Medición y Análisis de Vibraciones
En los últimos 20 años la industria ha mejorado los procesos de mantenimiento predictivo y las herramientas utilizadas para realizarlo. En particular, la tecnología del análisis de vibraciones a evolucionado a niveles inimaginables.
¿Qué es el análisis de vibraciones? Y más importante aún, ¿qué necesitas para iniciar el aprendizaje de este? Te invito a que leas este artículo para explorarlo juntos
¿Qué es el Análisis de Vibraciones?
El Análisis de Vibración es una técnica utilizada para identificar y predecir anomalías mecánicas en maquinaria industrial, midiendo la vibración e identificando las frecuencias involucradas. Estas vibraciones son registradas por uno o varios acelerómetros y los datos son procesados por un analizador de espectro. La aplicación de esta técnica en el mantenimiento predictivo mejora en gran medida la eficiencia y la fiabilidad en la maquinaria industrial.
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Fallas que identifica el Análisis de Vibraciones
Casi todas las fallas que puede tener una máquina se pueden identificar o al menos sospechar con el análisis de vibraciones. Sólo en ocasiones se requerirán de métodos complementarios para confirmar un diagnóstico. Entre las fallas más comunes están:
- Desbalanceo
- Fallas en rodamientos
- Holgura mecánica
- Desalineamiento
- Resonancia y Frecuencias naturales
- Fallas eléctricas en motores
- Torsión de eje
- Fallas en cajas de engranes
- Cavitación en bombas
- Velocidades críticas
Encontrar un equipo de Análisis de Vibraciones
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Un equipo de análisis de vibraciones es un instrumento utilizado para medir, almacenar y diagnosticar la vibración producida por una máquina. Los equipos de Análisis de Vibraciones utilizan herramientas basadas en el FFT para medir frecuencias e identificar las fallas que las originan.
Algunos ejemplos de analizadores de de vibraciones:
Limitaciones del análisis de vibraciones
Se han hecho grandes esfuerzos para encontrar funciones que solucionen las pocas limitaciones del análisis de vibraciones. Sin embargo, existen todavía algunas que aún no se pueden eliminar.
Frecuencia máxima: Los sensores comunes tienen una frecuencia máxima de 10 a 15 kHz. Por lo tanto, si no se invierte en sensores especiales, las frecuencias superiores serán invisibles para el equipo.
Ultra bajas frecuencias: Las frecuencias muy bajas son posibles de medir, pero muy frecuentemente son pasadas por alto debido a que se requieren largas muestras que no se toman de manera convencional.
Estado del lubricante: Esta es una de las mayores limitantes del análisis de vibraciones. El estado del lubricante no se puede evaluar mediante esta técnica, únicamente se puede ver la falta de éste.
Fundamentos del análisis de vibraciones
Principios básicos
El análisis de vibraciones no requiere que desarme o detenga la máquina y por lo tanto, es un método no invasivo. De hecho, un sensor que transforma el movimiento en una señal eléctrica es el principio de un analizador de vibraciones. En segundo lugar, el analizador calcula todos los parámetros predefinidos y luego almacena esta señal.
Sensores
El sensor más común en la práctica del análisis de vibraciones es el acelerómetro, aunque existen también velocímetros y sensores de desplazamiento.
Los acelerómetros proporcionan una señal de voltaje proporcional a la aceleración de la vibración. Posteriormente, esta señal puede ser integrada para obtener la velocidad y el desplazamiento haciendo del acelerómetro el sensor más versátil.
Si quieres conocer los mejores sensores de vibración, visita esta página web: Sensores de vibración
Vibración
La maquinaria rotativa produce vibración durante su operación. La vibración se produce por la fricción y fuerzas centrífugas tanto de las piezas rotativas como de los rodamientos. Esta vibración puede ser medida e incluso, en la mayoría de los casos, escuchada.
La vibración se define como un movimiento repetitivo entorno a un punto de equilibrio. Además la vibración está caracterizada por sus variaciones en amplitud y frecuencia. Tanto la Amplitud como la Frecuencia son utilizadas para un sin número de cálculos indispensables para el diagnóstico.
Amplitud
La amplitud es la extensión máxima de la oscilación y se mide desde el punto más bajo hasta el punto más alto de la forma de onda. La amplitud está relacionada con la extensión del movimiento.
Por otro lado, el valor RMS (Raíz Cuadrática Media) refleja la cantidad de energía contenida en esta vibración. El valor RMS es el parámetro más utilizado para medir la intensidad de la vibración
Frecuencia
La frecuencia es el número de ciclos por segundo Hz (o por minuto CPM) de la vibración. Imaginemos un piano, cada nota corresponde a una frecuencia. Cuando presionas varias teclas se escucha un sonido compuesto. La frecuencia y amplitud de cada nota se suman para crear una señal compleja. Por lo tanto es importante tomar en cuenta que la vibración puede tener múltiples frecuencias y amplitudes que la componen y que obedecen a distintas causas.
Piensa que una máquina posee tantas partes mecánicas como teclas tiene un piano. Cada parte mecánica tendrá su propia huella vibratoria.
FFT?
La FFT (Transformada Rápida de Fourier) es un cálculo que descompone una señal del dominio del tiempo en todas sus frecuencias. En un gráfico FFT es fácil identificar las frecuencias y amplitudes que conforman una señal.
La FFT es la herramienta fundamental del análisis de vibraciones.
Párametros de medición
Existen 3 parámetros básicos que se le miden a la vibración y la diferencia es la importancia que cada uno le da a las frecuencias.
La Aceleración le da mayor importancia a las altas frecuencias. Es útil para ver el estado de los rodamientos y engranajes.
La Velocidad le da igual importancia a altas y a bajas frecuencias. Es la base para medir la energía destructiva de la vibración y por lo tanto la unidad más importante.
El Desplazamiento le da mayor importancia a las bajas frecuencias. Es útil para evaluar el desbalanceo dinámico, órbitas y ODS (simulación de las deformaciones en 3D).
Observa los espectros a continuación. Pertenecen a la misma señal por lo tanto verás picos a las mismas frecuencias, pero con diferentes amplitudes en cada una. Observa como cambia la importancia que cada parámetro le asigna a las frecuencias.