Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de
Clase ICAPITULO ICONCEPTOS BSICOS DE LAS VIBRACIONES
MECNICASMovimiento vibratorio. Movimiento vibratorio, se refiere a
las oscilaciones de los cuerpos y, a las fuerzaasociadas con ellos.
Todos los cuerpos que poseen masa y elasticidad son capaces
devibrar. La mayora de las mquinas y de las estructuras
experimentan vibracin astacierto !rado, y su dise"o, requiere
!eneralmente consideracin de su conductaoscilatoria.#$%n mecnica
suponemos que las oscilaciones de los cuerpos son peque"as¶
poder aplicar las iptesis necesarias en su estudio y evitar
desa'ustes, averas,da"os o roturas. (or lo consi!uiente las
vibraciones pueden tener su causa enexcitaciones mecnicas,
fluidodinmicas, el)ctricas, electroma!n)ticas, ac*sticas,t)rmicas,
etc., as pues un movimiento oscilatorio es sinnimo de
movimientovibratorio.Laoscilacineslavariacindeunama!nitudconrelacinaunvalor
dereferenciaqueadquierealternativamentevaloresmayoresymenoresque)ste&
pore'emplo, un elemento de mquina est sometido a tensin mecnica
+valor dereferencia, y al entrar en vibracin es sometido afati!a
oscilante.-uestro estudio se centrar en las vibraciones mecnicas
mediante elanlisisespectral, es decir, en los sistemas dinmicos con
masa, ri!idez elstica,amorti!uamientoyexcitacin+fuerzay.opar,,
aplicandoespectrosdevibracin paradeterminar su falla o posibles
fallas a estas mquinas. 1 /illiam T. Tomson, Teora de 0ibraciones
1plicaciones# (rimera %dicin. %ditorial (rentice 2all. M)xico $345.
p. $ 1Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de
Clase I1.1 Vibracin mec!nica.%l estudiodelas
vibracionesmecnicastambi)nllamado, mecnicadelasvibraciones,
esunaramadelamecnica& quetienequever
!eneralmenteconlacienciaqueestudialosmovimientososcilatoriosdeloscuerpososistemasydelasfuerzas
que se asocian con ella.De"inicin #a$%0ibracin6 es el movimiento de
vaiv)n que e'ercen las partculas de un cuerpodebido a una
excitacin7#5. (ara que un cuerpo o sistema pueda vibrar debe
poseercaractersticas potenciales y cin)ticas. %s importante
resaltar la mencin de cuerpo ysistema, ya que,si un cuerpo no tiene
la capacidad de vibrar por s solo, se puede unira otro y formar un
sistema que vibre& por e'emplo, una masa y resorte donde la
masaposeecaractersticasener!)ticascin)ticas, yel resorte,
caractersticasener!)ticaspotenciales, al unir estas dos masas se
crea un sistema vibrante.De"inicin #b$%0ibracin mecnica6 es el
movimiento de vaiv)n de las mol)culas de un cuerpoo sistema debido
a que posee caractersticas ener!)ticas cin)ticas y
potenciales7.#8.(odemosmencionar
comoe'emplosdeexcitacininstantneaal !olpeteodeunaplaca, el ras!ue
de las cuerdas de una !uitarra,el impulso y deformacin inicial de
unsistemamasaresorte, etc.
1orabiencomoe'emplodeunaexcitacinconstantetenemos el intenso
caminar de una persona sobre un puente peatonal, un
rotordesbalanceado cuyo efecto es vibracin por desbalance, el motor
de un automvil, untramo de retenedores, son una excitacin constante
para elsistema vibratorio de unautomvil, etc.2
ttp6..999.mono!rafias.com.traba'os$:.vibraciones.vibraciones.stml8;
< ;: < 5;$;. :6$= (M3 >dem 2Anlisis espectral de las
Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase
ILossistemasmecnicossimplesnosproporcionanunbuene'emplodelaaplicacin
de las ecuaciones diferenciales con coeficientes
constantes.?onsideremos el sistema mecnico 1morti!uador<
Masa< @esorte Atilizando la Be!unda Ley de -e9ton de movimiento
de
translacin6Laaceleracindecualquiercuerporgidoesdirectamenteproporcional
alafuerzaqueacte sobre l, e inversamente proporcional a la masa del
cuerpo es decir: 42aciendo el dia!rama de cuerpo libre de la masa
en el modelo4 ttp6..oc9.upm.es.in!enieriadentificacin de Dirmas de
0ibracin# 20Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en
Mquinas de Clase I&.1 Co'ector)e )ato( *ro4ramab'e(. Los
colectores de datos de ! "!ransformada de ourier #$pida%, pueden
sermuy *tiles en diversas situaciones de anlisis, estos son los
instrumentos msavanzados que pueden ele!irse para los pro!ramas de
mantenimiento predictivo&Dourier afirmaba que6 &ualquier
forma de onda sinusoidal verdadera puedecombinarse para crear una
forma de onda m$s comple'a , as mismo ocurre locontrario, cualquier
forma de onda m$s comple'a puede separarse en sus componentesde
forma de onda sinusoidal simples(#)*
LacapacidaddelaDDTnospermitequelaformadelaondadetiempocapturada por
estas unidades sea transformada en un espectro de frecuencia
yexibidaenunpeque"omonitor de(?Lentiempoactivo.
1l!unosreceptoresdeinformacinpermitenmedir
simultneamentetresdiferentesparmetros+velocidad,aceleracin y ener!a
de impulso, con la sola presin del botn !uardar. %l colector de
datos fue dise"ado para el almacenamiento de informacinproveniente
de numerosos componentes de maquinaria en una sola vuelta. 1dems,
esporttil ytienelacapacidadde!uardar lainformacinparael
anlisisposterior alre!resar a la oficina. %n!eneral, el
soft9areelaboradoparafuncionar conel colector dedatosloinstalamos
en una computadora personal, a la que se le puede car!ar una ruta o
la querecibedatosprovenientesdel colector dedatosparael anlisisdel
estadodelamaquinaria. Lamayora puedemedir parmetros
dealtafrecuencia, empleados paralaidentificacin de problemas, tales
como eldeterioro de co'inetes, dientes de en!ranedes!astados,
problemas de lubricacin, etc. 20 >bdem21Anlisis espectral de las
Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase I%l ran!odefrecuenciadel
colector dedatos promedioestlimitadopor lo!eneral a unos =; cpm +$
2z, en el extremo inferior y a unos $, C;;,;;; cpm +5C ;;;2z, en
elextremo superior, lo que puede suponer anlisis o problemas de
acopio dedatos. &.& Caracter6(tica( e(*ec6"ica( )e ca)a
in(tr/mento. %n esta seccin presentaremos parmetros comparativos de
los instrumentos
demedicin.Portabi'i)a)%Berefierealafacilidadconquesepuedetransportar
el equipodemedicinpor la planta o fabrica.
Ran4o)e"rec/enciacaracter6(tico%Fescribeenqueran!odefrecuenciaacenormalmentelamedicinel
instrumento+por lo!eneral, U.< $;S, oU.< 8dI, queequivale a
U:$S, n!. Mecnico Hames %. Ierry, (.%., Beminario de6 Mantenimiento
(redictivo y 1nlisis de Be"al para la>dentificacin de Dirmas de
0ibracin#31Di!ura 5:. Fesalineamiento an!ularAnlisis espectral de
las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase I8. %l
desalineamientoan!ular sedetectame'or
medianteuncambiodefasetransversal al acoplamiento de $4;Y en
direccin axial, tal como se ilustra enla fi!ura 55. si todos los
co'inetes se mueven en una sola direccin, mientrasque los del otro
lado se mueven en direccin opuesta, la alineacin an!ularresulta
sumamente sospecosa.De(a'ineamiento *ara'e'o%%ldesalineamiento
paralelo es la distancia perpendicular entre la lnea centralde un
e'e y la misma delotro.La fi!ura 5C ilustra este tipo de
desalineamiento, endonde presenta las si!uientes
caractersticas6..#541. %l
desalineamientoparaleloafectaprincipalmentealavibracinradial,
adiferencia de la desalineacin an!ular, que afecta la vibracin
axial.5. 1l i!ual queenlos
problemasdealineacinan!ular,laalineacinparalelaace que la fase se
aproxime a una diferencia transversal al acoplamiento de$4;Y, pero
en direccin radial +orizontal o vertical,.3. 1l
desalineamientoparaleloselese"alaconfrecuenciaenunespectrocuando 5x
rpm rebasa aproximadamente C;S de la amplitud a $x rpm, perosu
altura en relacin con $x rpm est determinada por lo !eneral por el
tipo yla construccin del acoplamiento. -o es raro que 5x rpm exceda
la de $x rpm,sobre todo cuando el desalineamiento paralelo
empeora.28 >bdem 32Di!ura 5C. Felineamiento paraleloAnlisis
espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase I:.
?uandoel desalineamientoan!ular oel
desalineamientoparalelolle!anaa!ravarse, cualquiera de las dos
puede !enerar una distribucin dearmnicas que abarcan de la :Z a
la4Z armnicas. %n este caso, el espectrode desalineamiento !rave
puede interpretarse como un aflo'amientomecnico.-.1.& Pe)e(ta'
9b'an)o:.Furantebastantesa"osyenlaactualidad,
emosconsideradoquelasmayoresfuentes de vibraciones y por
consecuencia las causas ms frecuentes de fallos an sidoel
desbalance, el desalineamiento ylas
resonancias.Binembar!oexisteotrafuenteconsiderable de vibraciones y
que tiene que ver con los pedestales de las maquinas.1 este
problema se le a identificado con el nombre de (edestal blando#,
pareceser el resultado del alabeoo de la deformacin de la
estructura de la
mquina.Lacorreccindeesteproblemanosiempreinvolucraamquinasconnivelesaltos
de vibraciones sino, tambi)n a aquellas mquinas cate!orizadas con
niveles ba'osde vibraciones, siendo posible lo!rar una mayor
disminucin de estos.%nal!unasocasiones, seintentaafinar#
lacondicindealineamientodelamaquinacuandoest enoperacin.%ste
traba'o se realiza aflo'andolospernos deancla'e de la maquina
conductora.33Di!ura 5=. @epresentacin de pedestal blandoAnlisis
espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase IMientras
se realizan estas operaciones se puede observar que al aflo'ar
estospernos el nivel de vibraciones si!ue siendo el mismo,
contrariamente lo que sucede alaflo'arotros,
paraloscualesseincrementanlosnivelesdevibracin. Binembar!o,puede
suceder que al aflo'ar un perno, los niveles de vibraciones, le'os
de mantenerseo incrementarse, disminuyan drsticamente.-.1.&
So't/ra Mec!nica.Las diferentes formas en las que la soltura
mecnica se manifiesta tiene lu!arcomo resultado del deterioro de la
condicin de ensambla'e de los elementosmecnicos que an excedido las
tolerancias de ol!ura o sencillamente se an aflo'adodebido a la
dinmica de la operacin de la mquina.#53La vibracin que !eneralmente
caracteriza a la soltura mecnica la produce
lasfuerzasdeexcitacin!eneradasporotrosproblemastalescomoel
desbalanceoeldesalineamiento.Bi fueraposiblealinear obalancear
estandopresenteel problemadesolturamecnica, los niveles de
vibraciones no sufriran cambios suficientemente
perceptibles.-.& De(ba'ance.%l desbalance ocurre cuando la lnea
central de la masa no coincide con la lneacentraldel e'e. %stee'e,
unetodos loscentrosde!ravedaddetodaslassecciones29
999.revistaciencias.com.publicaciones.%p[R1pp%DpTtQ!FeLz.pp. ;8
< $$ < 5;;3. 86:; (M34Di!ura 5J. @epresentacin de soltura
mecnicaAnlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de
Clase Itransversales que componen al rotor, que al no coincidir con
el e'e de rotacin inducira diferentes tipos de desbalance.#8;1ora
bien, es importante que se"alemos que, en todos los rotores ay un
!radode desbalance, pero, la clave radica en conocer el !rado de
desbalance tolerable queesta presenta a su velocidad de
funcionamiento especfica. Los rotores desbalanceados nos presentan
las si!uientes caractersticas6$. %l desbalance !enerara una fuerza
de rotacin uniforme que cambia de direccincontinuamente, pero que
se aplica uniforme en todas las direcciones radiales.5. ?uandoel
desbalanceesdominante, lavibracinradial +orizontal
yvertical,normalmente ser muco ms alta que la que se presenta en la
direccin axial.8. Los rotores desbalanceados presentan en !eneral
una fase constante y repetitivaen las direcciones
radiales.-.&.1. De(ba'ance E(t!tico.%l desbalance esttico es
una condicin en la que la lnea central de la masa esdesplazada en
forma paralela de la lnea central del e'e, como se observa en las
fi!uras54 y 53.%ste es el clsico tipo de desbalance que durante
a"os se a corre!idocolocando un rotor de ventilador sobre aristas o
dentro de sus co'inetes y de'ndolo!irar astalle!ar al fondo.
%stosi!nifica, quecuandosede'a!irar librementeelventilador, si el
punto de peso es desplazado en forma an!ular desde el fondo,
tenderaa rodar acia el fondo y, en el me'or de los casos, concluir
en la posicin de equilibrio,esto sucedera en el supuesto que el
rotor estuviera lo suficientemente libre para !irardentro de sus
co'inetes.#8$Lacorreccindeestedesbalanceserealizaracolocandounpesoenel
ladoopuesto a ese punto. 30 Fr. %velio (alomino Marn, Pp. ?it. p.
:C31 ttp6..999.balancetecnolo!y.com.pdf.Iasicosdelbalanceo.pdf. $C
< $$ < 5;;3. :68C (M35Anlisis espectral de las Vibraciones
Mecnicas en Mquinas de Clase I
Lascaractersticasmscomunesquenospresentaestetipodedesbalanceseresumen
a continuacin6$. ?asi
lasmismasfuerzasdedesbalanceestnpresentestantoenlacarcasainteriorcomoenlaexteriordelacumaceradel
rotor,aunquelasrespuestasorizontaly verticalvaren un poco,
dependiendo de la firmeza delsoporte encada direccin.5.
?onundesbalanceestticopuro, lafaseorizontal exterior
i!ualaralafaseorizontal interior del mismo e'e.8. Fe i!ual manera,
la fase vertical exterior casi deber i!ualar la fase vertical
sobreel mismo e'e.:. %l desbalance esttico *nicamente requiere
correccin de un solo plano, con elcontrapeso actuando a trav)s del
?K del rotor.36Di!ura 54. Fesbalance estticoDi!ura 53. Ptro tipo de
desbalance estticoAnlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en
Mquinas de Clase IC. La diferencia en la fase orizontal interior y
exterior deber i!ualar la diferenciade fase en la fase vertical
interior y exterior, y en el cambio de fase transversal
alacoplamiento deber ser mnimo, es decir, menos de =; a 3;Y si el
desbalanceesttico es el dominante.-.&.& De(ba'ance
Din!mico.%l desbalancedinmicoes, conmuco, el desbalancemscom*nsi
selecompara con cualquiera de los desbalances estticos o par, se
define como lacondicin en la que la lnea central de la masa no
intersecta ni es paralela al e'e de lalneacentral delafleca# tal
ycomosemuestraenlafi!ura53. %stedesbalancerequiere por lo menos en
dos planos perpendiculares ale'e de la lnea centralde lafleca.#85%l
desbalance dinmico presenta las si!uientes caractersticas6$. Kenera
vibracin elevada a $x rpm, pero la amplitud sobre elco'inete
exteriorpuede ser li!eramente diferente que la que ay sobre la
carcasa delco'ineteinterior. 5. 1l i!ual que en los desbalances
esttico y de par, la fase se mantiene constantey repetible cuando
predomina un desbalance dinmico.8.
1unqueladiferenciadefaseorizontal entrelosco'ineteinterior
yexteriorpodra ser una entre ;Y y $4;Y, esta diferencia debe
permanecer casi i!ual a ladiferencia de fase vertical. 32 >bdem
:6:C (M37Di!ura 8;. Fesbalance dinmicoAnlisis espectral de las
Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase I-.&.- De(ba'ance
Par.%l desbalance par es aquel en donde la condicin del e'e de la
lnea central dela masa intersecta el e'e de la lnea central de e'e
en el centro de !ravedad del rotor,como se ilustra en la fi!ura 8$.
1qu se crea un par entre los puntos de peso i!uales encada extremo
del rotor, pero a $4;Y uno frente del otro. An desbalance par
considerablelle!aa!enerar unainestabilidadseveraenel rotor
aciendoquesetambaleeenvaiv)n.#88%l desbalance par nos presenta cada
una de las si!uientes caractersticas6$. %n el desbalance par puro,
el rotor esta estticamente balanceado y no rodaraacia el fondo
cuando se le coloque en aristas. %s decir, como el punto de pesoen
la posicin $ es i!ual que el de la posicin 5, esto lleva a la
necesidad de undesbalance esttico.5.
%stedesbalance!eneravibracindeamplitudaltaa$xrpm,
enlacubiertainternayexternadelosco'inetes, peropuedeser
unpocomsaltaenunco'inete que en el otro.8. An desbalance tipo par
puede !enerar en ocasiones una elevada vibracin axial.4. La
diferencia de fase orizontal entre los co'inetes interior y
exterior seaproximara a $4;Y, esto si!nifica que, si la fase
orizontal exterior estuviera en=6;;, entonces la fase
orizontalinterior probablemente est) ms o menos en$56;;, ya que los
extremos se mueven uno frente al otro en un movimiento devaiv)n.33
>n!. Mecnico Hames %. Ierry, (.%., Beminario de6 Mantenimiento
(redictivo y 1nlisis de Be"al para la>dentificacin de Dirmas de
0ibracin#38Di!ura 8$. Fesbalance par Anlisis espectral de las
Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase I-.- Vibracin )ebi)a a
e;centrici)a).La excentricidad es otra de las causas comunes de
vibracin en la maquinariarotativa. %xcentricidad en este caso no
si!nifica TovalizacinT, sino que la lnea centraldel e'e no es la
misma que la lnea central del rotor E el centro de rotacin
verdaderodifieredelalneacentral
!eom)trica.#8:Laexcentricidadesenrealidadunafuentecom*n de
desbalances, y se debe a un mayor peso de un lado del centro de
rotacinque del otro.Ana manera para que podamos diferenciar entre
desbalance y excentricidad enestetipodemotor esmedir
lavibracinconfiltroafueramientras el motor estfuncionando ba'o
corriente. Lue!o, se desconecta el motor, observando el cambio de
laamplitud de vibracin. Bi la amplitud se reduce !radualmente
mientras el motor si!ue!irando por inercia, es muy probable que el
problema sea debido a desbalance. La excentricidad que ten!amos en
rodetes o rotores de ventiladores,
sopladores,bombasycompresorespuedetambi)ncrearfuerzasvibratorias.
%nesoscasoslasfuerzas son el resultado de fuerzas aerodinmicas e
idrulicas desi!uales que act*ancontra el rotor.34
ttp6..999.revistaciencias.com.publicaciones.%p[R1pp%DpTtQ!FeLz.pp.
5C < $$ < 5;;3. C6$C (M39Anlisis espectral de las Vibraciones
Mecnicas en Mquinas de Clase I-.0E'emento( ro)ante(
)e"ect/o(o(.Fefectos en las pistas, en las bolas o en los rodillos
de rodamientos deelementos rodantes ocasionan vibracin de alta
frecuencia& y, lo que es ms, lafrecuencia no es necesariamente
un m*ltiplo inte!ral de la velocidad de rotacin del e'e.La amplitud
de la vibracin depender de la !ravedad de la falla del
rodamiento.#8C35 >bdem C68; (M40Di!ura 85. @otor
%xc)ntricoDi!ura 88. Muestra un co'inete da"adoAnlisis espectral de
las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase INota%la vibracin
!enerada por el rodamiento normalmente no es transmitida a
otrospuntos de la mquina. (or lo tanto, el rodamiento defectuoso es
!eneralmente el que seencuentra ms cerca del punto donde ocurre el
mayor nivel de vibracin de este tipo.#8= .a''a )e Ro)amiento( <
Otra( ca/(a(Los rodamientos no fallan prematuramente a menos que
al!una otra fuerza act*esobre ellos& y tales fuerzas son
!eneralmente las mismas que ocasionan vibracin.Ca/(a( com/ne( )e
"a''a( en 'o( ro)amiento( )e e'emento( ro)ante(% ?ar!a excesiva
Dalta de alineamiento Fefectos de asientos del e'e y.o de las
perforaciones en el alo'amiento Monta'e defectuoso 1'uste
incorrecto Lubricacin inadecuada o incorrecta CAPITULO IVPASOS PARA
OBTENER UNA CORRECTA MEDICI=N DE LASVIBRACIONES MECNICAS(ara
cualquier pro!rama de vibracin es esencial que la calidad de la
informacinseabuena. Binunaapropiadarepresentacindelavibracinreal,
losresultados,conclusiones
yrecomendacionesdedia!nsticocarecerndesentido&de acuerdoaesto
los pasos iniciales en el anlisis de vibracin manual son6
>dentificacin de los picos de vibracin en el espectro y la
relacin confrecuencias forzadas. 36
ttp6..999.!uemisa.com.articul.pdf.vibraciones.pdf. ;C < ;$ <
5;$;. 56:= (M41Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en
Mquinas de Clase I
Feterminacindela!ravedaddeproblemasdemquinabasndoseenlasamplitudes
y la relacin entre los picosde vibracin.#8J2aciendo las
recomendaciones apropiadas para las reparaciones, basadas en
la!ravedad de los problemas de mquinas.(ara realizar un buen
traba'o de anlisis devibracin necesitamos apoyarnos de varias
erramientas&si los espectros de vibracinlosanalizamos en una
computadora,se necesita lo si!uiente6 una calculadora y unaKua para
el 1nlisis de (ruebas de 0ibracin para la mquina. Bilos espectros
los imprimi)ramos en papel, una re!la y un comps de diezpuntos son
necesarios para nuestro anlisis. Los datos recopilados con
anterioridad ylos promedios de datos de vibracin tambi)n son
*tiles,si estn disponibles.0.1 Se'eccin )e' */nto )e me)icin.$.
Beleccionar el puntodemedicinapropiado.<
lafi!ura8:muestratantolospuntos de medicin adecuados como los
inadecuados. (or e'emplo, los puntosde medicin deben estar lo ms
cerca posible de los co'inetes de la mquina,ay que tratar de ubicar
estos puntos dentro de la zona de car!a
delco'inete,sobremquinasconcumaceras, as
comoenmquinasconco'inetesconcomponentes !iratorios de car!a pesada
o de ba'a velocidad& si se colocan losdispositivos
decapturadentro de lazona de car!adeba'avelocidad, losrodamientos
pesadospuedenincrementar laamplituddemediciones enun$;;S o ms7.#84
5. Tomarmedicionesorizontaleslomscercaposiblealalneacentral del
e'eorizontal +paraleloal e'eterrestre,. 0erificar tambi)nqueel
transductor est)37
ttp6..999.maquinadevibracion.com.library.%ntry.aspWurlGttp6..999.maquinadevibracion.com.library.booRs.asp,
$= E ;5 E 5;$;, 368; (M38>n!. Mecnico Hames %. Ierry, (.%.,
Beminario de6 Mantenimiento (redictivo y 1nlisis de Be"al para la
>dentificacin de Dirmas de 0ibracin#42Anlisis espectral de las
Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase
Iinstaladolomscercaposibledelosco'inetes, sobretodosi
vanatomarsemedidas de aceleracin en bandas de alta frecuencia.8.
Tomar medicionesverticaleslomscercaposibledelalneacentral del
e'evertical +perpendicular alalneaorizontal terrestre,, verificar
tambi)nqueeltransductor este montado lo ms cerca posible del
co'inete. :. Tomar mediciones axiales paralelas al e'e sostenido
por el co'inete y efectuar lamedicin en el mismo punto cada vez
+ver fi!ura 8:,.C. -oasi!nar
puntosparamedicinenlminasdel!adas.d)biles, comolasdeal!unos
extremos acampanados de motor. %n este caso, es preferible acer
lasmediciones en otra parte sustancial del motor, como en la
carcasa +ver fi!ura 8:,.43Anlisis espectral de las Vibraciones
Mecnicas en Mquinas de Clase IP/nto( )e i)enti"icacin )e 'a
m!>/ina. (ara identificar los puntos de medicin de la mquina
debemos adoptarconvenciones de denominacin e identificacin de
puntos para todas las mquinas ypuntosquevayanaincluirse.
%simportanterecordar lassi!uientescuestionesaladoptar nombres
convencionales y marcarlos fsicamente en la mquina6 44Di!ura 8:.
Fia!rama que muestra los puntos de medicin adecuados y
deficientesAnlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas
de Clase Ia) -umerarlos puntos de medicinempezandodel co'inete
exterior delmotor alco'inete interior de la mquina impulsada +como
se ilustra en la fi!ura 8C,.b, Asarletras
convencionalescomolassi!uientes paraladireccindel
captador+transductor,6 -ombre Fireccin de medicin1 1xial2
2orizontal0 0erticalc, (araacer mediciones
enunamquinaorientadaverticalmente+comounabomba vertical, las dos
medidas radiales en cada rodamiento sern en direccinorizontal. %n
este caso es necesario conocer los puntos norte.sur y este.oestede
la mquina. 45Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en
Mquinas de Clase I46Di!ura 8C.>lustracin de una mquina
e'emploAnlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de
Clase I0.& Ran4o )e me)icin.%specificar el lapso de frecuencia
ptimo para cada punto de medicin en cadamquina. %s muy
importanteconocer las frecuencias deori!ende vibracin quepueden
ocurrir en cada mquina, como las frecuencias de co'inete, de
en!ranes, depasodeaspas, etc., as mismo, sedebenconsiderar
estasarmnicasdedicasfrecuencias.%n!eneral si
noestinvolucradaunaca'adeen!ranes, lasmquinasconco'inetes con
componentes !iratorios requieren de una DMVQ de unas :;x a C;x rpm,
entanto que lasmquinas con co'inetes de man!uito requieren una
frecuencia mxima deslo 5;x rpm +en el caso que las velocidades sean
mayores de $,C;; rpm,.#83Bin embar!o, ay casos especiales que
requieren lapsos de frecuencia mucoms altos, por e'emplo,
consid)rese el ventilador impulsado por en!rana'e +fi!ura 8=,.
1este ventilador lo impulsa un motor que funciona a 8,C4; rpm&
sin embar!o, se empleauna unidad de en!rana'e para aumentar la
velocidad de su e'e a =,;4= rpm. Febido aque un en!rane tiene =4
dientes y otro :;, La frecuencia de en!rane +-*m. de dientes xrpm,
es de 5:8,::; cpm.1s mismo, el co'inete B\D 555$5 se usa en una
fleca de salida de un en!ranecon frecuencias por defecto del
co'inete, como se apunta en la fi!ura 8=.#:;39 >bdem 40
>bdem47Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas
de Clase ILa fi!ura 8J nos muestra un espectro tomado con una
DMVQsituada a $5,;;;cpm. %ste intervalo de frecuencia comprende un
mximo de tres armnicas develocidad del motor, pero slo la
frecuencia de velocidad de funcionamiento del en!ranede salida y el
ventilador +=,;4= rpm,& cabe mencionar que no ay nada anormal
en esteespectro. %l motor, el ventilador y las frecuencias 5x del
motor estn presentes, pero noanivelesquepudieran!enerar
preocupacinyenlasqueseinformarqueestamquina est en condiciones
Iuenas# o 1ceptables#. 48Di!ura 8=. >lustracin de ca'a de
en!ranes impulsada por motor para accionar un ventiladorAnlisis
espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase ILa
fi!ura 84 muestra el mismo punto de medicin de la misma
mquina+posicin = de la fi!ura 8=,, como la !rfica de la fi!ura 8J,
aorala DMVQ se incrementa 5:,;;; cpm. %sto demuestra que ay
armnicas en la frecuencia de salida de la ca'ade velocidades, lo
que indica posibles fallas en la mquina +como un li!ero
aflo'amiento,o quiz un !iro de co'inete en el e'e,.#:$Tambi)n es
importante destacar que cuando la DMVQes ms alta, la
resolucin+abilidadparadiferenciarcrestas,decrece. (orlotanto,
quizseanecesariotomarms de una medicin en ese punto, con una DMVQ
ba'a para diferenciar una frecuenciade motor 5x +J,$=; cpm, de una
frecuencia de lnea el)ctrica 5x +J,5;; cpm,, y otra DMVQalta para
captar las frecuencias por defecto de en!rane o de co'inete. 41
>bdem49Di!ura 8J. %l espectro de ;bdem 50Di!ura 84. %l espectro
de ;bdem 61Di!ura :J. %tapas en la conversin de una vibracin a un
espectro de DDTAnlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en
Mquinas de Clase I1.& Revi(in )e Prob'ema( me)iante e' an!'i(i(
e(*ectra'. 1unque contemoscon bastante material acerca de cmo
dia!nosticar problemasde maquinaria mediante anlisis de vibracin,
en realidad es que poco es elconcerniente a como especificar bandas
de alarma de espectro efectivas en distintostipos de maquinaria.
%stas bandas de alarma de espectro se ofrecen aora dentro
desoft9ares,que atienden alcampo delmantenimiento predictivo, y
!racias a estos setienelaposibilidaddedetectar
numerososproblemasdemaquinaria, quedeotramanera pasaran
desapercibidos. %n elproceso de deteccin y anlisis, eluso de estas
bandas de espectro leayudaalusuario a usar y aorrar miles de
dlaresen !astosde mantenimiento y acrear un efecto si!nificativo en
el me'oramiento del rendimiento de la planta. %l usuarionecesita
primero saber que su mquina tiene un problema& lue!o, debe
tomar los pasospertinentes para dia!nosticar tanto el ori!en del
problema como la !ravedad de este.#:4 (or
otrapartelasbandasdealarmadeespectro+cuandoselesespecficaadecuadamente,
son quiz una de las erramientas ms importantes en el arsenal
delmantenimiento predictivo actual para detectar problemas
potenciales serios que podranevolucionar en la maquinaria. %n la
actualidad, por el anlisis espectral, aunque nos fuera posible
obtener lasreconocidas especificaciones perfectas de vibracin
total#, aun se!uiranevolucionando problemas potenciales !raves en
las maquinas, e incluso as tener unefecto insi!nificante en el
nivel de vibracin total. Bin embar!o, estos mismosproblemas podrn
advertirse en el espectro de DDT. (ero, si no ubiera nin!*n
sistemade alarma de espectro para detectar la presencia de un
problema, el usuario quiz solose dara cuenta de su existencia
cuando ubiera un da"o considerable, no solo en uncomponente de
maquinaria, sino quiz mucos otros. 48 Fr. %velio (alomino Marn Pp.
?it.p. =C62Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas
de Clase I(roblemascomoel deteriorodeco'inetesyen!ranes,
fallasel)ctricas, etc.,quiz no las detecten durante cierto tiempo
aquellos que dependen exclusivamente
delosniveles!eneralesparaladeteccindefallas. (or e'emplo,
unafrecuenciadedefecto de co'inete puede elevarse por un factor de
:x a partir de ;.8 a.$5 pul!.se! ycasi no ocasionar nin!*n cambio
en la totalidad si las amplitudes a $x y 5x rpm
fueran,supuestamente, de;.8Cpul!.se!y .5;pul!.se!,respectivamente,
+en estecaso elincremento :x debido a la frecuencia delco'inete
sera un incremento definido por lavibracin del efecto del co'inete,
la simple totalidad no sera lo suficientemente sensiblepara
evidenciar que ay un verdadero cambio,.#:3Ananecesidadelemental
dequeespecifiquemoslasbandasdealarmadeespectro efectivas es tener
una firme compresin de que problemas podemos detectarmedianteel
anlisisdevibracinel modoenquepuededetectarsey, encasodedeteccin,
como determinar la !ravedad de los mismos. 2oy en da podemos
evaluarcuestiones como el estado del equilibrio, la alineacin, la
condicin de los co'inetes ydel en!rana'e, el estado de la
instalacin el)ctrica, etc., en el anexo $ se presenta
elconocimiento ptimo paracomo dia!nosticar me'or estos problemas.
1.&.1 Dia4no(tico )e 'a vibracin.1l establecer
lasbandasdealarmadeespectroparamaquinas, ayciertascuestiones
importantes que se deben comprender. %n primer lu!ar, se debe saber
quefrecuenciasobli!adasse!eneranpor
situacionescomodes!astedecomponentes!iratorios deco'inetes,
des!astedelas tasas deco'inetes, irre!ularidades enlosen!ranes,
fallas el)ctricas, desalineacin, desequilibrio, etc.
%nse!undolu!ar, setendr que saber entonces que parmetro de vibracin
+desplazamiento, velocidad oaceleracin, detectar me'or los
problemas que observar )l en sus mquinas, y, por*ltimo, debe saber
cuntas lneas de DDTtiene que usar la presencia de talesproblemas.
49 >n!. Mecnico Hames %. Ierry, (.%., Beminario de6
Mantenimiento (redictivo y 1nlisis de Be"al para la>dentificacin
de Dirmas de 0ibracin#63Anlisis espectral de las Vibraciones
Mecnicas en Mquinas de Clase ILos espectros de desplazamiento acen
un buen traba'o en +y es el parmetroms sensiblea, mediciones
defrecuencia ba'a, enespecial deba'o de los=;;cpm,a*n no es
apropiada para detectar problemas que tienen una frecuencia
naturalmsalta, como en los componentes !iratorios de los co'inetes
y el des!aste del en!rana'e.#C;(ore'emplo,
consideremosunventiladorimpulsadoporbandaconunmotornominalde 8,=;;
rpm que tiene una amplitud de frecuencia con un !rave defecto
deco'inete de .8; pul!.se!+cresta, a =;;,;;; cpm, as como una
amplitud de .8; pul!.se!enlavelocidaddefuncionamiento+$xrpm,,
todoestoobtendramossi seusaraeldesplazamiento de cresta a cresta
para evaluar esta mquina.La fi!ura :4 muestran que el nivel de .8;
pul!.se! a =;,;;; cpm corresponderaa una en!a"osa amplitud ba'a de
solo ;.;$ mil a =;,;;; cpm, en tanto que la vibracin50 >bdem
64Di!ura :4. ?omportamiento de la severidad con la frecuencia y
frmulas de conversinAnlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas
en Mquinas de Clase Ide velocidad de funcionamiento sera de
$.C3mils a8,=;;rpm. Ma que las alarmasnormales para esta mquina se
estableceran a unas 5 mils, la vibracin de velocidadde
funcionamiento de 8,=;; rpm sera claramente visible en un espectro
de amplitudlineal, perolos=;,;;;cpmdelafrecuenciadeco'ineteno.
%stoaportaraunfalsoaspecto de se!uridad respecto al estado del
co'inete.#C$-osotros como usuarios no advertiramos la presencia de
la cresta por defectodel co'inete y, en consecuencia, no
podramosdeterminar su ori!en. (or otra parte, elespectro de
velocidad, nos mostrara claramente la cresta de frecuencia del
co'inete y
lapresentaraconlamismaamplitudelevadaquelavelocidaddeoperacin+pero,
enrealidad, con una severidad muco ms !rave que aquella a $x rpm,.
%n otro e'emplo aunque el desplazamiento sera el me'or indicador
deldesbalance o desalineacin en una mquina que funciona a solo 8;;
rpm, si nuestrointer)sprincipal comousuariosfueseconocer
lacondicindeloscomponentes!iratorios del co'inete, de nueva cuenta
el me'or parmetro que podra utilizarse sera lavelocidad.1
menudoesteesel casoconlasmquinasparapapel yotras!randesmquinas de
velocidad ba'a. (or otra parte, los espectros de velocidad tambi)n
tienen sus limitaciones. (ore'emplo, supn!ase que un compresor
com*n de aire centrfu!o funciona a 8,C4; rpm ytiene un en!rane
principalcon 8:: dientes. %sta mquina tendra una frecuencia
+depaso, fundamental +KMD,por sussi!lasenin!l)s, del en!ranede$,
58$,C;;cpm+5;,5C52z,. La experienciacon estetipo demquinaindicaal
usuarioquenoslodebe evaluar la amplitud en la frecuencia de dentado
de en!rane, sino tambi)n en lase!unda y tercera armnica KMD. An
buen con'unto de en!ranes con buenacondicionamiento y bien
alineados tendr por lo !eneral un nivel de casi =! +cresta, a5x
KMDdeunos 5, :=8,;;;cpm+:$,;C;2z,. Bi enestos en!rana'es
fueranaevolucionar problemas concretos al incrementar la amplitud
$; veces ms a =;! en 5x51 >bdem 65Anlisis espectral de las
Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase IKMD, esto correspondera a
una velocidad de cresta de .;43 pul!.se! +y a undesplazamiento de
cresta a cresta todava ms en!a"oso de solo .;;;J; mil,.#C5 (or
lotanto, el me'or indicador
quetenemosparaproblemasque!eneranfrecuencias efectivas en estas
re!iones de frecuencia alta, sobre todo arriba de 8;;,;;;cpm, es la
aceleracin. Bin embar!o los espectros de velocidad nos resultan ser
el me'or indicador de lainmensamayoradeproblemasqueocurrepor
lo!eneral de4;Sa3;Sdelasmquinas !iratorias. La inmensa mayora de
los instrumentos son los que realizan lasmediciones@MB,
ylasconviertenalavelocidad+oaceleracin,decrestaconslomultiplicar la
medida de amplitud de cada frecuencia por $.:$: +,.%n las mquinas
que requieren estos parmetros, podemosespecificar bandassimilares
tanto para el desplazamiento como para la aceleracin. Lue!o
entonces, serimportante tomar en cuenta la forma en que vara
eldesplazamiento y la aceleracincon la frecuencia. (or e'emplo,
supon!amosque al usar la velocidad el usuario fuera afi'ar el nivel
de alarma para $x rpm a .8; pul!.se!,y las alarmas para 5x y 8x a
la mitadde esta medida, esto es, a .$C pul!.se!. Ma que
eldesplazamiento vara en relacindirecta con la velocidad, pero de
forma inversa con la frecuencia, si el usuario establecela alarma
de desplazamiento $x rpm a = mils, necesitar establecer el nivel de
alarma5x rpm a una cuarta parte de la de $x rpm +$.C mils, y la
alarma 8x rpm a slo una sextaparte de la de $x rpm +$ mil,. (or
otra parte, si con la misma mquina deseramos acer una conversin
develocidad a bandas de aceleracin, tendra que relacionar una
armnica con otra demanera inversa a la que se si!ue con el
desplazamiento. (or e'emplo, si las alarmas develocidad para 5x y
8x rpm se an fi'ado a la mitad correspondiente a la de $x rpm,tendr
que establecer la alarma de aceleracin que est a 5x rpm al mismo
nivel que la52 >bdem 66Anlisis espectral de las Vibraciones
Mecnicas en Mquinas de Clase Ide $x rpm, pero la alarma 8x rpm
tendr que fi'arla a C;S ms alta que la que esta $xrpm. %stosedebeal
ecodequelaaceleracinvaraenrelacindirectaconlavelocidad y la
frecuencia. C/an)o /(ar e' )e(*'a+amiento@ 'a ve'oci)a) o 'a
ace'eracin.?uandotratamosde analizar la vibracin de una mquina, es
necesario contarcontodalainformacinposible+tipodeco'inetes,
n*merodemodelo, n*merodedientesenen!rane, etc.,. Fesconocer
estainformacinpuedeafectar enmucolaexactitud de nuestro dia!nstico.
%n eldia!nstico de vibracin, cada uno de
estoselementosesdesumaimportancia&
lasfuerzasdelamquinatantointernascomoexternas, provocan cierta
vibracin, en ocasiones la vibracin es aceptable& en otras
noloesyprovocaunefectoadversoenel buenestadodelamquina,
tantoenelmomento del reconocimiento de la lnea base ori!inal como
en el de la evaluacin deconfiabilidad. La amplitud es uno de los
parmetros ms usados en el anlisis de vibracin.
Laamplituddevibracinesdirectamenteproporcional
alaseriedaddelosproblemaspotenciales de una mquina y es uno de los
principales indicadores de las condicionesen que se encuentra. Bin
embar!o, aunque se pueden emplear todas +desplazamiento,velocidad o
aceleracin,, casi siempre se utiliza la
velocidad.#C8Lasmedidasdedesplazamientodecrestaacrestasonpor
lo!eneral lasunidades demedicinque ms empleamos en el sistema
in!l)s, ya queestnrelacionadas directamente con las medidas de los
indicadores de caratula. %s com*nque creamos que el desplazamiento
es ms *til en los ran!os de frecuencia menores alos =;; cpm +$;
2z,. (ara evaluar la severidad de la vibracin, es necesario usar
lafrecuencia 'unto con el desplazamiento. %sto es, determinar
simplemente que lavibracin a $x rpm equivale a 5 mils +5C.: Microns
?resta, no es informacin suficienteparasaber si
estas5milssonunindicadorbuenoomalo. (ore'emplo, 5milsde53 Fr.
%velio (alomino Marn, Pp. ?it.p. =:67Anlisis espectral de las
Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase Ivibracin de cresta a
cresta a 8,=;; cpm, son muco ms nocivas que 5 mils a 8;;cpm. (or lo
tanto, el desplazamiento como *nico dato no posibilita la evaluacin
de laseveridad de la vibracin a trav)s de un ran!o de frecuencia de
espectro completo. Balvo por que nos favorece ran!os de frecuencia
ms altos, la aceleracin tienedesventa'as seme'antes al
desplazamiento. %n t)rminos de severidad o de criterio deda"os, la
aceleracin tambi)n depende de la frecuencia. (or e'emplo, una
medida de5! a $4,;;; cpm es muco ms !rave que la misma 5! en una
frecuencia de $4;,;;;cpm+8,;;; 2z,. %l uso de la aceleracin se
recomienda en !eneral cuando las fuentesde una mquina !eneran
frecuencias por encima de los 8;;,;;; cpm +C,;;; 2z,. %stasfuentes
pueden incluir frecuencias del en!rana'e +n*mero de dientes x
rpm,,frecuencias de paso de aspas +n*mero de aspas x rpm,, etc. no
ay que olvidar que enmucos casos las frecuencias !eneran armnicas
+o m*ltiplos, de las mismasfrecuencias. (or otra parte la velocidad
no depende tanto de la frecuencia en el ran!o de los=;; a $5;,;;;
cpm +$; a 5,;;; 2z,, y es por lo !eneral la unidad empleada cuando
lasfuentes de vibracin dentro de una mquina !eneran frecuencias
dentro del ran!o delos8;;a8;;,;;;cpm+CaC,;;;2z,.
Lasamplitudesdevelocidadserelacionandirectamenteconlacondicindelamquina,
sinimportarqueest)enel ran!odefrecuencia de los =;; a $;;,;;; cpm
+$; a $,=J; 2z,. %sto es, creencia !eneral queuna mquina que
funciona a una velocidad de operacin de .8; pul!.se! a,
di!amos,$,4;;rpm,
estsu'etaalamismaseveridadqueotramquinaquetraba'aaunavelocidad de
operacin de .8; pul!.se! a $;,;;; rpm.#C: Com*ren(in )e /n e(*ectro
)e vibracin.An espectro es una representacin !rfica de la vibracin
en eldominio de lafrecuencia, con la amplitud de la vibracin
+desplazamiento, velocidad y aceleracin, enel e'e-
ylafrecuenciaenel e'e,+cpmo2z,. Lafi!ura:3esune'emplodeun54 0iercR,
@. \.1nlisis de 0ibraciones#, Xuinta %dicin, McKra9 2ill. M)xico
$34;.p. 4=68Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en
Mquinas de Clase Iespectro. Bin embar!o no es posible determinar
cuanta frecuencia tiene la vibracin nien qu) frecuencia est el
fallo.#CC %n la fi!ura C; mostramos elmismo espectro, pero contiene
las unidades demedidaeinformacindeidentificacinadicionales.
1dvi)rtasequeel e'e,estdelineado en cpm con una frecuencia mxima
+DMVx, de $5,;;; cpm& el e'e M, por otraparte, est delineado en
pul!.se! de vibracin con .C; pul!.se! cresta.divisin +con
;.C;pul!.se! por divisin por $; divisiones, lo que da por resultado
una escala de 1mplitud?ompleta de .C;; pul!.se!,. %n este espectro
tanto la escala orizontal como la verticaltienen$; divisiones, cada
una delas cualesocupa unad)cima partede los $5,;;;cpm. 55
ttp6..999.abdem 76Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en
Mquinas de Clase Ipara elimpulsor como para los componentes de este
tipo de mquinas !iratorias en!eneral, las que estn equipadas
concomponentes !iratorios y co'inetes de man!uito,respectivamente.
Los casos ? y F son casos especiales, cuyo propsito es
detectarproblemas el)ctricos potenciales del motor. La columna
.rec/encia m!( baAa )e ban)a@especfica a que frecuencia
debecomenzar cadabanda,
entantoquelacolumna.rec/enciam!(a'ta)eban)a@muestradndedebeterminarcadabanda+pore'emplo,
de=;;a$,;;;cpm#,. %n!eneral, no se deben de'ar espacios entre las
bandas niestas deben sobrepasar losniveles establecidos. +-o
obstante, al!unos analistas que emplean bandas de potenciaprolon!an
en ocasiones una banda de principio a fin de un espectro completo a
fin deque el sistema calcule el -ivel total de espectro#, y despu)s
comparan este con el niveltotal proporcionado de forma
independiente por su instrumento,. %nse!uida, la columnaintitulada
A'arma )e ban)a especifica cun alto debe colocarse el nivel de
alarma decada banda. ?ada uno de los casos especifica la frecuencia
mxima +DMVQ,, la que siempre seproporciona 'unto con el ttulo del
caso. 1s, cada caso indicar donde fi'ar el ran!o defrecuencia yel
nivel de alarma de cada banda, y describir que cubre cada banda
+pore'emplo,frecuencia por defecto de co'inete, frecuencia de
en!rana'e, etc.,. %l caso 1 seanalizarendetalleparailustrar
lat)cnicadeespecificacindebandadealarma,mientras que slo se
ofrecern los aspectos destacados de los casos resaltantes. 1
lasdiscusiones se le ofrecen varios e'emplos para ilustrar un poco
ms la forma en quedeben aplicarse estas t)cnicas. Ca(oA%
M!>/ina4enera'
concoAinete()ecom*onente(4iratorio((ina(*a(rotatoria(#motore(@
B/(i''o(@ me)icione()e"rec/enciam!(baAa)ecaAa()een4rane@
etc?tera$%l caso 1 es procedente para el impulsor y los componentes
impulsados de unamplio ran!o de mquinas !iratorias !enerales de
procesamiento y uso prctico,77Anlisis espectral de las Vibraciones
Mecnicas en Mquinas de Clase Iequipadas con co'inetes decomponentes
!iratorios +co'inetes de bolas, de rodillos o dea!u'as,. (ara
co'inetes con componentes !iratorios comunes, el ?aso 1 especfica
unespectro con una frecuencia mxima +DMVQ, de unos :;x rpm +por
e'emplo, para unavelocidad nominal de $,4;; rpm, se debe establecer
la DMVQ a uno J5,;;; cpm,. Binembar!o, para los co'inetes de
rodillos cnicos o para los co'inetes de rodillos en formade barril,
el?aso 1 especifica una frecuencia mxima de unos de unos C;x rpm.
Larazn de esta DMVQ ms alta para este tipo de co'inetes es el eco
de que, con sus!eometrasparticulares,
inerentementetienefrecuenciapordefectodeco'ineteconcomponentes
!iratorios calculados ms altas. Tambi)n debe notarse que si la
velocidades inferior a $,J;; rpm, DMVQ debe fi'arse ms alta que :;x
rpm. La razn de esto
esase!urarquelosespectrosdise"adosparaestamquinadetectenunco'ineteconcomponentes
!iratorios slo en la se!unda de las cuatro etapas de falla por las
quedebe pasar normalmente en vez de esperar demoras en la vida del
co'inete antes deque se detecten problemas.#C3%s importante que
observemos no establecer la DMVQa menos de 8Cx rpm& yaque si la
DMVQse establece demasiado ba'a, puede !enerarse un espectro que
pase poraltototalmente laevolucinde
undes!astepotencialmente!ravedeco'inete, sobretodo durante las
etapas iniciales. (or otra parte si DMVQ se fi'a demasiado alta,
puede darpor resultado una frecuencia deficiente, lo que ocasionara
el dia!nstico equivocado deproblemas, pues no tendra una resolucin
de frecuencias como verdaderas armnicasde velocidad de
funcionamiento en oposicin a la frecuenciapor defecto de co'inete
ola vibracin transmitida de mquinas adyacentes. 1lconsultar el caso
1 en elanexo 8, podemos observar que cada una de lasbandas tiene un
propsito especfico y una zona de cobertura. (or e'emplo, la Ianda
$vara de la vibracin subsincrnica +deba'o de $x rpm, a la velocidad
de funcionamiento.Las Iandas 5y 8 cubren5x y
8xrpm,respectivamente.La Ianda: incluirfrecuencia ba'as por defecto
de co'inetes para la mayora de co'inetes con59 (alomino %.
>n!eniera de las 0ibraciones Mecnicas#. %ditorial M%F1. M)xico
$33=. p. =:78Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en
Mquinas de Clase Icomponentes !iratorios. Fe manera anlo!a, las
Iandas C y = incluirn armnicas defrecuencia por defecto de
co'inetes, as como frecuencia naturales de componentes deco'inetes
para la mayora de co'inetes con componentes !iratorios. Ca(oB%
M!>/ina4enera'
concB/macera((ina(*a(4iratoria(#motore(concB/macera(@ me)icione( )e
"rec/encia m!( baAa en caAa )e en4rane(@ etc?tera$%lcaso I es
parecido al1, pero es para mquinas !enerales equipadas
concumaceras. Fe manera incidental est impulsando una mquina con
elemento!iratorio, el ?aso 1 +de elemento !iratorio, se usara para
los puntos de la mquina deimpulsin, en tanto que el ?aso I +el
co'inete de man!uito, se aplicar para los puntosdel motor7#
=;Pbs)rvese que para estas mquinas con cumaceras, DMVQ se fi'a
*nicamente a5;x rpmcomparada con las :;x a $;;x rpmen mquinas con
co'inetes concomponentes!iratorios,
lasquetienenespectrosdefrecuenciamucomsaltos.1dems, al!unos
problemas potencialmente !raves pueden presentarse en
lasfrecuencias subsincrnicas de las cumaceras, incluyendo
eventualidades comorotacin y escurrimiento de aceite. La Ianda $
cubre *nicamente la vibracin sincrnica en el ?aso I, en tanto
quelas Iandas 5, 8 y : incluyen las crestas de $x, 5x y 8x rpm,
respectivamente +ver anexo8,. La Ianda C cubre el ran!o de :x a $;x
rpm, mientras que la Ianda = se prolon!a de$;.Cx rpm a DMVQ. 1qu,
de nueva cuenta, el nivel de alarma ms elevado especificadopara
cualquiera de las bandas del ?aso I ser )se a $x rpm +Ianda 5,.
Ca(o C% .rec/encia )e *a(o )e barra( e rotor )e motor e'?ctrico #e'
*/nto (im*'e(e toma *or 'o 4enera' (obre e' coAinete )e' motor
e;terno$. 60 >n!. Mecnico Hames %. Ierry, (.%., Beminario de6
Mantenimiento (redictivo y 1nlisis de Be"al para la>dentificacin
de Dirmas de 0ibracin#79Anlisis espectral de las Vibraciones
Mecnicas en Mquinas de Clase I%l propsito especfico de este punto
en cada motor es detectar la presencia defrecuencias de paso de
barras de rotor a $x y 5x, las que a menudo son acompa"adaspor
bandas laterales de frecuencia de lnea a 5x +J,5;; cpm,, e incluso
bandas lateralesde frecuencia de deslizamiento a 5x. La frecuencia
de paso de barra de rotor, es i!ual aln*mero de barrasde rotorpor
rpmde motor. Las amplitudes altas a frecuencias depasode barras de
rotor su!ieren un aflo'amientode barras de rotor y.o
excentricidadde rotor, en especial cuando estas frecuencias van
acompa"adas por 5x la frecuenciade lnea y.o bandas laterales de
frecuencia de deslizamiento a 5x...#=$.
%stosdatoslostomamos*nicamenteenunpuntodecadamotor +por lo!eneral,
en la carcasa orizontalexterior,. Pbs)rvese que la frecuencia mxima
paraestepuntoDMVQsefi'aa8,=;;cpm.1simismo,
ntesequelaIanda$comienzaa8;.;;;cpmysevaincrementandoCC,;;;cpmencadasucesivaastaalcanzar8=;,;;;
cpmen laIanda=+independientementedela velocidaddefuncionamientopara
este punto se aplica de 3;; a 8,=;; rpm,. Fe nueva cuenta cabe
recordarse quelos puntos estndar tomadostambi)nenestemotor,
evaluarnel desbalance, ladesalineacin, etc. Muy rara vez se conoce
el n*mero de barras de rotor de los motores, pero en!eneral es de
8C a 3;. (or lo tanto, la DMVQ de 8=;,;;; cpm casi siempre captar
laprimera como la se!unda frecuencias armnicas de paso de barras de
motor. %n estoscasos se recomienda espectros de $,=;; lneas con 4 a
$= promedios de espectro.Ca(oD% Me)icin)e1&@CCCc*menmotor
e'?ctrico#/n*/nto(im*'e*or 'o4enera' (e toma en e' coAinete interno
)e' motor$%l propsito deeste puntosimpleencada motor es+$,tratar de
separar lasfrecuenciasdevibracinmecnicasyel)ctricas, sobretodoel
reade$xrpm, lafrecuencia de lneas +8,=;; cpm o =; 2z, y la
frecuencia de lneas a 5x +J,5;; cpm o61 >bdem 80Anlisis
espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase I$5; 2z,,
y +5, detectar la posible presencia de bandas laterales de
frecuencia de pasode polos alrededor de las armnicas de velocidad
de funcionamiento. Muy a menudo el espectro mostrar una vibracin
alta en la conocida frecuenciade J,5;; cpm, la que podra su!erir
problemas el)ctricos. Bin embar!o, a menos que elusuario ten!a la
resolucin de frecuencia para separar las armnicas de velocidad
defuncionamiento de las frecuencias el)ctricas sincrnicas, no podr
de eco detectar lapresencia de un problema mecnico o el)ctrico, su
!ravedad y ori!en.%sto se debe aleco de que con una DMVQ de :x rpm,
elusuario no puedeseparar, por e'emplo, la cresta de velocidad de
funcionamiento de 8,CC; rpmlafrecuencia de lnea de 8,=;; cpm.#=5
(or lo tanto, si empleamos8,5;; lneas de DDT deresolucin y una
DMVQde $5,;;; cpm, es probable que pueda separar la mayor parte
deestas frecuencias mecnicas y el)ctricas, lo que depender de las
rpm del motor. (or e'emplo, si la velocidad de un motor de dos
polos es de unas 8,CC; rpm, elusuariopodraseparar
lavelocidaddefuncionamientodelafrecuenciadelneade8,=;; cpmy 5x rpm
+J,$;; cpm, de la frecuencia de lnea 5x +J,5;; cpm, mediante eluso
de slo :;; lneas y una DMVQ de $5,;;; cpm. Bin embar!o, si la
velocidad delmotor fuerams altaenel ran!odelas
8,C3;a8,C3Crpm+unafrecuenciadedeslizamiento de C a $; cpm x5 polos
G frecuencia de paso de polo de $; a 5; cpm,,requerira 8,5;; lneas
de resolucin para exibir las armnicas de velocidad defuncionamiento
y las bandas laterales de paso de polo. 1.- An!'i(i( en
)e(a'ineacin.La desalineacin es un problema muy com*n debido a la
comple'idad que sesupone alinearlose'esysus rodamientosen
formaqueno seori!inenfuerzas queproduzcan vibraciones...#=8 62
>bdem 63
ttp6..999.sinais.es.ba'asOfrecuencias.desalineacion.tml. $; < ;5
< 5;$;. J68= (M81Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas
en Mquinas de Clase I(araquepodamos reconocer unavibracindebida
aunadesalineacin enlafi!ura C5 se pueden ver picos de frecuencia
i!uales la velocidad de !iro del e'e, de doso tres veces esta
velocidad en situaciones donde este problema sea !rave. An e'emplo
del espectro de este problema se observa en la fi!ura C5, la forma
dela !rfica ser similar en las tres direcciones, variando
*nicamente la amplitud. >!ualque en todos los casos, la amplitud
es proporcional a la !ravedad del defecto& este
fallopuedepresentar altavibracinensentidoaxial ademsderadial. 1s
siemprequeexista una alta vibracin axial y radial, y si la axial es
mayor que la mitad de la radialpodemos encontrarun problema de
desalineacin. %n la actualidad !racias a novedosos aparatos, emos
podido comprobar quelas mquinas an estado operando durante mucos
a"os con niveles dedesalineamiento muco mayores de lo que
anteriormente se aba pensado. %l problema de estos altos niveles de
desalineamientoes que provocan niveleselevados de vibracin que
conducen a fallas prematuras en costosos componentes de82Di!ura C5.
%spectro debido a la desalineacinAnlisis espectral de las
Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase Ilas mquinas y demandas de
ener!a cada vez mayores. Talvez en la actualidad ladesalineacin
tambi)n sea una de las causas principales de fallas en los
co'inetes. Los problemas de desalineacin son muy persistentes oy en
da, es
importanteconsiderarvariosecosclaverelacionadosconladesalineacin6
qu)efectostiene)sta sobre la duracin de los componentes& acia
donde encausa sus fuerzaspotencialmenteper'udiciales&
culessonsuscaractersticasdeespectro+contenidoarmnico,& cules
son sus caractersticas direccionales y cules son sus
caractersticasde fase7#=: $. 0ibracin axial.< la desalineacin
normalmente ocasiona vibraciones axial y
radialelevadas+encomparacinsonel desequilibrioquecasi
siempreact*aenladireccin radial, 5. 0ibracin axial ba'a durante la
desalineacin.< aunque a la desalineacin por lo!eneral
selecalificacomoportadoradeunavibracinaxial elevada, estonosiempre
es as. (or e'emplo, se an experimentado al!unos casos en los que
ladesalineacinerael problema,
auncuandolosnivelesaxialescorrespondanslo a una cuarta parte de
aquellos que aba en la direccin radial. %sto es muyprobable
enmquinas con una predominante desviacin paralela en oposicin auna
desalineacin an!ular. 8. 1mplitud orizontaly
verticalcomparables.< %s probable que la mquina ten!auna buena
alineacin orizontal, pero una alineacin vertical deficiente, es
muyprobableque las mquinas desalineadasten!anvibracinmuco msalta
endireccin radial que en otra.:. @espuesta de vibracin radiala la
desalineacin.< podran pensarse que
silasflecasdedireccinydetransmisinestuvieranorizontalmentedesviadas,provocara
fuerzas orizontales elevadas. 1unque esto ocurre al!unas veces,
se64 >n!. Mecnico Hames %. Ierry, (.%., Beminario de6
Mantenimiento (redictivo y 1nlisis de Be"al para la>dentificacin
de Dirmas de 0ibracin#83Anlisis espectral de las Vibraciones
Mecnicas en Mquinas de Clase Iestablece, que en la mayora de los
casos las amplitudes orizontales altas sonprincipalmente
elresultado de una desalineacin vertical, y que las
amplitudesverticales elevadas son resultado de una desalineacin
orizontal. C. 0ibracin 5x rpm.< la desalineacin !enera una
vibracin 5x rpm mayor que lanormal, la que puede actuar no slo en
direccin axial, sino tambi)n en la radial.%sta se!unda armnica de
velocidad de funcionamiento la ocasiona la ri!idezasim)trica en la
mquinay sus soportes, o en el acoplamiento. =. 1rmnicas ms
altas.< la desalineacin tambi)n puede provocar !randescantidades
de armnicas que arn que el espectro aparezca como siubieraproblemas
de aflo'amiento.'ue!o excesivo. La caracterstica distintiva clave
a*nparece ser el nivel alto a 5x rpm en direccin axial. J. La fase
es elme'or indicador.< cuando ay vibracin elevada en una
mquina,sobre todo a $x y 5x rpm, el me'or indicador !eneral de
problemas dedesalineacin es la fase +esto es, la forma en que se
sacude la mquina,. Lafase distin!uir entre varias otras fuentes
potenciales de vibracin a $x y 5x rpm. 1 continuacin se presentarn
los dos tipos bsicos de desalineacin6 a$ De(a'ineacin
an4/'ar%Ladesalineacinan!ular secaracterizapor
unaaltavibracinaxial, conundesfase de $4;Y a lo lar!o
delacoplamiento. Keneralmente tendr una alta vibracinaxial con $Q y
5Q rpm son las ms comunes. %stos sntomas tambi)n pueden
indicarproblemas de acoplamiento. Ana severa desalineacin an!ular
puede excitar mucosarmnicosa$Qr.p.m.1
diferenciadelaol!uramecnicatipo8, estosarmnicosm*ltiples no tienen
!eneralmente un fondo de ruido elevado en los espectros. %ste
tipo84Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de
Clase Ide desalineacin ocurre cuando el e'e del motor y el e'e
conducido unidos en el acople,no son paralelos.#=Cb$ De(a'ineacin
*ara'e'a%La desalineacin paralela tiene unos sntomas de vibracin
similares a ladesalineacinan!ular,peromuestraunaaltavibracinradial
queseaproximaaundesfase de $4;Y en el acoplamiento,5Q
frecuentemente mayor que $Q, pero su alturarelativa con $Q viene
dada con frecuencia por el tipo y construccin del
acoplamiento.?uandoladesalineacinan!ular oradial lle!aaser severa,
puede!enerar unoselevados picos de amplitud a unos armnicos muco ms
altos +:Qbdem 91Di!ura C4. %spectro caracterstico de un
aflo'amiento tipo I y relacin de faseAnlisis espectral de las
Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase I %spacios libres
excesivos acia el interior del co'inete @evestimiento del co'inete
flo'o en su tapa @otor flo'o ?o'inete flo'o !irando sobre la fleca
%n la fi!ura C3 se ilustra el espectro caracterstico que indica
aflo'amiento tipo ?. %lproblema de aflo'amiento mecnico ms com*n es
elde tipo ?, elcualpresenta lascaractersticas si!uientes6 1. %n el
espectro ay evidentes armnicas de velocidad de
funcionamientom*ltiples, en ocasiones de $;x o asta 5;x rpm. %stas
armnicas son elresultado de impulsos y truncamiento +limitacin, en
la respuesta de la mquina.%sta consecuencia de impulso ocasiona una
no linealidad en la forma de la ondade tiempo. ?uando esto ocurre,
las armnicas m*ltiples aparecen en el espectrode la DDT resultante
+ver fi!ura C3,.5. Bi laamplituddelasarmnicassetornasi!nificativa,
estotambi)n!enerafrecuencias espaciadas a _rpm+esto es, .C;x,
$.C;x, 5.C;x, etc., o, enocasiones, incluso a $.8 rpm.8. Las
amplitudes de estas armnicas a _ rpm pueden parecer
en!a"osamenteba'as cuandoselas comparaconaquellas a$xrpmy
conarmnicas develocidad de funcionamiento. -o obstante, debe
recordarse que o debenpresentarse nin!una cresta a intervalos de _
rpm.92Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de
Clase I1.0An!'i(i( )e )e(ba'ance.%sta es una de las causas ms
comunes por la que puede existir vibracin enlas mquinas, en casi
todos los elementos es fcil encontrar un pico en el !rfico
deamplitud frente a frecuencia, que denote un peque"o
desequilibrio7J5# Lafi!ura =; nosmuestraunespectroclsicodebidoal
desbalance. %l desbalanceocurrecuandolalnea central de la masa no
coincide con la lnea central del e'e, como se puede ver msadelante.
%ntodos los rotores ay al!*n!radodedesbalance, laclave consiste
enconocer el !radodedesbalancetolerablepor el tipoparticular
demquinaasuvelocidad de funcionamiento especfica. 72 Fr. %velio
(alomino Marn, Pp. ?it. p. =493Di!ura C3. %spectro caracterstico de
un aflo'amiento tipo ? y relacin de faseAnlisis espectral de las
Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase I(ara conocer la
cantidadde desequilibrio ay que encontrar la amplitud de lavibracin
frente a la frecuencia i!ual a $Q rpm, la amplitud es proporcional
a la cantidadde desequilibrio. -ormalmente, la amplitud de vibracin
es mayor en sentido radial +orizontal yvertical, en las mquinas con
e'es orizontales, aunque la forma de la !rfica sea i!ualen los tres
sentidos. %l desbalance puede ser definido sobre la base de
coincidenciadel e'e de rotacin y el e'e lon!itudinal principal de
inercia del rotor. %ste e'e une los dos centros de !ravedad de cada
una de las infinitas seccionestransversales que componen el rotor,
que al no coincidir con el e'e de rotacin podraninducir cuatro
tipos de desbalances. a$ De(ba'ance e(t!tico.94Di!ura =;.
1pariencia espectral del desbalanceAnlisis espectral de las
Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase I%l
desequilibrioestticotendrlamismafaseyserconstanteenambossoportes.
La amplitud debido al desequilibrio aumentar con relacin al
cuadrado de lavelocidad por deba'o de la primera velocidad crtica
delrotor +un aumento de velocidadde 8QGunincrementodevibracin de
3Q,. %stsiempre presente$Qr.p.m. ynormalmente domina el
espectro.#J8 %s producido !eneralmente por des!aste radial
superficial no uniforme enrotores, en los cuales su lar!o es
despreciable en comparacin con su dimetro. Bepuede corre!ir
colocando un solo peso de correccin del equilibrio en un plano en
elcentro de !ravedad +K, del rotor. Feber existirunadiferencia de
fases entre soportes deaproximadamente;Y,tanto en medidas
verticales como orizontales. >!ualmente, suele producirse
unadiferencia de fase de aproximadamente 3;Y entre las lecturas
orizontales y verticalesen cada rodamiento del rotor desequilibrado
+8;Y,.b$ De(ba'ance *ar.73
ttp6..999.eusten.com.1nS?8S1$lisisS5;deS5;vibraciones.pdf. 58 E ;5
E 5;$;. 86:5 (M95Di!ura =$. %spectro caracterstico de desbalance
esttico y relacin de faseAnlisis espectral de las Vibraciones
Mecnicas en Mquinas de Clase I%l desequilibriodual
produceundesfasede$4;Yentresoportesdel e'e. %stsiempre presente $Q
r.p.m. y normalmente domina el espectro. La amplitud vara
conrelacinal cuadradodelavelocidadpor
deba'odelaprimeravelocidadcrticadelrotor.#J:(uede ocasionar una
alta vibracin axial y radial. (ara corre!irlo es necesariocolocar
pesos de equilibrio como mnimo en dos planos. Pbserve que deber
existir unadiferenciadefasedeaproximadamente$4;Y
entremedidasorizontales, as comoentre las verticales. >!ualmente
puede producirse una diferencia de aproximadamente3;Yentre las
lecturas de fase orizontal y vertical en cada rodamiento +8;Y,.c$
De(ba'ance )in!mico. %l desequilibriodinmicoesel
tipodedesequilibriomsfrecuenteyesunacombinacin de desequilibrio
esttico y dual. $Q r.p.m. domina el espectro, y requiereuna
correccin en 5 planos. 1qu, la diferencia de fase radial entre
soportes puede estarcomprendida entre ;Y y $4;Y. Bin embar!o, la
diferencia de fase orizontal debe ser prcticamente i!ual que
ladiferencia de fase vertical, al comparar las mediciones entre
soportes +8;Y,.#JC74 >bdem, :6;; (M75
ttp6..999.solomantenimiento.com.articulos.equilibrado.tm. ;$ <
;8 < 5;$;. 46:; (M96Di!ura =5. %spectro caracterstico de
desbalance tipo par y relacin de faseAnlisis espectral de las
Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase I%n se!undo lu!ar, si
predomina eldesequilibrio, se produce normalmente unadiferencia de
fase de aproximadamente 3;Yentre lecturas orizontales y verticales
encada soporte +:;Y,.)$ De(ba'ance )e /n rotor en vo'a)i+o.Pcurre
en rotores que se encuentranen el extremo de un e'e. %s producido
pordes!aste en la superficie del rotor y doblamiento del e'e. %l
desequilibrio de rotor envoladizo ocasiona un alto $Q r.p.m. tanto
en direccin axial como radial.#J= Las lecturas axiales tienden a
estar en fase, mientras que las lecturas de faseradial podrn no ser
uniformes. Bin embar!o, las diferencias de fase orizontalcoincidirn
normalmente con las diferencias de fase vertical en el rotor
desequilibrado+8;Y,. 76
ttp6..999.eusten.com.1nS?8S1$lisisS5;deS5;vibraciones.pdf. 58 E ;5
E 5;$;. 86:5 (M97Di!ura =8. %spectro caracterstico de desbalance
dinmico y relacin de faseAnlisis espectral de las Vibraciones
Mecnicas en Mquinas de Clase ILos rotores en voladizo tienen un
desequilibrio tanto esttico como dual, cadaunodelos cualesrequerir
probablementesucorreccin.1s pues,casi siempresetendrn que colocar
pesos de correccin en 5 planos para contrarrestar el
desequilibrioesttico como dual.1.1 An!'i(i( en ro)amiento 3
coAinete(.Dallos en elementos del rodamiento nos dan vibracin a
unas frecuencias altasno relacionadas con la velocidad de rotacin y
de amplitud tambi)n aleatoria, acontinuacin en las fi!uras
si!uientes se pueden observar los espectros de velocidad
yaceleracin, respectivamente, de un rodamiento debolas defectuoso.
%s relativamente fcil que reconozcamos este fallo al ver la !rfica
de amplitud,asta .$C a .5C es el eco que define el iniciode la
%tapa $ de fallo. (or e'emplo la %tapa $ muestra un espectro normal
que indica unco'inete en buenas condiciones y tiene slo las tres
primeras armnicas de velocidad defuncionamiento normales en el
espectro de velocidad. La *nica evidencia de posiblesproblemas en
el co'inete es que a ener!a de impulso cerca de cero asta casi .5;
!%>.La ener!a de impulsos responde en los ran!os de frecuencia
ultrasnica del orden de5, ;;;,;;; cpm +unos 8C,;;; 2z,.#JJ77
>n!. Mecnico Hames %. Ierry, (.%., Beminario de6 Mantenimiento
(redictivo y 1nlisis de Be"al para la>dentificacin de Dirmas de
0ibracin#100Di!ura =J. %spectro de la %tapa $ en el fallo de un
co'ineteAnlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de
Clase IEta*a & #)e 1 a 1C E )e vi)a re(tante$.Los defectos de
co'inete leves comienzan a rodear# las frecuencias naturalesde los
componentes del co'inete instalados. %stas frecuencias naturales se
concentranen el ran!o de 8;,;;; a $5;,;;; cpm +C;; a 5,;;; 2z, las
frecuencias naturales de
lamayoradelosco'inetesconcomponentes!iratoriosensambladosseallanentre=;,;;;
y $;;,;;; cpm +$,;;; a $,J;; 2z,. %stas frecuencias naturales son
excitadaspor el
impactomomentneoentreloscomponentes!iratoriosylosanillos!uadelco'inete,
lo que tambi)n incrementa la respuesta de ener!a de impulsos +en
mucoscasos casi la duplican,. Furante el inicio de la %tapa 5, slo
una o ms frecuencias discontinuasaparecern en estas re!iones&
lue!o, acia el final de la %tapa 5 estas frecuencias noslocrecern,
sinoquetambi)nsemodularnconlavelocidaddefuncionamientoconforme
avanza el des!aste +estos es, ms tarde aparecern bandas laterales a
$Qrpm, por arriba o por deba'o de estas frecuencia naturales,7#J478
>bdem101Di!ura =4. %spectro de la %tapa 5 en el fallo de un
co'ineteAnlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de
Clase IEta*a - #)e 1 a 1 E )e vi)a re(tante$.%n la fi!ura =3 estn
documentadas cada uno de los tres eventos pro!resivospara la %tapa
8 +ilustrados como 1, I y ?,. Las letras que se presentan por
deba'o dele'eorizontal del
espectrodela%tapa8correspondealascrestasqueaparecendurante estos
tres eventos pro!resivos. (or primeravezlasfrecuenciaspor
defectodeco'ineterelacionadasconlosfallos en el anillo !ua interior
+I(D>,, en el anillo !ua exterior +I(PD,, en loscomponentes
!iratorios +IBD, y el armazn portabolas +DTD, aparecen en el
espectrode velocidad +evento 1,. Ms adelante dentro de la %tapa 8,
las armnicas de estasfrecuencias por defecto de co'inete aparecern
como un li!ero avance de des!aste entorno de la periferia de los
anillos !ua y.o los fallos aparecern en las de uncomponente de
rodamiento +evento I,. %n !eneral, las propias frecuencias por
defecto no son moduladas por lavelocidad de funcionamiento cuando
aparecen por primera vez. (ero cuando aumentael deterioro, la
frecuencia por defecto de co'inete sern rodeadas por bandas
laterales a$Q rpm. La ener!a de impulsos continuar asta duplicar o
triplicar su amplitud. 1l final dela%tapa8,
nosoloaparecernbandaslateralesentornodelasfrecuencias por defecto
de co'inete, sino que ms familias de bandas
lateralesaparecernalrededor
delasfrecuenciasnaturalesdeloscomponentesdeco'inete+evento ?,.#J3
?uando encontramos a los co'inetes cerca del final de la %tapa 8,
el porcenta'ede des!aste se vuelve muy impredecible. %ltiempo de
vida delco'inete depende en!ran parte de su lubricacin, temperatura
y limpieza, y de las car!as dinmicas que leimponen las fueras de
vibracin provenientes del desequilibrio, la desalineacin, etc.79
>bdem 102Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en
Mquinas de Clase I %n este punto, abr un cambio notable en el nivel
y la frecuencia de sonido, yun li!ero incremento en la
temperaturade la carcasa del co'inete. Eta*a 0 a*ro;imacin a 'a
"a''a cata(tr"ica #ca(i 1 Bora a 1 E )e vi)a re(tante$.%l nivel de
$Q rpm empieza por lo !eneral a crecer porprimera vez durante
todoel proceso de fallo de co'inete en la %tapa :, 'unto con
armnicas a 5Q y 8Q rpm.
Losnivelesdeener!adeimpulsoempiezanefectivamenteacaer,ylasamplitudesdearmnicas
defrecuenciadeco'inetemsaltas as comotambi)nlas
frecuenciasnaturales caen por lo !eneral. 1parecen mucas bandas
laterales a $Q rpm en torno delas frecuencias por defecto de
co'inete +lo que indica un marcado des!aste a todo lolar!o de la
periferia del co'inete,. %ntonces se da un cambio notable en el
paso del ruidodel co'inetey, quiz,
unaumentoimportanteenlatemperaturadelacarcasadelco'inete.#4; Lue!o,
en la %tapa :, las evidentes frecuencias naturales de componente y
pordefecto de co'inete comienzan a desparecer de eco, y al ser
sustituidas por un nivelmnimoderuido# dealtafrecuenciaaleatorio,
quepuedeextendersemucoenelespectro y borrar las crestas de
frecuencia discontinua. 80 >bdem 103Di!ura =3. %spectro de la
%tapa 8 en el fallo de un co'ineteAnlisis espectral de las
Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase I(or *ltimo, al final de
la %tapa :, la ener!a de impulsos volver a descender +amedida que
el propio co'inete falle#,& pero, 'usto antes de fallar, los
niveles de ener!ade impulsos pueden aumentar dramticamente asta C;
a $;; !%>, 'usto antes del fallofinal. 1.2A'arma( )e nive'.%s
importante que observemoslos niveles de vibracin que presenta cada
unode los puntos de la mquina, mucas veces los espectros de
vibracin puedenpresentarpicosespeciales,
peroestonorepresentaqueayaunacaractersticadefalla, ya que la mquina
puede estar operando a condiciones normales dentro de losniveles
establecidos por la norma. %l problema se presenta cuando estos
picoscomienzan a aumentar su nivel y de esta manera incrementan el
overall del punto. %xisten al!unas normas internacionales que
proponen unos
estndares!eneralesparavariostiposdemquinasynivelesdealarma.
%stosnivelespueden104Di!ura J;. %spectro de la %tapa : en el fallo
de un co'ineteAnlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en
Mquinas de Clase Iaplicarse a una !ran cantidad de mquinas, pero ay
excepciones que exi!en estudiarotras erramientas para poder lle!ar
a la conclusin del estado de
mquina.#4$?ontamosconuna!rficalo!artmicaqueencarnavaloresdeaceleracin,velocidad
y desplazamiento frente a una frecuencia especfica. Fica !rfica
contieneniveles !eneralizados de alarma. (ara aplicarlos a
diferentes mquinas, se acenecesario revisar varias caractersticas
presentadas en ellas, como son su tama"o y sucimentacin y de
acuerdo a ello, se esco!e un factor de servicio, en la tabla
mostradams adelante, se presentan unos valores tentativos de los
factores de servicio de estasmquinas. An e'emplo de norma de ran!os
de severidad de vibracin es la >BP 58J5 lacual
e'emplificalmitesdeylosfactoresdeservicioparacuatrotiposdemquinas.%stos
lmites pueden ser prcticos para mucas mquinas bsicas de proceso,
pero esimportante considerar la individualidad inerente a cada
equipo lo que ace necesariola utilizacin de otras erramientas tales
como el se!uimiento de niveles de tendencia yel respectivo istorial
de mantenimiento.#45 %l valor de severidad de la vibracin, si
laasociamos a un ran!o de clasificacinen particular, depende
deltama"o y masa delcuerpo vibrante, las caractersticas delmonta'e
delsistema, la salida y eluso que se le da a la mquina. Fe esta
forma esnecesariotomar cuentadevarios propsitos y circunstancias
concernientes alosdiferentes ran!os. @an!os de severidad de
vibracin para mquinas peque"as +clase>,, mquinas de tama"o
mediano +clase >>,, !randes mquinas +clase >>>,,
yturbomquinas +clase >0,. %n la anterior !rfica estamos
representando una de lasclasificaciones recomendadas para la
esco!encia del factor de servicio de unamquina. (ero no est dada
para todas las aplicaciones y por lo tanto puede sustituirsede
acuerdo a situaciones particulares que se presenten.81
ttp6..999.aFP.B%L%??>P-1,. (resioneysosteniendoel
P-.B%L%?Totravezparaseleccionar el tipodemedida. (resione y
sosteniendo el P-.B%L%?Tmientras colectas los datos podrmantener el
valor en la pantalla indicado por la palabra 2PLF +sostener, en
lapantalla, paradescar!ardel modo2PLFpresioneel botnP-.B%L%?T
otravez. (on!a a funcionar el motor y realice la medicin de
desplazamiento, velocidadyaceleracinen cada apoyo del e'e del motor
y lasa cumaceras del e'een lassi!uientes posiciones6 (osicin
orizontal. (osicin vertical. (osicin axial. 1notando en el dia!rama
elaborado, las lecturas correspondientes tomando encuenta lo
si!uiente6118Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en
Mquinas de Clase I -o aplicar ms fuerza que la necesaria para
impedir que el captor camine# porla superficie. Bi al sostenerlo se
siente como especie de cosquilleo es necesario aplicar mspresin
sobre la superficie.C/e(tionario$. a%xplique brevemente la
importancia que tiene la amplitud, velocidad,aceleraciny la
frecuencia en el anlisis de las vibraciones mecnicasW5. a(or qu) se
debe de acer el anlisis de las vibraciones en los apoyos de lose'es
y en tres posiciones diferentesW8. a?on que fin es utilizado el
captor de sondaW:. aFi!a que es un transductor y que importancia
tienen estos en el anlisis de lasvibraciones mecnicasW119Anlisis
espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de Clase IPRCTICA
&CONOCIMIENTO DE UN ESPECTRO DE VIBRACI=NObAetivo%Xue el alumno
se familiarice con los espectros de las vibraciones mecnicas,
ascomotambi)nconozcalainformacinqueleofreceparael
anlisisdevibracionesmecnicas.S/(tento terico%?uando medimosuna
mquina, se !enera una informacin muy valiosa que esnecesario
analizar. %l )xito de este anlisis depende de la correcta
interpretacin quese le d) a los espectros capturados con respecto a
las condiciones de operacin en queseencuentralamquina.
Anespectrodevibracin+conocidotambi)ncomo!+!ransformada #$pida de
ourier%, traza o !rafica la amplitud +en mils, pul!.se! o K]s,en
oposicin a la frecuencia +cpm o 2z,.Materia' 3Do e>/i*o
/ti'i+a)o Bimulador de vibraciones mecnicas 1nalizador de
vibraciones Proce)imiento% >nstale el equipo analizador con
todos sus accesorios. %labore un dia!rama de motor/i*o /ti'i+a)o
Bimulador de vibraciones mecnicas 1nalizador de vibraciones
122Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en Mquinas de
Clase IProce)imiento >nstale el equipo analizador con todos sus
accesorios. %labore un dia!rama de motornstale el equipo analizador
con todos sus accesorios. %labore un dia!rama de motornstale el
equipo analizador con todos sus accesorios. %labore un dia!rama de
motor/i*o /ti'i+a)o Bimulador de vibraciones mecnicas 1nalizador de
vibraciones 128Anlisis espectral de las Vibraciones Mecnicas en
Mquinas de Clase IProce)imiento >nstale el equipo analizador con
todos sus accesorios. %labore un dia!rama de
motorepbMLP@3f5%\cDrv:>vGbG8JCb9G:J4bszG$=blGesbstartG$:bumG$bitbsG$btbnidG!Rms:HCdKA/osM6btbnG$;$btbn9G$53bprevG.ima!esS8DqS8F!radosS5,
$= E ;: E 5;$;, J684 (M55, :5J$, J5ttp6..999.a