actual, nos enseñará los detalles de lo que pasó en este tiempo. Pero cuando estudiamos una forma de onda, a veces estamos interesados en eventos que ocurren en tiempos muchos más largos. Por ejemplo, si estamos buscando pulsos en la señal de vibración de un motor eléctrico, o si examinamos la vibración combinada de dos máquinas que giran a velocidades ligeramente diferentes necesitamos ver una forma de onda, que dura por lo menos unos segundos. Para llegar a una forma de onda que dura cinco segundos, debemos introducir una distancia entre líneas de 1/5 Hz. y eso quiere decir un rango de baja frecuencia, o una alta resolución en el espectro correspondiente. Para determinar la proporción de muestreo, de la forma de onda, y así su resolución en tiempo, otra vez tenemos que conseguir la información de las características del espectro. La proporción de muestreo para la grabación de tiempo, para la mayoría de los analizadores, es de 2.56 veces la frecuencia más alta en el espectro. Así, un rango de frecuencia de 100 Hz implica una proporción de muestreo de 256 muestras por segundo, y un rango de 1000 Hz necesita una proporción de 2560 muestras por segundo. Recuerden que, para que una grabación en tiempo tenga sentido, debe tener mucho más puntos de datos que el espectro usual, y se tiene que cuidar que haya memoria suficiente para almacenar los datos de la


forma de onda para esto, lo mejor es usar la proporción de muestreo la más baja y la duración mas corta de grabación de tiempo, que le van a proporcionar los datos que necesita. Por ejemplo, si solamente quiere resolver pulsos en una onda, que ocurren una vez en varios segundos la proporción de muestreo no tiene que ser muy alta, 50 muestras por segundo probablemente será suficiente. Eso corresponde a un rango de frecuencias de 50/2. 5 = 20 Hz. Por otro lado, si quieren examinar una forma de onda que tiene desviaciones interesantes 50 veces por segundo, entonces se tiene que mostrar lo suficientemente rápido para resolver cada desviación Puede ser que se quiere tomar 1000 muestras por segundo para realizar el trabajo. Eso corresponde a un rango de frecuencias de 1000/2. 56 = alrededor de 390 Hz. Una buena regla general es de memorizar que la duración de la grabación de tiempo solamente depende de la distancia de las líneas y que la proporción de muestreo solamente depende del rango de frecuencias, y los dos son ajustables de manera independiente.

4.6

Promedio en Tiempo Síncrono

El promedio de tiempo síncrono, también llamado promedio en el dominio de tiempo, o sencillamente promedio sincrónico, es un tipo completamente diferente de promedio, donde la forma de onda está promediada en un buffer, antes de que la TRF se calcule. Para poder llevar a cabo el promedio en el dominio de tiempo, un pulso disparador de referencia debe ser introducido en el analizador para informar cuando tiene que empezar a tomar muestras de la señal. Este pulso disparador está sincrónico con un elemento de la máquina, que es de interés, como la rotación del eje por ejemplo.

La gráfica arriba enseña el efecto de la contaminación de la señal de vibración 1x, con ruido aleatorio. El ruido, siendo aleatorio, tiene una fase aleatoria. En otras palabras, no tiene coherencia de una grabación en tiempo hasta la otra, y su promedio se cancela a sí mismo. El componente 1x tiene la misma fase con referencia al pulso del tacómetro que se usa como disparador, para el analizador, y el proceso de promedio lo reforzará. Cuando se lleva a cabo el promedio en el dominio de tiempo de una señal de vibración de una máquina real, la grabación de tiempo promediada va acumulando gradualmente esas porciones de la señal que están sincrónicas con el disparador. Los promedios de otras partes de la señal, como el ruido y otros componentes, como de otras partes rotativas de la máquina se cancelan efectivamente. Este es el único tipo de promedio que disminuye el ruido.


Un ejemplo del uso del promedio en el dominio de tiempo es la Es importante notar, que en medición de la vibración de máquina en presencia de vibración de el caso de rodamientos con fondo excesiva que proviene de máquinas cercanas o de otras elementos rodantes, los tonos fuentes. En este caso, el disparador viene de un tacómetro, conectado con el eje principal. El tacómetro está puesto para dar un pulso por de rodamientos no son sincronizados con las RPM y revolución del eje, y todo en el espectro, relacionado con las partes rotativas será incrementado y todas las otras señales serán reducidas. se van a cancelar sus promedios No intenten usar el promedio en el dominio de tiempo para encontrar tonos de rodamientos.

4.7

Aplicaciones Prácticas

4.7.1

Re d u c ci ó n d e r u i d o e x t r a ñ o

Ambientes ruidosos Excitación de la Frecuencia de Línea Máquinas activadas por bandas 4.7.1.1

Ambientes ruidosos

Esto queda válido, aunque la diferencia de velocidades puede ser muy pequeña.

Supongamos que intentan medir la señal de vibración de una máquina, cuya vibración está contaminada por la vibración de una o varias máquinas cercanas que giran a velocidades diferentes. Si se recopila un espectro promedio, sincronizado con las RPM de la máquina como disparador, la vibración causada por las otras fuentes será cancelada dejando solamente esos componentes que son sincronizados con el rotor que se usa para la generación de la señal del tacómetro. Se tiene que recordar, que como lo describimos arriba, en este tipo de señal, se pierden los tonos de rodamientos.

4.7.1.2 Excitación de la Frecuencia de Línea Vibraciones causadas por efectos magnéticos de la entrada de la CA en las máquinas, siempre están sincronizadas con la frecuencia de línea de 60 Hz, o 50 Hz en Europa, Australia y varias partes de Asia. En cualquier caso, la excitación por la línea de energía casi siempre está en el doble de la frecuencia de línea, en lugar de en la frecuencia de línea.


En un motor que gira a 3580 RPM, el segundo armónico de la velocidad de funcionamiento estará a 119. 3 Hz, y a menos que tengan una resolución más grande que 1 Hz en el espectro de vibraciones, el componente en 120 Hz inducido por la línea, contaminará al componente de vibración 2x. Una manera de eliminar el componente de línea es realizar un promedio sincronizado, usando las RPM del eje como disparador. Otra alternativa es un promedio sincronizado, usando la línea de CA como disparador lo que cancelará todas las vibraciones causadas por la máquina y dejará solamente los componentes causados por los efectos magnéticos. Estos pueden ser muy importantes en motores eléctricos. Recuerden que está técnica no funcionará con motores sincronizados, ya que sus RPM están sincronizadas con la frecuencia de línea CA. La misma técnica puede funcionar con motores CD, especialmente donde la velocidad está alternada por controladores del tipo SCR. Esos controladores son conocidos por generar componentes falsos en la corriente directa que producen. Un ejemplo típico son los picos de voltaje a 360 Hz y armónicos 6 veces la frecuencia de línea, generado por la duplicación de la frecuencia de línea y por una fuente de energía trifásica. Estas perturbaciones de voltaje causan vibraciones en el motor, y pueden considerablemente complicar los espectros. El promedio sincronizado puede eliminarlos o aislarlos si el disparador ha sido derivado de la frecuencia de línea.

Máquinas activadas por bandas Supongamos que tenemos una máquina activada por banda que tiene un espectro de vibración complejo, y que queremos ver el efecto de la banda en la señal de vibraciones. La frecuencia de la banda será no sincronizada, con las RPM de la polea, y se puede colocar un pedazo de cinta reflejante o una gota de pintura en la banda, un fototacómetro podrá leer las RPM de la banda. Si se usa eso como el disparador para un promedio en el dominio del tiempo, el espectro que resulta enseñará gradualmente la vibración que resulta de las irregularidades en la banda, con toda la vibración de la máquina cancelada. Otra alternativa es, si las bandas producen mucho ruido, Recuerden que también los especialmente en el caso de bandas múltiples, es un promedio sincronizado de las vibraciones de la máquina con las RPM de el eje tonos de rodamientos se como referencia que eliminará los componentes de la banda y cancelarán bajo estas resultará en un espectro mucho más limpio con relación al ratan. circunstancias. Recuerden que los tonos de rodamientos se cancelarán bajo estas circunstancias. 4.7.1.3

4.7.2

Cajas de Engranajes

Consideramos una caja de engranajes, que tiene un piñón con 13 dientes y un engranaje activado con 31 dientes. Si se conecta un tacómetro al eje del piñón, y su salida se usa para disparar un analizador, capaz de realizar promedios sincronizados en tiempo, la forma de onda promediada gradualmente excluirá componentes de vibración de todo, excepto de eventos relacionados a la revolución del piñón. Cualquier vibración causada por el engranaje activado será cancelada en el promedio y la forma de onda resultante enseñará la señal de vibración de cada diente individual en el piñón, tal como lo ilustramos abajo.


Noten que en el ejemplo de arriba la forma de onda promediada inferior enseña un diente dañado en el piñón. La ilustración está idealizada en el aspecto que la duración de la grabación de tiempo corresponde exactamente a una revolución del engranaje. Para lograr eso, el rango de frecuencias y la resolución de la frecuencia deben ser de tales magnitudes que el espacio entre las líneas está igual al recíproco de la duración de la grabación en tiempo. Para una máquina a 1760 RPM, una revolución ocurre en un poco más que 1/29.333 de segundo y por eso la distancia entre las líneas debería ser un poco más grande que 29.333Hz. Esto se puede lograr poniendo el rango de las frecuencias a 2933.3 Hz y el número de líneas TRF en 100. El analizador DC - 7B de DLI tiene los siguientes rangos de frecuencias: 5 Hz - 100Hz en pasos de 5 Hz 110 Hz - 1000 Hz en pasos de 10 Hz 1050 Hz - 10 000 Hz en pasos de 50 Hz 10 500 Hz - 23500 Hz en pasos de 500 Hz Para preparar el DC 7B para una prueba como esta, se podría usar un rango de frecuencias de 2900 Hz y una resolución de 100 líneas Esto producirá una duración de grabación de tiempo de 1/29 de segundo, lo que es un poco más largo que el tiempo de revolución del engranaje. Los otros analizadores se preparan de manera similar. Ya que la proporción del muestreo es 2.56 veces el rango de frecuencias, hay 2.56 x 2900 = 7424 muestras por segundo y 7424/29 = 256 muestras por revolución. Esto equivale a 256/13 = 19. 7 muestras por diente, lo que debería ser suficiente para resolver el diente individual del engranaje en la grabación de tiempo. Se puede examinar la onda de tiempo, o se puede calcular el El espectro es útil para detectar bandas laterales espectro TRF. El espectro será libre de ruido y la frecuencia de alrededor de la frecuencia engranaje (29.333 x 13 = 381 Hz) será claramente definida, y sus del engranaje, que son una primeras siete armónicos serán visibles en el rango de frecuencias de indicación de modulación de 2900 Hz. Si se quiere buscar bandas laterales alrededor del amplitud y de frecuencia de engranaje, se deberá usar un rango de frecuencias mas bajo, y la la frecuencia del engranaje, resolución se deberá incrementar, hasta 400 o 800 líneas para resolver fácilmente las bandas laterales. Con este rango y una lo que no se podrá ver ácilmente en la forma de resolución de 800 líneas la duración de la grabación en tiempo será de 2 segundos y abarcará a 60 revoluciones del engranaje y los onda. dientes individuales del engranaje estarán muy cerca unos de otros.


La grabación en tiempo de dos segundos contendrá de esta manera 60 x 13 = 780 dientes, y 2,56 x 400 x 2 = 2048 muestras o 2.63 muestras por diente, lo que no es suficiente para resolver de manera adecuada los dientes individuales. De lo anterior, se puede ver que si se quiere estudiar la grabación de tiempo se tendrá que usar un rango de frecuencias alto y un número de líneas bajo, pero si se quiere estudiar el espectro, se tendrá que usar un rango de frecuencias mas bajo con un número de líneas más alto. Esto es un ejemplo de que el dominio de tiempo y el dominio de frecuencia son deseables pero van en contra uno de otro. Es necesario optimizar los parámetros de recopilación. De datos de manera diferente para cada tipo de exhibición. Entre paréntesis esto también es válido cuando no se hace el promedio sincronizado. Los mismos valores básicos pueden ser usados para examinar el engranaje activado, en lugar del piñón si se agrega un multiplicador / divisor a los valores entre la salida del tacómetro y la entrada del disparador. Si el divisor está puesto para una proporción de 13:31 sus pulsos de salida corresponderán a cada revolución del engranaje activado. Entonces la forma de onda promediada de tiempo enseñará los dientes del engranaje activado en lugar de los del piñón. Naturalmente habrá que activar el rango y la resolución del analizador para poder mostrar una cantidad representativa de dientes en la duración de la grabación de tiempo.

estuviese sujeta a un análisis de frecuencia, la frecuencia predominante en el espectro sería 13x, lo que es la frecuencia de engranaje. La técnica se puede aplicara cajas de engranajes con engranajes múltiples, desde el momento que los números de dientes son conocidos, y el divisor de frecuencias tiene la posibilidad de realizar la división correcta. Si la forma de onda


4.8

Análisis Cepstro

El análisis Cepstro tiene un gran valor en el diagnóstico de cajas de engranajes y de problemas de rodamientos, cuando se combina con la realización de tendencias en tiempo. El sistema experto DLI (Expert ALERT) lo usa para este propósito.

4.8.1

El análisis Cepstro es una técnica adelantada que consiste en tomar un espectro de un espectro. Antes de calcular el cepstro, se calcula el logaritmo natural de la amplitud del espectro. El cepstro está relacionado con la función de auto correlación si el espectro no se hace a una escala logarítmica, el cálculo del cepstro producirá el auto correlación. En el análisis de cepstro se trata a un espectro como si fuera una forma de onda, y se hace otro espectro a partir del primero. El eje horizontal del cepstro está relacionado con el tiempo, pero no es tiempo en el sentido convencional. Se le podría llamar tiempo periódico, y de todos modos se le mide en segundos. El aspecto útil del cepstro es que extrae patrones periódicos, esos patrones que se repiten en un espectro de la misma manera que un espectro extrae patrones periódicos de una forma de onda. Muchas veces un espectro de una máquina rotativa estará muy complejo y contendrá varios grupos de armónicos de partes rotativos y quizás varios grupos de bandas laterales de varias modulaciones. Un cepstro de análisis de un espectro determinado tendrá picos que corresponden a la distancia de los armónicos y de las bandas laterales y esas estarán separadas para que se puedan identificar más fácilmente. En comparación con el espectro, el cepstro representa una reducción de datos de la misma manera que el espectro representa una reducción de datos en comparación con la forma de onda.

Terminología Cepstro

Nota del traductor: Ya que la terminología inglesa Cepstrum está formada de puros neologismos, aplicamos a los términos Españoles la transformación equivalente que la que el autor aplicó a las palabras ingleses originales.

La palabra Cepstro es sencillamente la palabra espectro con las primeras letras en el orden inverso. Los diferentes parámetros del cepstro recibieron nombres extravagantes que mencionamos a continuación.

Espectro Frecuencia

Cepstro Quefrencia

Armónico

Ramnic

Magnitud

Gamnitud

Fase

Safe

Filtro

Liftro

Alto-Paso

Corto-PAso


Bajo-Paso

Largo-Paso

Fundamental

Mundafental

La quefrencia es el eje horizontal del cepstro y tiene las unidades de tiempo periódico. Armónicos son componentes cepstrales que se encuentren a iguales incrementos de tiempo. Por lo general, el cepstro es La utilidad primaria de un cepstro reside en la detección de fallas, mucho menos complejo que realizando tendencias en el tiempo. En cierto modo, el cepstro es una especie de esquema de reconocimiento de patrones. Es muy sensible el espectro del cual fue derivado y de esa manera es a la emergencia de patrones de bandas laterales o armónicos que aparecen en los varios estadios de degradación de maquinaria. Ya más fácil de interpretar. que el cepstro separa efectivamente las varias familias de bandas laterales, y de armónicos, también es una herramienta poderosa en el diagnóstico de fallas. Se debe tener cuidado ya que en algunas fallas tales como defectos en rodamientos con elementos rodantes los armónicos y las bandas laterales pueden disminuir cuando el rodamiento llega a un estado de desgaste avanzado. A continuación publicamos las gráficas de un espectro y un cepstro de la señal de vibración de una máquina con rodamientos. Noten que el espectro presenta muchos armónicos y es muy complejo. La segunda gráfica es el cepstro del espectro. Los dos picos importantes en el cepstro representan la serie de armónicos de la velocidad de funcionamiento (1x) y la serie de armónicos de un tono de rodamiento. Si se hiciese el monitoreo de esta máquina en un programa de mantenimiento predictivo, sus espectros se recogerían y se realizaría una tendencia en el tiempo. Para determinar el estado de los rodamientos, se deberían anotar los niveles de varios armónicos de la frecuencia del rodamiento, ya que el nivel de la frecuencia fundamental es un buen indicador del estado del rodamiento. Si se usase el cepstro, para realizar el mismo tipo de tendencia, solamente se tendría que considerar el componente en 0.0075 segundos, ya que su nivel depende de los niveles de todos los armónicos del tono de rodamiento en el espectro.

Espectro de una máquina con rodamientos


Cepstro de una máquina con rodamientos

4.9

Propiedades Estadísticas de Señales de Vibración

4.9.1

Probabilidad de la Distribución de Amplitudes

La señal de vibración de una máquina siempre tiene una variación aleatoria. Esto quiere decir que no se puede predecir su valor al instante. Aun así, la probabilidad de que un valor dado caiga dentro de un cierto rango de amplitudes es predecible en un sentido estadístico. Por ejemplo, consideramos una señal corta de la señal de velocidad de la vibración de una máquina en operación. La velocidad de vibración V puede variar en cualquier momento en una manera aleatoria, alrededor de un valor mediano. Supongamos que la escala está dividida en una serie de pequeñas divisiones. Entonces la probabilidad estadística que una señal se encontrará en una división se puede medir, anotando el tiempo que la señal permanece en cada división, dividido entre el tiempo de monitoreo total de la señal. La probabilidad de densidad es una medida de la distancia desde el valor mediano, y la amplitud se anotará contra la amplitud. La curva de probabilidad de densidad con la que más estamos familiarizados es la famosa curva de distribución normal o de Gauss, que se conoce popularmente como la curva en forma de campana.


Distribución de Probabilidades de Gauss El valor RPC de una señal con una distribución de Gauss se llama la desviación estándar y se abrevia con la letra griega sigma (s) (S) Una señal de vibración aleatoria producirá una distribución de Gauss, y la experiencia ha demostrado que las máquinas sanas también producen distribuciones de Gauss. A medida de que se van a desarrollar fallas en las máquinas, las curvas de distribución cambian de forma. Por ejemplo una pequeña falla en un rodamiento introducirá picos en la forma de onda de vibraciones y eso incrementará el nivel de las extremidades de la curva de distribución, como lo señalamos abajo.

Distribución de amplitudes de un rodamiento gastado

4.9.2

Kurtosis

Una representación matemática de la desviación de una distribución de amplitudes de la distribución de amplitudes del tipo de la distribución de Gauss es el llamado "cuarto momento" o kurtosis. La distribución de Gauss tiene una kurtosis de 3, y un valor superior de kurtosis indica un valor cresta incrementado de la señal de vibración. Kurtosis es una medida válida de la degradación de la máquina, pero no da ninguna indicación acerca del diagnóstico del problema. Se reportó que la kurtosis está especialmente adaptada para el monitoreo de máquinas recíprocas para la detección de fallas. Una posible ventaja en el uso de kurtosis como parámetro de detección de fallas, es que no se tiene que hacer una tendencia en el tiempo para que sea efectiva. Una kurtosis de 3 se considera generalmente como una indicación de una máquina sana. Valores más altos indican estados de fallas que progresan.

4.10

Demodulación de Amplitud

4.10.1

Modulación de Amplitud en Señales de Vibración en Máquinas

Muchas máquinas producen señales de vibración que contienen modulación de amplitud, y como se vio en la sección anterior, la modulación de amplitud causa la aparición de bandas laterales en el espectro de vibraciones. Se puede diagnosticar varios tipos de problemas de máquinas, examinando en detalle esas bandas laterales. Ejemplos de máquinas que producen modulación de amplitud son cajas de engranajes, donde la frecuencia del engranaje está modulada por la velocidad de revolución de cada engranaje, y rodamientos con elementos rodantes, donde los tonos de rodamientos se pueden modular por la velocidad de revolución o la frecuencia fundamental del tren del rodamiento.


En el caso de cajas de engranajes, un engranaje excéntrico, o un eje con flexión causarán que el tono del engranaje se intensifique durante la parte de la revolución del engranaje en la que se está aumentando el radio, el engranaje activado esta siendo acelerado en su rotación durante este tiempo. La parte de la revolución en la que el radio está disminuyendo imparte menos fuerza a los dientes de los engranajes y el tono del engranaje está menos fuerte. (El tono del engranaje también está modulado en frecuencia al mismo tiempo y eso también causa bandas laterales en el espectro, pero para la presente discusión, solo consideraremos la modulación de amplitud) Cualquier otro defecto en el engranaje, como un diente cuarteado o astillado también causará un tono de engranaje irregular. Esto resultará en la modulación del tono, y en la aparición de bandas laterales en el espectro. Ya que los engranajes generalmente giran en la caja a velocidades diferentes, la modulación de amplitud debida a varios de los engranajes será de proporción diferente y las bandas laterales estarán ubicadas a distancias diferentes. Esto permite limitar el diagnóstico de las fallas de caja de engranajes a engranajes específicos y/o ejes, analizando las bandas laterales en el espectro de vibración. En rodamientos, la modulación de tonos de rodamientos ocurre de maneras diferentes. Si el anillo interno de rodamiento tiene un pequeño defecto como una cuarteadura, este defecto se moverá a dentro y a fuera del área de carga al ritmo de las RPM del eje. Este supone que el anillo interno está girando y que se trata de una máquina horizontal donde la gravedad ejerce una fuerza radial en lugar de axial en el rodamiento. El tono de rodamiento estará más fuerte cuando el defecto está en el área de carga, y lo más débil, cuando el defecto está fuera del área de carga. Esto quiere decir que la frecuencia de paso de bola en el anillo interno será modulada por amplitud y su espectro tendrá bandas laterales, a distancias iguales de las rpm del anillo. En contraste con esto, una falla en el anillo externo que se queda estacionaria, siempre estará en el área de carga y ninguna modulación ocurrirá y tampoco se producirán bandas laterales alrededor de la frecuencia del anillo externo. Si un elemento rodante presenta un defecto, este también entrará y saldrá del área de carga, pero lo hará a la frecuencia fundamental de tren (FFT) en lugar de a las rpm. Eso es debido a que los rodillos migran en el rodamiento a las rpm de la jaula. Esta condición producirá modulación de amplitud de la frecuencia de rotación de la bola y las bandas laterales espectrales estarán a una distancia igual que la FFT.

4.10.2

Demodulación de Amplitud Aplicada al Análisis de Rodamientos

En rodamientos una u otra forma de modulación de amplitud ocurre cuando los impactos causados por pequeñas grietas en los anillos de rodamientos con elementos rodantes causan resonancia en los mismos anillos. Las frecuencias de resonancias de los anillos son por lo general muy altas, por lo general entre 2 KHz y 10 KHz. Las resonancias tienen una alta amortiguación, debido al montaje físico del rodamiento, y eso quiere decir que el rodamiento producirá una serie de "pings" muy cortos al ritmo de las bolas pasada la falla. Cada ping está en la frecuencia de resonancia y los pings están a la distancia del periodo de la frecuencia de paso de bolas.


Si se lleva a cabo un análisis de la señal de vibración que corresponde a la forma de onda que se enseña aquí, habrá muy poca amplitud en la frecuencia fundamental y un grupo extenso de armónicos, de bajo nivel de la frecuencia de paso de bolas. Este se debe al hecho que los impulsos causados por las bolas encontrando la grieta, son muy breves en el tiempo, y contienen muy poca energía. Tampoco los armónicos son muy enérgicos. El ruido aleatorio en el espectro tiene una tendencia de inundarlas, y eso hace difícil encontrarlos especialmente en los primeros estados de una falla de rodamiento que se esta desarrollando. Las formas de onda que enseñamos aquí están idealizadas y no son verdaderamente representativas de datos recopilados de una máquina rotativa. La señal de vibración de la máquina siempre contiene ruido de banda ancha junto con todas las frecuencias forzadas y los armónicos etc. de procesos internos. Pero la señal todavía tendrá en ella las señales que discutimos aquí, aunque puede ser que no sean visibles. Un procedimiento para la extracción de una parte importante de la señal de vibración se conoce como la demodulación de amplitud. A continuación lo describimos. Si examinamos la forma de onda producida por el rodamiento se ve que se parece a una modulación de amplitud. El tono de alta frecuencia de la resonancia del rodamiento está modulado por los impactos de las bolas contra la grieta del anillo exterior.

Forma de Onda de una Señal de Tiempo de Rodamiento Si se pasa esta señal de tiempo a través de un rectificador a diodo, o detector, los picos negativos se conviertan en picos positivos. La forma de onda se ha vuelto unilateral, como a continuación lo señalamos.

Forma de Onda rectificada de Señal de Rodamiento Si pasamos la señal a través del filtro de bajo paso, se quita la oscilación, debido a la resonancia y solo se queda el envolvente de la señal.


Envolvente de la Señal de Rodamiento La señal envolvente tiene una proporción de repetición, que es igual a la frecuencia del paso de bolas, pero tiene mucha más energía en la frecuencia fundamental , ya que los pulsos son más anchos o más largos en duración Este proceso de rectificación y filtrado en realidad es una demodulación de amplitud y es exactamente el mismo proceso que se usa en receptores radio AM para recuperar la información contenida en la onda cargadora, modulada. A la señal demodulada se le puede hacer un análisis de frecuencias y la frecuencia de paso de bolas será el componente más grande en el espectro. Como lo mencionamos antes, las señales que enseñamos aquí son idealizadas y son muy bajas de nivel. Por lo general son enterados en ruido. Pero la señal que se demodula es la frecuencia de la resonancia del rodamiento de alta frecuencia y esta se puede separar de la señal de vibración de la máquina de banda ancha por filtración. En muchos casos, un filtro sencillo, bipolar de paso alto, sintonizado a 2 KHz es adecuado para extraer el componente de resonancia modulado. La filtración de la señal que será demodulada es extremadamente benéfica, porque quita todo el ruido de baja frecuencia, y los componentes espectrales que tiendan a esconder los tonos de rodamientos generados por pequeños defectos. El espectro demodulado no contiene ningún ruido contaminante, y eso resulta en un mejoramiento importante de la proporción señal ruido. Eso es la ventaja más importante de la demodulación de amplitud, como herramienta de diagnóstico de máquina. Abajo enseñamos el diagrama de un esquema efectivo de demodulación de amplitud.

4.11

Análisis Fundamental de Causas de Fallas

4.11.1

Definiciones

En el capítulo acerca de Prácticas de Mantenimiento se introdujo el concepto de mantenimiento pro activo. Se puede definir el mantenimiento pro activo como una extensión del mantenimiento predictivo que incluye la determinación de las razones de faltas en las máquinas. Aunque es importante y económicamente viable detectar las fallas en máquinas en sus primeros niveles y de corregirlas antes de que provoquen un paro de la máquina, el hecho de solamente reemplazar la parte que presenta el defecto, como el rodamiento por ejemplo, aunque corregirá el problema del momento y permitirá a la máquina funcionar, no corrige la causa que provocó la falla en el rodamiento.


El análisis fundamental de La disciplina que precisamente se dedica a este, se llama el allas es análogo a la Análisis Fundamental de Causas de Faltas (AFCF), y será practica en la medicina de instructivo analizar algunas de las técnicas que se usan en esta tecnología. La AFCF conste de varios pasos: buscar la causa básica de una enfermedad y de tratarla, Determinar que componentes de la máquina son responsables en lugar de tratar los del problema. síntomas. Determinar la causa de la falta que se detectó.

Tomar las medidas apropiadas para eliminar la causa identificada del problema. Un ejemplo sería de llevar a cabo una alineación de precisión en una máquina propensa a faltas en rodamientos, por causa de carga radial excesiva. Examinar y analizar otras máquinas del mismo tipo y llevar a cabo las mismas tareas preventivas, si es necesario. Rediseñar la instalación de la máquina o la misma máquina para eliminar la posibilidad de que el mismo problema vuelve a presentarse en el futuro. En otras palabras eliminar el problema por medio de diseño.

4.11.2

Técnicas AFCF

Algunas técnicas que se usan en el Análisis Fundamental de Causas de Faltas se describen a continuación, pero de ninguna manera la lista está completa.

Medición de Fase Las mediciones de las fases relativas de algunos componentes de vibración son una herramienta poderosa en el diagnóstico de problemas de maquinaria. Por ejemplo en una máquina con un acoplamiento entre dos ejes paralelos, a veces es difícil hacer una distinción entre desbalanceo y desalineación basándose únicamente en los datos del espectro de vibraciones. Es importante hacer esta distinción, ya que es una perdida de tiempo el intentar balancear una máquina desalineada. Pero la fase relativa del componente axial 1x en el rodamiento a un lado del acoplamiento en comparación con el rodamiento del otro lado será 180 grados, si el acoplamiento o los ejes están desalineadas. Después de alinear la máquina, habrá que repetir la medición para ver si los componentes axiales 1x a fase opuesta se redujeron de manera significativa. La medición de vibración es un chequeo y una verificación del trabajo de alineación, y es un chequeo mucho más sensitivo, que el que permiten los métodos convencionales de alineación. La mejor manera de hacer las mediciones es con un analizador a dos canales, midiendo al mismo tiempo las dos señales axiales. Con esta técnica no se requiere un tacómetro u otro disparador de referencia de fase. También se puede hacer la medición con un analizador a un canal, si el analizador esta disparado desde un pulso de tacómetro que se tomó de algún lugar en el eje. Cada medición esta hecha con referencia al tacómetro y la fase relativa está calculada por el software. 4.11.2.1


El Espectro Cruzado El espectro cruzado es la medición fundamental de dos canales. Es un espectro de magnitudes y de fases que es proporcional a la Los analizadores TRF a interdependencia de dos señales. Esta medición se puede usar para canales múltiples calculan determinar la fuente de los componentes de vibración extraños que el espectro cruzado y de eso fueron encontrados en la señal de la máquina. Por ejemplo, si se sospecha de otra máquina cercana de contribuir a la vibración de la derivan todas las otras máquina que examinamos se coloca un sensor en la fuente de la unciones de 2 canales vibración sospechada y otro en la máquina. El espectro, cruzado desde el origen hasta el destino se mide entonces con un analizador a dos canales. Si el espectro cruzado tiene un pico a la misma frecuencia que la vibración medida en la máquina, esto quiere decir que por lo menos parte de la energía que causa la vibración viene de la otra máquina. Esto es una medición muy sencilla, que solamente necesita dos sensores de vibración, y un analizador a dos canales. De esta manera las fuentes de vibración extrañas se pueden detectar, y se puede evaluar la contaminación de mediciones de vibración deseadas que se usan en el mantenimiento predictivo. El espectro cruzado se puede usar para calcular otras medidas de dos canales incluyendo la Función de Respuesta de Frecuencia(FRF), la Función de Transferencia(FTR). La más útil es la FRF ya que es una medida del comportamiento dinámico de la estructura, independiente de la excitación hacia la estructura. La FRF se usa en análisis modal en el que se miden y enseñan los modos de vibración de un sistema mecánico y también en las pruebas de impedancia mecánica y de mobilidad como lo veremos en la sección siguiente. El TRF se usa en pruebas como el análisis de la forma de operar de la flexión que estudiaremos más adelante. 4.11.2.2

4.11.3

Movilidad de rodamiento

La movilidad es el reciproco Cuando medimos la vibración de una máquina en operación lo que de la impedancia mecánica, y realmente nos interesa son las fuerzas que causan la vibración, no la se expresa en unidades de misma vibración. Esto es porque son las fuerzas que dañan a la máquina. Por ejemplo, cuando medimos una vibración radial velocidad respuesta, por unidad de excitación, como elevada 1x en un cárter de rodamiento, hacemos la suposición que el nivel de vibración está directamente relacionado con el daño pulgada por segundo por potencial que está sufriendo el rodamiento. En otras palabras libra. suponemos que las fuerzas que existen en el rodamiento, que causan el daño son proporcionales al nivel de vibración medido. Eso es una sobresimplifación.

Consideramos un motor eléctrico accionando una bomba, y estamos midiendo el rodamiento de la extremidad libre del motor. La fuerza que actúa en la frecuencia 1x está generada por la fuerza centrífuga debido al desbalanceo del rotor. La magnitud de esta fuerza depende de que tan rígido está el cárter del rodamiento en la frecuencia 1x. La fuerza actual en el área de carga del rodamiento es la fuerza centrífuga más el peso del rotor. En otras palabras, si el motor está montado en resortes y está libre para moverse, una fuerza relativamente pequeña resultará en un nivel alto de vibración. En este caso, el desbalanceo residual podría causar componentes 1x relativamente altos en el espectro, pero ya que el motor no es muy


rígido, la fuerza actuando sobre los elementos de los rodamientos puede ser pequeña y se sobreestimará de manera importante la probabilidad de daños a los rodamientos. También, si la frecuencia de excitación, 1x se encuentra cerca de una frecuencia natural de la estructura, la amplitud de la vibración estará muy alta, pero la fuerza que se necesita para causar la vibración estará baja.

La máquina tiene un montaje flexible de absorción de choques entre su base y ella. Por otra parte, si el mismo motor, con el mismo desbalanceo residual está montado de manera rígida en una base sólida, de manera que no se puede mover, el nivel de vibración bajará. Las fuerzas actuando en el rodamiento se habrán incrementado, ya que ahora están empujando contra la base y contra la tierra entera en lugar de contra la masa del motor. El nivel mas bajo de vibración daría la impresión que el motor está bien balanceado, pero en realidad el rodamiento corre peligro de ser dañado por las altas fuerzas involucradas. Así podemos ver que el nivel medido de vibración no es un buen indicador de lo que esta pasando en el rodamiento.

Aquí la máquina fue conectada de manera sólida a la base. Esto es una de las razones porque muchas máquinas con niveles de vibraciones altos funcionan por años sin fallos en los rodamientos, mientras que otras máquinas con niveles de vibración bajos usan rodamiento tras rodamiento.


Si conociésemos las características dinámicas del carter del rodamiento se podría calcular la fuerza actuando en el rodamiento a partir del nivel medido de vibración. Es posible de medir la movilidad del carter del rodamiento, aplicando una fuerza conocida y midiendo la respuesta. Esto se hace fácilmente con un analizador a dos canales y un martillo de fuerza calibrado. El martillo tiene un transductor de fuerza en su extremidad, y la cantidad de fuerza que se aplica en un golpe del martillo se convierte en una señal eléctrica. Esta señal eléctrica se conecta con un canal del analizador. Un sensor de vibraciones está puesto en el cárter y conectado con la otra entrada y se usa el martillo para pegar la estructura, mientras que el analizador calcula la proporción de los dos espectros medidos. Si la fuerza se mide en libras y la respuesta se mide en pulgadas por segundo, la movilidad es un espectro de pulgadas por segundo por libra, como función de la frecuencia. La vibración que resulta en cualquier frecuencia es igual a la fuerza multiplicada por la movilidad en esa frecuencia. Supongamos que la movilidad en 1x es de 0.01 pulgada por segundo por libra, y supongamos que el nivel de vibración en 1x cuando la máquina funciona es de 0.1 pulgada por segundo. Entonces la fuerza centrífuga que actúa en el cárter es de 0.1/ 01 = 10 libras. Por otro lado, si la movilidad fuese de 0.0001 pulgada por segundo por libra, la fuerza en el rodamiento sería de 1000 libras para el mismo nivel de vibración medido. Cuando la instalación de la máquina ha sido correctamente diseñada, la movilidad mecánica en los rodamientos debería ser razonablemente alta para evitar fuerzas de rodamientos demasiado altas, debido a estados de desbalanceo. Esto es un área donde las mediciones a dos canales proporcionan una información valiosa que casi no se puede obtener de otra manera.

La movilidad mecánica de una estructura mecánica es el número recíproco de la impedancia mecánica.

Formas de flexión en Operación Es bien conocido que en el caso de varios tipos de máquinas, de velocidad diferente, por lo general hay algunas velocidades en las que el funcionamiento de la máquina es muy deficiente, lo que se nota en niveles de vibración excesivos o en una calidad inferior del producto. Un buen ejemplo de este fenómeno se encuentra en la industria del papel, donde se reduce la capacidad de producción ya que la máquina no puede funcionar de manera segura a ciertas velocidades. La razón primaria del comportamiento irregular de máquinas complejas a velocidades diferentes es que las resonancias mecánicas en las estructuras son excitadas cuando las frecuencias forzadas se acercan a una frecuencia natural de la estructura. Una máquina larga tendrá muchos modos de vibración, cada uno a una frecuencia natural particular y por lo general es muy difícil de determinar donde y como la estructura se mueve en cualquier situación de resonancia. El análisis de las formas de flexión en operación es una técnica en la que se llevan a cabo mediciones de vibraciones en varios puntos de una máquina, y se calculan las funciones de transferencia entre un punto de referencia y todas las ubicaciones de los sensores. Estas FTRs contienen información a cerca de fase y de amplitud del movimiento de la máquina en funcionamiento. La operación de la misma máquina origina las fuerzas de excitación para la medición. Al contrario de las mediciones FRF no se usa excitación externa para el AFF. Después que se hacen las mediciones, un programa de computadora examina todos los datos y produce una serie de imágenes animadas en 3D, que enseñan el movimiento de la máquina en frecuencias 4.11.3.1


seleccionadas en la pantalla. El análisis AFF proporciona información al diseñador acerca de la manera de modificar la estructura para resolver el problema de vibraciones, indicando los lugares y las direcciones en las que el movimiento excesivo está ocurriendo.

4.12

Análisis de Vibración Manual

4.12.1

Pasos iniciales

Los pasos iniciales en el análisis de vibración manual son: Identificación de los picos de vibración en el espectro y relacionándolos con frecuencias forzadas. Determinación de la gravedad de problemas de máquina basándose en las amplitudes y la relación entre los picos de vibración. Haciendo las recomendaciones apropiadas para las reparaciones, basadas en la gravedad de los problemas de máquinas. Para realizar un buen trabajo de análisis de vibración se necesitan varias herramientas si los espectros de vibración se analizan en una computadora, se necesita lo siguiente: una calculadora y una Guía para el Análisis de Pruebas de Vibración para la máquina. Si los espectros fueron impresos en papel, una regla y un compás de diez puntos son necesarios. Los datos recopilados con anterioridad y los promedios de datos de vibración también son útiles, si están disponibles.

4.12.1.1

La Guía para Pruebas y Análisis de Vibración

El GPAV contiene informaciones importantes acerca del diseño de la máquina, los puntos de prueba y su ubicación, los rangos de frecuencias que se van a probar y las frecuencias forzadas que se pueden esperar. Se debe consultar el GPAV antes de intentar cualquier análisis de vibración. GPAVs típicos son mostrados en el libro de GPAV y también pueden ser mostrados en el programa Advanced ALERT. Aquí enseñamos un ejemplo de un GPAV para un generador accionado por turbina.


4.12.1.2

Análisis de Espectros Paso a Paso

En preparación para las técnicas descritas en el capítulo siguiente, el primer paso del análisis debería ser llevado a cabo como sigue: Este procedimiento supone que los espectros de vibración están impresos en papel. Cuando examinamos espectros en la pantalla de la computadora, se usan procedimientos similares, como lo explicamos en las instrucciones del software.


Noten que los pasos siguientes serán simplificados de manera importante si los espectros son normalizados en ordenes.

4.12.1.3

Identificar el pico de Primer Orden (1x)

El primer paso en el análisis de vibración de máquina es la identificación del pico espectral que corresponde a la velocidad de rotación del eje, o sea el llamado pico 1x. Esto será el 1x en un espectro normalizado . Es importante de verificar si la normalización se hizo de manera correcta. También se llama el pico de primera orden. En máquinas con ejes múltiples, cada eje tendrá un pico característico 1x, y el analista los podrá localizar. Noten que en máquinas con Muchas veces, los picos 1x del eje van acompañados de una serie de armónicos o de múltiplos enteros de 1x. y esto ayuda a ejes múltiples, que giran a velocidades diferentes, cada encontrarles. Una buena conseñalización del pico de primera orden eje tendrá un grupo de es la existencia de otras frecuencias forzadas conocidas como el armónicos 1x, relacionado paso de alabes de la impulsora de la bomba. Por ejemplo, si la bomba tiene seis alabes, en la impulsora, normalmente habrá un con este pico. fuerte pico espectral en 6x, o sea en el sexto armónico de la velocidad de revolución. También a veces aparecerán armónicos de la velocidad de los alabes de la impulsora.

Máquina con un Eje Este ejemplo es para un Primero identificar la velocidad de revolución. (1x) y anotarla en los espectros. La precisión de este paso es crucial, ya que los pasos motor que está activando directamente un ventilador y siguientes dependen de él. Si tiene dudas, consulta el GAVT y una bomba, activada por considere la posibilidad de niveles de vibración de fondo de otras máquinas, si varios picos se encuentran cerca del lugar esperado del engranaje. componente 1x. Anote los armónicos de 1x en los espectros. (Esto se simplifica usando un compás a diez puntos) Identifique la frecuencia de paso de aspas y anótela en los espectros. Eso es el número de aspas multiplicado por las RPM. Anote los armónicos de la frecuencia de paso, si son sobresalientes. Busque tonos de rodamientos, que se encuentren entre los armónicos de la velocidad de revolución 1x y que no son síncronos con ella. Anótelos en los espectros. Hay otros componentes de las máquinas aparte de rodamientos, que generan tonos no síncronos. Probablemente lo más común es el mecanismo de activación de las bandas. 4.12.1.3.1

Máquina de Ejes Múltiples Este ejemplo es para Identifique y anote el pico 1x del motor y los armónicos en los espectros un motor y una bomba Identifique y anote el pico 1x y los armónicos de la bomba en los activada por espectros. Las RPM de la bomba se pueden encontrar con la GAPV o se puede calcular desde la velocidad del motor y de la proporción de engranajes. engranajes como sigue si el motor está girando a 1780 rpm y la proporción de engranajes es de 2. 3 a 1, entonces la velocidad de la bomba es 4.12.1.3.2


Identifiquen y anoten la frecuencia del paso de alabes de la bomba y sus armónicos, si es que los hay en los espectros. El paso de alabes es el número de alabes multiplicado por las RPM de la bomba. Busque en los espectros los componentes no síncronos que podrían ser tonos de rodamientos, o consulte la GAPV para las frecuencias de tonos de rodamientos y anótelas en los espectros. Después de haber llevado a cabo todas estas tareas, estarán listos para el trabajo descrito en el capítulo siguiente: Diagnóstico de Máquinas.

4.13

Diagnóstico de Máquinas

Después de la verificación de la validez de los espectros y de la identificación positiva de los picos espectrales especialmente los componentes 1x, el diagnóstico de los problemas de máquinas puede empezar. La sección siguiente hace la relación entre los problemas de máquina y sus señales de vibración correspondientes.

4.13.1

Desbalanceo

4.13.1.1 Calcular la fuerza de desbalanceo Una masa excéntrica, girando como una piedra atada a un cordón generará una fuerza centrífuga en su pivote central a la frecuencia de una vez la velocidad de revolución. La dirección de esta fuerza es radialmente hacia afuera, y su magnitud se calcula con la fórmula siguiente: Donde F = la fuerza de desbalanceo Im = la masa y r = la distancia del pivot.

De este se puede ver que la fuerza en el pivote está proporcional a la distancia desde el centro de rotación, y al cuadrado de la velocidad. Un rotor que tiene un punto pesado no es equivalente a la piedra con la cuerda. En el caso de la piedra, el centro de gravedad del sistema es el centro de la piedra misma, y el centro de gravedad de un rotor desbalanceado está a fuera de la masa desbalanceada, y está cerca del eje de rotación del rotor.


Si la estructura que mantiene los rodamientos en un sistema de esta naturaleza es infinitamente rígida, el centro de rotación no se podrá mover y la fuerza centrífuga que resulta de la masa desbalanceada se puede encontrar con la fórmula mencionada arriba. Esta fuerza está soportada por los rodamientos. Consideramos ahora una máquina hipotética en la que los rodamientos no son soportados de manera rígida, pero son suspendidos con resortes.

Bajo estas condiciones la línea central del eje no está limitada en movimiento y el rotor girará alrededor de su centro de gravedad. La fuerza 1x en los rodamientos será muy leve, porque nada mas es necesaria para acelerar los rodamientos hasta la amplitud mencionada arriba. La amplitud doble de la vibración de los rodamientos será igual a dos veces la distancia entre el centro de gravedad y la línea central del rotor lo que es más, la amplitud de la vibración de rodamientos es constante sin tomar en cuenta la velocidad del rotor, siempre y cuando la velocidad sea más alta que la frecuencia natural del sistema resorte-rotor. Aquí se ve que la amplitud de la vibración no tiene nada que ver con la fórmula de la fuerza centrífuga que mencionamos arriba. A velocidades que están muy abajo de la frecuencia natural, se dice que el sistema esta "controlado por resortes" y la fórmula de la fuerza centrífuga es válida. Las velocidades arriba de la frecuencia natural están en el área " controlado por masa", donde la amplitud es constante, y las fuerzas de rodamiento no son tan fácilmente predecibles, ya que dependen de la masa equivalente del rodamiento y de los resortes. Las máquinas están sujetas a varias condiciones de desbalanceo, las El desbalanceo a veces más importantes se llaman estáticas y dinámicas. El desbalanceo estático es un estado donde el centro de rotación de un rotor no está llamado falta de balance corresponde a su centro de masa o en otras palabras, su centro de gravedad no está ubicado en su eje de rotación. Esto resulta en una fuerza centrífuga, que se aplica en el rodamiento a la frecuencia 1x. Esta fuerza 1x es proporcional al cuadrado de la velocidad del rotor, lo que quiere decir que máquinas de alta velocidad requieren un balanceo con mucha más precisión que máquinas de baja velocidad. Las fuerzas de desbalanceo en maquinaria producirán vibraciones en los rodamientos, donde los componentes radiales y tangenciales 1x son 90 grados fuera de fase. El ángulo de fase actual depende de las movilidades mecánicas relativas de la estructura en dos direcciones de medición. En la práctica, se encuentra una fase de 60 a 120 grados. El tipo de desbalanceo más sencillo es equivalente a un punto pesado en un punto único del rotor. Esto se llama un desbalanceo estático ya que se podrá ver aunque el rotor no está girando. Si se coloca el rotor en


una arista de presión nivelada, el punto pesado siempre buscará la posición más baja. Otra forma más compleja de desbalanceo, llamada desbalanceo dinámico es muy común y lo examinaremos a continuación. El desbalanceo estático resulta en fuerzas 1x en los dos rodamientos de soporte del rotor, y las fuerzas en ambos rodamientos siempre Cuando se hace el están en la misma dirección Se dicen que sus señales de vibración diagnóstico de una máquina con desbalanceo, son en fase una con otra. Un desbalanceo estático puro, producirá un es importante descartar la fuerte pico 1x en el espectro de vibraciones y su amplitud será desalineación ya que es proporcional a la gravedad del desbalanceo y al cuadrado de las RPM. Los niveles relativos de la vibración 1x en los rodamientos una perdida de tiempo intentar de balancear una dependen de la ubicación del punto pesado en el rotor. máquina desalineada.

Desbalanceo estático

4.13.1.2

Desbalanceo de par de Fuerzas

Un rotor con desbalanceo de par de fuerzas puede ser balanceado Es posible que el centro de estáticamente y puede parecer que está perfectamente balanceado, gravedad del rotor este en el cuando se pone en arista de presión. Pero cuando gira, producirá centro de rotación en algunos fuerzas centrífugas en los rodamientos que estarán en fase opuesta. casos de desbalanceo de par Un rotor puede tener desbalanceo estático y desbalanceo de par de fuerzas al mismo tiempo y esta condición se llama desbalanceo de fuerzas. dinámico. Esto es lo que por lo general se encuentra en la práctica. Cuando se está examinando un espectro sin información acerca de fase, no se puede distinguir el desbalanceo estático del dinámico. Para corregir el desbalanceo dinámico se necesita un trabajo de balanceo en varios planos y el desbalanceo estático teóricamente se puede corregir con un solo peso de corrección. El peso de corrección se debe colocar exactamente al lado opuesto al desbalanceo y esto a veces no será fácil


Desbalanceo de par de fuerzas. Con un desbalanceo puro estático o dinámico los niveles de vibración axiales 1x y 2x serán bajos.

4.13.1.3

Gravedad de Desbalanceo

La gravedad del desbalanceo depende del tipo y del tamaño de la máquina y del nivel de vibración. Para estimar la gravedad del desbalanceo habrá que usar niveles 1x promedios de las máquinas sanas del mismo tipo como punto de comparación. Si el pico de segundo orden es del mismo tamaño que el de primera orden, se puede sospechar desbalanceo. Los niveles siguientes son guías para uso general en el diagnóstico del desbalanceo para máquinas que giran de 1800 a 3600 RPM. Máquinas de muy alta velocidad tienen niveles de tolerancia más bajos. 1 X V i b r a t i o n L ev e l , D i a g n ó s t i c o VdB VdB Menos que 108 VdB Ligero desbalanceo

Prioridad de Reparación Ninguna recomendación

108 VdB -- 114 VdB

Desbalanceo moderato Deseable

115 VdB -- 124 VdB

Desbalanceo grave

Importante

Mas que125 VdB

Desbalanceo extremo

Obligatorio

El nivel medido en 1x depende de la rigidez del montaje de la máquina, y de la cantidad de desbalanceo. Las máquinas montadas en resortes tendrán más 1x que máquinas montadas en firme con el mismo grado de desbalanceo. El tamaño general de la máquina también afecta el nivel permitido de 1x como sigue: Nivel de vibr ación 1X, VdB 109 VdB

Tipo de Máquina

118 VdB

Gran bomba hidráulica

Deseable

116 VdB

Ventilador mediano

Deseable

Pequeña bomba de 1 nivel

Prioridad de Reparación Deseable

Se deberían comparar los niveles tangenciales y radiales de 1x. Si estos niveles son casi iguales es probable que la causa sea el desbalanceo. De todos modos la dirección en que la máquina tiene la menor rigidez es la dirección del nivel 1x más alto.


4.13.1.3.1 Desbalanceo en máquinas montadas verticalmente Máquinas verticales, tales como bombas que generalmente están en canteliber de su base, por lo general enseñan los niveles máximos de 1x, a la extremidad libre del motor, sin tomar en cuenta donde está la fuente de vibración. Para aislar el desbalanceo del motor del desbalanceo de la bomba, puede ser necesario romper el acoplamiento y correr el motor solo, mientras que se mide 1x. Si el nivel de 1x todavía sigue alto, el problema es el motor, si no es la bomba. 4.13.1.3.2 Desbalanceo en máquinas sobresalientes En una máquina con un rotor desbalanceado sobresaliente o en canteliber como un ventilador se producirán vibraciones 1x en la dirección axial y también algunas en la dirección radial y tangencial en el rodamiento más cerca del rotor. Esto es debido al hecho que el desbalanceo provoca un momento de flexión en el eje y causa que el cárter del rodamiento se mueva en la dirección axial. Ejemplos de rotores sobresalientes son bombas con acoplamiento cercano, ventiladores con flujo axial, y pequeñas turbinas.

Desbalanceo en un rotor sobresaliente El rodamiento más cerca del rotor sobresaliente generalmente enseñará los niveles de vibraciones 1x radiales más altos. 4.13.1.3.3 Fuentes de Desbalanceo Los problemas siguientes de máquinas pueden causar desbalanceo: Aglomeración desigual de polvo en los rotores de un ventilador Falta de homogeneidad en partes coladas, como burbujas, agujeros de soplado, y partes porosas. Excentricidad del rotor. Flexión de rodillos, especialmente en máquinas de papel. Errores de máquina. Distribución desigual en las barras de rotor de motores eléctricos o en el enrollado. Erosión y corrosión desigual de los impulsoras de una bomba. Pesos de balanceo que faltan. Eje con flexión.


4.14

Desalineación

La desalineación es una condición en la que las líneas centrales de ejes acoplados no coinciden. Si las líneas centrales de los ejes desalineados están paralelas pero no coinciden, entonces se dice que la desalineación es una desalineación paralela. Si los ejes desalineados se juntan pero no son paralelas, entonces la desalineación se llama desalineación angular. Casi todas las desalineaciones que se observen en la práctica son una combinación de los dos tipos de base.

4.14.1

Desalineación paralela

Altos niveles radiales y tangenciales causados por desalineación pueden imitar desbalanceo.

La desalineación paralela produce una fuerza de cizallamiento y un momento de flexión en la extremidad acoplada de cada eje, niveles de vibración altos en 2x y en 1x. Se producen en las direcciones radiales o tangenciales en los rodamientos en cada lado del acoplamiento, y son de fase opuesta. En la mayoría de los casos, los componentes 2x estarán más altos que los 1x. Los niveles axiales 1x y 2x estarán bajos solamente en desalineación paralela y su fase estará opuesta.

Desalineación paralela Si la velocidad de la máquina puede variar, la vibración, debido al desbalanceo también variará según el cuadrado de la velocidad. Si se duplica la velocidad, el nivel del componente de desbalanceo se incrementará por un factor de cuatro, pero la vibración debida a la desalineación no cambiará de nivel. A continuación enseñamos un espectro típico de una máquina desalineada.


4.14.2

Desalineación Angular

La desalineación angular produce un momento de flexión en cada eje, y esto genera una fuerte vibración en 1x, y algo de vibración en 2x en la dirección axial en ambos rodamientos y de fase opuesta. También habrá niveles relativamente fuertes en direcciones radiales y/o transversales1x y 2x, pero en fase.

Desalineación angular Un acoplamiento desalineado generalmente producirá niveles axiales bastante altos en 1x en los rodamientos a las otras extremidades de los ejes también.

4.14.3

Desalineación General

La mayoría de los casos de desalineación son una combinación de los tipos descritos arriba. El diagnóstico está basado en picos 2x más fuertes que los picos 1x y en la existencia de picos axiales 1x y 2x. Noten que altos niveles axiales 1x no están causados por desbalanceo en rotores sobresalientes. La desalineación produce una variedad de síntomas en tipos diferentes de máquinas y se deben consultar las señales de vibraciones promedios para máquinas sanas con el fin de determinar los niveles permisibles 1x y 2x.

4.14.4

Efectos de la Temperatura en la Alineación

La mejor alineación de cualquier máquina siempre ocurrirá solamente a una temperatura de operación y se espera que esta sea su temperatura de operación normal. Es imperativo que las mediciones de vibración para el diagnóstico de desalineación sean hechas con la máquina a su temperatura de operación normal.

4.14.5

Causas de Desalineación

La desalineación esta causada por las condiciones siguientes: Ensamblado impreciso de los componentes, como motores, bombas etc. La posición relativa de los componentes se altera después del montaje. Distorsión debido a fuerzas en tuberías. Distorsión en soportes flexibles debido a torque. Expansión de la estructura de la maquina debido al alza de la temperatura. El frente del acoplamiento no está perpendicular al eje del eje.


"Pie Suave", esto es cuando una máquina se altera cuando los pernos de fijación son puestos bajo fuerzas de torque.

Eje flexionado

4.14.6

La alineación de una máquina La señal de vibración causada por un eje flexionado se parece a la señal causada por desalineación, y es fácil confundirlas. Un eje con un eje flexionado no reducirá su nivel de vibración flexionado, que por lo general esta causada por un calentamiento desigual en el rotor, debido a una barra de rotor en mal estado, causa altos picos axiales 1x y 2x y altos picos radiales y transversales 1x en ambos rodamientos. La fase del componente 1x estará opuesta en las extremidades opuestas del rotor.

Eje flexionado

4.15

Chumaceras

La mayoría de las chumaceras generarán picos espectrales a frecuencias más bajas que 1x, y estos se llaman picos subsincronos. A veces, los armónicos de estos picos subsincronos también se generan, lo que indica una fuerte degeneración del rodamiento. A continuación mencionamos algunas causas que se tienen que investigar cuando se hace el diagnóstico de las chumaceras.

4.15.1

Remolino de aceite (Oil Whirl)

Es una condición en la que ocurre una fuerte vibración entre 0.38 x 0.48x. Nunca aparece en exactamente 0.5x, pero siempre está un poco más bajo de frecuencia. Está causado por un juego excesivo y una carga radial ligera, lo que resulta en una acumulación de la película de aceite y obliga el gorrón de migrar en el rodamiento a menos de la mitad de las RPM. El remolino de aceite es una condición seria, que necesita corrección, cuando se encuentra, ya que se puede deteriorar rápidamente hasta el punto donde hay contacto de metal a metal en el rodamiento.


4.15.2

Latigazo de aceite

Las llamadas velocidades críticas son velocidades en las que se excita una recuencia natural del eje. La mayoría de las máquinas con ejes largos tendrán varias velocidades críticas, y la velocidad de operación estará por lo general arriba de la primera velocidad crítica.

El latigazo de aceite es una condición muy destructiva que ocurre a veces en grandes ensamblados con varios rotores operados arriba de velocidades criticas. El latigazo de aceite ocurre cuando el componente de excitación por remolino de aceite llega a una frecuencia igual a la frecuencia natural del eje. La resonancia está excitada y el resultado son niveles de vibración muy altos. El latigazo de aceite a veces ocurre al arrancar, en máquinas con ejes largos. Ya que la frecuencia natural que se está excitando es la influencia controladora en el sistema, la frecuencia de la vibración no cambiará a medida que se incrementa la velocidad. Esto en contraste con el sencillo remolino de aceite, cuya frecuencia se cambia con la velocidad del eje. Esto proporciona un buen método para la detección de latigazo de aceite.

La solución al remolino de aceite, y al latigazo de aceite es un juego adecuado pequeño en el rodamiento y una carga adecuada radial. Cuando una gran turbina está llevada a su velocidad de funcionamiento, es importante de pasar rápidamente a través de las velocidades críticas para evitar la generación de latigazo de aceite.


4.15.3

Holgura de rodamiento

A veces una holgura mecánica extrema en una parte que no sea un rodamiento generará un espectro como este.

La holgura mecánica provoca la aparición de armónicos de 1x y en casos severos semi ordenes de 0.5x están presentes. Muchas veces la causa de las semi ordenes es el rechinido del rodamiento en su cárter. A veces se ven ordenes de un tercio y un cuarto en ejemplos extremos de holgura.

Holgura de cárter de rodamiento con gorrón Los armónicos de 1/2, 1/3 y 1/4 de orden a veces se llaman subarmónicos.

4.15.4

Rodamientos de Empuje

Los rodamientos de empuje desgastados por lo general presentan fuertes componentes axiales, en los primeros armónicos de 1x. Rodamientos Kingsbury gastados con 6 zapatas generarán un pico en 6x. Este pico de vibración está de manera predominante en la dirección axial.

4.16

Rodamientos con Elementos rodantes

En muchos años de experiencia hemos encontrado que en la practica, menos del 10% de todos los rodamientos funcionarán durante su tiempo de vida esperado. Alrededor de 40% de fallas de rodamientos ocurren debido a una lubricación inadecuada, y alrededor de 30% de fallas ocurren debido a un montaje incorrecto, eso quiere decir desalineación. Alrededor del 30% fallan por otras causas como sobrecarga y defectos de manufactura.


Aparte de los componentes Los problemas de rodamientos con elementos rodantes son las fallas no síncronos, los más comunes que se diagnostican en análisis de vibración. Un rodamiento defectuoso producirá componentes de vibración que son rodamientos con fallas también pueden causar ruido múltiplos exactos de 1x, en otras palabras, son componentes no síncronos. La existencia de componentes no síncronos en un de banda ancha en el espectro de vibraciones. En espectro de vibraciones es una bandera roja para el analista e indica que puedan existir problemas de rodamientos y que el analista un estado más avanzado inmediatamente debería de excluir otras posibles fuentes de este tipo puede causar el calentamiento del rodamiento de componentes para verificar el diagnóstico. hasta su destrucción total.

A continuación encontrarán las fórmulas para el cálculo de las frecuencias de los tonos de rodamiento a partir de la geometría del rodamiento. Tiene un poco de imprecisión ya que la carga axial y los efectos de deslizamiento les afectan en una manera impredecible. Bpfi = Frecuencia de paso de bolas, anillo interior Bpfo = Frecuencia de paso de bolas, anillo exterior BSF = Frecuencia de rotación de la bola FTF = Frecuencia fundamental de tren Bd = Diámetro de la bola Pd = El módulo de rodamiento n = número de elementos rodantes q = ángulo de contacto A continuación damos unas aproximaciones de frecuencias

La FTF misma aparece raramente de tonos de rodamientos para los rodamientos más en un espectro de rodamientos. Por comunes. lo general está involucrada con Falla en el anillo exterior Número de rodillos multiplicado actividad de bandas laterales como por las RPM por 0. 4 lo explicamos a continuación. Falla en el anillo interior: Número de rodillos multiplicado por las RPM por 0. 6 Frecuencia Fundamental de Tren (FTF) = RPM por 0. 4


El número de rodillos en la mayoría de los rodamientos es generalmente entre 8 y 12, pero en rodamientos con un diámetro muy ancho, como los que se encuentran en las máquinas de papel, el número de rodillos puede ser más alto.

4.16.1

Desgaste en Rodamientos con elementos rodantes

Los primeros estados de fallas de rodamientos producirán frecuencias de vibración no síncronas indicativas, que se llaman "tonos de rodamientos", y sus armónicos. Tonos de rodamientos a 0.006 pulgadas por segundo pico (81 VdB) o más alto son considerados significativos. A veces un rodamiento nuevo producirá un tono de rodamiento, posiblemente debido a daños durante la instalación o el transporte o defectos de manufactura.

Tonos de rodamiento a 3.2 x Si el defecto de rodamiento es de tamaño muy pequeño, como una grieta en uno de los anillos, la señal de vibración tendrá armónicos del tono de rodamiento y habrá poca o ninguna frecuencia fundamental. Si el defecto empieza como una astilla en una área más grande del anillo, la fundamental del tono de rodamiento estará mas alto en nivel que los armónicos. A medida que el defecto empeora, el nivel general de tonos de rodamiento se va a incrementar y también el nivel general de ruido de banda ancha.

4.16.2 Bandas Laterales Si el efecto se encuentra localizado en el anillo interior, del rodamiento, la velocidad de revolución modulará en amplitud los tonos de rodamiento, y esto provocará bandas laterales alrededor de los tonos de rodamiento, a una distancia de 1x. La modulación de amplitud proviene del hecho que el defecto en el anillo interior entre y salga del área de carga del rodamiento una vez por revolución. Mientras que está en el área de carga el defecto producirá vibración a la frecuencia del paso de bolas, pero cuando está fuera del área de carga muy poca vibración se producirá en esta frecuencia. Esto explica la modulación de amplitud del tono de rodamiento y las bandas laterales consecuentes. . Bandas laterales a una distancia de 1x de tonos de rodamiento son una indicación segura de desgaste en el rodamiento, que va avanzando. A veces, si un rotor está fuertemente desbalanceado un defecto de rodamiento en el anillo interior no


producirá modulación de amplitud o bandas laterales. Esto se debe a que la fuerza centrífuga causada por el desbalanceo mantiene el anillo interior cargado en el mismo lugar en su periferia todo el tiempo. Un otro ejemplo de bandas laterales en espectros de rodamientos involucra la frecuencia fundamental de tren (FFT). Esto es el ritmo a que la jaula que mantiene los rodillos gira en el rodamiento. Si un rodillo esta astillado, cuarteado o peor, en varios pedazos, hará mucho ruido cuando está en el área de carga del rodamiento, pero será silencioso, cuando está fuera de esta área. Entrará y saldrá del área de carga al ritmo de la FFT, ya que migra alrededor del rodamiento con la jaula. Esto provocará modulación de amplitud de los tonos de rodamiento al ritmo FFT y el resultado son las bandas laterales alrededor de los tonos de rodamiento a la distancia FFT.

El estado final de desgaste en rodamientos a veces se llama estado termal, es en el que el rodamiento se calienta y hecha a perder el lubricante, lo que lleva a una falla catastrófica que puede incluir que se fundan los rodillos y/o los anillos. La clave para un mantenimiento efectivo predictivo de los rodamientos es el establecer tendencias de niveles de tonos de rodamientos en el tiempo y desde su inicio. A veces una condición en un rodamiento progresará desde una falta muy pequeña hasta una falta total en un tiempo relativamente corto. Una detección temprana necesitará sensitividad a los componentes muy pequeños de la señal de vibración. El analista deberá tener en mente que algunos tipos de máquinas tendrán tonos de rodamiento en los espectros promedios El diagnóstico se hace basándose en incrementos significativos de estos valores promedios. Cualquier tono de rodamiento significativo se deberá vigilar con cuidado para darse cuenta si está empeorando.

4.16.3

Rodamientos con Elementos rodantes Desalineados (Chuecos)

Una gran cantidad de fallas Un rodamiento chueco generará un componente 1x significativo y algo de 2x en el espectro de vibración, por lo general de manera se puede atribuir a una predominante en la dirección axial. En algunos casos, la dirección instalación incorrecta. dominante puede ser radial. Un rodamiento chueco casi siempre provocará tonos de rodamiento fuertes, así como altos niveles de 1x y 2x.


Rodamiento chueco

4.16.4

Holgura de rodamientos con elementos rodantes

Un juego excesivo en un rodamiento con elementos rodantes producirá armónicos de 1x usualmente en un rango de 2x hasta 8x. Holgura extrema generalmente producirá componentes de medio orden, en múltiplos de 0.5x Holgura en otras partes de la máquina también producirá armónicos 1x y a veces armónicos 0.5x, así que esto no es una señal que permite concluir la presencia de juego en los rodamientos.

4.16.5

Holgura mecánica

Las holguras rotativas y no La holgura mecánica puede ser de dos tipos holgura rotativa o no rotativas generarán fuertes rotativa. Una holgura rotativa está causada por un juego excesivo armónicos 1x. entre las partes rotativas y estacionarias de la máquina, y la holgura no rotativa es una holgura entre dos partes que normalmente son estacionarias, como una pata de máquina y su base. Los dos tipos de holgura producirán armónicos 1x extensivos en los tres ejes de vibración

Holgura mecánica


4.16.6

H o lg u r a r o t a t i v a

Es el juego excesivo en chumaceras y rodamientos a elementos Un juego excesivo en un rodamiento con gorrón puede rodantes, que producirá armónicos de 1x que en algunos casos se producir armónicos de 0. 5 pueden extender hasta arriba de 10x. Si se acentúan los armónicos superiores, se puede sospechar de impactos. Los impactos se ven RPM. Estos se llaman componentes de medio orden mejor en la forma de onda de tiempo, que en el espectro, y por eso o subarmónicos y se producen si hay altos armónicos es una buena idea de examinar la forma de por partes que se rozan o que la onda de aceleración para encontrar picos debido a impactos. se impactan.

Holgura no rotativa La holgura entre una máquina y su base incrementará el componente de vibración 1x en la dirección de la menor rigidez. Por lo general, esa es la dirección horizontal, pero eso depende de la estructuración horizontal de la máquina. Armónicos 1x de bajo orden también se producen si la holgura es grave. A veces es difícil distinguir entre desbalanceo y holgura de la base, o flexibilidad, especialmente en máquinas verticales. Si la tangencial 1x es mucho más grande que la radial 1x, se sospecha holgura. Si la tangencial 1x es inferior o igual a la radial 1x se sospecha desbalanceo. La flexibilidad de la base u holgura puede ser causada por pernos flojos, corrosión o cuarteaduras en la estructura de montaje. 4.16.6.1

4.16.7 4.16.7.1

Vibración Inducida Eléctricamente Motores eléctricos a Corriente Alterna (CA)

Hay dos tipos de motores eléctricos a corriente alterna, el motor síncrono y el motor a inducción. Cada uno de estos tipos puede usar corriente monofásica o trifásica. En aplicaciones industriales, los motores trifásicos son los más comunes, debido a su eficacia mayor que los motores monofásicos. El motor síncrono es mucho menos generalizado que el motor a inducción, pero se usa en unas aplicaciones especiales, que requieren una velocidad absolutamente constante o una corrección del factor de potencia. Los motores a inducción y los motores síncronos son similares en muchos aspectos pero tienen algunos detalles diferentes. Los imanes de barras tienen El estator del motor CA contiene un número de bobinas de alambre polos Norte y Sur. Cuando se enrollado alrededor y a través de las ranuras del estator. Siempre les deja girar, el polo Norte hay más ranuras que bobinas y por eso las bobinas son trenzadas de indicará el Norte, ya que los manera bastante compleja. Cuando las bobinas se ponen bajo polos opuestos se atraen, por corriente, se genera un campo magnético rotativo a dentro del consecuencia el polo Norte de estator. La velocidad de rotación depende del número de bobinas, o del número de polos. En un motor trifásico, tres bobinas formarán 2 la tierra es en realidad un polos magnéticos debido a la acción de las corrientes que tienen una polo Sur magnético diferencia de fase de 120 grados entre ellos. Con una frecuencia de línea de 60 Hz, y dos polos en el estator el ritmo de rotación del campo será de 60 por segundo o 3600 RPM. Si hay 4 polos (6 bobinas) el campo girará a 1800 RPM y etc.


Campo Magnético Rotativo

4.16.7.2

Motores síncronos

Pocos motores síncronos usanSi un rotor girando que esta magnetizado de manera permanente en rotores con imán permanente. la dirección transversa esta puesto a dentro del estator, será Por lo general tienen rotoresarrastrado por atracción magnética a la velocidad a la que está con alambre enrolladogirando el campo. Esta se llama la velocidad síncrona y el excitado por una fuente deensamblado es un motor síncrono. Su velocidad está exactamente síncrona con la frecuencia de línea. Pequeños motores síncronos se poder CD. encuentran en relojes eléctricos para asegurar una medición de tiempo precisa, pero también en la industria se usan los motores síncronos. En grandes motores síncronos industriales el rotor es un electroimán y esta excitado por la corriente directa.

Una característica del motor síncrono es que si el rotor es "sobreexcitado", esto es, si el campo magnético es superior a un cierto valor, el motor se comporta como un capacitor a través de la línea de poder. Esto puede ser útil para la corrección del factor de fuerza en plantas industriales que usan muchos motores de inducción.


4.16.7.3

Motores a Inducción

Las barras del rotor pueden La diferencia entre el motor a inducción y el motor síncrono es que ser fabricadas de varilla de en el motor a inducción el rotor no es un imán permanente sino que cobre gruesa y soldadas a es un electroimán. Tiene barras de conducción en todo su largo, incrustadas en ranuras a distancias uniformes alrededor de la las extremidades. En pequeños motores pueden ser periferia. Las barras están conectadas con anillos(en cortocircuito de aluminio colado, con los como dicen los electricistas) a cada extremidad del rotor. Están anillos colados en su lugar. soldadas a las extremidades de las barras. Este ensamblado se parece a las pequeñas jaulas rotativas para ejercer a mascotas como hámster y por eso a veces se llama "jaula de ardillas", y los motores de inducción se llaman motores de jaula de ardilla.

Cada par de barras es una revolución en cortocircuito, hablando magnéticamente. El rotor se magnetiza por las corrientes inducidas en sus barras, debido a la acción del campo magnético, girando en el estator. Mientras que el campo del estator pasa a lo largo de las barras del rotor, el campo magnético que cambia induce altas corrientes en ellas y genera su propio campo magnético. La polaridad del campo magnético inducido del rotor es tal que repela al campo del estator que lo creó, y esta repulsión resulta en un torque sobre el rotor que le causa de girar.


Motor de Inducción CA Ya que el motor de inducción funciona por repulsión magnética, en lugar de por atracción como el motor sincrono, ha sido llamado "un motor a inducción repulsiva". Si no hubiera fricción en el sistema, el rotor giraría a una velocidad síncrona, pero no produciría un torque útil. Bajo esta condición no hubiera movimiento relativo entre las barras del rotor y el campo rotativo del estator, y no hubiera inducción de corriente en ellas. En el momento en que se aplica una carga al motor, la velocidad se reduce, lo que provoca que las barras del rotor corten las líneas magnéticas de fuerza del campo del estator y crean la fuerza de repulsión en el rotor. El campo magnético inducido en el rotor se mueve en la dirección opuesta a la rotación y la velocidad de este movimiento dependen de la carga aplicada. Esto quiere decir que las RPM siempre serán inferiores a la velocidad síncrona. La diferencia entre la velocidad actual y la velocidad síncrona se llama el deslizamiento. Entre más grande es el deslizamiento, más grande es la corriente inducida en las barras del rotor, y más grande el torque. La corriente en los enrollados del estator también se incrementa para crear las corrientes más largas en las barras. Por estas razones la velocidad de un motor de inducción siempre dependerá de la carga.

4.16.8

Fuentes de Vibración

En un motor eléctrico, el doble de la frecuencia de línea (120 Hz en los EE.UU.) siempre es un componente de vibración que se puede medir. A esta frecuencia la atracción entre el rotor y el estator es variable y las dimensiones del hierro cambian un poco en presencia de un campo magnético variable debido a la constricción magnética.


4.16.8.1

Vibración relacionada con el Deslizamiento Irregularidades en las barras del rotor causarán vibración a la frecuencia de deslizamiento multiplicado por el número de polos en el motor. Por ejemplo en el motor de dos polos cualquier barra de rotor estará alineada con el polo magnético girando creado por el estator en dos ocasiones para cada ciclo de deslizamiento. El ciclo de deslizamiento es la velocidad síncrona dividida entre la velocidad de deslizamiento. Por ejemplo en un motor de 3450 RPM la velocidad síncrona es 3600RPM y la frecuencia de deslizamiento es de 3600-3450=150 RPM. Por es 3600:150 = 24 lo que es el ciclo de deslizamiento. Esto quiere decir que para cada 24 revoluciones del rotor la misma barra del rotor será exactamente alineada con la misma polaridad del polo magnético giratorio y estará alineado una vez cada 12 revoluciones con el polo giratorio opuesto. Si una barra de rotor tiene más resistencia que las otras, debido a grietas o roturas, habrá menos corriente inducida en ella, cuando está alineada con los polos y esto producirá un poco menos de torque en este punto del ciclo de deslizamiento de esa manera, el torque será modulado a la frecuencia de deslizamiento multiplicada por dos veces el número de polos. Este se puede ver en un componente de vibración en la señal y también resulta en bandas laterales alrededor del componente de vibración 1x y alrededor de los armónicos de 1x a una distancia de 2 veces el número de polos. Barras de rotor rotas, cuarteadas o corroídas, son causas comunes de Esta condición se va empeorando rápidamente y fallas en motores a inducción, especialmente en motores que arrancan lleva a la falla del motor. y paran frecuentemente bajo carga. La corriente de arranque es mucho más alta que la corriente de funcionamiento y pone una tensión en las barras del rotor, lo que hace que se calienten. Barras con la resistencia más alta se calentarán más, provocando una distribución de temperatura desigual, alrededor del rotor y una expansión diferencial de las barras, lo que lleva a roturas y grietas en el lugar donde se unan con el anillo de cortocircuito. El batido en motores eléctricos realmente es modulación de amplitud y no un batido verdadero.

4.16.8.2

Un motor a inducción con barras defectuosas producirá una señal de vibración que varía lentamente en amplitud, a dos veces la frecuencia de deslizamiento. Este fenómeno se llama batido y muchas veces se puede oír y también medir. La amplitud y la frecuencia de los batidos dependen de la carga del motor.

Frecuencia de Paso de Ranuras Otro componente de vibraciones en motores eléctricos es la llamada frecuencia de paso de ranuras. Esta frecuencia es el número de ranuras en el estator multiplicado por las RPM. Las ranuras del estator contienen los enrollados conductivos y su número finito produce una falta de uniformidad en el campo rotativo magnético o desbastado, lo que causa un componente de vibración. Las barras del rotor también están en ranuras y la frecuencia de paso de las barras del rotor también a veces se llama frecuencia de paso de ranuras y es diferente del paso de ranuras del estator.


4.16.8.3

Láminas en corto El rotor y el estator de motores CA están hechos de hojas delgadas aisladas unas de otras. Esto impide que las corrientes inducidas magnéticamente circulen en el hierro y provoquen calentamiento. Si las hojas están puestas en cortocircuito, en algunos lugares un calentamiento local ocurrirá, y una distorsión termal resultará. Hojas en corto también causarán niveles de vibración más altos a 120 Hz.

4.16.9

Fuentes mecánicas de Vibración en Motores

Los motores eléctricos padecen de todos los defectos mecánicos que se encuentran en otras máquinas rotativas y de algunos otros como lo veremos.

Flexión termal del Rotor Un calentamiento desigual del rotor, debido a una distribución de corriente desigual por la barra del rotor desalineada, causa una distorsión o una flexión en el rotor. La flexión del rotor resulta en una condición de desbalanceo con todos sus síntomas usuales. Se puede detectar por el hecho que desaparece cuando el motor está frío. 4.16.9.1

Esto se puede considerar una El calentamiento local puede ser tan extremo que la barra defectuosa puede fundirse y penetrar en el espacio de aire. alla catastrófica.

Excentricidad en el espacio de Aire Si el espacio de aire no está uniforme, las fuerzas en el rotor no son balanceadas y esto resulta en una alta vibración inducida magnéticamente a 120 Hz. La atracción magnética es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre el estator y el rotor, y por eso, una pequeña excentricidad causará una vibración relativamente importante. 4.16.9.2

Holgura en el Rotor A veces el rotor puede deslizarse en el eje, por lo general de manera intermitente dependiendo de la temperatura, lo que causará una fuerte vibración en 1x y armónicos. Cambios abruptos en carga y voltaje de línea pueden iniciar esto. 4.16.9.3

Rotor excéntrico Si el rotor no está redondo, causará una excitación en 1x y fuerzas magnéticas desbalanceadas que causan una vibración a la frecuencia de deslizamiento, multiplicado por el número de polos. Este componente desaparecerá inmediatamente, cuando se apaga la corriente, y eso sirve de prueba de conseñalción. 4.16.9.4

Holgura en enrollamientos Si los enrollamientos eléctricos del estator del motor presentan aunque sea una holgura ligera, el nivel de vibración a 120 Hz se incrementará. Esta situación es altamente destructiva, ya que está gastando el 4.16.9.5


aislamiento del alambre, lo que provoca vueltas en cortocircuito y al final, cortocircuitos hacia la tierra y falla del estator. En algunas máquinas, como generadores CA, la holgura en los enrollamientos generará armónicos de media orden de la frecuencia de excitación de 120 Hz.

4.16.10

Problemas de Barra del Rotor

Una manera importante de fallar de los motores eléctricos grandes, es el agrietamiento y el calentamiento y la rotura de barras de rotor, especialmente en motores que arrancan con frecuencia bajo carga. La condición de arranque pone la tensión más alta sobre las barras del rotor, ya que ellas cargan la corriente más alta, ya que el rotor corre a una velocidad mucho más baja que la velocidad síncrona. Las altas corrientes causan un calentamiento y una expansión de las barras con relación al rotor y debido a las diferencias en la resistencia eléctrica de las barras individuales, el calentamiento y la expansión serán desiguales. Esto lleva a un agrietamiento de las juntas, donde las barras están soldadas al anillo de cortocircuito. Tan rápido como aparezca una grieta, la resistencia de la barra se incrementa, lo que incrementa el calentamiento y empeora la grieta. Al mismo tiempo, las barras del rotor vecinas recibirán corrientes incrementadas debido a la corriente reducida en la barra rota. Esta secuencia resulta en el calentamiento del rotor, lo que le causa una distorsión. Ver el párrafo sobre flexión térmica del rotor, arriba.

4.16.11 Monitoreo de la Barra del Rotor por Análisis de la Corriente del

Motor

El estado de las barras del rotor en un motor a inducción se puede medir, haciendo un análisis de frecuencia con alta resolución de la corriente de entrada del motor. La presencia de una barra de rotor defectuosa causará una ligera reducción en el torque del motor, cada vez que un polo del campo magnético rotativo pasa cerca de ella. Este ocurre con el doble de la frecuencia del deslizamiento, ya que los polos Norte y Sur del campo causan una reducción momentánea en el torque. Esta reducción también resulta en una reducción en la corriente de entrada hacia el motor en la misma proporción, esto es el resultado de la conservación de energía. Esta reducción periódica en la corriente del motor, en realidad es una modulación de amplitud de la misma. La cantidad de modulación está relacionada con la gravedad del problema de la barra del rotor. Una buena manera para detectar si hay modulación de la corriente es de buscar las bandas laterales alrededor de 60 Hz, colocadas a una distancia de dos veces la frecuencia del deslizamiento. Esto se puede hacer colocando una pinza en una fase de la línea de entrada y conectándola a un analizador de espectros. Esto hace fácil probar una serie de motores, ya que todos los interruptores generalmente están ubicados en el centro.

En lugar de una pinza portable de corriente, se puede usar un transformador convencional de corriente. Generalmente el transformador se ubica cerca de los interruptores del motor, en lugar de cerca del motor, especialmente en el caso de motores muy grandes. La ubicación del transformador con relación al motor no es importante, la señal de la corriente será la misma.


Para esta prueba el motor deberá operar bajo carga ya que sin carga el deslizamiento será muy lento y no se desarrollará ningún torque apreciable. Solamente se necesita medir una fase de un motor trifásico. El analizador de espectro deberá ser capaz de generar un espectro de alta resolución desde 0 Hz hasta 70 Hz o un espectro zoom, desde 50 a 70 Hz Una resolución de frecuencia de 1600 líneas es deseable para separar las bandas laterales causadas por variaciones de carga, etc. La alta resolución y el espectro zoom son deseables, ya que las bandas laterales de la frecuencia de deslizamiento estarán muy cerca en frecuencia de la línea de frecuencia de 60 Hz. Por ejemplo para un motor que gira a 1760 RPM, la frecuencia de deslizamiento será de 1800 - 1760 = 40 RPM, lo que equivale a 0, 667 Hz. Las bandas laterales estarán ubicadas a dos veces esta frecuencia, o 1.334 Hz. Si las bandas laterales están a una distancia de 55 a 60 dB del pico de 60 Hz, se considera que las barras del rotor son buenas, pero si se incrementan a 40 dB, abajo del pico de 60 Hz, eso es una indicación de barras dañadas. Es posible calibrar un sistema como eso y relacionar el número de barras abiertas, al nivel de bandas laterales si se conoce el número de barras en el rotor.

El espectro arriba es de un motor de 1760 RPM con problemas de barras de rotor


4.16.12

Motores C. D.

Vibración excesiva en motores C. D. puede ser causada por segmentos de conmutadores malformados o picados, o un contacto incorrecto de los cepillos con el conmutador. La frecuencia estará a la frecuencia de paso de segmentos, lo que equivale al número de segmentos del conmutador multiplicado por las RPM. Sistemas de control de velocidad electrónicos para grandes motores c.d. por lo general usan rectificadores controlados por silicón (RCS) para convertir una corriente trifásica en una corriente directa, y pueden generar grandes cantidades de interferencia eléctrica. En armónicos más altos de la frecuencia de línea CA, especialmente 360 Hz, lo que es 6 veces la frecuencia de línea. Cuando estos componentes se introducen en los enrollados del motor, causarán vibraciones a esas frecuencias. Si el pico en 360 Hz en el espectro de vibración se incrementa de manera significativa, las causas más probables son enrollamientos con circuitos abiertos, holgura en conexiones eléctricas o RCS funcionando de manera incorrecta.

Una causa posible de ruido inducido por el sistema de control es un filtrado eléctrico defectuoso de la salida CD del controlador.

4.17

TURBINAS

Turbinas a gas y a vapor esencialmente son similares mecánicamente. Turbinas a gas tienen la complicación adicional de una cámara de combustión. Las señales de vibración de turbinas a gas por lo general contienen un componente de vibración de banda ancha, causado por el ruido de la combustión.

4.17.1

Diagnósticos de Turbina

Las turbinas a veces enseñan un componente fuerte a la llamada proporción de alabes, que es el número de alabes de turbina por las RPM del rotor. La magnitud de este componente depende de la geometría interna de la unidad. Si esto cambia, por ejemplo debido a una alabe agrietada, distorsionada o picada o a un juego cambiado, el componente de paso de alabes en la señal de vibración cambiará, por lo general empeorará. Si las alabes de la turbina se desgastan de manera uniforme, la frecuencia de paso de alabes se quedará bastante uniforme, pero si una porción del rotor está dañada, como con una alabe rota, el paso de alabes será modulado por las RPM del rotor o por la cantidad de boquillas en la turbina por las RPM, causando bandas laterales en el espectro.

4.18

BOMBAS

Hay muchos tipos de bombas en uso, y sus señales de vibración varían en un rango ancho. Cuando se está monitoreando la vibración en bombas, es importante que las condiciones de operación sean idénticas de una operación a la siguiente, para asegurar señales consistentes. La presión de succión, la presión de descarga y especialmente la inducción de aire y la cavitación afectarán la señal de vibración.


4.18.1

Bombas centrífugas

La impulsora de la bomba produce un impulso de presión en el fluido bombeado, cuando cada alabe pasa el puerto de salida. Este excita la recuencia de vibración del paso de alabes en la tubería, por lo general se transmite a través de la máquina.

Las bombas centrífugas siempre tienen un componente de vibración importante en la frecuencia de paso de alabes, que es igual al número de alabes de la impulsora por las RPM. Si la amplitud se incrementa de manera significativa, eso por lo general quiere decir que hay un problema interno como una desalineación, o daño en las alabes. Los armónicos del paso de alabes también son común en estas bombas.

El espectro siguiente, que contiene ruido de alta frecuencia de banda ancha indica que ocurre cavitación debido a una baja presión de entrada.

Cavitación en Bombas Centrífugas La cavitación producirá este tipo de espectro a todos los puntos de medición de la bomba y del cárter.

4.19

Tablas de Resumen Diagnóstico

Las tablas siguientes proporcionan un resumen de la mayoría de las informaciones acerca del diagnóstico de máquinas, pero no pretenden ser exhaustivas.


4.19.1

Desbalanceo

Frecuencia Plano Amplitud de dominante excitación

Carácter espec. del Envolvente

Comentarios

Desbalanceo de la masa. Termal 1X radial* Uniforme Banda Angosta Flexión debida tensiones estáticas puede cuasar un incremento de la amplitud con la temperatura Dinámico

1X

radial

Par de fuerzas 1X

radial, axial

Rotor 1X sobresaliente

axial, radial

Por lo general algunos armónicos 1X

*La plano radial incluye la dirección tangencial en todas las tablas.

4.19.2

Desalineación

Forma más común desbalanceo


Fu e n t e d e Vibración

Frecuencia de excitación

Plano dominant e

Amplitud Carácter Comentarios espec. del Envolvente

Desalineación angular

1X, 2X

axial

Uniforme Banda Angosta

Desalineación paralelo

1X, 2X

radial


Combinación de 1X,2X paralelo y angular Rodamiento chueco 2X, 1X incrementados y tonos de rodamiento Impulsora 2X, desalineada incremento en armónicos de ritmo de alabes Desalineamiento de Fuerte ritmo engranajes de engranaje

4.19.3 Fu e n t e d e Vibración

radial


Generalmente acompañada de amplitudes bajas axiales.

radial, axial Uniforme Generalmente Armónicos del bandas engranaje son laterales comunes. alrededor del ritmo del engranaje.

Eje con Flexión Frecuencia Plano de dominant excitación e

Eje con flexión 1X, 2X ligera Eje con inflexión 1X, 2X al acoplamiento

4.19.4

radial, axial Uniforme Banda Angosta radial, axial Alta Banda Uniforme Angosta

La mayoría de las desalineaciones son una combinación de paralelo y angular. En largos acoplamientos, 1X será mas alto. Desalineación también se ve múltiplos de 2X. Generalmente acompañada de componentes axiales.

Amplitud Carácter espec. del Envolvente

Comentarios

radial, axial Uniforme Banda Angosta Movimiento céntrico en el acoplamiento parece desbalanceo radial, axial Uniforme Banda Angosta Movimiento céntrico en Quizás el acoplamiento parece armónicos de desalineación 2X, 3X.

Problemas de Rodamientos con Gorrónes




Remolino de Aceite Latigazo de Aceite

Plano dominant e

Amplitud Carácter espec. del Envolvente

0.38X, hasta Radial 0.48X 0.38X, hasta Radial 0.48X

Pico Agudo Pico Agudo

Movimiento excéntrico en la mas a del rotor parece desbalanceo. Movimiento excéntrico en el acoplamiento parece desalineació n. Protuberanc ia en 4X hasta 8X y/o 7X la serie de los ha sta 15X. armónicos Armónicos 0.5X

Juego excesivo Armónicos de Radial en el rodamiento 1X Holgura en el rodamient o con Gorrónes. Rechina Rodamien tos de Gorrónes de Empuje. Rodamientos Zapatillas. Kingsbury

4.19.5

0.5X, 1X

Comentarios

Radial

1X, Ritmo de Axial la zapatilla Kingsbury

Armónicos 1X, Generalmente seis Armónicos del ritmo de zapatilla Kingsbury

Problemas de Rodamientos con Elementos Rodantes

Observen: x: frecuencia de rotación ftf: frecuencia fundamental de tren (aprox. 0.38 hasta 0.42) bsf: frecuencia de rotación de bola (aprox. 1.5X hasta 3X bpfi: frecuencia de paso de bola, an illo interior (aprox. 4X hasta 10X) bpfo: frecuencia de paso de bo la, anillo exterior (aprox. 2X hasta 7X) Fu e n t e d e Vibración

Anillo interior defectuoso . Defecto pequeño Defecto interior

Fr e c u e n c i a d e P l a n o excitación d o m i n an t e

Amplitud


bpfi, armónicos radial de bpfi

Uniforme

bpfi con armónicos y

Modulado Picos no en Amplitud síncronos con

radial

Comentarios

Picos síncronos Carga Radial

Niveles de carga radial incrementados


defectuoso. bandas laterales Un defecto de 1X moderado Anillo interior bpfi y radial defectuos o. armónicos. Dos o tres Radial defectos prominentes pequeños. Anillo interior bpfi y armónicos Radial defectuoso . prominentes Múltiples pequeños defectos Asperos idad alrededor del anillo. Anillo exterior bpfo y Radial defectuoso. armónicos Un pequeño defecto Anillo exterior bpfo y Radial defectuo so armónicos Un solo defecto moderado Bola o rodillo bsf y armónicos Radial defectu oso. (Único) Bolas bsf y armónicos Radial defectuosas (varias)

bandas laterales de 1X. Alta, Uniforme

Banda Ancha

El ruido de banda ancha incrementa

Alto, Uniforme

Picos no Síncronos

El ruido de banda ancha incrementa

Uniforme

Picos no Síncronos

Uniforme

Picos no Síncronos

Los armónicos tienen un más alto qu e la frecuencia fundamental. El ruido de banda ancha incrementa

Alta Uniforme

Banda Angosta

Uniforme

Banda Angosta El ruido de banda ancha incrementa

Problemas de Rodamientos con Elementos Rodantes - continuación Fu e n t e d e Vi b r aci ó n

Fr e c u e n c i a d e ex ci t aci ó n

Jaula defectuo sa. Ruido de banda Rota en un lugar. ancha Jaula rota en Ruido de banda pedazos ancha Precarga o lubricación inadecuada

Pl a n o dom in an t e

A m p l i t u d Carácter esp ec. d el Envolvente

Comentarios

Radial

Uniforme Banda ancha Nivel de ruido bajo

Radial

Uniforme Banda Ancha Ruido causado por los pedazos de la jaula en el rodamiento Banda Ancha El ruido de banda ancha incrementa

Ruido de alta Radial frecuencia "montón de heno"


Holgura del Armónicos 1X rodamiento girando en el eje Holgura en le 1X, 2X, 3X carter Holgura extrema 0.5X y o falla Armónicos Juega excesivo en un rodamien to Rodamiento Chueco

4.19.6

Banda Angosta

Número y amplitud de los armónicos función de la holgura.

Radial

Banda Agosta

Radial

Línea de base de l ruido de ba ja frecuencia se va eleva ndo. 4X hast 8X o 7X hasta 15X

Armónicos 0.5X, Radial 1X 1X, 2X, Tonos de Axial, rodamiento Radial

Elevado Banda Uniforme Angosta

Diferencia de fase de 180 grados en medidas axiales en cad a lado del cárter del rodamiento.

Holgura Mecánica


Frecuencia Plano de dominante ex ci t a c i ó n

Holgura de la base Armónicos 1X Holgura en Armónicos Rodamiento 1X Gorrón Holgura extrema de Armónicos rodamiento con 0.5X gorrón

4.19.7

Radial

A m p l i t u d Carácter e s p e c . del Envolve n t e

Comentarios

Generalmente Uniforme Banda Angosta Indicado por tangencial flexibilidad de la base Radial Uniforme Banda Angosta Los armónicos se pueden extender hast 10X. Radial Uniforme A veces también hay armónicos 0.25X.

Problemas de Motor Motor Eléctrico

Fu e n t e d e Vibració n

Contacto incorrecto cepillaos conmutador (Motores CD)

Fr e c u e n c i a d e Pl a n o excitación domin an t e

Radial

A m p l i t u d Carácter Comentarios e s p e c. d e l Envolven t e

Banda Angosta

n = cualquier en tero positivo c = número de segmentos del conmutador X = velocidad de la


máquina (RPM) Barras de rotor 2X deslizamiento Radial rotas X número de polos Paso de ranuras de motor a inducción

4.19.8

A veces batido

Banda Angosta

Radial

A veces causa bandas laterales de deslizamiento en 2X alrededor de 120 Hz. S = frecuencia de paso de ranuras del rotor en Hz B = número de barras de l rotor X = velocidad del rotor (RPM) 120 = doble de la frecuencia de línea en Hz.

Problemas de Bomba

Observen V = número de alabes de la bomba T = número de dientes del engr anaje S = número d e hilos en la rosca Fu e n t e d e V i b r a c i ón ón

Holgura no rotativa Holgura rotativa (rotores, impulsore s, etc.) Bombas centrífugas con V alabes

F r e c u e n c i a Pl a n o de dom in an t excitación e

1X, 2X, 3X Radial Paso de alabes, = V

Radial

Paso de alabes

Radial

Bombas con Engranaje = Radial engranajes de Tx T dientes Rotor

0.5X, 1X

Radial

Amplitud

Uniforme

Carácter Comentarios e s p e c. d e l Envolve n t e

Banda Angosta Varía de Banda arranque a Angosta arranque

Armónicos hasta 10 X A veces también armónicos 0.5X

Ritmo de Armónicos de En bombas largas la alabes la bomba amplitud más fuerte ocurre al fluctuando ritmo de los alabes. En bombas más pequeñas, l a amplitud más fuerte ocu rre a los armónicos del ritmo de los alabes. Más que una voluta de descarga (c omo en bombas con rotores múltiples) creará armónicos de la frecuencia de engranaje Uniforme Banda Puede excitar el rotor


Rozando Bombas a SX Husillo Cavitación o Aleatorio hambruna

4.19.9 Fu e n t e d e Vi b r a c i ó n

angosta Radial Radial

Fluctúa

críticamente Número de hilos en la rosca

Banda Ancha A veces ruido aleatorio, hasta 20 kHz

Problemas de Turbinas Frecuencia de ex citación

Pl a n o A m pl plit u d dominante

C a r ác á c t er e r e s p e c . Co m e n t a r i o s del En v o l v e n t e

Problema de Ritmo de paso Radial juego de rotor de alabes rotor

Uniforme

Banda Angosta

Radial

Uniforme

Banda Angosta

4.19.10

Problemas de Venti Ventilad ladores


Frecuencia de e x c i t a c ión

Plano Amplitud dominante


Comentario s

A veces hay armónicos al paso de aspas.

Problema de juego Ritmo de Radial de aspa y del cart er aspas =X del ventilador veces el número aspas

Uniforme

Banda Angosta

Desbalanceo del ventilador

1X

Radial

Uniforme Uniforme

Banda Banda Angosta

Problema Problema de paso

1X

Axial

Uniforme

Banda Angosta

Velocidad de aire desigual

Paso de Aspas Radial

Uniforme

Banda Angosta

4.19.11

Los Armónicos por lo general son más altos en nivel que 1X. Bandas laterales alrededor del paso de alabes en 1X.

Problemas de Compresor



Plano A m p l i t ud ud dominante

Tipo Difusor

Paso de alabes Radial

Uniforme

Banda Angosta

Tipo Pistón

2X

Uniforme

Banda Angosta

Radial, Axial

Ca r á c t er er e s p e c . C o m e n t a r i o s del Envolvent e

Por lo general


armónicos 1X

4.19.12

Problema Probl emass de Bandas


Frecuencia de excitación Múltiplos de la frecuencia de banda (B). Por lo general, 2B es lo más fuerte. fuerte.

Bandas mal emparejadas, desgastadas o estiradas

Plano dominant e Radial en línea con las bandas

Amplitud

Ca r á c t e r espec. del Envolvente

Comentarios

Puede hacer un batido con fluctuacione s si 2B está cerca de cualquier de los ejes

B siempre es inferior a 1X

Uniforme

Se confunde fá cil con desbalanceo.

Desalineación de l a 1X de la polea Axial banda o de la cara motriz de polea

Uniforme

Conseñalr con un estroboscopio

Resonancia de la banda

Puede f lu luctuar

Resonancia de la banda sin relación con la velocidad de rotación

Poleas excéntricas o E je x1 desbalanceados

Varía

Radial

Radial

Tensión de la banda incorrecta

4.19.13 Fu e n t e d e Vibración Contacto de dientes incorrecto (Engranaje)

Puede producir resonancia en la banda. (Ver arriba) Puede incrementar el desgaste de los rodamientos

Problema bl emass de engranajes engr anajes Fr e c u e n c i a de excitación X veces número de dientes en el engranaje

Plano d o m i n ant e Radial, Axial

Excentricidad del 1X engranaje engranaje

Radial

Desalineación de 2X engranaje

Axial

A m p l i t u d Carácter espec. d e l En v o l v e n t e Uniforme, Banda a veces Angosta con batidos

Uniforme

Comentarios

Muchas veces con 1 X de las bandas laterales de cualquier de los dos engranajes

Banda Angosta

El engranaje puede ser balanceado pero montado en un rotor desbalanceado. Bandas laterales 1X están presentes alrededor del engranaje.

Banda

Bandas late rales 1X


engranajes Radial para engranajes rectos, más axial para engranajes helicoidales simples o dobles.

Angosta

alrededor del engranaje

Uniforme

Banda Angosta

Bandas laterales 1X alrededor del engranaje

Línea de paso Movimiento excéntrico. Desbalanceo de masa o dientes defectuosos.

1X más la frecuencia del engranaje

Errores de fabricación

Engranaje, Radial Frecuencia fantasma por lo general no síncrono con 1X

Uniforme

Banda Angosta

Errores de fabricación debido a problemas en los engrana jes de activación de la fresadora y la cortadora pueden causar componentes fantasmas.

Problemas de engranajes planetarios

Dependen en Radial gran parte de la geometría de la caja

Uniforme

Banda Angosta

Es común encontrar bandas laterales alrededor del engranaje al ritmo de la órbita del engranaje planeta..

4.20 ESTIMACION DE LA GRAVEDAD DE LA VIBRACION Una vez que un problema específico de máquina ha sido identificado por su señal de vibración, la pregunta siguiente debe ser "¿El problema es lo suficientemente grave para requerir mantenimiento?" No hay un acuerdo general sobre como hacer esto y estudiaremos varias rutas que han comprobado ser exitosas en la práctica.

4.20.1

Niveles de Vibración absolutos

El estado de una máquina se A través de los años, se hicieron varios intentos para establecer niveles de vibración absolutos, o normas de niveles para una determina mejor por una operación aceptable en diferentes tipos de máquinas. Los primeros serie de mediciones de vibración hecho en un largo de esos intentos fueron mediciones generales del desplazamiento de tiempo. Normas absolutas se vibración. Las mediciones de velocidad fueron agregadas después. pueden usar como guía si no Todavía más tarde fue introducido el conce pto de nivel de vibración como función de la frecuencia. hay datos históricos.


Algunas de las normas que se usan generalmente se presentan a continuidad.

4.20.1.1 Tabla Rathbone La tabla Rathbone, inventada por T. C. Rathbone en 1939 compara la velocidad general de vibración con varios grados de suavidad de la máquina. Rathbone no hizo inferencias al contenido de frecuencias de la vibración o al tamaño de la máquina. El día de hoy, la tabla Rathbone está considerada obsoleta, y solamente la presentamos por interés h istórico. Condición d e o p e r a c i ó n d e l a Máquina Muy Ruda

Velocidad de Vibr ación General 0.628 pps pico

Ruda

0.314 pps pico

Ligeramente ruda

0.157 pps pico

Regular

0.0785 pps pico

Buena

0.0392 pps pico

Muy buena

0.0196 pps pico

Suave

0.0098 pps pico

Muy suave

0.0049 pps pico

4.20.1.2 Norma ISO 2372 La norma ISO número 2372 proporciona guías para aceptación de la amplitud de vibración, para maquinaria rotativa operando desde 600 hasta 12 000 RPM. Específ ica niveles de velocidad general de vibración en lugar de niveles espectrales, y puede ser muy engañosa. ISO 2372 específica los límites de la velocidad de vibración basándose en los caballos vapor de la máquina y cubre un rango de frecuencias desde 10 Hz hasta 1 000 Hz. Debido al rango limitado de alta frecuencia, se puede fácilmente dejar pasar problema s de rodamientos con elementos rodantes. Esta norma está considerada obsoleta y se va a reformular.

Level, Vd B 125

M en o s q u e 2 0 HP No Permisible

20 a 100 HP

Más que100 HP

No Permisible

No Permisible

121

No Permisible

No Permisible

A Peans Tolerable

117

No Permisible

Apenas Tolerable

Apenas Tolerable

113

Apenas Tolerable

Apenas Tolerable

Permisible

109

Apenas Tolerable

Permisible

Permisible

105

Permisible

Permisible

Bueno

101

Permisible

Bueno

Bueno

97

Bueno

Bueno

Bueno


4.20.1.3 MIL-STD-167-1 y MIL-STD-167-2 Estas normas que datan de 1974 son un intento de proporcionar un nivel de vibración límite, como función de la frecuencia para pruebas de aceptación de maquinaria rotativa. Mil STD-167-1 cubre la vibración excitada internamente en toda clase de maquinaria rotativa con la excepción de maquinaria recíproca, y MIL-STD-167-2 cubre la maquinaria recíproca, sistemas de propulsión y ejes. Se han usado por muchos años y se consideran como pasadas. Se basan en un espectro de desplazamiento (mils pico) que es equivalente a una velocidad constante de 0-13 pulgadas por segundo (107 VdB) arriba de 1200 RPM. Esas normas siguen siendo usadas como una referencia aproximada para niveles aceptables de vibración para máquinas sencillas, de tamaño medio, como motores de bombas eléctricas, pero no se deben usar como una norma absoluta.

4.20.1.4 Especificación Técnica NAVSEA S 9073 - AX SPN 010/MVA Esta es una norma más reciente, de 1978 que fue elaborada por el mando de Sistemas Navales (NAVSEA) de los EE.UU. Está basada en señales de vibraciones promediadas y dice que el criterio de aceptación después del reacondicionamiento de la máquina no puede ser más que una desviación estándar (1) arriba de los niveles espectrales promedio. El criterio de la aceptación durante la operación normal es el nivel espectral promedio más 2.

4.20.1.5 Normas Comerciales (Tabla DLI de Gravedad de Vibración en

Maquinaria)

La tabla que enseñamos aquí se puede aplicar a un gran número de máquinas rotativas con una confianza razonable. Es una destilación de datos de un rango importante de maquinaria industrial, y se considera que está más al día y más útil que las normas mencionadas arriba. Nivel de Vibració n Extremo

< 30 Hz

> 1 0 0 0 Hz

10 mils p-p

30 Hz - 100 0 Hz 125 VdB rms

Excesivo

4.2 mils p-p

117 VdB rms

4.46 G rms

11.2 G rms


Tolerable

1.5 mils p-p

108 VdB rms

1.58 G rms

Aceptable

0.6 mils p-p

100 VdB rms

0.630G rms

La misma información se encuentra en forma gráfica abajo.

4.21 Definiciones Aceleración La proporción en tiempo del cambio de velocidad generalmente medida en G en el sistema inglés de medición y en metros por segundo por segundo (m/s²)en el sistema de normas internacionales. Es interesante ver que la G en realidad no es una unidad de aceleración, pero es la magnitud de la aceleración debida a la gravedad en la superficie de la tierra. Esta causa una cierta complejidad en la conversión de parámetr os entre aceleración, velocidad y desplazamiento. El valor de G es de 32.2 pies por segundo por segundo. Acelerómetro Un transductor, cuya salida eléctrica es directamente proporcional a la aceleración en un rango ancho de frecuencias. La respuesta de alta frecuencia de un acelerómetro está limitada por su resonancia interna mecánica inevitable. La mayoría de los acelerómetros tiene una respuesta hasta un o dos hertz ios y algunos acelerómetros responden hasta una frecuencia cero, lo que a veces se llama respuesta CD. Masa Sísmica Elemento de cristal Base Amplificador Botón de Montaje resorte


Acelerómetro Piezo Eléctrico CIP CIP es la abreviatura de Circuito Integrado Piezo Eléctrico. Un acelerómetro CIP contiene un pequeño circuito integrado, que aísla de manera efectiva el elemento piezo eléctrico, del mundo exterior. Se necesita una fuente de poder en el aparato acondicionador de la señal, para suministrar una corriente constante, de unas mili amperes al CI. Esta corriente llega en el mismo conductor que la señal regresando del acelerómetro y debe de haber un capacitor de serie para aislar la fuente CD de la corriente de la señal. Aleatorio Una señal aleatoria contiene energía distribuida en una banda de frecuencias en lugar de ser concentrada en las frecuencias discretas. Las señales aleatorias se llaman ruido aleatorio, y un buen ejemplo es el ruido que se puede oír, cuando un receptor de radio FM es desintonizado. La mayoría de las señales de vibración de máquinas contienen una cierta cantidad de ruido aleatorio aparte de la señal de vibración deseada. Algoritmo Un algoritmo es un procedimiento específico para resolver un problema matemático. En computadoras digitales algoritmos para varios propósitos están almacenados. Son llamados cuando se les necesita para algunas operaciones. El procedimiento para calcular el espectro TRF es un algoritmo. Aliases Para digitalizar una señal análoga, para procesamiento en instrumentos digitales como los analizadores TRF, primero habrá que recopilar periódicamente muestras de la señal. El ritmo de tomar muestras ocurre a una frecuencia específica llamada la frecuencia de muestreo. Siempre y cuando la frecuencia de muestreo sea más del doble de la frecuencia más alta en la señal, la forma de onda de la que se tomó muestras será una representación correcta de la forma de onda análoga. Si al contrario, la frecuencia de muestreo es inferior al doble de la frecuencia más alta de la que se van a tomar muestras la forma de onda de la que se tomó muestra s contendrá componentes extraños que se llaman "aliases".La generación de aliases se llama aliasar. ) Un ejemplo de aliasar a veces ocurre en las películas de cine, cuando por ejemplo las ruedas de una carreta en una película del Oeste parecen moverse por atrás. Eso es un aliasar óptico, causado por el hecho que el ritmo de las imagines de la camera (24 marcos por segundo) no es lo suficientemente rápido para resolver la posición de los rayos de las ruedas. Otro ejemplo de un aliasar óptico es el estroboscopio, en que un objeto en movimiento se ilumina con una luz intermitente, y se puede lograr que parezca inmóvil o puede parecer que se mueve por atrás. El aliasar se debe evitar en el análisis de las señales digitales para evitar errores. Los analizadores TRF siempre tienen filtros de paso bajo incorporados en sus entradas para eliminar componentes de frecuencia más altos que la mitad de la frecuencia de muestreo. Esos filtros son sintonizados automáticamente a los valores correctos, cuando se cambia la frecuencia de muestreo, y eso ocurre cuando se cambia el rango de frecuencia del analizador. Alineación Es una condición en la que los componentes de una máquina son o bien coincidentes, paralelos o perpendiculares, según los requerimientos del diseño. Desalineación es la condición en la que no se logra


la coincidencia, o el paralelismo o la perpendicularidad deseada, y eso provoca un desgaste y consumo de energía anormal en la máquina. El procedimiento para corregir la desalineación también se llama "alineación".

Amortiguación Amortiguación es la disipación de energía en una estructura mecánica, y su conversión en calor. Hay varios mecanismos de amortiguación, los más importantes son la amortiguación Coulomb y la amortiguación viscosa. Amortiguación crítica Amortiguación crítica de un rotor es el rango de operación donde la velocidad de revolución es igual a una de las frecuencias naturales, debido a flexión o a resonancias torsionales. Si se opera un rotor cerca de la velocidad crítica o a esa, tendrá niveles de vibración altos y probablemente será dañado. Mucho del equipo rotativo se maneja arriba de su velocidad crítica inferior, y eso quiere decir que habrá que acelerarlo relativamente rápido para evitar que se quede un tiempo importante en la velocidad crítica. Amortiguación no lineal Amortiguación no lineal es la amortiguación en un sistema mecánico, donde la fuerza de amortiguación no esta proporcional a la velocidad. Muchas estructuras complejas mue stran una amortiguación no lineal y su comportamiento a varios niveles de excitación es difícil de predecir. Amortiguación Viscosa La amortiguación viscosa es un tipo de amortiguación mecánica, donde la fuerza de amortiguación es proporcional a la velocidad de vibración, al contrario de la amortiguación de Coulomb, donde la fuerza de amortiguación es constante. Un buen ejemplo de amortiguación viscosa es la amortiguación que proporcionan los amortiguadores en autos. La mayoría de los sistemas mecánicos tienen una combinación de los dos tipos de amortiguación. Amplificador de Carga Un amplificador de carga es un tipo especial de preamplificador que se usa en acelerómetros piezoeléctricos sin circuitos integrados. Su propósito es de convertir la impedancia de salida extremadamente alta del acelerómetro a un valor bajo, adaptado para transmitir la señal de vibración a través de cables a otros instrumentos que la van a procesar. El amplificador de carga es sensible a la cantidad de carga eléctrica generada por el acelerómetro en lugar de al voltaje que genera el mismo. Ya que la carga es independiente del cable conectado al acelerómetro, la sensibilidad de l acelerómetro no varía con la longitud del cable como lo hace cuando se usa un amplificador de voltaje. Amplitud La magnitud, o la cantidad de desplazamiento, velocidad o aceleración, medida desde el valor en reposo. La amplitud de una señal de vibración se puede expresar en términos de nivel "pico.", nivel "pico a pico" o nivel RPC. Es casi un hecho que l a norma para el desplazamiento es "pico a pico", para la velocidad es pico y para la aceleración es RPC.


Análisis de Banda Angosta Análisis de banda angosta es lenguaje técnico para análisis TRF.

Análisis de Fourier Análisis de Fourier es un otro término para análisis de espectro, aunque generalmente se refiere al análisis que usa un analizador TRF.

Análisis de Ordenes El análisis de órdenes es sencillamente el análisis de frecuencia, donde el eje de frecuencia del espectro se expresa en órdenes de rpm en lugar de en Hz o en rpm.

Análisis de Partículas de Desgaste El análisis de partículas de desgaste es un tipo de análisis del aceite de lubricación, donde se analizan las partículas que se encuentran en el aceite para ver cual fue el proceso que causó su presencia.

Análisis modal El análisis modal es la generación de un modelo por computadora de un sistema mecánico, a partir de las respuestas de frecuencia medidas de las funciones del sistema. Una vez que el modelo existe en el programa, se le puede mostrar en pantalla y se pueden poner en animación todos sus modos de vibración. También se puede modificar el modelo, agregando o quitando masas y rigideces para evaluar las consecuencias en el sistema actual. El análisis modal es una técnica experimental y muchas veces se usa para verificar la precisión de un MEF.

Analizador de Espectro Un analizador de espectro convierte una señal del dominio de tiempo en el dominio de frecuencias y el analizador TRF es el tipo más común el día de hoy.

Analizador TRF El analizador TRF es un aparato que usa el algoritmo TRF para calcular un espectro de una señal en el dominio del tiempo y es el tipo más común de analizador de espectro disponible al día de hoy. El analizador TRF es un aparato muy útil y está


disponible en una gran variedad de modelos con una complejidad variable. Es el corazón de cualquier programa de mantenimiento predictivo de maquinaria. Duración de le grabación

Análogo Si las cantidades en dos sistemas físicos separados tienen una relación consistentemente similar, son llamadas análogas, y una se llama el análogo de la otra. La salida eléctrica de un transductor es un análogo de la entrada de vibración al transductor, y tiene una similitud continúa con la misma vibración. Eso en contraste con la representación digital de la señal de vibración, que es una señal cuantificada de la que se tomaron muestras, y que consiste en una serie de números, generalmente con notación binaria.

Anchura de Banda La diferencia en frecuencia entre los límites de frecuencias superiores e inferiores de un filtro de paso de banda u otro aparato se llama la anchura de la banda del filtro o del aparato. Angulo de fase Ver fase Anillo de corto El anillo de corto es el conductor circular, generalmente de cobre o de aluminio, que conecta eléctricamente las extremidades de las barras del rotor en los motores de inducción. Hay dos anillos de corto, uno a cada extremidad del rotor. Una de las áreas de problemas en motores de inducción, es la degradación de los anillos de corto, que causa la perdida de torque y el calentamiento del rotor. Apodización Literalmente quiere decir remover el pie. Apodizar es remover una discontinuidad suave o aguda en una función matemática, una señal eléctrica o una estructura mecánica. Un ejemplo de la apodización es el uso de la ventana Hanning en el analizador TRF, para suavizar las discontinuidades al principio y al final de la grabación en tiempo. Cuando Ud. para su coche, si se reduce la presión en el pedal de freno, en el


momento que se va parar, no sentirá un "jalón" y el carro se parará de manera suave. Eso es una forma de apodización.

Armónicos Armónicos, también llamados series armónicas, son componentes de un espectro , que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Una serie de armónicos en un espectro es el resultado de una señal periódica en la forma de onda. Series armónicas son muy común en espectros de vibración de máquinas. Asíncrono Es un componente de frecuencia en una señal de vibración, que no es un múltiplo entero de la velocidad de revolución o un armónico de la misma. También se llaman componentes no síncronos. Componentes asíncronos se generan por bandas y rodamientos con elementos rodantes, entre otros. Atenuación Atenuación es la reducción de nivel de una señal, cuando pasa a través de un elemento de un circuito, o la reducción en nivel de la energía de vibración, cuando pasa a través de una estructura. La atenuación se mide en Decibels, pero también se puede medir en porcentajes. Por lo general, la atenuación depende de la frecuencia, eso es la cantidad de atenuación varía en función de la frecuencia. La atenuación de la energía de vibración en estructuras mecánicas generalmente se aumenta si la frecuencia sube, pero puede ser una función muy compleja de la frecuencia. Auto correlación La auto correlación es una función en el dominio de tiempo, y es una medida de la proporción en que se parece una forma de señal o una forma de onda a una forma retrasada de sí mismas. Está relacionada de cerca al Cepstro. El valor de la auto correlación puede variar entre cero y uno. Una señal periódica, como una onda senoidal tiene auto correlación igual a uno, en caso de retraso de tiempo cero, y igual a cero, con retraso de medio periodo de la onda, y igual a uno, con retraso de un periodo. En otras palabras, la auto correlación es una forma de onda senoidal. El ruido aleatorio tiene una auto correlación de uno, con retraso cero, pero está en cero en todos los otros retrasos. A veces se usa la auto correlación para extraer señales periódicos del ruido. Algunos analizadores TRF a dos canales son capaces de medirla. Axial Es la dirección paralela a la línea central de un eje o del eje giratorio de una parte rotativa. Las mediciones de vibración axial son una parte importante del análisis de la máquina. También ver Orientación . Bajada de eski En un espectro de vibración, una "bajada de eski" es un artefacto que consiste en subir el contenido con frecuencias muy bajas. Podría ser el resultado de datos, pero esto es raro. Por lo general está causado por un problema con el transductor de vibración como un transiente de temperatura o un montaje flojo. Cuando se conecta la corriente con un acelerómetro CIP se tiene que esperar hasta que se estabilice el circuito antes de empezar a tomar datos. Eso toma alrededor de diez segundos. Otra causa puede ser ruido introducido por el proceso de integración si el espectro es de velocidad derivado de aceleración. Cuando


observan una bajada de eski, es una buena idea de examinar la forma de onda en tiempo y de ver si hay una curva con una curvatura exponencial que se extienda a través de la grabación en tiempo entera. Eso indica un problema de instrumentación, por lo general es que no transcurrió tiempo suficiente entre el momento en que se conectó la corriente al transductor y el principio de la grabación de datos.

Bajada de eski

Balanceo Es el ajuste de la distribución de la masa de una parte rotativa de manera que las fuerzas en los rodamientos-debido a efectos centrífugos-se reducen a valores pequeños. El rotor está balanceado si el centro de distribución de masa coincide con el centro de rotación. El balanceo reduce el consumo de energía en las máquinas, reduce los niveles de vibración e incrementa la vida de los rodamientos a veces de manera importante. Banda ancha Un nivel de vibración general, que abarca un largo rango de frecuencias se llama una medición de banda ancha, opuesto a una medición de banda angosta o medición TRF, donde la energía se mide en bandas angostas de frecuencia. Bandas laterales Las bandas laterales son componentes espectrales, que son resultado de modulación de amplitud o de frecuencia. La distancia en frecuencias de las bandas laterales es igual a la frecuencia moduladora, y se usa este hecho en el diagnóstico de problemas de máquinas, examinando familias de bandas laterales en el espectro de vibraciones. Por ejemplo, un engranaje defectuoso tendrá bandas laterales a las rpm del engranaje, alrededor de la frecuencia del engranaje. Base


La estructura de soporte de la máquina generalmente se llama la base (fundación).Es de vital importancia para una operación correcta de la máquina. Bases con holgura o con grietas son la causa de muchos problemas de máquinas especialmente desalineación.

BIN En un espectro TRF, las "líneas" individuales, o indicadores de frecuencia a veces son llamadas BINS. BIT Abreviación de Binary Digit (Dígito Binario). Un número expresado en notación binaria usa los dígitos 1 y 0 y esos se llaman bits. Bloque Ver cojín de montaje. Bufer Es una ubicación de la memoria en una computadora o en un instrumento digital reservada para el almacenamiento temporal de información digital, mientras que está esperando ser procesado. Por ejemplo un analizador TRF tendrá uno o varios bufers de entrada, donde se guardan las palabras digitales que representan las muestras de la señal de entrada. Calibración La verificación de la precisión y de la posibilidad de repetir resultados de los transductores y de los sistemas de medición electrónicos, se llama calibración. Los transductores de vibración se calibran exponiéndolos a un movimiento conocido y midiendo con precisión la salida eléctrica. Normalmente se hace la calibración de rutina cada año o más frecuentemente si sufren tensiones que podrían causar daño. Calibre de tensión Un calibre de tensión es un pequeño transductor que mide la tensión. Consiste en una serie de alambres finos, u otros conductores que se pegan en la superficie que se va a medir. Una tensión en el material va a estirar los alambres y va reducir su resistencia. Este cambio en resistencia está captado por un circuito externo que genera un voltaje proporcional a la tensión. Se usan mucho los calibres de tensión en las pruebas de estructuras mecánicas. Casi periódico Una señal casi periódica es una señal determinista cuyos componentes de frecuencia no son una serie de armónicos, pero son frecuencias discretas. La señal de vibración de una máquina con componentes asíncronos parece una señal casi periódica. Cavitación Cavitación es una condición que ocurre muchas veces en bombas y turbinas de agua. Una presión reducida del fluido resultará en la formación de burbujas cerca de la superficie del rotor. Cuando estas


burbujas se desploman fuerzas relativamente largas se transmiten al rotor y eventualmente este causará picaduras en la superficie. Cavitación ocurre en bombas, cuando la presión de entrada es demasiado baja. Provoca ruido aleatorio con alta frecuencia en el espectro de la máquina.

Cazadientes La Frecuencia Cazadientes (FCD) es el ritmo con que un diente particular en un engranaje se junta con un diente particular en el otro engranaje. Si los números de dientes en los engranajes tienen una proporción sencilla como 1:2 o 1:3 la FCD estará igual a las RPM del engranaje más grande, pero si los números de dientes no tienen factores comunes, la FCD puede ser muy baja. Pares de engranajes con FCDs bajas se desgastarán de manera más uniforme, y durarán un tiempo más largo que las con una FCD relativamente alta. La FCD es igual a la frecuencia del engranaje dividido entre el mínimo común múltiplo de los números de dientes en los engranajes. Centro de gravedad En una estructura mecánica, el centro de gravedad es el punto que está dentro de la estructura donde la masa parece estar concentrada. Si estuviese suspendido desde el centro de gravedad, la estructura parecería estar en equilibrio, y no podría realizar una rotación debido a la atracción gravitacional. Si el centro de gravedad de un rotor está en su eje de rotación, se dice que el rotor está balanceado estáticamente. Cepstro El Cepstro es la Transformada de Fourier hacia adelante, de un espectro. Es un espectro de un espectro, y tiene algunas propiedades que lo hacen útil en varios tipos de análisis de señal. Uno de sus atributos más poderosos es el hecho que cualquier periodicidad o patrón repetitivo en un espectro será percibida como uno o dos componentes del cepstro. Si un espectro contiene varias series de bandas laterales, o series armónicas, pueden ser confundidas, ya que se traslapan. Pero en el cepstro será n separadas de manera similar que el espectro separa patrones de tiempo repetitivos en la forma de onda. Las cajas de engranajes se prestan bien al análisis de cepstro. El cepstro está relacionado de cerca a la función de auto correlación. El sistema experto DLI usa el análisis Cepstro como una rutina para identificar las series armónicas en los datos espectrales. Cuando se examina la mesa de revisión para una máquina después de llevar a cabo el sistema experto, cualquier pico que se percibe como parte de una serie armónica (como resultado del análisis cepstro) será identificado por el símbolo #.


Cepstro de una Máquina con Rodamientos con Bolas

Choque El choque mecánico es una excitación no periódica o transiente de un sistema mecánico y típicamente excita todas o la mayoría de las resonancias . Ciclo Un periodo completo de una onda periódica se llama un ciclo. Se acostumbraba llamar las unidades para la frecuencia "ciclos por segundo", hasta que la ISO estandardizó la palabra "hertz" en honor de Heinrich Hertz, el científico alemán, que fue uno de los primeros investigadores de la transmisión por ondas radio. Ciclo del Deslizamiento El ciclo de deslizamiento de un motor a inducción es la velocidad síncrona dividida entre el deslizamiento. Por ejemplo: un motor girando a 1740 RPM tendría un ciclo de deslizamiento de 1800:60 = 30.Eso quiere decir que cada treinta revoluciones el rotor tendrá la misma relación con el campo magnético, girando, dentro del estator. En otras palabras se necesitan 30 revoluciones del rotor para que el campo magnético pueda moverse totalmente alrededor de él. Si hay una discontinuidad en el rotor, como una barra de rotor rota, encontrará el máximo de la fuerza magnética dos veces durante cada ciclo de deslizamiento, una vez debido al polo Norte, del polo rotativo y una vez debido al polo Sur. Circunvalación de Tierra En sistemas de instrumentación como sistemas de recopilación de datos de medición de vibración, muchas veces se necesita montar un transductor en una máquina cuya estructura o "tierra" pueda tener un voltaje eléctrico que puede ser causado por fugas en enrollamientos de motor etc. La guarda del cable del transductor está normalmente conectado con el carter y está conectado a este voltaje cuando está montado el transductor. Si el instrumento con que está conectado, está conectado a una tierra diferente, como el neutral de una línea de energía, la diferencia entre los potenciales de tierra causará una corriente en la guarda, y eso agregará interferencia a la señal medida. La interferencia estará en 60 Hz y en sus armónicos y reduce la proporción señal a ruido de la medición. Esta condición se llama una circunvalación


de tierra y hay varias maneras para evitarla. Una manera es el usar un disco aislante entre el transductor y la máquina, y otra es de usar un instrumento operado por baterías que no está conectado con una línea de energía.

Código de Barras El código de barras asegura una identificación correcta de las máquinas en prueba. Cuando se está elaborando su base de datos, en el programa huésped cada ubicación de medición esta identificada por un código de barras particular. Cuando la información de prueba se descarga en el DC-7A también se transfiere el número de código de barras. Para recopilar datos de una ubicación particular, solamente hay que conectar el transductor y pasar la pluma del código de barras. Esto asegura que la información correcta para esa ubicación este recopilada. Coherencia Coherencia es un número entre uno y cero y es una medida del grado de linealidad entre dos señales relacionadas, como la fuerza de entrada de una estructura, relacionada a la respuesta de vibración a esa fuerza. Coherencia es una medición de dos canales y no está aplicable a mediciones de un canal de señales de vibración. En una medición de la respuesta de frecuencia de una estructura mecánica, si la estructura es lineal, la coherencia será uno, pero si hay algo de no-linealidad en la estructura, o si hay ruido en el uno u otro canal de medición, la coherencia será menos de uno. El analizador TRF a dos canales es capaz de analizar la coherencia entre los dos canales y eso es una herramienta útil en la separación de datos buenos y datos ruidosos sin significado. Cojín de montaje / bloque En el sistema DLI, el cojín de montaje del transductor se llama "bloque", o cojín de atadura. Estos cojines de montaje en bronce o en acero inoxidable se ubican en las máquinas en los lugares donde se necesitan mediciones. El acelerómetro triaxial está conectado con esos cojines para la recopilación de las mediciones. La ranura de alineación controla la orientación del transductor, de manera que los tres ejes (Radial, Axial, Tangencial) estén alineados en las direcciones correctas en la máquina. El cojín de atadura también asegura una buena transferencia de datos de vibraciones, a través del transductor-una fuerza fuerte, siempre exactamente en la misma posición. El bloque se coloca en la máquina en el punto de medición, usando el adhesivo industrial Versilok 204.En el lenguaje del técnico de vibraciones, el montaje de los bloques a veces se llama "bloquear." Condicionamiento de la señal El condicionamiento de una señal es la manipulación de la señal de un transductor por aparatos como preamplificadores, filtros etc, en preparación para su destino final que podría ser un analizador TRF o un instrumento de grabación. Conversión de Análogo a Digital El procedimiento consiste en tomar muestras de una señal análoga para producir una serie de números que es la representación digital de la misma señal. La frecuencia del muestreo debe ser por lo menos dos veces la frecuencia más alta, presente en la señal, para evitar la generación de aliases.


Conversión de análoga a digital

Correlación Cruzada La correlación cruzada es una medida de la similitud entre dos señales en el dominio del tiempo. Si las señales son idénticas, la correlación cruzada tendrá un valor uno, y si son completamente diferentes, la correlación cruzada tendrá un valor cero. Algunos analizadores TRF de dos canales son capaces de medir la correlación cruzada. Corrientes remolinos Corrientes remolinos son corrientes eléctricos inducidas en materiales conductores eléctricos por campos magnéticos fluctuantes. Provocan el calentamiento del metal y por eso gastan energía. Un uso práctico para las corrientes remolinos son las sondas de corriente remolino o las sondas de proximidad. dB Ver Decibel Decibel Es una medida logarítmica de una proporción de fuerza, según la ecuación siguiente: P1 V1 dB = 10 log ---- = 20 log ---P2 V2

donde P es la fuerza y V es el voltaje. Ya que muy raras veces podemos medir la fuerza directamente, generalmente usaremos la segunda forma de la ecuación, donde el multiplicador 20 implica que la fuerza es proporcional al cuadrado del voltaje, En el caso de señales de vibración, es cierto que la fuerza es proporcional al cuadrado de la aceleración o al cuadrado de la velocidad y por eso podemos expresar proporciones de vibración en dB según:


A1² A1 AdB = 10 log ----- = 20 log ---A2² A2 V1² V1 VdB = 10 log ----- = 20 log ---V2² V2

donde A = Aceleración y V = Velocidad Es conveniente expresar niveles de vibración en términos de dB y por eso reemplazamos los denominadores en las ecuaciones con niveles de referencia que corresponden a 0 dB. A AdB = 20 log ------------------3.861 x 10¯ V VdB = 20 log ------------------5.568 x 10 ¯

donde la referencia de aceleración es 3.861 x 10 ¯ pulgadas por segundo al cuadrado (RPC) y la referencia de velocidad es 5.568 x 10¯ pulgadas por segundo (pico). Con esos valores de referencia muy pequeños, estamos asegurados de medir siempre niveles de vibración positivos. Un cambio de 6 dB representa una duplicación del nivel de vibración y un cambio de 20 dB representa un incremento con un factor diez.

Demodulación La demodulación es el proceso de recuperación de la señal moduladora de una señal modulada. En amplitud (MA) o modulada en frecuencia.(MF) El demodulador también es llamado detector. En el campo del análisis de vibración, a veces se encuentra el hecho que algunos componentes de la señal como 1x o la velocidad de rotación modularán otros componentes como las frecuencias de engranaje o tonos de rodamiento. Se puede usar un demodulador para detectar y recuperar esas señales moduladoras. También ver Modulación de Amplitud y Modulación de Frecuencia. Densidad Espectral de Fuerza La Densidad Espectral de Fuerza o DEF es un método para poner una escala en el eje de amplitudes de algunos espectros que consisten en señales aleatorias en lugar de señales deterministas . Ya que una señal aleatoria tiene su energía repartida en una banda de frecuencias; no tiene sentido de hablar de su valor RFC a una frecuencia específica. Solamente tiene sentido considerar su amplitud en una banda fija de frecuencias, por lo general 1 Hz. DSF se define en términos de cuadrado de amplitud por Hertzio, y por eso es proporcional a la fuerza entregada por la señal en una banda de un Hz.


Desbalanceo Es una condición de una parte rotativa, donde el centro de masa no esta situado en el centro de rotación. Desbalanceo de un rotor causa la aplicación de una fuerza centrífuga a la frecuencia del ritmo de rotación en los rodamientos. Si la fuerza es importante, puede reducir de manera significativa la duración de vida de los rodamientos, y puede causar vibración en la máquina. Las fuerzas causadas por el desbalanceo son proporcionales al cuadrado de las RPM y eso quiere decir que las máquinas de alta velocidad deben ser balanceadas con más precisión que las máquinas de baja velocidad. 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. El desbalanceo dinámico es una combinación de los dos tipos anteriores y es el tipo de desbalanceo que más se encuentra en la práctica. En el desbalanceo dinámico el eje principal de inercia no corta el eje de rotación pero tampoco es paralelo a éste. La corrección del desbalanceo dinámico requiere por lo menos dos masas de corrección Desbalanceo de par de Fuerzas Ver Desbalanceo. Desbalanceo Dinámico Ver desbalanceo Deslizamiento El deslizamiento es la diferencia entre la velocidad actual de un motor a inducción y la velocidad síncrona, que es la velocidad a la que correría un motor enrollado de manera similar. Por ejemplo el deslizamiento de un motor girando a 1760 RPM sería 1800 -1760 = 40 RPM. El deslizamiento depende de la carga del motor. Las cargas más grandes producen más deslizamiento y por eso velocidades más bajas. Desplazamiento En vibración de maquinaria, el desplazamiento es la distancia a la que la vibración provoca a una parte de moverse. Es oscilatorio y se mide en milésimos de pulgada (mils) en el sistema inglés, y en milímetros (mm) en el sistema SI. Por convención popular, las mediciones de desplazamiento se hacen de pico a pico. Desplazamiento de fase


El desplazamiento de fase de una señal con relación a otra es sencillamente un retraso en tiempo expresado en grados de ángulo, en el que un círculo completo (360 grados) es igual a un ciclo de la señal, o a una revolución del rotor en una máquina rotativa.

Desviación Estándar En una cantidad que vibra, la desviación instantánea de la posición de equilibrio, tendrá un valor promedio o mediano; si se considera durante un largo tiempo. Si esos valores se elevan al cuadrado, y después se calcula el promedio de esos cuadrados, el resultado es la variación de la vibración. La raíz cuadrada de la variación se defina como la desviación estándar de la vibración. Una vibración con una desviación estándar pequeña nunca se va ir lejos de su posición de equilibrio, y una vibración con una desviación estándar más larga hace viajes más grandes. Detector Es un circuito electrónico que determina el nivel de amplitud de una señal de acuerdo con ciertas reglas. El tipo más sencillo de detector es un resistor y un capacitor que mide el valor promedio de una señal CD que fluctúa continuamente. Un detector más complejo, pero más útil es el detector RPC que casi siempre se usa en sistemas de análisis de vibración. Cualquier tipo de detector realiza un promedio sobre tiempo. El tiempo para elaborar el promedio puede teóricamente ser de cualquier duración. Está puesto para ser varias veces más largo que el periodo de fluctuación más lento de la señal que se está detectando. La mayoría de los detectores en el equipo de análisis de vibración tienen un tiempo de promedio de alrededor de un segundo. Los detectores se usan para determinar los niveles de las señales en el dominio de la frecuencia (espectros) y también de señales en el dominio del tiempo. Detectores en el dominio del tiempo generalmente son del tipo análogo y los detectores que se usan en los analizadores TRF son digitales. Los demoduladores que se usan en receptores radio también se llaman detectores. Determinista Es un tipo de señal cuyo espectro consiste en una serie de componentes discretos, al contrario de una señal aleatoria, cuyo espectro está extendido o ungido en frecuencias. Algunas señales deterministas son periódicas, y sus espectros tienen series de armónicos. Las señales de vibración de máquinas en general son deterministas y contienen una o varias series de armónicos, pero siempre contienen componentes no deterministas como ruido de fondo. Diferenciación En el análisis de vibración, la diferenciación es una operación matemática, que transforma una señal de desplazamiento en una señal de velocidad, o una señal de velocidad en una señal de aceleración. Se lleva a cabo de manera electrónica en una señal análoga o se puede hacer de manera digital en un espectro . La diferenciación es una operación ruidosa, que agrega una cantidad importante de ruido de alta frecuencia a la señal y generalmente no se usa mucho en el análisis de vibración de maquinaria. También ver integración, que es el contrario de diferenciación. Digital


Instrumentos digitales son instrumentos que convierten señales análogas en una serie de números a través de un proceso de muestreo y un convertidor análogo a digital. Después llevan a cabo operaciones en esos números para realizar efectos como igualización, almacenaje de datos, compresión de datos, análisis de frecuencia etc. Este procedimiento en general se llama procesamiento de señales digitales y se caracteriza por algunos ventajas y desventajas. Una ventaja es que la señal convertida se puede manipular, transformar y copiar sin que se introduzca cualquier ruido o distorsión suplementaria. La desventaja es que la representación digital tal vez no sea representativa de la señal original. Se tiene que vigilar que el ritmo de la toma de muestra sea lo suficientemente alto para codificar toda la información de interés y que no se introduzcan artefactos por medio de aliases.

Discreto Cuando se refiere a un espectro discreto, esto quiere decir que está formado de varios puntos separados en lugar de una forma continúa. Un ejemplo de un espectro discreto es una serie de armónicos. Un espectro TRF, que solamente contiene información en frecuencias específicas, (las líneas TRF) es discreto sin tomar en cuenta la señal de entrada. Por ejemplo el verdadero espectro de un transiente aparece en la pantalla como continuo, pero solamente contiene información en las frecuencias de las líneas TRF. La señal de entrada de un analizador TRF es continua, pero el proceso de muestreo, necesario para implementar el algoritmo TRF la convierte en una forma discreta, con información solamente en los tiempos a los que se tomaron muestras. Disparador Un disparador es un impulso eléctrico, que se usa para iniciar un proceso, como la recopilación de datos con un analizador de datos TRF o un osciloscopio. El disparador puede ser generado por un evento en la máquina, como un pulso de tacómetro, una vez por revolución, o puede ser generado manualmente. El disparador de una vez por revolución es esencial en la realización de promedios síncronos en tiempo de los espectros de vibración. Distorsión Distorsión es la presencia de componentes de frecuencia en la respuesta de un sistema que no están presentes en la excitación del sistema y es causado por la no linealidad del sistema. Un ejemplo es un desbalanceo en un rotor en una máquina que genera una fuerza de excitación senoidal a la velocidad de rotación. Si la máquina es lineal, la vibración resultante solamente ocurrirá a la velocidad de rotación, pero si hay no linealidades en la máquina como holgura, entonces también se van a generar armónicos de la velocidad de rotación. En otras palabras la holgura de las partes de la máquina provoca una distorsión de la señal de la fuerza de activación. Esta propiedad se usa para diagnosticar no linealidades como holgura en máquinas. Dominio Un dominio es un conjunto de coordinadas en las que reside una función matemática. Una forma de onda por ejemplo tiene dimensiones de amplitud vs. Tiempo y se dice que existe en el dominio de tiempo mientras que un espectro tiene dimensiones de amplitud vs. frecuencia, y se dice que existe en el dominio de frecuencia.


Dominio de la frecuencia La vibración existe en el tiempo, y se dice que está en el dominio del tiempo. La representación de una señal de vibración en el dominio del tiempo es una "forma de onda", y eso es lo que se vería en un osciloscopio. Si la forma de onda está sujeta a un análisis de espectro , el resultado es una gráfica de frecuencia vs. amplitud, llamado un espectro. El espectro está en el dominio de la frecuencia. Se dice que la forma de onda fue "transformada" del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia. La mayoría de los análisis en detalle, de datos de vibración de máquinas se hacen en el dominio de la frecuencia, pero algunas informaciones se pueden interpretar más fácilmente en el dominio del tiempo. Dominio de tiempo La vibración es una oscilación en posición, como función del tiempo, y se dice que existe en el dominio del tiempo. La señal de un transductor también está en el dominio del tiempo, y cuando se muestra en la pantalla de un osciloscopio, se llama una forma de onda. Aunque la mayor parte del diagnóstico de los problemas de vibración de máquinas se hace vía el análisis de espectro, algunos tipos de información se ven más fácilmente en la forma de onda. Por ejemplo, cuando se busca impactos repetitivos en un rodamiento con elementos rodantes. DSF Ver Densidad Espectral de Fuerza. Efecto de Brinnell Es la dentación de un anillo de rodamiento debido a una larga fuerza estática, o una fuerza vibratoria permanente aplicada en el rodamiento estacionario. Un rodamiento con efecto Brinnel tendrá grandes cantidades de fpb en su espectro de vibración y su vida útil se terminará de manera prematura. Efecto de palizada Ver resolución del error tendencioso. Eje de Inercia Principal En referencia a un rotor el eje principal de inercia es un eje hipotético en el que está ubicado el centro de la masa, y alrededor del cual girará el rotor si estuviera en el espacio libre, sin que sea estorbado por las fuerzas de los rodamientos o por fuerzas de gravitación. Ver desbalanceo. Empuje El empuje es una fuerza en la dirección axial, de una parte o eje rotativo. Si se generan fuerzas de empuje importantes en equipo rotativo, como es el caso de un ensamblado vertical, motor / bomba, se requiere un rodamiento de empuje especial para soportar la carga del empuje. La palabra a veces se usa de manera incorrecta para indicar el movimiento axial de un eje. Energía pico o Spike Energy


La energía pico es una medida de aceleración en el rango de alta frecuencia generalmente hasta los 20 kHz, para la detección de problemas de rodamientos con elementos rodantes. El nombre en inglés es una marca comercial de la empresa IRD, pero la técnica es genérica.

Error de Desviación en Resolución El espectro TRF es un espectro discreto que contiene solamente información en frecuencias especificas. Son los parámetros de análisis del analizador TRF que deciden que frecuencia se va a usar. El espectro actual de la señal analizada puede tener picos entre las líneas del espectro TRF y los picos en el espectro TRF no estarán exactamente a las frecuencias correctas. Eso se llama error de desviación en resolución, o también el Efecto de Palizada. Por un proceso de interpolación es posible de incrementar la resolución aparente y la precisión en amplitud de la TRF por un factor de diez. Efecto de Palizada Escalar Una cantidad escalar solamente tiene magnitud, al opuesto de un vector que tiene dirección y magnitud. Espectro El espectro es el resultado de transformar la señal del dominio del tiempo en el dominio de la frecuencia. Es la descomposición de una señal de tiempo en una colección de ondas senoidales. El plural de espectro es espectros. El análisis de espectros es el procedimiento para realizar una transformación y se hace por lo general con el analizador TRF. Espectro de base Es un espectro de vibración de una máquina considerada en buenas condiciones. En el programa DLI Alert, el espectro de base puede ser un promedio de espectros recopilados de varias máquinas del mismo tipo. El espectro de base a veces es llamado el espectro de referencia, y se usa como una base de comparación, con espectros recopilados con la máquina en operación. Espectro de líneas Un espectro de líneas es un espectro en el que está concentrada la energía en varias frecuencias (líneas o bins), opuesto a un espectro continuo, donde la energía está repartida en una banda de frecuencias. Una señal determinista tendrá un espectro de líneas, y una señal aleatoria tendrá un espectro continuo. Espectros generados por vibración de maquinaria siempre son una combinación de los dos tipos. Espectro de Respuesta Ver Frecuencia de Respuesta Espectros Es el plural de espectro. Excentricidad


Excentricidad es la desviación de la circunferencia de una parte como un rotor o un eje. En los motores eléctricos la excentricidad del rotor provoca una vibración indebida de éste, debido a efectos magnéticos asimétricos. La excentricidad del estator también causará efectos magnéticos, que incrementarán el nivel de la vibración.

Excitación En un sistema mecánico que está vibrando, a fuerza o las fuerzas que causan la vibración se llaman las fuerzas de excitación. Si un sistema mecánico, como una máquina está excitado a una frecuencia particular, vibrará a esta frecuencia y se podrá sentir la vibración en casi toda la máquina. El análisis de maquinaria hace uso de este hecho básico, por ejemplo cuando un anillo de rodamiento agrietado causa una fuerza sobre el carter del rodamiento a su frecuencia característica, esto se puede sentir por un transductor de vibración y la grieta se puede descubrir. Factor Cresta El factor cresta de una forma de onda es la proporción del valor pico de la forma de onda a su valor RPC. A veces es llamado la "proporción pico a RPC".El valor cresta de una onda senoidal es 1.414,esto quiere decir que el valor pico es 1.414 veces el valor RPC. Una señal típica de una máquina con desbalanceo importante tendrá un factor similar a esto, pero a medida que los rodamientos empiezan a desgastarse, y empiezan a ocurrir impactos, el factor cresta llegará a ser más grande que eso. El factor cresta es una de las medidas importantes del estado de la máquina. Factor de fuerza En el sistema de distribución de la corriente alterna de 60 Hz, el voltaje y la corriente tienen la misma forma de onda senoidal . Idealmente estas dos ondas estarían exactamente en fase y eso sería el caso con una carga solamente resistente. Si la carga es reactiva, eso es, si tiene una reactividad capacitiva o inductiva, entonces la corriente tendrá un avance o un retraso con relación al voltaje. Cuando eso pasa, la fuerza transmitida se reduce, aún si el voltaje y el nivel de corriente se queden igual.(Ya que fuerza es igual a corriente por voltaje, el producto será inferior si los dos no están en fase, que cuando están en fase).El factor de fuerza es la cantidad con que se reduce la fuerza debido a cargas reactivas y se mide en porcentajes. La mayoría de plantas industriales tienen muchos motores eléctricos y eso presenta una carga altamente inductiva en la línea de fuerza, y reduce el factor de fuerza y la eficacia de las líneas de fuerza. Debido a que la reactividad capacitiva e inductiva desplazan la corriente en direcciones opuestas, una carga reactiva se puede compensar conectando un gran capacitor a través de la línea. Eso se hace frecuentemente en la práctica. Una característica interesante de los motores eléctricos síncronos es que se comportan como capacitores si la corriente de excitación del rotor es superior a la normal. Eso se llama "sobreexcitación", y se usa a veces para corregir el factor de fuerza en plantas con muchos motores de inducción Fase Fase es una diferencia de tiempo relativa, entre dos señales. Generalmente se mide en unidades de ángulo, en lugar de unidades de tiempo, y solamente tiene sentido si las dos señales que se comparan tienen la misma frecuencia. Un ciclo de una señal periódica representa un círculo completo o 360 grados


de ángulo de fase. Una diferencia de 180 grados es una diferencia de medio ciclo. La medición de fase es una medición de dos canales y no tiene sentido cuando solamente se considera una sola señal. En el balanceo de equipo rotativo, la medición de fase, relativa a la posición de el eje es de una importancia vital, y un impulso de tacómetro derivado de una posición en el eje, se usa como referencia para el ángulo de fase cero. La fase también es una parte importante de la medición de la respuesta de frecuencia.

Retraso de tiempo = 1/4 de periodo = 90 grados de ángulo .

Favor Se puede imaginar a una señal senoidal como un vector rotativo, cuya longitud representa su magnitud y su ángulo representa la fase. Su ritmo de revolución es la frecuencia de la señal. Un tal vector se llama fasor. La notación de un fasor se usa a veces cuando se describe la modulación de amplitud y de frecuencia. Fatiga Fatiga de metal es una condición en la que un metal pierde su fuerza y al final se rompe cuando se le sujeta a una cantidad demasiado grande de flexiones cerca de su límite de elasticidad. fbp, fbpi Para rodamientos con elementos rodantes la frecuencia de paso de bola, anillo interno, (fbpi) es el ritmo con el que un defecto en el anillo interno encuentra una bola. La fbp por lo general es más baja en nivel que la fbpe, ya que la fuente de vibración está más lejos del transductor. La excitación de vibración debe pasar a través de los elementos rodantes y a través del anillo externo antes de ser detectada. La fbp por lo general es de 0.6 x RPM x número de rodillos. fbp Para rodamientos con elementos rodantes, la frecuencia de paso de bolas, anillo exterior, (fpbe) es el ritmo con que una bola pasa sobre una falta en el anillo exterior del rodamiento Es muy común encontrarla en señales de rodamientos. La fpbe es alrededor de 0.4 x RPM x número de rodillos.


FCD Ver cazadientes. Filtro Un filtro es un circuito eléctrico que permite pasar señales con ciertos rangos de frecuencias y bloquea todas las otras frecuencias. Hay muchos tipos de filtros, como filtros de paso bajo, filtros de paso alto y filtros de paso de banda. Un ejemplo del uso de filtros en instrumentos para el monitoreo son los filtros de paso bajo para repelar ruido de alta frecuencia y para evitar aliases, y filtros de paso alto, para repelar ruido de baja frecuencia. Filtros de paso de banda variable se usaron en el pasado para realizar un análisis de espectro pero el analizador TRF tomó su lugar en la mayoría de los casos. Filtro ajustable Un filtro ajustable es un filtro cuyas frecuencias límites que sea de alto paso, de bajo paso o de paso de banda, son ajustables. La palabra viene de la práctica de afinar instrumentos musicales, lo que es un ajuste de frecuencias. Alguien dijo que un filtro ajustable es un filtro que nunca está en la frecuencia correcta. Filtro Anti Aliases Es el filtro de paso bajo en el circuito de entrada del equipo de procesamiento de señales digitales, como analizadores TRF, que elimina todos los componentes de la señal más altos en frecuencia, que la mitad de la frecuencia de muestreo. Ver aliasar. Filtro de alto paso Un filtro que deja pasar frecuencias arriba de una frecuencia específica, llamada la frecuencia límite. Los filtros de alto paso se usan en instrumentación para eliminar el ruido de baja frecuencia y para separar componentes alternantes de componentes CD en una señal. Filtro de paso bajo Un filtro de paso bajo es un filtro que pasa componentes de señales a frecuencias más bajas que una frecuencia específica, llamada la frecuencia límite. Un ejemplo es el filtro anti aliases. Filtro de paso de Banda Es un filtro que solamente deja pasar energía entre dos frecuencias que se llaman las frecuencias límites superior e inferior. Los filtros de paso de banda pueden ser fijos, con frecuencias límites constantes, y pueden ser variables, donde las frecuencias límites varían con el tiempo. Los filtros de paso de banda variables a veces se usan para el análisis de espectro, pero en la mayor parte de los casos fueron cambiados por analizadores TRF. Señal La señal, llamada por lo general señal de grabación; es el patrón general de vibración en una máquina. Se dice que la señal de vibración contiene más información acerca de la máquina, que cualquier otra prueba no destructiva podría descubrir.


Flexión Se dice de un eje con una curva sencilla circular que está en flexión. En motores eléctricos, una causa de la flexión en el eje es el calentamiento desigual de las láminas del rotor debido a barras del rotor rotas o cuarteadas. Un eje con flexión tendrá un alto grado de desbalanceo si su velocidad sube arriba de la primera velocidad crítica. Forma de modo La forma de modo es un patrón específico de vibración ejecutado por un sistema mecánico a una frecuencia específica. Varios patrones de modo serán asociados con varias frecuencias. La técnica experimental de análisis modal descubre esas formas de modo y frecuencias Forma de onda La forma de onda es la forma de una señal en el dominio de tiempo como se ve en la pantalla de un osciloscopio. Es una representación visual o gráfica del valor instantáneo de la señal, trazado contra el tiempo. La inspección de la forma de onda puede a veces proporcionar información acerca de la señal que el espectro de la señal no enseña. Por ejemplo un pico agudo o un impulso y una señal continúa que varia de manera aleatoria pueden tener espectros que parecen iguales, aunque sus formas de ondas son completamente diferentes. En la vibración de máquinas, los picos por lo general son causados por impactos mecánicos, y el ruido aleatorio puede ser causado por la degradación de rodamientos en un estado avanzado. Frb La frecuencia de rotación de bola es el ritmo de rotación de las bolas o de los rodillos en un rodamiento con elementos rodantes. Un defecto como una picadura o una astilla en una bola introducirá la frb en el espectro de vibración. La frb depende mucho de la geometría del rodamiento. Frecuencia Frecuencia es el recíproco de tiempo. Si un evento es periódico en el tiempo, eso es, si se repite a intervalos fijos, entonces su frecuencia es uno, dividido entre el intervalo de tiempo. Si un elemento vibrando necesita un décimo de segundo para completar un ciclo, y para regresar a su punto de salida, entonces se define su frecuencia como de 10 ciclos por segundo o 10 hertzios (Hz) Aunque la unidad estándar SI de frecuencia es el Hz, muchas veces, cuando es analizada una vibración, es conveniente expresar la frecuencia en ciclos por minuto, lo que corresponde a rpm. Frecuencia en rpm es sencillamente frecuencia en Hz veces 60.Otra representación común de la frecuencia que se usa en el monitoreo de máquinas son los múltiplos de la velocidad de rotación llamados "ordenes". La frecuencia en ordenes es la frecuencia en rpm dividida entre la velocidad de rotación de la máquina. El segundo orden es el segundo armónico de la velocidad de rotación etc. Esto es especialmente conveniente si la máquina presente variaciones de velocidad, ya que la representación de frecuencias en un espectro será la misma sin tener en cuenta la velocidad. Dos espectros de máquina se pueden comparar más fácilmente si ambos están expresados en ordenes. La conversión del eje de frecuencias en ordenes se llama "normalización de ordenes" y se hace por el programa del monitoreo. Frecuencia Angular


Es la frecuencia del movimiento senoidal, expresada en proporción del cambio de ángulo. Las unidades son radianes por segundo, y la abreviación es la minúscula griega ().La frecuencia angular está igual a 2 veces la frecuencia en Hz. Una revolución completa está igual a 2 radianes.

Frecuencia cargadora En una señal generada por modulación la frecuencia modulada se llama la frecuencia cargadora, por analogía con las emisiones de radio, donde una señal de muy alta frecuencia, llamada cargadora está modulada por la señal audio. En el análisis de vibración en maquinaria, un ejemplo de frecuencia cargadora podría ser la frecuencia de engranaje, que está siendo modulada en amplitud por la velocidad de rotación del engranaje. Frecuencia de Batido Si dos componentes de vibración están cerca uno de otro, en frecuencia, se combinarán de tal manera, que el nivel de su suma variará a un ritmo igual a la diferencia en frecuencia entre los dos componentes. Este fenómeno se conoce como batido y su frecuencia es la frecuencia de batido. En algunas áreas hay confusión entre batido y modulación de amplitud, que también puede producir un nivel de vibración ondulatorio. La modulación de amplitud es un efecto diferente y es causado por un componente de baja frecuencia que se multiplica con un componente de frecuencia más alta, y por eso es un efecto no lineal. El batido es una adición lineal de dos componentes con frecuencias cercanas. Frecuencia de engranaje La frecuencia de engranaje, también llamada " frecuencia de encuentro de dientes" es el ritmo con que los dientes de los engranajes se encuentran en la caja. Es igual al número de dientes en el engranaje, multiplicado por las RPM del engranaje. Una caja de engranajes siempre tendrá un componente de vibración fuerte en la frecuencia del engranaje, y esa es una de las frecuencias de faltas que se usa en el monitoreo de maquinaria.


Frecuencia de falta Las frecuencias de faltas, a veces llamadas frecuencias forzadas de faltas, son las frecuencias a las que una parte defectuosa generará fuerzas en una máquina. Un ejemplo es la frecuencia de rotación de bola (FRB) en un rodamiento. Se usa las frecuencias de faltas como tonos de aviso en un espectro de máquina para el diagnóstico de faltas internas. Lamentablemente la situación es más complicada que eso. Por ejemplo, cuando se estudia características de vibración de un rodamiento a elementos rodantes es posible que no se encuentre el pico en la Frecuencia de Rotación de Bola. Se puede buscar en el doble de esa frecuencia o en los armónicos de la misma. El punto importante aquí es que se debe conocer la frecuencia de rotación de la bola antes que se vaya más lejos. Las frecuencias de faltas son relacionadas con el aspecto físico de un componente. Ejemplos de frecuencia de falta son: Velocidad de funcionamiento de la máquina (1x) Ritmos de engranaje Ritmos de alabes Ritmos de barras de motor Programas de mantenimiento predictivo pueden enseñar frecuencias de faltas como superposiciones del espectro grabado de una máquina como ayuda a las faltas que se detectaron en el espectro.

Frecuencia de Paso de Alabes En una bomba o ventilador centrífugo, la frecuencia de paso de alabes es el número de aspas en el ventilador o de alabes en la impulsora multiplicado por la velocidad de funcionamiento del rotor. El paso de alabes siempre aparece como un componente fuerte en el espectro de vibración de una bomba, o de un ventilador. Una bomba con 7 alabes tendrá un componente espectral en 7 veces las RPM o 7x. En el caso de un ventilador o de una turbina es el ritmo con que los alabes pasan un punto fijo. Es igual al número de alabes por las RPM del rotor. La frecuencia de paso de alabes es una de las frecuencias de fallas que son de interés en los espectros de vibración en máquinas. Frecuencia de paso de las Bolas Es la frecuencia que corresponde al ritmo en el que las bolas o los rodillos en un rodamiento pasan por un lugar particular en el uno u otro de los anillos. La frecuencia de paso en el anillo interno y la frecuencia de paso en el anillo externo difieren la una de la otra y dependen de la geometría del rodamiento. Generalmente no son armónicos de la velocidad de revolución y es difícil predecir su aparición con exactitud, debido a las variaciones en la geometría del rodamiento, al ángulo de contacto y a la carga. Las dos frecuencias se abrevian fpbi para el anillo interior y fpbe para el anillo exterior. Las frecuencias de paso de las bolas son algunas de las frecuencias de fallas que se notan en espectros de vibración de máquinas. Frecuencia de rotación de Bolas Es la frecuencia con la que las bolas o los rodillos giran alrededor de su línea central en un rodamiento. Esta frecuencia depende de la geometría del rodamiento y de la velocidad de rotación de este, y muy pocas veces es un armónico de la velocidad de funcionamiento. Es difícil de predecir, con precisión, debido a variaciones en la geometría en el rodamiento, al ángulo de contacto y a la carga. La frecuencia de


rotación de las bolas es una de las frecuencias de fallas que se notan en espectros de vibración de máquinas.

Frecuencia de Tren Fundamental Ver FT, FTF. Frecuencia fantasma A veces el espectro de vibración de una caja de engranajes contendrá componentes que no pueden ser relacionados a una geometría conocida de la caja de engranajes. Esas se llaman frecuencias fantasmas y son causadas por irregularidades dejadas en los engranajes durante el proceso de su producción. Componentes fantasmas son independientes de la carga y tienden a desaparecer según que los engranajes se van desgastando. Frecuencia Fundamental El espectro de una señal periódica consistirá en un componente fundamental en el recíproco del periodo en una serie de armónicos de esa frecuencia. La fundamental también se llama el primer armónico. Es posible tener una señal periódica donde la fundamental es tan baja en nivel que no se puede ver, pero los armónicos todavía estarán a distancias iguales a la frecuencia fundamental. Frecuencia Natural La frecuencia natural es la frecuencia a la que un sistema mecánico seguirá vibrando, después que se quita la señal de excitación. A veces se le llama la frecuencia de resonancia pero eso no es correcto, ya que la frecuencia de resonancia es la frecuencia a la que vibraría el sistema, si no hubiera amortiguación. También ver Vibración Libre. Frecuencia Natural Amortiguada Si una estructura mecánica resonante está puesta en movimiento, y después se deja, seguirá oscilando a una frecuencia particular, conocida como la frecuencia natural, o la frecuencia natural amortiguada. Esta estará un poco más baja en frecuencia que la frecuencia de resonancia, que es la frecuencia que tomaría si no hubiera amortiguación. La frecuencia de resonancia también se llama la frecuencia natural no amortiguada. Frecuencia Nyquist En el proceso de conversión de análogo a digital , primero hay que tomar muestras de la señal de entrada. Si la señal contiene información en frecuencias superiores a la mitad de la frecuencia del muestreo, la toma de muestras no se hará de manera correcta y la versión de la señal basada en las muestras contendrá componentes falsos debido al fenómeno de aliases. La frecuencia máxima de la que se puede tomar muestras, se llama la frecuencia Nyquist, y es igual a la mitad del ritmo de muestreo. En todos los sistemas de procesamiento de señales digitales, incluyendo los analizadores TRF el ritmo de muestreo es lo suficientemente superior a la frecuencia Nyquist para evitar la aparición de aliases. Frecuencia Resonante


Ver Frecuencia Natural

Frecuencias forzadas En una máquina rotativa, las partes movibles ocasionan fuerzas de vibración en la estructura. Esas fuerzas ocurren a frecuencias específicas determinadas por la dinámica del elemento que se está moviendo. La vibración de la máquina, que resulta, ocurrirá a esas frecuencias y a otras frecuencias relacionadas. Las frecuencias forzadas las más importantes, que interesen al ingeniero de mantenimiento, y el analista de vibración son las que están relacionadas a faltas como problemas de rodamientos, desalineación, holgura mecánica etc. Esas frecuencias se deben identificar y el analista debe tenerles en mente, cuando está examinando espectros de vibración. Uno de los usos más importantes del GVAP es el listado de las funciones forzadas presentes en cada máquina. Compresor a aire centrífugo Motor Engranaje CPM x 1000 Frecuencias forzadas FTF FTF quiere decir la frecuencia "fundamental de tren".Es el ritmo de rotación de la "jaula" que soporte los rodillos en un rodamiento, con elementos rodantes. La FT siempre es menos de la mitad de las RPM de el eje y es una de las frecuencias de faltas que se monitorea en las máquinas. Si el espectro de vibración de la máquina tiene una amplitud alta en la FT, eso no quiere decir que el rodamiento tiene una jaula defectuosa pero quiere decir que uno de los rodillos está cuarteado o deformado de otra manera. Esto causará un componente de vibración cada vez que el rodillo entra en el área de carga del rodamiento, o sea a cada revolución y provoca vibración a este ritmo. Repetidamente otras frecuencias de faltas en rodamientos son modulados por amplitud por la FT. Eso quiere decir que habrá bandas laterales alrededor de esas frecuencias a distancias igual al intervalo de la FT. Fuerza centrífuga Cuando se hace girar en un círculo una piedra atada a una cuerda, se le aplica una fuerza radial dirigida hacia adentro, a través de la cuerda, para que sigua moviéndose en un círculo. Si no, se seguirá moviendo en una dirección tangencial de acuerdo con la ley de movimientos de Newton. La fuerza impartida a la piedra por la cuerda se llama la fuerza centrípeta. Fuerza centrípeta Ver Fuerza centrífuga. Fugas En un analizador TRF la señal de entrada se graba en bloques llamados grabaciones de tiempo, y los espectros se calculan a partir de los bloques de datos. Ya que la señal de entrada no está sincronizada con el tamaño del bloque, ella será truncada al principio y al final del bloque. Este fenómeno de truncado causa


un error en el cálculo, que provoca una dispersión del espectro en el dominio de frecuencias . Esto se llama fugas. La energía de la señal se fuga de una línea de la TRF hacia líneas vecinas. Las fugas reducen la precisión de los niveles medidos de picos en el espectro, y reducen la resolución de frecuencia efectiva del análisis. Las fugas son peores en señales continuas y en la ventana rectangular y se reducen mucho gracias al uso de la ventana Hanning, que fuerza el nivel de la señal hacia cero, al final del bloque de datos.

Funcionamiento libre El funcionamiento libre es un modo de operación de un analizador TRF, y quiere decir que el analizador esta puesto para aceptar datos de manera continúa y de llevar a cabo análisis en lugar de esperar un disparador para iniciar la adquisición de datos. G G es la aceleración debido a la gravedad en la superficie de la tierra, y se usa como unidad de aceleración en el sistema de medidas ingleses. G no es exactamente constante, pero varía poco en la superficie de la tierra, y por eso se usa un valor promedio de 32.2 pies por segundo por segundo. En el sistema SI, G es 9.81 metros por segundo por segundo, pero por lo general no se usa como unidad de aceleración. Ya que usamos pulgadas por segundo, como unidad de velocidad, tendría más sentido usar pulgadas por segundo por segundo, pero G está basado en una larga tradición. GPAV Ver Guía para Pruebas y Análisis de Vibraciones Grado de Libertad En la descripción del movimiento de las estructuras, o de los objetos, un grado de libertad es uno de los varios componentes ortogonales que se pueden usar para caracterizar completamente el movimiento. Por ejemplo, un objeto libre en el espacio tiene seis grados de libertad diferentes: se puede trasladar en tres direcciones mutuamente perpendiculares. Cualquier movimiento del objeto, no importa que tan complejo sea, se puede resolver en esos 6 movimientos básicos. Algunos objetos pueden no tener esos seis grados de libertad disponibles. Por ejemplo, un elevador en un cubo de elevador está limitado a un grado de libertad. Cuando se describe el movimiento de una estructura compleja, varias partes pueden estar limitadas de varias maneras, y un gran numero de grados de libertad pueden ser necesario para describir completamente el movimiento general de la estructura. Cuando se lleva a cabo el análisis modal de una estructura, o en realizando el modelo con elementos finitos de una estructura, es común considerar centenares de grados de libertad. Gráfica de Bode Es un tipo de gráfica del espectro que consiste en una gráfica de amplitud vs. frecuencia, y una gráfica de la fase vs. la frecuencia. En la mayor parte de los trabajos de análisis de vibración el espectro de fase no es importante. O bien se ignora, y no se graba. En mediciones de vibración a dos canales, como funciones de transferencia o mediciones de respuesta de frecuencia, que se usan para un análisis modal, la fase tiene un importancia vital.


Gráfica Nyquist La gráfica Nyquist es la representación de una función de respuesta de frecuencia trazando la parte "real" contra la parte imaginaria. En la gráfica Nyquist, una resonancia se ve como un círculo pero no hay indicación de lo que es su frecuencia. La gráfica Nyquist es como mirar el eje de frecuencias en los partes reales e imaginarias de la función. Hertzio La unidad de frecuencia en el sistema SI es el Hertzio, abreviado Hz. Un Hertzio es igual a un ciclo por segundo. El nombre viene en honor a Heinrich Hertz, uno de los primeros investigadores alemanes de las transmisiones de ondas radio. Histerese Histerese es una condición que existe en algunos sistemas, donde un pequeño cambio en el nivel de entrada no resulta en un cambio en la salida del sistema. A veces se llama "banda muerta".La histerese existe en una variedad de sistemas, por ejemplo en la magnetización de medios magnéticos, así como en sistemas mecánicos, especialmente en los que presentan una holgura excesiva. Hz Ver Hertzio. Impedancia Mecánica La impedancia mecánica de un punto en una estructura es la proporción entre la fuerza aplicada entre este punto y la velocidad resultante en el mismo punto. Es una medida de cuanto una estructura resiste al movimiento cuando se le aplica una fuerza y es el recíproco de la movilidad. La impedancia mecánica de una estructura varia de manera complicada, a medida que varia la frecuencia. En las frecuencias de resonancia la impedancia estará baja, lo que quiere decir que muy poca fuerza se puede aplicar a esas frecuencias. A veces se hacen mediciones de la impedancia mecánica en las bases de máquinas para asegurarse que son las indicadas para las máquinas en cuestión. Por ejemplo, no sería bueno tener una resonancia de base cerca de la velocidad de rotación de la máquina. Inercia Inercia es la tendencia de una masa de permanecer estacionaria, cuando no está en movimiento y de permanecer en movimiento cuando se está moviendo. Masa es una medida cuantitativa de inercia. Integración Es la operación matemática que es contraria de la diferenciación. En el análisis de vibración, la integración convierte una señal de aceleración en una señal de velocidad, o una señal de velocidad en una señal de desplazamiento. Se puede hacer la integración con gran precisión, con un integrador análogo en el dominio del tiempo o se puede hacer de manera digital en el dominio de la frecuencia. Por esta razón, el acelerómetro es la mejor elección de un transductor de vibraciones, ya que se pueden derivar fácilmente la velocidad y el desplazamiento de su señal de salida. Un integrador análogo es un filtro de paso bajo con una atenuación de seis dB por octava.


Integrador El integrador a veces llamado integrador análogo, es un circuito eléctrico sencillo, que realiza una integración matemática de una señal que pasa a través de él. En la mayoría de los casos se usa para convertir la señal de salida de aceleración de un acelerómetro en una señal de velocidad. Integradores son instrumentos comunes en el equipo de procesamiento de señal, incluyendo los analizadores TRF. Isolación Isolación de vibración es la reducción de la tendencia de un sistema mecánico de responder a una excitación o transmitirla y se lleva a cabo por un sistema de soportes elásticos. El diseño de los soportes es complejo, y depende de la masa de la unidad que se va aislar, entre otras cosas. Jalón Jalón es la proporción de cambio en la aceleración y se puede medir diferenciando la salida de un acelerómetro. No se usa normalmente en el análisis de vibración de maquinaria, pero los constructores de elevador es lo miden, ya que es la cantidad que los pasajeros de los elevadores sienten más fácilmente. Jean Baptiste Fourier El famoso ingeniero francés con varios talentos, en una época presidente de Egipto, y matemático, diseñó la Serie de Fourier y la Transformada de Fourier para la conversión de funciones de tiempo en funciones de frecuencia y al revés.

Kurtosis Es una medida estadística de la distribución de amplitud de una señal y pondera en gran proporción el cuarto poder de la amplitud de la señal. Está fuertemente afectada por el factor cresta de la señal. Si se hace una tendencia en el tiempo es un indicador sensible de los cambios en el factor cresta en el tiempo. Se ha usado en el monitoreo de máquinas, especialmente en compresores recíprocos, pero no se ha hecho muy común. Latigazo de aceite Es una condición potencialmente destructiva, en la que un eje está operando a una velocidad donde la excitación de vibración debido al remolino de aceite corresponde a la velocidad crítica de el eje de el eje. El resultado es una vibración violenta de el eje. Linealidad Se dice que un sistema es lineal, si cumple con las dos siguientes condiciones: si una entrada A resulta en una salida B, y una entrada 2A resulta en una salida 2B,y si la entrada A resulta en la salida B y si la entrada C resulta en la salida D, entonces, las entradas A + C resultarán en una salida B + D. Un sistema lineal no genera señales falsas por si mismo y su frecuencia de salida siempre es la misma que su frecuencia de entrada. Son las no linealidades en sistemas estéreo que resultan en distorsiones


armónicas y de intermodulación. Aunque sistemas mecánicos tienden a ser lineales, siempre exhiben no linealidades cuando están funcionando a niveles muy altos.

LIT Abreviatura de Lectura de Indicador Total. Ver Movimiento Excéntrico. Longitud de Onda La longitud de onda de una onda que viaja en un medio es la distancia en el medio cubierta por una repetición del movimiento de la onda. La velocidad de la onda por lo general es constante en el medio, y por eso la longitud de onda solamente depende de la frecuencia de las ondas. La velocidad de una onda de compresión en el acero es muy rápida, alrededor de 17 veces tan rápida como la velocidad del sonido en el aire. y eso quiere decir que las longitudes de onda son muy cortas. Magnetostricción Es la propiedad de materiales magnéticos que provoca que cambien de forma en presencia de un campo magnético. Esto causa una vibración a la frecuencia de las fluctuaciones del campo y esto es parte de la causa que se encuentren vibraciones de 120 Hz en máquinas eléctricas como motores y transformadores. Manguito de Interfaz de Uso general MIUG son las iniciales de manguito de interfaz de uso general. Es un método para conectar instrumentos digitales como analizadores TRF, graficadores, según el estándar IEEE - 488.También se conoce como HPMI, que es la versión que se usa por Hewlett - Packard. Máscara En los programas de mantenimiento predictivo una máscara (a veces llamada un envolvente de alarma) define el nivel de alarma a través del rango de frecuencias. Puede decidir que el nivel de vibración no debe incrementarse a más de 6 dB (eso es donde el nivel se va ir al doble) y se elaborará una mascara de 6 dB arriba de todos los picos en el trazado. Cada punto de medición en la máquina de un espectro debe tener su propia máscara. Mecánica o Impedancia Ver impedancia mecánica. Medidor de Impulsos de Choque El medidor de impulsos de choque es un aparato que evalúa la condición de rodamientos con elementos rodantes, por medio de vibración de muy alta frecuencia. Usa un transductor resonante y se basa en la excitación de las resonancias por la señal de vibración del rodamiento. MEF MEF quiere decir modelación de elementos finitos, que es una técnica de computadora que modela o simula una estructura mecánica en un programa. Sus características físicas tales como resonancias y flexiones bajo carga son calculadas. El modelo MEF supone que la estructura se puede representar por un


gran número de sistemas de resorte-masa con un grado único de libertad. El propósito de la MEF es de llevar a cabo pruebas en una estructura sin tener que construirla y así ahorrar tiempo y dinero. Cuando el modelo en computadora hace lo que el diseñador quiere que haga, solamente en este momento se va a construir la estructura física.

Micrómetro El micrómetro o micrón como se le llama a veces es una unidad de longitud en el sistema SI igual a una millonésima parte del metro, 25.4 micrómetros es igual a un mil. MIL-STD-167-1 Eso es la norma militar que define niveles de vibración aceptables. Se usará este límite si no hay datos promedio disponibles para un análisis experto del sistema. Esto pone el nivel de alarma a 107 VdB encima de una frecuencia más o menos de 1 000 RPM. Mils El mil es la abreviación inglesa de un milésimo de pulgada. El desplazamiento de vibración por lo general se mide en mils en el sistema inglés. Modo de Vibración Un modo de vibración es un patrón o forma característica en el que vibrará un sistema mecánico. La mayoría de los sistemas tienen muchos modos de vibración y es la tarea del análisis modal determinar la forma de esos modos. La vibración de una estructura es siempre una combinación o una mezcla de todos los modos de vibración. Pero no todos están excitados al mismo grado. Por ejemplo, si se toca una campana suavemente, lo primero que se va oír es el modo fundamental de vibración, pero si se la toca más fuerte, otros modos son excitados y se oyen los parciales superiores del tono. Modo de Vibración normal Un modo de vibración normal de un sistema mecánico es una vibración como está descrito en el párrafo de análisis modal. Es difícil excitar un sistema para que vibre en un solo modo al mismo tiempo a menos que sea un sistema muy sencillo, por lo general todos los modos se excitan por lo menos hasta un cierto grado. Modulación Modulación es la variación de un parámetro de una señal por la acción de otra señal. Un tipo común de modulación es la modulación de amplitud, en la que se hace fluctuar la amplitud de una señal (llamada la cargadora) en respuesta a una señal moduladora. Esto es la manera en la que funciona la transmisión radio AM. Se hace fluctuar el nivel de una onda de alta frecuencia, llamada la cargadora. de acuerdo con la señal de voz o de música que se transmite. El receptor radio capta la cargadora modulada y realiza una demodulación para extraer la señal audio. La modulación de frecuencia es otro tipo, donde se hace variar la frecuencia de la cargadora en lugar de la amplitud. La modulación de una cargadora provoca la aparición de nuevos componentes en el espectro y esos se llaman bandas laterales. Las frecuencias de las bandas laterales son igual a la frecuencia de la cargadora más y menos la frecuencia moduladora.


En máquinas rotativas hay muchos mecanismos de faltas que pueden causar modulación de frecuencia y de amplitud, y el análisis de vibración puede detectar las bandas laterales o puede realizar una demodulación para detectar las faltas.

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud o M.A. es la fluctuación en Amplitud de un componente de la señal debido a la influencia de otro componente, llamado la frecuencia moduladora. La frecuencia moduladora por lo general es mucho más baja que la frecuencia modulada. La modulación de amplitud es un proceso no lineal, y origina nuevos componentes de frecuencia en el espectro que no estarían presentes, sin la modulación. Estos nuevos componentes espectrales se llaman bandas laterales.

Señal modulada en Amplitud

La modulación de amplitud ocurre varias veces en señales de vibración generadas por máquinas rotativas. Por lo general se reconoce por la presencia de bandas laterales en el espectro de vibraciones. La frecuencia moduladora más común es la velocidad de revolución, o el componente 1x y las frecuencias moduladas más comunes son el engranaje y tonos de rodamiento. También ver Demodulación.

Motor con Jaula de Ardillas Es otra palabra para motor a inducción. Viene de la semejanza del ensamblado de las barras de rotor con una jaula rotativa que se usa para que hagan ejercicio las ardillas mascotas. Movedor Primario Es una máquina que convierte energía química o eléctrica en movimiento mecánico, como un motor a vapor o un motor eléctrico. Movilidad Es lo contrario de impedancia mecánica. Es la facilidad con la que una estructura mecánica se puede mover en respuesta a una fuerza que se le aplica, es una función de la frecuencia, y también es función de la ubicación en la estructura. La vibración que se mide en un punto de la máquina es el resultado de una fuerza vibratoria que está actuando en algún lugar de la máquina. La magnitud de la vibración es igual a la magnitud de la fuerza multiplicado por la movilidad de la estructura. De eso sigue que el valor de las fuerzas destructivas que actúan sobre una máquina no se determinen directamente, midiendo la vibración, si no se conoce la movilidad en los rodamientos de la máquina, para encontrar los niveles de las fuerzas actuando en los rodamientos, debido a desbalanceo o desalineación.


Movimiento armónico sencillo El movimiento armónico sencillo es el movimiento más sencillo posible de un sistema de vibración; y consiste en una frecuencia única con una amplitud constante. Un ejemplo de un movimiento armónico sencillo es una masa oscilando encima de un resorte. La forma de onda de un movimiento armónico sencillo es senoidal. Un sistema mecánico con un único grado de libertad tendrá un movimiento armónico sencillo.

Tiempo Movimiento sencillo armónico

Movimiento General de un Cuerpo El movimiento general de un cuerpo es la vibración de un objeto como una unidad, donde todas las partes del objeto se muevan en la misma dirección y al mismo tiempo. Un ejemplo es una masa oscilando en la extremidad de un resorte. Nivel En el lenguaje común, el nivel de una señal es sencillamente su amplitud, pero en un sentido más estricto, el término se debería de usar solamente para la amplitud expresada en una escala de decibel relativa a un valor de referencia. Nivel General El nivel general de vibración de una máquina es una medida de la amplitud total de vibración en un largo rango de frecuencias, y se puede expresar en aceleración, velocidad y desplazamiento. El nivel general se puede medir con un medidor de vibración análogo, o se puede calcular del espectro de vibraciones, sumando todos los valores de amplitud en un rango de frecuencias. Cuando se compara mediciones de nivel general de vibración, es importante que abarquen el mismo rango de frecuencias. Procesamiento con traslape En el analizador TRF la señal de tiempo se almacena en un bufer antes de ser procesada para formar el espectro. Si el bufer se pone al día de manera continúa, con nueva información y si se permite al algoritmo TRF procesar la señal antes que todos los datos sean reemplazados, el resultado será un traslape en el


procesamiento. Un traslape en el procesamiento es deseable, cuando se usa una ventana de Hanning. ya que es un seguro contra la perdida de datos de partes de la señal que ocurren cerca del inicio y del final de la ventana. La mayoría de colectores del tipo TRF usan un procesamiento con 50 % de traslape como default.

No Lineal Un proceso no lineal se define como cualquier proceso que viola las reglas de la linealidad. La mayoría de las máquinas funcionando bien son lineales en su respuesta a una excitación de vibración, pero algunas condiciones introducen la no linealidad y eso afecta fuertemente la señal de vibración . Este hecho es la mayor razón por el éxito del monitoreo de vibración como una herramienta para la determinación del estado de la maquinaria. La no linealidad causada por holgura, provoca la generación de armónicos de la velocidad del funcionamiento, y engranajes y rodamientos defectuosos generan no linealidades causando la aparición de bandas laterales de la velocidad de funcionamiento en los espectros de vibración. Nódulos En una forma de modo de vibración, los lugares donde el movimiento es cero se llaman nódulos. Cada forma de modo tendrá sus nódulos en lugares diferentes en la estructura y puede haber algunos nódulos comunes en varias formas de modo. Normalización Con relación a los espectros de las máquinas rotativas, la normalización es el procedimiento de dividir los valores de frecuencia del eje x entre la velocidad de rotación de la máquina. Después de este, la velocidad de la máquina aparecerá en una frecuencia de 1,el segundo armónico estará en una frecuencia de 2 etc. Todo lo que se necesita para encontrar los armónicos de la velocidad de rotación es una mirada al espectro, y cualquier otro componente se puede ver fácilmente, especialmente los componentes asíncronos. Octava Una octava es un intervalo de frecuencias, con una proporción de dos. Se llama octava por la tradición musical donde una octava abarca ocho notas de la escala, El segundo armónico del componente espectral es una octava arriba de la frecuencia fundamental. En mediciones acústicas, el nivel de presión del sonido a veces se mide en bandas de octavas y las frecuencias centrales de estas bandas se definen por el ISO. Las mediciones de vibración pocas veces se expresan como niveles de bandas de octavas.

Octavas y 1/3 de octavas


Onda Una onda es un disturbio que se propaga a través de un medio, y que resulta en un movimiento oscilatorio local del medio. Las ondas transmiten energía en el medio y viajan a velocidades características que dependen del medio. La velocidad del sonido es la velocidad de propagación de ondas de presión en el aire. Ondas de sonido son ondas longitudinales lo que quiere decir que la dirección de la propagación es la misma que la dirección de oscilación, del medio. Olas del océano son un ejemplo de ondas transversales, ya que la dirección de la transmisión de la onda es a 90 grados de la dirección del movimiento del agua; la energía se mueve de manera horizontal, pero un corcho flotante sencillamente se mueve desde abajo hacia arriba cuando pasa la ola. Estructuras mecánicas pueden tener dos tipos de ondas de vibración, y esas viajan a velocidades diferentes. El resultado es que la mayoría de este tipo de estructuras cuando están excitados por una fuerza compleja vibrarán en un patrón muy complicado. Onda senoidal Una onda senoidal, o senoide, es la gráfica de la función matemática del seno de la trigonometría. Consiste en una frecuencia única con una amplitud constante. Un sistema mecánico con un único grado de libertad vibraría en forma de onda senoidal pero eso no se encuentra en la realidad. Onda senoidal Ondas de presión El movimiento de vibración en un sistema mecánico raras veces está uniforme en todas las partes del sistema especialmente a altas frecuencias, pero se propaga en el metal a alta velocidad, por ondas de presión: cualquier material o estructura no puede transmitir una fuerza al instante pero lo hace a la velocidad del sonido en el material. Ya que esta no es infinita, si la fuerza que se está transmitiendo está oscilatoria, las ondas de presión se propagarán a través del medio; y su longitud de onda será la velocidad del sonido entre la frecuencia de la oscilación de la fuerza. La velocidad del sonido en acero es alrededor de 17 veces la velocidad del sonido en el aire. Orbita La órbita es una gráfica de la posición de la línea central del gorrón en una chumacera y se mide por dos sondas de proximidad que se montan en el carter del rodamiento, 90 grados aparte uno de otro. Se puede mostrar en un osciloscopio, si las dos salidas de las sondas están conectadas a las entradas horizontales y verticales y es un buen indicador de la presencia de remolino de aceite en el rodamiento. Ordenes En máquinas rotativas, órdenes son múltiplos o armónicos de la velocidad de rotación. Cuando se comparan espectros de vibración de máquinas rotativas es conveniente expresar el eje de frecuencias de los espectros en órdenes, especialmente, si la velocidad de la máquina varía entre las mediciones. Ortogonal Se refiere a las dimensiones independientes de una cantidad medida. En un mapa, por ejemplo es posible localizar un punto por su longitud y su latitud. Esas dos mediciones son independientes y se necesitan a los dos para localizar el punto. Se dice que ellos son ortogonal. En la medición de vibración, para el monitoreo


de maquinaria, medimos la aceleración en tres direcciones ortogonales y de esas tres mediciones se puede determinar la orientación en el espacio de la vibración. En el espacio tridimensional, las direcciones ortogonales se sitúan a 90 grados una de otra.

Oscilación Oscilación es otro término para vibración Parámetros de Análisis Las características especificas del análisis de espectro, tales como el rango de frecuencia, la resolución de frecuencia, la función de ventana, el tipo y el número de promedios se llaman parámetros de análisis. Pueden diferir para los puntos individuales de medición. Péndulo Es un sistema mecánico sencillo. que conste en una masa colgada a una varilla que puede girar, de tal manera que pueda vibrar en una dirección, bajo la influencia de la gravedad. Por lo general se considera como un sistema con un solo grado de libertad, y por siglos se ha usado como el mecanismo de regulación de tiempo en los relojes. Si un péndulo tiene una longitud de balanceo constante, siempre vibrará a exactamente la misma frecuencia, se dice que es isócrono. Un péndulo balanceándose en un arco circular no es isócrono si la longitud del arco cambia. Esto es un hecho que ha causado mucha desesperación entre los constructores de relojes, a través de los años. Un péndulo verdaderamente isócrono se debería balancear en un arco cicloide en lugar de en un arco circular, un hecho que fue reconocido por Christian Huygens, quien construyó el primer reloj con péndulo en el siglo si glo XV. Periodo Una señal que repite el mismo patrón en el tiempo se llama periódico y el período es el tiempo que abarca un ciclo o repetición. El período de una onda periódica es el inverso de su frecuencia fundamental. Periódico Una señal es periódica, si repite el mismo patrón en el tiempo. El espectro de una señal periódica siempre es una serie de armónicos. Pérdida de Transmisión Ver atenuación Peso Peso de corrección El peso de corrección es la masa que se agrega a un rotor para balancearlo. Para balancear algunos rotores, es posible que se necesitan varios pesos de corrección, y el procedimiento que se necesita para determinar los pesos de corrección y su s u ubicación se llama balanceo multiplano. Peso Peso de Prueba En la realización del balanceo, que es la determinación y la localización de pesos de balanceo para un rotor, usualmente se sujeta un peso de prueba conocido al rotor y se mide el cambio en el nivel de vibraciones y en la fase que causó la operación.


Pick Up Pick up es lenguaje de los instrumentistas para un transductor de vibración. No es específico para un tipo particular. Pico El valor pico de una señal es el alejamiento máximo en una dirección del punto cero. El valor actual puede ser desplazamiento, velocidad, o aceleración o se podría expresar como un voltaje. En un espectro, un pico es sencillamente un máximo agudo. Piezo Eléctrico Algunas sustancias, especialmente algunos cristales, como el cuarzo, desarrollan una tensión eléctrica en su superficie, cuando se les aprieta mecánicamente mecánicamente y se s e llaman piezo eléctricas. La palabra piezo viene del latín, y quiere decir apretar. Esta característica se usa en el diseño de muchos transductores diferentes, especialmente acelerómetros. Piso de Ruido El piso de ruido es el nivel de ruido residual de un sistema de instrumentación, cuando nada se mide. La señal más pequeña medible debe ser superior a este piso, si se quiere poder medir con precisión. Ponderado Ver Ventana de Hanning y Ventana. Precarga Una precarga es una fuerza estática axial, aplicada a un rodamiento con elementos rodantes para asegurar que los elementos rodantes y los anillos estén siempre en contacto. Una precarga demasiado baja puede provocar que los elementos pierdan el contacto momentáneamente y se resbalan con el daño consecuente. Una precarga demasiado alta provocará una falla prematura del rodamiento. Promediando Cuando se lleva a cabo un análisis de espectro, sin tomar en cuenta la manera de como se hace el análisis, habrá que calcular una forma de promedio en el tiempo, para determinar el nivel de la señal a cada frecuencia. En el análisis de vibración, el tipo de promedio más importante que se usa es el promedio lineal del espectro, en que se suman una serie de espectros y la suma se divide entre el total de los espectros El promediar es muy importante, cuando se lleva a cabo el análisis de espectro de una señal que cambia con el tiempo, y esto es lo que pasa por lo general con señales de vibración de maquinaria. Es de importancia especial para mediciones de baja frecuencia, que necesitan tiempos largos de promedio para lograr un buen estimado del espectro, que es estadísticamente preciso. El promediar lineal suaviza el espectro del ruido aleatorio en un espectro donde se ven más fácilmente los componentes de las frecuencias discretas, pero no reduce el nivel del ruido.


Otro tipo de promedio que es importante en el monitoreo de maquinaria es el promedio en el dominio del tiempo o promedio síncrono que necesita un tacómetro para sincronizar cada "fotografía" de la señal a la velocidad de funcionamiento de la máquina. El promedio en el dominio del tiempo es muy útil, ya que reduce los componentes de ruido aleatorio en un espectro, o reduce los efectos de las otras señales que interfieren, tales como componentes de una máquina cercana. En el programa DLI Alert, el espectro con la línea de base o espectro de referencia se puede definir como un promedio de espectros de varias máquinas. Este tipo de promedio es un promedio de espectros promediados anteriormente

Promedio Promedio síncrono Es un tipo de promedio de las señales, donde grabaciones sucesivas de la forma de onda se promedian juntas. Esto también t ambién se conoce como promedio en el dominio del tiempo. El criterio importante es que el principio de cada grabación de tiempo tiene que ser por un evento repetitivo en la señal, como 1x rpm. El disparo asegura que la fase de los componentes de la forma de onda, que son sincronizados con el disparador son los mismos en cada grabación. Al realizar el promedio, esos promedios que van en fase, se sumarán, mientras que los demás componentes se cancelarán, debido a sus fases relativas aleatorias. La técnica es excelente para extraer señales de ambientes ruidosos. 1o Promedio 2o Promedio No promedio Promedios síncronos.

Prueba de Impacto Ver Prueba de golpe. Prueba del Impacto Una prueba de impacto es un tipo de prueba de vibración, que se hace normalmente en una máquina que no está en operación. La máquina se equipa con uno o más transductores de vibración, y después se le imparte un golpe con un objeto macizo como un martillo. La máquina responderá al impacto con una vibración que se extinguirá y las señales de los transductores se graban y se mandan a un analizador de espectro . El espectro resultante contendrá picos que corresponden a las frecuencias naturales o " resonancias" de la máquina. En cualquier máquina las fuerzas de excitación de su operación normal deben ser alejadas de las resonantes que pueden causar niveles de vibración muy altos y destructivos. Q Q es la abreviación de "Quality Factor" (Factor de Calidad) y es una medida de la agudeza, o de la selectividad de frecuencia de una resonancia mecánica o eléctrica. Un factor Q alto significa una resonancia sintonizada de manera precisa y una amortiguación baja. Q es numéricamente igual a la frecuencia resonante dividida entre la diferencia en frecuencia entre los semi puntos de fuerza o las frecuencias donde la respuesta es 3 dB abajo del máximo.


Racimo Se refiere a un racimo triaxial de transductores de acelerómetros. El DLI DC7-A fue diseñado para funcionar con un acelerómetro triaxial, que mide simultáneamente tres direcciones de vibración. Radial Radial quiere decir en una dirección hacia el centro de rotación de el eje o del rotor. En las mediciones de vibración de maquinaria las mediciones radiales se hacen con el transductor orientado de tal manera que su eje sensible está en dirección radial. Las mediciones radiales son las mejores para detectar el desbalanceo en rotores. Radian El radian es una medida de ángulo, calculado, tomando la longitud del arco divido entre el radio. Un radian es igual a 57.3 grados y un circulo entero es igual a 2 rr Radianes. En las ecuaciones matemáticas, con relación a la frecuencia, la unidad que se usa normalmente es el radian por segundo. El símbolo es la letra griega omega ( ).La proporción entre y Hz es 2rr, en otras palabras, es igual a 2 rrf, donde f = la frecuencia en Hz. Rango Rango Dinámico Dinámic o El rango dinámico de un aparato de instrumentación como un amplificador o un analizador es la proporción entre la señal más pequeña que percibirá sin contaminación de ruido, hasta la señal más grande que aceptará sin que ocurra una sobrecarga. El rango dinámico por lo general se expresa en decibels y la mayoría de los instrumentos que se usan para el análisis de vibración tienen un rango dinámico de 70 a 80 dB. Una sobrecarga en cualquier c ualquier instrumento es una fuerte no linealidad provocando que los componentes falsos aparezcan en la señal, y se tiene que evitar a como de lugar. Por esa razón, la mayoría de los instrumentos de vibración tienen indicadores de sobrecarga que avisan al operador de una posible contaminación de datos. Referencia Referencia de d e fase Clave (Keyphasor) Es un pulso eléctrico o disparador derivado de un punto en un eje que está girando. Sirve como referencia de fase cero para determinar donde se encuentra el desbalanceo en un rotor. Keyphasor es una marca comercial de la empresa Bentley Nevada, pero por su uso popular, casi ha llegado a ser un nombre genérico. Remolino de aceite Una vibración de un eje en una chumacera, causada por la película de aceite, moviéndose en la parte interna de la chumacera y moviendo también el gorrón. Este ocurre entre 40 y 48 % de las RPM de el eje y es asíncrono con el eje. Puede ser causado por un juego excesivo en la chumacera, y/o por una carga radial insuficiente del rodamiento. El remolino de aceite nunca es deseable, pero si causa latigazo de aceite, la situación se pone mucha más seria. Remolinos


Los remolinos a veces se forman a las extremidades de aspas de ventiladores, v entiladores, aspas de hélices, alabes de bombas y a las orillas de otras estructuras con un flujo de fluido. Los remolinos absorban energía y provocan turbulencia y una reducción de la eficacia en muchas máquinas que manejan fluidos. La señal de vibración de una máquina con un flujo turbulento tendrá un componente aleatorio fuerte.

Resonancia Es una condición vibratoria en la que coinciden una frecuencia natural y una frecuencia de excitación. La resonancia resulta en una alta vibración y puede llegar a niveles que provocan daños. Es de suma importancia que no se maneje una máquina a una velocidad que corresponde a una frecuencia natural de la estructura. Resonancia Resonancia torsional torsion al Una resonancia torsional es una resonancia donde el resorte está representado por la torsión de el eje, y la masa es la inercia polar de un componente conectado a el eje, como un acoplamiento o un rotor de algún tipo. Resonancias torsionales ocurren cuando una frecuencia torsional natural corresponde a una frecuencia de excitación de torsión y pueden resultar en altos niveles de vibración torsional . Pueden causar daños severos a maquinaria rotativa Respuesta de frecuencia La respuesta de frecuencia es una característica de un sistema que tiene una respuesta medida que es el resultado de una entrada conocida aplicada. En el caso de una estructura mecánica, la respuesta de frecuencia es el espectro de la vibración de la estructura, dividido entre el espectro de la fuerza de entrada al sistema. Para medir la respuesta de frecuencia de un sistema mecánico, hay que medir los espectros de la fuerza de entrada al sistema y de la respuesta de vibración. Esto se hace más fácilmente con un analizador TRF. Las mediciones de respuesta de frecuencia se usan mucho en el análisis modal de sistemas mecánicos. La función de respuesta de frecuencia es una cantidad tridimensional que consiste en amplitud vs. fase vs. frecuencia. Por eso una gráfica verdadera de ella necesita tres dimensiones, lo que es difícil de representar en papel. Una manera de realizar esto es la llamada gráfica de Bode, que consiste en dos curvas, una de amplitud vs. frecuencia, y una de fase vs. frecuencia. Otra manera de ver la función es de resolver la porción de fase en dos componentes ortogonales, una parte en fase (llamada la parte real) y una parte 90 grados fuera de fase(llamada la parte imaginaria o parte de la cuadradura).A veces se hace una gráfica de esas dos partes una contra la otra, y el resultada es la gráfica Nyquist. Rodamiento con Película de Aceite Un rodamiento con película de aceite es una chumacera que soporta el eje, o el gorrón en una película de aceite delgada. La película de aceite puede ser generada por la rotación del mismo gorrón (rodamiento hidrodinámico) o puede ser generado por presión externa. ( rodamiento hidrostático). Roll Roll on, roll off La atenuación de un filtro a paso alto o a paso bajo se llama roll off. La palabra se usa en general para atenuación de alta frecuencia.


Rotación radial La rotación radial, llamada LIT por lectura de Indicador Total es el movimiento radial aparente de la superficie de un rotor o eje girando. Puede ser causado por la parte que no está redonda o por el centro de la rotación que no coincide con el centro geométrico de la parte. Cuando se usa una sonda de proximidad para determinar la posición de el eje, la sonda siente la ubicación de la superficie, y por esto esta sensible al movimiento excéntrico e introduce un error en la medición. Rotor Rígido Un rotor rígido es el que no presenta una deformación significativa a su velocidad de funcionamiento. Un rotor rígido se puede corregir con la aplicación de no más de dos masas de corrección, y después de la corrección mantendrá su balance en un rango de velocidades hasta su duración de vida máxima. RPC RPC RPC quiere decir raíz de promedio de cuadrados, y es una medida del nivel de una señal. Se calcula elevando al cuadrado el valor instantáneo de la señal, promediando los cuadrados de los valores en el tiempo y sacando la raíz cuadrada del promedio. El valor RPC es el valor que se usa para calcular la energía o la fuerza en una señal. El valor RPC de una onda senoidal es 0.707 veces el valor pico, pero el valor RPC de una señal compleja es difícil de predecir sin medirla. Es una convención aceptada, medir el valor RPC de la aceleración cuando se hace el análisis de maquinas. Ruido Estrictamente hablando, el ruido es una señal no deseada pero el término se usa generalmente para indicar una señal aleatoria. El ruido está causado por efectos eléctricos y mecánicos y hay muchos tipos diferentes de ruido. Ruido Blanco Ruido blanco se define como ruido aleatorio que contiene energía constante a cada frecuencia o más preciso una distribución uniforme de la energía sobre el espectro de frecuencias. El ruido que se oye en un radio FM cuando se sintoniza fuera de una estación emisora es aproximadamente aproximadamente ruido blanco. Ruido de fondo En la medición de vibraciones de máquina, siempre habrá componentes en el espectro, que no son de interés, y que pueden ser causados por procesos ajenos a la máquina que se analiza. Esos componentes se llaman colectivamente el el ruido de fondo y pueden pueden a veces esconder los los datos de interés. Se puede hacer una estimación del ruido de fondo, tomando una medición con la máquina apagada. Los instrumentos mismos contribuyen algo del ruido, que son principalmente señales aleatorias, frecuencia de línea, y sus armónicos. Una manera de reducir el efecto del ruido de fondo es el uso de promedio de tiempo síncrono. Ruido Rosa


Un tipo de ruido aleatorio en el que su contenido de energía se disminuye con 3 dB por octava de frecuencia se llama ruido rosa. Se usa mucho como señal de prueba en pruebas acústicas.

Selectividad La selectividad es una medida de la angostura de un filtro de paso de banda. Entre más grande sea la selectividad, más angosto o más selectivo será el filtro. La palabra también se usa para describir la habilidad de un receptor radio para separar estaciones radio que están cerca unas de otras. Senoide Ver onda senoidal Sensibilidad La sensibilidad de un transductor es el valor numérico de una señal de salida, que es el resultado de una unidad de la cantidad que se está captando. La sensibilidad de un transductor de velocidad se expresa en milivoltios por pulgada por segundo y la sensibilidad de un acelerómetro se puede expresar en milivoltios por G, o pico culombios por G. La sensibilidad de un transductor variará de manera significativa con la frecuencia. El propósito de la calibración de un transductor es de determinar esta relación y de determinar un valor preciso de la sensibilidad. Señal En el análisis de vibración, una señal es un voltaje eléctrico o una corriente, análogo de la vibración que se está midiendo. El propósito de la señal generalmente es de ser la parte deseada de la cantidad, y la parte no deseada se llama ruido. La proporción señal / ruido es un parámetro importante en cualquier sistema de medición. Señal estacionaria Una señal estacionaria es una señal cuyas características estadísticas promedias sobre tiempo quedan constantes, y puede ser determinista o no. En general, las señales de vibraciones de máquinas rotativas son estacionarias. SI SI es la abreviación de Sistema Internacional, el sucesor del sistema métrico de pesos y medidas. Los Estados Unidos de America tienen el dudoso honor de ser el único país industrializado en el mundo que no lo usa. Síncrono Síncrono literalmente quiere decir al mismo tiempo, pero en análisis de espectro , los componentes síncronos se definen como componentes espectrales que son múltiplos enteros o armónicos de la frecuencia fundamental. En algunos casos pueden existir como múltiplo de una fracción entera de la frecuencia fundamental. En este caso se llaman subarmónicos. Sísmico


Literalmente sísmico quiere decir causado por un sismo, pero en instrumentación de vibración, quiere decir relacionado a una masa inerte. Un transductor sísmico usa la inercia de una pequeña masa para generar una fuerza cuando está acelerado o para generar un movimiento relativo, que después está captado. Ejemplos son el acelerómetro piezo eléctrico y el transductor de velocidad.

Sistema Experto La parte del programa de mantenimiento predictivo que examina automáticamente los datos de vibración grabados, realiza un diagnóstico de los problemas de máquina y escribe un reporte que se llama sistema experto o SEDA en abreviado. Sonda de corriente remolino Ver sonda de proximidad. Sonda de Proximidad La sonda de proximidad es un transductor de desplazamiento. Consiste en una pequeña bobina alrededor de una varilla de metal conectada a un preamplificador especial. El voltaje de salida del preamplificador es proporcional al desplazamiento entre la extremidad de la sonda y la superficie conductora. La respuesta del sistema es de CD eso es: mide un desplazamiento estático, y un desplazamiento dinámico hasta 1 000 Hz. Las sondas de proximidad se usan mucho en la instrumentación de chumaceras donde miden el espesor de la película de aceite y pueden detectar el remolino de aceite y otros defectos de rodamientos. A veces se llaman sondas de corriente de remolino. Sub síncrono Ver subarmónico Subarmónico Los subarmónicos son componentes síncronos en un espectro, que son múltiplos de 1/2,1/3 o1/4 de la frecuencia fundamental, primaria. A veces son llamadas componentes subsíncronos. En la forma de vibración de una máquina rotativa, normalmente habrá un componente en la velocidad de rotación, junto con varios armónicos de la velocidad de rotación. Si hay suficiente holgura, en la máquina para que algunas partes estén rechinando, el espectro generalmente tendrá subarmónicos. Armónicos de la mitad de la velocidad de rotación se llaman "subarmónicos de la mitad de la orden". Tangencial En la medición de la vibración triaxial en máquinas rotativas uno de los ejes sensibles del transductor es tangencial a el eje que está girando. Está perpendicular al transductor radial, lo que es una dirección hacia y desde el centro del eje. Tendencia Una tendencia es una gráfica del nivel de vibración contra el tiempo trascurrido. La tendencia se realiza por la mayoría de los programas de monitoreo de vibración, a partir de datos de vibración almacenados, y por


lo general está diseñada para enseñar un nivel de vibración a ciertas frecuencias importantes en un periodo de varios meses o años.

Tensión Es el estender físicamente de un miembro mecánico, como resultado de una fuerza aplicada. La cantidad de tensión resultante para una fuerza dada depende de la rigidez del material. La tensión es una cantidad sin dimensiones, que se expresa generalmente en "micro tensión", eso es micro pulgadas por pulgada etc. Termografía Termografía es el arte y la ciencia de utilizar aparatos sensores infrarrojos para determinar la distribución de temperatura en la superficie de un aparato de acceso difícil. Se usa una cámara video infrarroja y la imagen se digitaliza y se manda a una computadora que asigna varias colores a varias temperaturas. De esa manera se puede ver rápidamente si hay puntos calientes en la máquina. La termografía se usa mucho para verificar el calentamiento local de tableros de interruptores, fusibles etc. Tono Una señal a una frecuencia específica que se oyera a una altura musical específica, se llama un tono por analogía con la música. A veces un pico en un espectro también se llama tono, como en tono de rodamiento. Tonos de rodamiento Rodamientos anti fricción son rodamientos con elementos rodantes, como rodillos o bolas. Producen fuerzas de excitación de vibración en frecuencias específicas, que dependen de la geometría del rodamiento y de la velocidad de rotación. Esas frecuencias de vibración se llaman tonos de rodamiento. Todos esos rodamientos, sin tomar en cuenta su condición, producirán un cierto nivel de tonos de rodamiento-el hecho importante es que su nivel se va incrementando, a medida que el rodamiento se va deteriorando. Se definen cuatro tonos de rodamiento para rodamientos con elementos rodantes: La Frecuencia fundamental de Tren en abreviado FFT, es el ritmo de rotación de la jaula o del retenedor de las bolas. Por lo general es igual a 0.4 veces la velocidad de funcionamiento. La FFT aparece muy rara vez en un espectro de vibraciones ya que la jaula no es muy maciza y no está bajo carga. La FFT se ve como una frecuencia moduladora, por ejemplo en el caso de un rodillo defectuoso que está llevado a dentro y a fuera de la zona de carga, eso producirá ráfagas de ruido, modulado en amplitud al ritmo de la FFT y causando bandas laterales en el espectro a una distancia igual a la FFT. La Frecuencia de Rotación de Bolas. (FRB) es el ritmo de rotación de las bolas y de los rodillos. Un defecto como una picadura o una astilla en una bola introducirá la FRB en el espectro. La FRB depende mucho de la geometría del rodamiento. La Frecuencia de paso de Bolas Anillo exterior.(fpbe) Es el ritmo con que la bola pasa arriba de


una falta en el anillo exterior del rodamiento. Es muy común encontrarla en señales de rodamiento. La fbpe es alrededor de 0.4 x RPM x número de rodillos. La Frecuencia de Paso de Bolas Anillo interior. (fbpi)Es el ritmo con que un defecto en el anillo interior encuentra a una bola. La fbpi por lo general es inferior en nivel a la fbpe porque la fuente de la vibración es más lejos del transductor. La excitación de vibración deberá pasar a través de los elementos rodantes y del anillo exterior antes de ser detectada. La fbpi es de alrededor de 0.6 x RPM x número de rodillos. Las frecuencias de tonos de rodamiento se pueden calcular con más precisión desde la geometría del rodamiento, con las formulas siguientes, pero no es esencialmente necesario. Los tonos de rodamiento casi siempre son no síncronos, y por eso es relativamente fácil identificarles en un espectro normalizado por ordenes. fpbi = Frecuencia de paso de bolas, anillo interior fpbe = Frecuencia de paso de bolas, anillo exterior frb = Frecuencia de rotación de bola FFT = Frecuencia fundamental de tren Bd = diámetro de la bola Pd = diámetro del rodamiento n = número de elementos rodantes = ángulo de contacto n Bd bpfi = --- ( 1 + --- cos ) RPM 2 Pd n Bd bpfo = --- ( 1 - -------cos ) RPM 2 Pd Pd Bd bsf = ------ [ 1 - ( ---- ) (cos )² ] RPM 2Bd Pd(( 1 Bd FTF = ---- ( 1- ---- cos ) RPM 2 Pd


Torque Torque se define como una fuerza que causa rotación alrededor de una línea central. La fuerza rotativa que un motor eléctrico ejerce en un eje es un torque. Transductor Un transductor es un aparato que convierte un tipo de energía como vibración o sonido en un tipo diferente de energía. generalmente una corriente eléctrica o un voltaje. Transductores son el corazón de sistemas de instrumentación y por lo general son el eslabón más débil. Contribuyen ruido a las señales medidas y generan distorsión, debido a no linealidades. Son sujetos a cambios en su sensitividad y requieren regularmente una calibración . Algunos tipos de transductores son mucho más confiables y más lineales que otros; un ejemplo es el acelerómetro piezo eléctrico que es el mejor tipo para medición de vibración. Transductor de Desplazamiento Ver Sonda de Proximidad Transductor Piezo Eléctrico Es cualquier transductor que usa una sustancia piezo eléctrica como elemento activo. Ejemplos son: tranductores de fuerza, acelerómetros, transductores de presión, y cartuchos de fonógrafos. Transformada Una transformada es la operación matemática que convierte una función de un dominio al otro, sin pérdida de información. Por ejemplo, la transformada de Fourier convierte una función de tiempo en una función de frecuencia. Transformada de Fourier La operación matemática, rigurosa, que transforma datos del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia, y al revés. Ver Análisis de Fourier.


Transformada Discreta de Fourier Es el cálculo matemático que convierte o "transforma" una forma de onda digitalizada de la que se tomaron muestras en un espectro basado en las muestras. La Transformada Rápida de Fourier o TRF, es un algoritmo que permite a una computadora calcular muy rápidamente la Transformada Discreta de Fourier. Transformada Rápida de Fourier La TRF es un algoritmo o una rutina de cálculo digital que se usa en el analizador FRT que calcula un espectro a partir de una forma de onda en tiempo. en otras palabras convierte o transforma una señal del dominio de tiempo en el dominio de la frecuencia. También ver TDF. Transiente Un transiente es una señal o forma de onda que empieza en una amplitud cero. Un ejemplo es el sonido de un disparo de un rifle, o la vibración de un golpe de un martillo. Cuando se hace el análisis de espectro a transientes, generalmente no generan series de armónicos, pero generan un espectro continuo en el que la energía está distribuida sobre el rango de frecuencias. Cuando se analiza transientes con un analizador TRF, se tiene que cuidar que el transiente está incluido en la grabación en tiempo del analizador y que se use una ventana rectangular en lugar de una ventana de Hanning. Transiente de Temperatura Cuando un acelerómetro piezo eléctrico está sometido a una temperatura diferente, como en el caso cuando está sujetado a una superficie caliente, pasará cierto tiempo antes que los elementos activos alcancen una temperatura constante. Durante este tiempo, el acelerómetro producirá un voltaje de salida que variará lentamente y que puede ser relativamente elevado. Si está conectado a un analizador de espectro o a otros instrumentos, la señal medida de vibración estará contaminada con este componente de ruido de baja frecuencia. Por lo general el resultado es la llamada bajada de eski, a la extremidad baja de la escala de frecuencias. En algunos acelerómetros especialmente del tipo de compresión el transiente de temperatura es tan grande que el preamplificador interno está sobrecargado momentáneamente lo que causa una severa distorsión de los datos. Siempre que un acelerómetro está montado en una superficie con una temperatura diferente de él, habrá que esperar medio minuto para estar seguro que el transiente de temperatura se extinguió, antes de tomar datos de vibración. TRF Ver Transformada Rápida de Fourier. Triaxial Literalmente quiere decir con tres ejes. Los transductores de vibración que los sistemas de medición de vibración usan, por lo general consisten de tres acelerómetros orientados a 90° uno de otro y encerrados en un carter. Esto se llama un acelerómetro triaxial. Único grado de libertad


Un grado único de libertad es el sistema mecánico más sencillo posible. Solamente se puede mover por traslación en una dirección; o puede girar alrededor de un eje. El movimiento de un sistema con un grado único de libertad es una onda senoidal, que tiene una frecuencia única. Las estructuras mecánicas siempre son más complejas que un sistema con un único grado de libertad, pero se pueden imaginar como una colección de sistemas con un único grado de libertad. Eso es un poco similar al considerar una forma de onda compleja como una colección de componentes senoidales. Las disciplinas de análisis modal y modelación de elementos finitos tratan los sistemas mecánicos de esta manera, y su complejidad está determinada por el numero de grados de libertad que poseen.

Unidades de Ingeniería E.U. Son las unidades en que se hace una medición .Por ejemplo la velocidad se expresa en milímetros por segundo, millas por hora u octavos de milla por quincena, dependiendo del uso que se va hacer de los datos. Instrumentos modernos como el analizador TRF permiten especificar las unidades de ingeniería y de aplicar factores de conversión si es necesario. Valor Pico a Pico o Pk-Pk Cuando se mide el nivel de una forma de onda, de una señal, el valor pico a pico es la diferencia entre el pico positivo más alto y el valor del pico negativo más bajo. En vibración de maquinaria el desplazamiento por lo general se mide en unidades pico a pico. VdB VdB es la representación en decibel del nivel de vibración donde la referencia o el nivel cero es 10¯9 metros por segundo según el SI de unidades. La marina de los E.U.A no reconoce la norma SI y usa un valor de referencia de 10¯8 metros por segundo. Eso quiere decir que hay una diferencia de nivel de 20 dB entre las mediciones hechas en los dos sistemas con los números de la marina 20 dB más bajos por un nivel dado de velocidad. Los industriales en los E.U.A. usan la norma de la marina. Vector Una cantidad vector es una cantidad que tiene una dirección y una magnitud. Por ejemplo, el empuje es un vector, ya que es una fuerza en la dirección axial de el eje o del rotor. Vibración - Señal de La señal de vibración de una máquina es el patrón característico de vibración que la máquina genera, mientras está en operación. La señal de un transductor de vibración puede ser considerado como la señal, pero es el espectro de la señal de vibración a que se refiere por lo general, cuando se menciona la señal. Se ha dicho que de todas las pruebas no destructivas que se pueden llevar a cabo, en una máquina, la que más información contiene es la señal de vibración. Vibración torsional La vibración torsional es una oscilación con una posición angular hacia una línea central, y es causada por fuerzas de torque oscilatorias por ejemplo, un motor acoplado a un eje activando un engranaje piñón en una caja de engranajes tendrá una variación de torque, cada vez que un diente se junta con un diente del otro engranaje. Este produce una vibración torsional en el eje. Es importante cuidar que esas fuerzas no


ocurren cerca de las frecuencias de resonancias torsionales, o los niveles de vibración pueden ser muy altas.

X Abreviatura para la velocidad de funcionamiento. X se refiere a la velocidad de el eje más cercana. De esta manera, una máquina con varios ejes tendrá varios valores para x. Xm Abreviatura para velocidad de motor .También ver X.

SEGUNDA EVALUACIÓN A DISTANCIA La presente evaluación incluye los contenidos de los capítulos III y IV, de la guía de estudio. Se recomienda realizar un estudio completo de cada uno de los temas para resolver esta evaluación, la misma que corresponde al 20 % de la evaluación global, el 30% de la nota global corresponderá a la evaluación presencial respectiva de estos trabajos. La primera parte es de carácter objetivo y la segunda parte es de trabajos y consultas. ESTAS EVALUACIONES Y EL TRABAJO PRÁCTICO DEBEN SER ENTREGADAS AL FINAL DEL ESTUDIO DE LOS DOS ÚLTIMOS CAPÍTULOS ES DECIR CADA FECHA DE EVALUACIÓN. EVALUACIÓN CORRESPONDIENTE AL SEGUNDO PERIODO. PRIMERA PARTE PRUEBA OBJETIVA Pregunta 1.- ¿Cuántos grados de libertad tiene un cuerpo y porque? Pregunta 2.- En un reloj de péndulo de 50 cm. de largo, calcular el desplazamiento, la velocidad y la aceleración, si su desplazamiento angular lateral es de 15º Pregunta 3.- Describa 3 aplicaciones mecánicas que vibren a altas frecuencias altas y pequeños desplazamientos. Pregunta 4.- ¿Explique que es el Amplitud Raíz del Promedio de los Cuadrados (RPC)? Pregunta 5.- En vibraciones como define el parámetro llamado “jalón” Pregunta 6.- ¿Cuales son las unidades de amplitud en un movimiento armónico simple y su definición? Pregunta 7.- ¿Cómo se disipa la energía vibratoria en un sistema mecánico? Pregunta 8.- ¿Cuáles son las condiciones para que una estructura mecánica sea altamente amortiguada? Pregunta 9.- ¿Qué es la resonancia en una estructura mecánica? Pregunta 10.- ¿Por qué se da la no–linealidad en maquinas rotativas? Pregunta 11.- En los análisis de espectros de las frecuencias de las vibraciones, ¿Qué tipos de señales existen? Pregunta 12.- ¿Qué son los efectos de modulación y como se manifiestan ocurren en los equipos rotativos? Pregunta 13.- ¿Qué es un transductor de vibración y cuales son? Pregunta 14.- ¿Qué es un analizador TRF? Pregunta 15.- ¿Cuáles son las formas de las transformadas de Fourier?

Bombas Centrifugas

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