Vibra: Vibracion en maquinas industriales

Vibraciónes en máquinas industriales

Una vibración mecánica puede describirse como el movimiento de un cuerpo sólido alrededor de una posición de equilibrio, sin que se produzca desplazamiento "neto" del mismo. Todos los cuerpos presentan una señal de vibración en la cual plasman cada una de sus características. De acuerdo a esto, las máquinas presentan su propia señal de vibración y en ella se encuentra información relativa a cada uno de sus componentes. Por tanto, una señal de vibración capturada de una máquina se compone de la suma de la vibración de cada uno de sus componentes.

Suma de vibraciones simples

Por lo general las máquinas industriales presentan un tipo de vibración denominado compuesto, en el cual es la suma de varias vibraciones simples o bien una onda sinusoidal. Esta suma de vibraciones simples están asociadas a los componentes internos de la máquina que están en movimiento. Teniendo esto en cuenta, se deduce que, en general, la forma de onda de vibración de una máquina puede llegar a ser muy compleja.

Vibración aleatoria

También existen otros tipos de vibraciones como son la vibración aleatoria, los golpeteos intermitentes y la modulación. La vibración aleatoria no cumple con patrones concretos que se repiten constantemente o es prácticamente imposible detectar donde comienza un ciclo y donde termina. Estas vibraciones están asociadas generalmente a turbulencia en sopladores y bombas, a problemas de lubricación y contacto metal-metal en elementos rodantes o a cavitación en bombas.

Vibración aleatoria

Golpeteos intermitentes

Los golpeteos intermitentes están asociados a golpes continuos que crean una señal repetitiva. Estos se encuentran más comúnmente en engranajes, rodamientos, en el paso de las aspas de un impulsor o ventilador, etc. Este tipo de señales tiende disminuir hasta extinguirse debido a que hay un amortiguamiento. Como se ha mencionado antes, el análisis de estas vibraciones nos dan una idea del estado de la máuina y su funcionamiento.

Golpeteos intermitentes

Análisis de vibraciones en máquinas industriales

El análisis de vibraciones es el proceso de medición de los niveles y frecuencias de vibración de la maquinaria industrial, y a la utilización de esa información para determinar el estado de la máquina y sus componentes ya que identifica, predice y previene fallas mecánicas y/o eléctricas. Hay varias fallas características en la rotación de las máquinas que se pueden identificar mediante la medición y el análisis de la vibración generado por la máquina, tales como: descalibración, desalineación, ejes doblados, alteraciones de la malla del engranaje, mal estado de los cojinetes y rodamientos, perturbaciones en el paso de la hoja, perturbaciones en el paso de las paletas, sujeción adecuada del equipo, fallas electromagnéticas, recirculación y cavitación, fallas en el motor (rotor y estator), entre otros.

Uno de los métodos más utilizados para el análisis de vibraciones es la transformada de Fourier (FT), en donde el espectro obtenido identifica y cuantifica los componentes de frecuencia de vibración. La utilización del espectro en máquinas rotatorias permite asociar ciertos componentes de frecuencia con partes mecánicas específicas. Las principales técnicas de análisis son: Amplitud vs Tiempo (forma de onda), Amplitud vs Frecuencia (espectro), Amplitud vs Frecuencia vs Tiempo (diagrama de cascada), Amplitud y Fase vs RPM (diagrama de Bode), Amplitud vs Fase (diagrama de Nyquist), Patrones de órbitas.

Análisis dominio del tiempo y de la frecuencia

Las vibraciones pueden ser examinadas en dos dominios, el dominio del tiempo y el dominio de la frecuencia. La obtención en estos dominios, es realizada electrónicamente mediante instrumentos de medición, hardware y software, en donde la vibración es registrada como una señal eléctrica, que es proporcional al fenómeno mecánico que se está midiendo.La existencia de la herramienta matemática conocida como la Transformada Rápida de Fourier (FFT), permite analizar las vibraciones en el dominio de la frecuencia. Esta herramienta posibilita la descomposición de una señal en sus componentes fundamentales, obteniendo como resultado el llamado espectro de las vibraciones.

La vibración que en la práctica se mide no solo depende de las fuerzas cíclicas internas, también depende de la rigidez y la atenuación de las vibraciones en la máquina. Esto se conoce como impedancia mecánica. Los parámetros de las vibraciones mecánicas en máquinas rotativas son:

• Amplitud Pico: Es la amplitud máxima de la señal desde el punto de equilibrio.
• Amplitud Pico-Pico: Es la diferencia desde el valor pico negativo al valor pico positivo.
• Amplitud RMS: Es la raíz cuadrada del promedio de los cuadrados de la señal. En el caso de una señal senoidal pura, el valor RMS es 0.707 veces el valor pico.
• Período (T): Es el tiempo que el sistema necesita para completar un ciclo, es decir, cuando el sistema alcanza la posición inicial viniendo de la misma dirección.
  

también se hace un análisis de la frecuencia , es dcecir del número de ciclos completados en un período de tiempo, generalmente en un minuto (CPM) o en un segundo (Hz). Es importante entender el concepto de frecuencia en equipo rotativo. La forma más sencilla de entenderlo es tomando como ejemplo la rotación del eje. Como sabemos las RPM de los datos de la máquina, esta es la frecuencia de rotación del equipo. En una máquina ocurren muchos eventos en la medida en que se produce una revolución. Estos eventos ocurren intrínsecamente debido al diseño de la máquina y su función. Las frecuencias de esos eventos dependen normalmente de la frecuencia de rotación y pueden ser calculados y visualizados en los patrones de vibración de una máquina