Normativa sobre vibraciones En todos los países del entorno europeo y en la mayor parte de países desarrollados existen normativas específicas que regulan las vibraciones mecánicas de la maquinaria industrial, proponiendo criterios de limitación de las mismas, delimitando los instrumentos y puntos de medida, división en grupos de máquinas, etc. Existen diferentes normativas para definir la severidad de una vibración, con respecto al daño específico que ella puede causar. Por ejemplo, un nivel de vibración puede ser muy bajo para un tipo máquina, pero puede ser inaceptable para el operario que la maneja. Existen algunas normativas que dan una indicación del estado de la máquina en función del valor global de vibración, independientemente del tipo de máquina. uc!as de las normas internacionales, son traducidas e incorporadas a las normativas de cada organi"ación nacional. Existen estándares publicados por organi"aciones tales como #merican $ational %tandards &nstitute '#$%&(, #sociación #lemana de &ngenieros ')*&( o &nternational %tandards +rgani"ation '&%+(. ambi-n ambi-n existen normas a nivel europeo 'E$( y normas nacionales '$E(. #lgunos estándares son publicados por grupos de industrias tales como, #merican Petroleum &nstitute '#P&(, #merican /ear anufacturers #ssociation '#/#(, $ational Electric anufacturers #ssociation '$E#(, etc. Clasificación de normas y guías de aplicación Normas sobre la instrumentación y sistemas de medida Normas y guías de severidad de vibraciones 0arta de 1at!bone &%+ 2342 &%+ 56758 Principales organismos de normalización Resumen de las principales normativas
Clasificación de normas y guías de aplicación #tendiendo al ámbito de aplicación podemos distinguir los siguientes tipos de de normas9
Normas Internacionales (ISO9 (ISO9 %e considera de máxima prioridad en transacciones internacionales, siendo en la práctica el punto de partida para valorar la severidad de vibraciones. El principal i nconveniente que presenta dic!a norma es su carácter general. Normas !uropeas (!N9 (!N9 *entro del ámbito de la nión Europea, las normas o directrices europeas están constituyendo en los :ltimos años la referencia a la que adecuar las c orrespondientes normas de carácter nacional. Normas Nacionales ("N!9 ("N! 9 $ormativas a nivel nacional elaboradas por la entidad privada #E$+1 '#sociación Española de $ormali"ación y 0ertificación(, normalmente a partir de las normativas internacionales y europeas. Recomendaciones y guías de fabricantes9 fabricantes9 %on recomendaciones de los fabricantes sobre los niveles de vibración permisibles por sus equipos. En la actualidad se limitan al área de la turbomaquinaria, aunque !ay una gran tendencia a exigir este tipo de información del fabricante cada ve" que se adquiere un equipo c rítico. Normas internas9 internas9 1esulta recomendable desarrollar normativas internas propias de vibraciones por ser las que mejor se adaptan a los equipos tipo de cada planta productiva. Esta es una de l as tareas más difíciles dentro del antenimiento predictivo, pero se ve recompensada a medio pla"o por los excelentes resultados obtenidos.
Normas sobre la instrumentación y sistemas de medida Estas normas se refieren a las características de los ana&i"adores de vibraciones y sensores. Engloban aspectos muy
diversos como calibración, pruebas de seguridad, agitación y de temperatura, etc.. #simismo !ay que cuidar el aspecto de los sensores, particularmente si se piensa utili"ar el aparato en "onas de fábrica potencialmente explosivas 'es decir, en este caso, tanto el aparato como el sensor !an de ser intrínsecamente seguros(. #lgunas de las normas más !abituales que suelen cumplir los aparatos y sensores de medida pueden ser9 &E0, &; y 0&%P1. n gran n:mero de aparatos de medición de vi braciones no cumplen ninguna norma internacional. /eneralmente se confía en el renombre de ciertas marcas como garantía suficiente.
Carta de Rat#bone Es la primera guía 'no norma( de amplia aceptación en el ámbito industrial.
;a carta no tiene en cuenta el tipo de máquina, la potencia y la rigide" de los anclajes. Es aplicable solamente a los equipos rotativos y no a los alternativos u otros sistemas industriales. 0uanto mayor es la frecuencia, la amplitud de vibración en despla"amiento tiene que ser menor para que se conserve la misma severidad, es decir, si un equipo vibra a 366 0P con 566 micras p=p. ;a severidad es >buena>, pero si la misma amplitud corresponde a una frecuencia de ?.666 0P, entonces la severidad es >grave>. ;a vibración a baja frecuencia es menos peligrosa que la vibración a alta frecuencia de a!í que las averías de engranajes y rodamientos, que se producen generalmente a alta frecuencia sean muy peligrosas. Este es el motivo por el que las amplitudes de baja frecuencia se miden en despla"amientos y las de alta frecuencia en velocidad o aceleración. ;a carta de 1at!bone fue creada para máquinas de bajas 1P y !oy se considera obsoleta.
Figura 33: Carta de Rathbone.
Norma ISO $%&$')&* )&@1#0&A$ E0B$&0# *E BC&$#% 0+$ )E;+0&*#*E% *E +PE1#0&+$E% E$1E 566 D 266 1E)%. @#%E% P#1# ;# E%PE0&<&0#0&A$ *E E%B$*#1E% *E E)#;#0&A$. ;as características más relevantes de la norma &%+ 2342 son9
Es aplicable a los equipos rotativos cuyo rango de v elocidades de giro está entre 866 y 52.666 1P. ;os datos que se requieren para su aplicación son el nivel global de vibración en velocidad = valor efica" 1%, en un rango de frecuencia entre 56 y 5.666 F", distinguiendo varias clases de equipos rotativos seg:n la Tabla 3.
Para utili"ar la norma &%+ 2342, basta con clasificar la máquina en estudio dentro de la clase correspondiente y una ve" obtenido el valor global de vibración entre 866 y 86.666 0P locali"ar en la Tabla 4 la "ona en la que se encuentra.
Clase *escripción
0lase &
Equipos pequeños !asta 5G HI.
0 al se & &
E qu pi os m ed oi s, d e 5G a 4 G HI o ! as t a 36 6 HI c on c im en ta ci ón e sp ec ia .l
0 l as e & &
E q uip os gr a nd e s, p or e nc i ma d e 4 G H I co n c i me nt a ci ó n r gí i da o d e 3 66 H I c on c i m en t ac i ón e s pe cai l .
0 al se & )
ur bo ma qu ni ar ia ' eq ui po s co n 1P Jv el oc di ad cr ít i ca (.
Tabla 3: Clasiicación de e!ui"os en ISO 2372.
Tabla 4: Severidad de la vibración en ISO 2372.
Norma ISO +,-')). )&@1#0&A$ E0B$&0#. = E)#;#0&A$ *E ;# )&@1#0&A$ E$ $# BC&$# E*&#$E E*&*#% E$ P#1E% $+ 1+#&)#%. Establece las condiciones y procedimientos generales para la medición y evaluación de la vibración, utili"ando mediciones reali"adas sobre partes no rotativas de las máquinas. El criterio general de evaluación se basa tanto en l a monitori"ación operacional como en pruebas de validación que !an sido establecidas fundamentalmente con objeto de garanti"ar un funcionamiento fiable de la máquina a largo pla"o. Esta norma reempla"a a las &%+ 2342 e &%+ 3K?G, que !an sido objeto de revisión t-cnica. Este estándar consta de cinco partes9 Parte 9 &ndicaciones generales. Parte $9 urbinas de vapor y generadores que superen los G6 I con velocidades típicas de trabajo de 5G66, 5766, 3666 y 3866 1P. Parte %9 aquinaria industrial con potencia nominal por encima de 5G HI y velocidades entre 526 y 5G666 1P. Parte *9 0onjuntos movidos por turbinas de gas excluyendo las empleadas en aeronáutica. Parte .9 0onjuntos de maquinas en plantas de !idrogeneración y bombeo ':nicamente disponible en ingl-s(. Este nuevo estándar eval:a la severidad de la vibración de maquinaria rotativa a trav-s de mediciones efectuadas en planta en partes no giratorias de las mismas. Engloba y amplia los estándares citados anteriormente.
;os criterios de vibración de este estándar se aplican a un conjunto de máquinas con potencia superior a 5G HI y velocidad entre 526 1P y 5G.666 1P. ;os criterios son sólo aplicables para vibraciones producidas por la propia máquina y no para vibraciones que son transmitidas a la máquina desde fuentes externas. El valor efica" '1%( de la velocidad de la vibración se utili"a para determinar la condición de la máquina. Este valor se puede determinar con casi todos los instrumentos convencionales para la medición de vibración. %e debe prestar especial atención para asegurar que los sensores est-n montados correctamente y que tales montajes no degraden la precisión de la medición. ;os puntos de medida típicamente son tres, dos puntos ortogonales en la dirección radial en cada caja de descanso y un punto en la medición axial. ;as mediciones deben reali"arse cuando el rotor y los descansos principales !an alcan"ado s us temperaturas estacionarias de trabajo y con la máquina funcionando bajo condiciones nominales o específicas 'por ejemplo de velocidad, voltaje, flujo, presión y carga(. En máquinas con velocidad o carga variable, las velocidades deben reali"arse bajo todas las condiciones a las que se espera que la máquina trabaje durante períodos prolongados de tiempo. ;os valores máximos medidos, bajo estas condiciones, serán considerados representativos de la vibración. %i la vibración es superior a lo que el criterio permite y se sospec!a de excesiva vibración de fondo, las mediciones se deben reali"ar con la máquina detenida para determinar el grado de influencia de la vibración externa. %i con la máquina detenida excede el 2GL de la vibración medida con la máquina operando, son necesarias acciones correctivas para reducir el efecto de la vibración de fondo. En algunos casos el efecto de la vibración de fondo se puede anular por análisis espectral o eliminando las fuentes externas que
provocan las vibraciones de fondo. ;a severidad de la vibración se clasifica c onforme a los siguientes parámetros9
ipo de máquina. Potencia o altura de eje.
Clasiicación de acuerdo al ti"o de #$!uina% "otencia o altura de e&e
;as significativas diferencias en el diseño, tipos de descanso y estructuras soporte de la máquina, requieren una división en grupos. ;as máquinas de estos grupos pueden tener eje !ori"ontal, vertical o inclinado y además pueden estar montados en soportes rígidos o flexibles.
/rupo 9 áquinas rotatorias grandes con potencia superior 366 HI. áquinas el-ctricas con altura de eje F JM 35G mm. /rupo $9 áquinas rotatorias medianas con potencia entre 5G y 366 HI. áquinas el-ctricas con altura de eje 586 MN F MN 35G mm. /rupo %9 @ombas con impulsor de m:ltiples álabes y con motor separado 'flujo centrífugo, axial o mixto( con potencia superior a 5G H I. /rupo *9 @ombas con impulsor de m:ltiples álabes y con motor integrado 'flujo centrífugo, axial o mixto( con potencia superior a 5G H I.
'OT(: )a altura del e&e * de una #$!uina est$ deinida co#o la distancia #edida entre la l+nea de centro del e&e , el "lano basal de la #$!uina #is#a. )a altura del e&e * de una #$!uina sin "atas o de una #$!uina con "ies levantados o cual!uier #$!uina vertical% se debe to#ar co#o la altura de e&e * de una #$!uina hori-ontal en el #is#o #arco b$sico. Cuando el so"orte es desconocido% la #itad del di$#etro de #$!uina "uede ser utili-ada.
Clasiicación segn la le/ibilidad del so"orte
%i la primera frecuencia natural del sistema máquina=soporte en la dirección de la medición es mayor que su frecuencia principal de excitación 'en la mayoría de los casos es la frecuencia de rotación( en al menos un 2GL, entonces el sistema soporte puede ser considerado rígido en esa dirección. odos los otros sistemas soportes pueden ser considerados flexibles. En algunos casos el sistema máquina=soporte puede ser considerado rígido en una dirección de medición y flexible en la otra dirección. Por ejemplo, la primera frecuencia natural en la dirección vertical puede estar sobre la frecuencia principal de excitación mientras que la frecuencia natural !ori"ontal puede ser considerablemente menor. ales sistemas serían rígidos en el plano vertical y flexibles en el plano !ori"ontal. En estos casos, la vibración debe ser evaluada de acuerdo a la clasificación del soporte que corresponda en la dirección de la medición.
0valuación
Oona #9 )alores de vibración de máquinas reci-n puestas en funcionamiento o reacondicionadas. Oona @9 áquinas que pueden funcionar indefinidamente sin restricciones. Oona 09 ;a condición de la máquina no es adecuada para una operación continua, sino solamente para un período de tiempo limitado. %e deberían llevar a cabo medidas correctivas en la siguiente parada programada. Oona *9 ;os valores de vibración son peligrosos, la máquina puede sufrir daños.
Tabla 1: Severidad de la vibración segn la nor#a ISO 563.
Principales organismos de normalización Org0
1mbito
Nombre
2irección 3eb
&E0
&nternacional '%ede en %ui"a(
&nternational Electrotec!nical 0ommission
http://www.iec.ch
&%+
&nternacional '%ede en %ui"a(
&nternational +rgani"ation for %tandari"ation
http://www.iso.org
#E$+1 España
#sociación Española de $ormali"ación y http://www.aenor.es 0ertificación
#$%&
%#
#merican $ational %tandards &nstitute http://www.ansi.org
@%&
/@
@ritis! %tandards &nstitution
*&$
#lemania
*eutsc!es &nstitut fr $ormung '&nstituto #lemán de $ormali"ación( *eustc!er &ndustrie $ormen '$ormas de http://www.din.de la &ndustria #lemana(
Q%#
Qapón
Qapanese %tandards +rgani"ation '$ormas Q&%(
)*&
#lemania
#ssociation of /erman Engineers
#P&
%#
#merican Petroleum &nstitute
Tabla 5: rinci"ales organis#os de nor#ali-ación.
http://www.bsi-global.com
http://www.jsa.or.jp/default_english.asp
http://www.vdi.de/ http://www.api.org/
Resumen de las principales normativas Org0
Código
45o 2escripción
&%+
&%+ 23422343
)ibración mecánica de máquinas con velocidades de operación entre 56 y 266 revs. ;a &%+ 2343 constituye una adaptación especial de la &%+ 2342 para motores 5K4? el-ctricos, y se aplica a motores de corriente alterna trifásica y a motores de corriente continua con alturas de eje entre 76 y ?66 mm.
&%+
&%+ 3K?G
5K7G
edida y evaluación de la severidad de vibración en grandes máquinas rotativas, in situ con velocidades de operación entre 56 y 266 revs.
&%+
&%+ 56758
5KKG
)ibración mecánica. = Evaluación de la vibración en una máquina mediante medidas en partes no rotativas. 1eempla"a la &%+ 2343 e &%+ 3K?G.
&%+
&%+ 4K5K
5KK8
)ibración mecánica de máquinas no alternativas = edidas en ejes rotativos y evaluación.
)*&
)*& 26G8
5K8?
Evaluación de vibraciones mecánicas de maquinaria rotativa. @asada en la &%+ 2342. 1eempla"ada por la &%+ 56758.
#$%&
#% 2G28
)ibración mecánica. = Evaluación de la vibración en una máquina mediante medidas 2663 en partes no rotativas. Este estándar es id-ntico y !a sido reproducido a partir de la &%+ 56758=595KKG.
&E0
ec!anical vibration of certain mac!ines Rit! s!aft !eig!ts G8 mm and !ig!er = easurement, evaluation and limits of vibration severity. &E0 3?=5?95KK8 5KK8 )ibraciones mecánicas de determinadas máquinas con altura de eje igual o superior a G8 mm. edición, evaluación y límites de la intensidad de vibración.
)ibraciones mecánicas de determinadas máquinas con altura de eje igual o superior a $E E$ 8663?= G8 mm. edición, evaluación y límites de la intensidad de vibración. #E$+1 5KK4 5?95KK4 @asada en la &E0 3?=5?, acaba de salir la revisión del 266?, denominada por #E$+1 $E E$ 8663?=5?9266? y correspondiente a la norma &E0 8663?=5?92663 )ibración mecánica. = Evaluación de la vibración en una máquina mediante medidas en partes no rotativas. @asada en la &%+ 56758=595KKG.
@%&
@% 47G3
5KK8
#P&
#P& 846
5KK3 onitori"ación en tiempo real y la protección de maquinaria crítica.
Tabla 7: Resu#en de l as "rinci"ales nor#ativas.
