En términos muy simples una vibración es un movimiento oscilatorio de pequeña amplitud. 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 la información de cada uno de sus componentes. Por tanto, una señal de vibración capturada de una máquina significa la suma vectorial de la vibración de cada uno de sus componentes.
La base principal de las señales de vibración en el dominio del tiempo son las ondas sinusoidales. Estas son las más simples y son la representación de las oscilaciones puras. Una oscilación pura puede ser representada físicamente con el siguiente experimento: Imagínese una masa suspendida de un resorte como el de la figura 1a . Si esta masa es soltada desde una distancia Xo, en condiciones ideales, se efectuará un movimiento armónico simple que tendrá una amplitud Xo. Ahora a la masa vibrante le adicionamos un lápiz y una hoja de papel en su parte posterior, de manera que pueda marcar su posición. Si jalamos el papel con velocidad constante hacia el lado izquierdo se formará una gráfica parecida a la figura 1B. El tiempo que tarda la masa para ir y regresar al punto Xo siempre es constante. Este tiempo recibe el nombre de período de oscilación (medido generalmente en seg o mseg) y significa que el resorte completó un ciclo. El recíproco del período es la frecuencia (es decir F=1/P) la cual generalmente es dada en Hz (Ciclos por segundo) o también Ciclos por minuto (CPM). Estos conceptos pueden verse mas claramente en la figura 2. De esta onda sinusoidal también es importante definir la
amplitud y la fase.
La amplitud desde el punto de vista de las vibraciones es cuanta cantidad de movimiento puede tener una masa desde una posición neutral. La amplitud se mide generalmente en valores pico-pico para desplazamiento y valores cero-pico y RMS para velocidad y aceleración.
La fase realmente es una medida de tiempo entre la separación de dos señales, la cual puede ser relativa o absoluta. Generalmente es encontrada en grados.
Además de las vibraciones simples, también existen otros tipos de vibraciones como son la vibración aleatoria y los golpeteos intermitentes. La vibración aleatoria no cumple con patrones especiales que se repiten constantemente o es demasiado difícil detectar donde comienza un ciclo y donde termina. Estas vibraciones están asociadas generalmente turbulencia en blowers y bombas, a problemas de lubricación y contacto metalmetal en elementos rodantes o a cavitación en bombas (Ver Fig. 6a). Este tipo de patrones es mejor interpretarlos en el espectro y no en la onda en el tiempo. Los golpeteos intermitentes están asociados a golpes continuos que crean una señal repetitiva. Estas se encuentran mas comúnmente en los engranajes, en el paso de las aspas de un impulsor o ventilador, etc.
Hasta ahora sólo hemos visto vibraciones en el dominio del tiempo, que son señales directas de la máquina. Como ya dijimos antes, en estas señales se encuentra plasmada toda la información acerca del comportamiento de cada componente de la máquina. Pero hay un problema a la hora de realizar un diagnóstico: estas señales están cargadas de mucha información en forma muy compleja, la cual comprende las señales características de cada componente de la máquina, por lo cual prácticamente queda imposible distinguir a simple vista sus comportamientos característicos.
Existen otras formas para realizar un estudio de vibraciones, entre las cuales se encuentra mirar esta señal en el dominio de la frecuencia. Esta es la gráfica de Amplitud vs. Frecuencia y es conocida con el nombre de espectro. Esta es la mejor herramienta que se tiene actualmente para el análisis de maquinaria.
Fue precisamente el matemático francés Jean Baptiste Fourier (1768 – 1830) quien encontró la forma de representar una señal compleja en el dominio del tiempo por medio de series de curvas sinusoidales con valores de amplitud y frecuencia específicos.
Cuando se mide una máquina, se genera una información muy valiosa que es necesario analizar. El éxito de este análisis depende de la correcta interpretación que se le de a los espectros capturados con respecto a las condiciones de operación en que se encuentra la máquina. A continuación se muestra un esquema de cómo sería la captura de la información desde una máquina para luego ser analizada.
Patologias Comunes
Desbalanceo
Producido generalmente por desgaste radial superficial no uniforme en rotores en los cuales su largo es despreciable en comparación con su diámetro.
El espectro presenta vibración dominante con una frecuencia igual a 1 X RPS del rotor. Se recomienda para corregir la falla balancear el rotor en un sólo plano (en el centro de gravedad del rotor) con la masa adecuada y en la posición angular calculada con un equipo de balanceo. Debe consultar a un experto en balanceo de máquinas.
Caracterizado por altas vibraciones axiales. 1X RPS y 2X RPS son las más comunes, con desfase de 180 grados a través del acople. También se presenta 3X RPS. Estos síntomas también indican problemas en el acople. Para corregirlo, el conjunto motor-rotor deben alinearse. Debe emplearse un equipo de alineación adecuado.
PARALELA: Los ejes del motor y del rotor conducido están paralelos, pero no son colineales. Se pueden detectar altas vibraciones radiales a 2X RPS, predominante, y a 1X RPS, con desfase de 180 grados a través del acople. Cuando aumenta la severidad, genera picos en armónicos superiores (4X , 8X). Se debe alinear el conjunto para corregir el daño. Debe emplearse un equipo de alineación adecuado.
ENTRE CHUMACERAS: En una máquina con transmisión de poleas, la mala posición de las chumaceras puede evitar que el eje se acomode correctamente, lo cual genera vibraciones anormales en sentido axial y radial. Excitación del pico representativo de la velocidad (1X RPS), especialmente en sentido axial. Es necesario hacer una verificación de que las chumaceras queden completamente paralelas entre si.
HOLGURA EJE-AGUJERO: Aflojamiento de manguitos, tolerancias de manufactura inadecuadas (con juego), y holgura entre el impulsor y su eje en bombas. Causa un truncamiento en la forma de onda en el dominio del tiempo. La falla genera múltiples armónicos y subarmónicos de 1X RPS, destacándose los armónicos fraccionarios 1/2 X, 1/3 X, 1.5 X, 2.5 X,. Frecuentemente la fase es inestable y el nivel máximo tiende a una dirección notable realizando lecturas radiales espaciadas 30 grados entre si. Se recomienda verificar la colocación de los manguitos y los juegos eje-agujero cercanos al punto de medición. Igualmente, los ajustes de rotor-eje.
ROTOR EXCÉNTRICO: Fácilmente confundible con desbalanceo. Ocurre cuando el centro de rotación no coincide con el centro geométrico en una polea o engranaje. La mayor vibración ocurre a 1 X RPS del elemento con excentricidad, en dirección de la línea que cruza por los centros de los dos rotores. Para corregir la falla, el rotor debe ser reensamblado o reemplazado. (Tratar de balancear el rotor excéntrico resulta en una disminución del nivel de vibración, en una dirección, y un aumento considerable en la otra).
COMPILADOR DE DATOS
VALORES DE VIBRACION
Marca: ENTEK 1500
VALORES DE VIBRACION
Marca: ENTEK 1500
En inspección de vibración realizada a la Bomba MPP #1 de I-3, se pudo observar falla
existente en los rodamientos ubicados en el lado acople de la bomba, arrojando los siguientes Niveles de vibración
En el siguiente Grafico se puede observar el incremento de niveles de vibración dada en aceleración.
Caso Practico de Analisis de Aceite
MANTENIMIENTO PREDICTIVO. FECHA 30-07-10
Datos históricos
********************
Máquina : Pozo-7 - Bomba cavidad progresiva
Punto : A2 - reductor
Fecha Muestra Horas OLife Quim. Cont. Fe. LCont. Visc. %Visc
02-JUN-03 0.0 0.7 0.0 0.0 0.0 Ning N/D N/D
Muestra
Condición Lub. - Bueno Desgaste - Bueno
Cheq. - Ning Acción - Ning
Estimado total contenid agua 0.0000%
En Solución 0% +Emulsificda 0% +Libre 0% =100%
02-JUN-03 0.0 0.7 0.0 0.0 0.0 Ning 63.6 -6.2
Muestra
Condición Lub. - Aceptable Desgaste - Bueno
Cheq. - Ning Acción - Ning
Estimado total contenid agua 0.0000%
En Solución 0% +Emulsificda 0% +Libre 0% =100%
30-JUN-03 0.0 N/D N/D 0.3 2.0 Ning N/D N/D
ACEITE REEMPLAZADO EL DIA 26-06-03
Condición Lub. - Sin Evaluar Desgaste - Bueno
Cheq. - Microscopio, Partículas? Acción - Ning
Estimado total contenid agua 0.0000%
En Solución N/D +Emulsificada 0% +Libre 0% = 100%
30-JUL-03 0.0 9.7 8.0 0.0 0.0 Ning 57.8 -14.7
Aceite de muestra 30-07-03
Condición Lub. - Regular Desgaste - Bueno
Cheq. - Viscosidad, Disolución Acción - Ning
Estimado total contenid agua 0.0465%
En Solución 100% +Emulsificda 0% +Libre 0% =100%
Datos históricos
********************
Máquina : Pozo-11 - Bomba cavidad progresiva
Punto : A2 - reductor
Fecha Muestra Horas OLife Quim. Cont. Fe. LCont. Visc. %Visc
15-APR-03 0.0 163.7 699.1 0.0 28.0 F/NF 57.3 -15.5
regal 68
Condición Lub. - Extremo Desgaste - Extremo
Cheq. - Viscosidad, Respiradero, Disolución, Microscopio, Mecánico
Acción - Cambie aceite.
Estimado total contenid agua 0.7933%
En Solución 100% +Emulsificda 0% +Libre 0% =100%
30-JUN-03 0.0 0.1 0.7 0.0 4.0 Ning N/D N/D
ACEITE REEMPLAZADO EL DIA 26-06-03
Condición Lub. - Bueno Desgaste - Aceptable
Cheq. - Microscopio, Partículas? Acción - Ning
Estimado total contenid agua 0.0000%
En Solución 0% +Emulsificda 0% +Libre 0% =100%
02-JUL-03 0.0 N/D N/D N/D N/D N/D 303.9 348.2
Prueba de viscosidad
Condición Lub. - Extremo Desgaste - Bueno
Cheq. - Viscosidad Acción - Cambie aceite
30-JUL-03 0.0 10.7 8.1 0.0 0.0 Ning 61.4 -9.4
Muestra del 30-07-03
Condición Lub. - Malo Desgaste - Bueno
Cheq. - Ning Acción - Cambie aceite
Estimado total contenid agua 0.0518%
En Solución 100% +Emulsificda 0% +Libre 0% =100%
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