curso de analisis de vibracion
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7/28/2019 Curso de Analisis de Vibracion.
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Principios Bsicos de
Anlisis de Vibraciones
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7/28/2019 Curso de Analisis de Vibracion.
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Anlisis de Vibracin
De todos los parmetros que en la industriapueden medir de manera no intrusiva, el quems informacin contiene es la medicin de
vibracionesArt Crawford
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Introduccion Por su naturaleza la vibracin es destructiva, en la maquinaria
industrial suele causar desgaste y daos catastrficos, por lo cuales importante eliminarla o controlarla en el nivel mas bajo posible. La vibracin reduce de manera importante la vida de los
componentes de maquinaria debido a la fatiga que sufren por lascargas dinmicas a que son sometidos, aunado al efecto de otros
factores como la condicin de lubricantes, temperatura, carga, etc.
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Qu es la vibracin?
La vibracin es aquel movimiento de un cuerpo conrespecto a un punto de referencia y es causado porfuerzas mecnicas indeseables
Vibracin en la flecha causado pormovimiento con respecto a lalnea de centro de chumacera
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Anlisis de
Vibracin... Principios Bsicos
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1 revolucin
T
Amplitud
0
+
-
Forma de Onda
3600 RPM = 3600 ciclos por minuto
60 Hz = 60 ciclos por segundo
1 Order = Una vez las rpm de giro
Punto pesado
Rotacin
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1000RPM
1 revolucin
T
Amplitud
0
+
-
4 aspas = Vibracin que ocurre 4 veces por vuelta4 X 1000 RPM = Vibracin que ocurre 4000 ciclos por min.
= 4000 CPM
Forma de Onda
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12dientes
1000 RPM
1 revolucin
T
Amplitud
0
+
-
12 dientes embonan en cada ciclo vuelta12 x 1000 RPM = vibracin que ocurre12,000 ciclos por min.
= 12,000 cpm = 200 Hz
Forma de Onda
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Tiempo
0
+
-
Tiempo
Tiempo
0
+
-
0
+
-
Forma de Onda
-
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Forma de Onda
0
-
+
Tiempo
La forma de onda contiene todas lasdiferentes frecuencias mezcladas.
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Forma de Onda
Ejemplo de una forma de onda
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Adquisicin de sealTransductor
EnergaTotal
FFT
Forma de onda
Espectro
Amplitud
Amplitud
Tiempo
Frecuencia
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Adquisicion de datos.Para realizar un anlisis y diagnostico de vibracin efectivo esnecesario adquirir datos de la mejor calidad, para esto se deben cuidar
los siguientes elementos.Transductor (sensor).- Seleccione el sensor apropiado de acuerdo con las frecuencias queespera.Montaje del sensor.- utilice el montaje apropiado para obtener la mejor respuesta delsensor, un montaje incorrecto genera seales que no contienen la informacin fiel del
movimiento vibratorio que se esta analizando y conduce a un diagnostico errneo. Cuandoutilice un sensores de aceleracin o velocidad trate de conseguir un montaje de perno o debase magntica para obtener el mejor rango de frecuencias posibles.Cables y conectores.- verifique que los conectores y cables de conexin entre el sensor einstrumento de medicin estn en buen estado.Puntos de medicin.- seleccione cuidadosamente los puntos de medicin, deben serposiciones donde haya una buena transmisin de la energa de la vibracin hasta laubicacin del transductor de vibracin.Instrumento de medicin.-verifique que las caractersticas de los instrumentos de mediciny anlisis sean apropiados para lo que se busca, en algunos casos el no ver lo que busca nosignifica que no este presente, pueden ser que su instrumento o sensor no lo cubran.
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Procesamiento de espectro FFT
Freq
uenc
y
Amplitude
Time
Amplitude
Time
Amplitude
Forma de onda compleja
Separacion de movimientosarmonicos simples
Espectro derivado de la FFT
FFT: Transformada Rapida de Fourier
El espectro de frecuencia es una representacion en amplitud y Frecuencia de cada movimiento armonicosimple que contiene una seal de vibracion compleja. Se transforma la seal representada en el dominiodel tiempo a una representacion en el dominio de la frecuencia. Transformacion se realiza mediante unalgoritmo numerico conocido como Transformada Rapida de Fourier (FFT por sus siglas en ingles).El espectro de frecuencias es la herramienta de diagnostico de vibracion mas popular, ya que lasfrecuencias que en el aparecen son generadas por distintos fenomenos y defectos de componentes queocurren en la maquinaria industrial, esto facilita el diagnostico.
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Dominio de la frecuencia
FFT - Transformada Rpida de Fourier Separa las frecuencias individuales Detecta amplitudes de vibracin en cada
frecuencia
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Frecuencia
1x
4x
12x
Tiempo0
+
-
Tiempo
Tiempo
0
+
-
0
+
-
Frecuencia
Frecuencia
Dominio de la frecuencia
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Un espectro tpico (FFT)
Varios picos distintivos
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Un espectro tpico (FFT)
Picos especficoscorrelacionados con
Fallas especficasen maquinaria
relativosa la velocidad del equipo
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Componentes de la vibracin
Frecuencia (quin la causa)
Amplitud (severidad de la vibracin)
Fase (cmo se mueve)
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Unidades de AmplitudLa amplitud de la vibracin se puede medir en :
Aceleracin (gs)1g = 9.81 m/s2 = 386 in/s2
Velocidad (in/sec mm/sec)
Desplazamiento (mils microns)
1 mils = 0.001 inches1 micron = 0.001 mm
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Unidades de FrecuenciaLa frecuencia puede ser medida en :
Hertz (ciclos/segundo)
Ciclos por minuto (cpm)
Ordenadas
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Parmetros de un Espectro FFTLos parmetros ms importantes de un espectro son :
Frecuencia Mxima
Frecuencia Mnima
Lneas de resolucin
Unidades de amplitud
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Fmax = baja frecuencia
Fmax = alta frecuencia
Qu es Fmax ypor qu es Importante?
Fmax es la frecuencia mxima en el espectro Si no se colecta algo, no se puede analizar
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Qu es Fmax yPor Qu es Importante?
Fmax es la frecuencia mxima en el espectro Si no se colecta algo, no se puede analizar
Por qu no colectar la mxima frecuencia posible?
Limitaciones del analizador Toma mayor espacio de almacenaje Reduce la resolucin del espectro
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Porque lo que no se ve, no se podr analizar...
Por qu preocuparse con laresolucin del espectro?
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Aceleracin(altas frec.)
Velocidad(propsito general)
Desplazamiento(bajas frec.)
Qu diferencia existe entre
aceleracin, velocidad ydesplazamiento
El rango de frecuencia de inters
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En fase:180o fuera de fase:
Comparacin de faseSe le llama angulo de fase a la diferencia en tiempo que existe entre dos omas movimientos oscilatorios de la misma frecuencia comparandolos conrespecto a una referencia seleccionada, que puede ser el punto de amplitudmaxima positiva o negativa.
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En fase: 180o fuera de fase:
Comparacin de fase
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Comparacin de fase
Amplitud-A
Tiempo0
+
-
Amplit
ud-B
En fase: 180o fuera de fase:
Tiempo
Amplitud-A
Tiempo0
+
-
0
+
-
0
+
-Amplitud-B
Tiempo
-
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Tiemp
o
0
+
-
Pulso del tacmetro
Seal de vibracin
Fase medida entre losdos
360o
Comparacin de fase
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Diagnstico defallas en equipos
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Tres reglas del diagnstico
Cada falla en maquinaria genera unpatrn especfico de vibracin.
La frecuencia de la vibracin esdeterminada por la geometra del equipo ysu velocidad de operacin.
La amplitud de la vibracin nos indica laseveridad del problema.
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Diagnstico De Fallas enMaquinaria
Desbalance Desalineamiento Holguras y desgastes Defectos en rodamientos Defectos en engranes Problemas elctricos Solturas en bases y deterioro en cimentaciones Problemas de proceso (flujo, cavitacin,etc) y muchos ms...
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Rotacin
Punto Pesado
Centro de Masa = Centro de Rotacin
Centro de Masa Lnea de Centro
Qu es Desbalance? La fuerza creada por un cuerpo rotatorio
cuando su centro de masa se desplaza de sucentro de rotacin
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Tipos de desbalance El desbalance puede ser separado en dos
componentes:
Desplazamientocausado pordesblance
Lnea de Centros
DesbalanceEje de
rotacin
Centro de Gravedad
Desbalance Esttico:Fase constante a travs delrotor
Lnea de Centros
Desbalance
Eje de rotacin Centro de Gravedad
Desbalance Tipo Par:180o de fase en extremos de rotor
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Desbalance
Caractersticas:
Altos picos radiales a la frecuencia de 1X Baja vibracin axial a la frecuencia de 1X Baja cantidad de armnicos de 1X Patrn senoidal equivalente a la frecuencia de 1X Puede desencadenar otras fallas como solturas Fase de 90 grados entre horizontal y vertical de un mismo apoyo en
desbalance esttico Fases iguales entre los dos apoyos del rotor en las lecturas en una
misma direccin (esttico) La amplitud de la vibracin variar al cuadrado del incremento de la
velocidad de giro Fases a 180 grados entre apoyos en direccin radial con desbalance
tipo par
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Desbalance
Desbalance
El desbalance tpicamente sepresenta a la frecuencia de giroconocida como 1X
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Causas del desbalance
Mal ensamblaje armado Acumulacin no uniforme de partculas en
el rotor Desprendimiento de partes del rotor Un mal balanceo dinmico
Corrosin y desgaste de las partes
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Freq: 60.04 HzOrder: 1.010Spec: .390
Desbalance
La vibracin radiala 1X es mssignificativa que la
vibracin axial a1X
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Qu es desalineamiento?
Desviacin con respecto de una lnea decentros comn durante la operacin
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Angular
Ambos
Paralelo
Tipos de Desalineamiento
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Desalineamiento
Caractersticas: Vibracin axial alta a 1X, 2X 3X RPM Vibracin radial alta a 1X, 2X 3X RPM Armnicos arriba de 4X generalmente de baja ampl. Lecturas comparativas de fase entre coples de 180
Nota: La frecuencia de la vibracin va a depender deltipo de desalineamiento y del tipo del cople
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Desalineamiento
Desalineamiento
El desalineamiento tpicamente muestrapicos a frecuencias de 1X y 2X RPM
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Freq: 59.50Order: 2.010Spec: .640
Paso de labes
Desalineamiento
La vibracin dominante selocaliza a 2X RPM
La frecuencia de paso delabes es correspondientea 11X RPM
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Usando Fase Para Distinguir EntreDesalineamiento y Desbalance
Tome lecturas de fase en ambos lados de los coples. Si las axiales se estn a 180= desalineamiento Cuando las flechas estn desalineadas, las relaciones
de fase horizontales entre los rodamientos son rara vezsimilares a las relaciones de fase verticales entre losrodamientos.
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Usando Fase Para Distinguir EntreDesalineamiento y Desbalance Si las relaciones de fase radiales entre los coples de
ambas mquinas estn a 180, entonces es casi ciertoque existe un desalineamiento.
Estas relaciones de fase pueden tambin deberse a un
eje flexionado. Ser entonces necesario verificar con un indicador de
cartula esta condicin.
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Armnicos de lafrecuencia de giro
1X
2X
3X
4X
5X6X
7X
8X
Solturas Mecnicas
Mltiples armnicos de la frecuencia de giro
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Solturas Mecnicas
Soltura
La soltura muestra mltiplesarmnicos de la frecuenciade giro.
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Fallas en Rodamientos
Frecuencia de Bolas
(BSF)
Frecuencia de girode la jaula
(FTF)
Frecuencia de PistaInterna(BPFI)
Frecuencia de PistaExterna(BPFO)
Cuatro diferentes frecuencias de rodamientos
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Fallas en Rodamientos
Dao en rodamiento presentafrecuencias especficas debidasa la geometra del rodamientos
Dao en BPFO
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Impactos dePista Externa
Impactos de
Pista Interna
Proceso de Generacin deVibracin de un Rodamiento
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Impactos de
Pista Interna
Seal de pista internacon modulacin
Proceso de Generacin deVibracin de un Rodamiento
Impactos dePista Externa
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Inicio de Dao en Pista Externa
Los inicios de falla en rodamientosnormalmente no se aprecian en
un espectro comn
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Falla en Pista Externa
Los daos avanzados se aprecianclaramente en el espectro
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Caractersticas de fallas de baleros Un rodamiento en buen estado no presenta frecuencias
de falla Existen 4 etapas de daos en los rodamientos Las frecuencias de falla de los rodamientos siempre son
No armnicos de la frecuencia de giro (Ej. 3.1xrpm,
4.9xrpm, etc.) Siempre que aparecen frecuencias de falla en los
espectros es porque existe algn problema en loscomponentes del rodamiento
La Forma de onda tpica de un rodamiento daado escon impactos visibles
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Frecuencias de Engranaje
La frecuencia de engranaje (GMF)es igual a :GMF = No. Dientes x velocidad de giro
La frecuencia de engranaje siempre es un mltiploarmnico de 1xrpm
Se requiere un par de engranes para generar unafrecuencia de engranaje
La frecuencia de engranaje siempre estar presente en
los espectros
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Fallas en Engranes
Desgaste en dientes de los engranes Excesivo backlash en los dientes Dientes rotos quebrados Desalineamiento entre engranes Carga excesiva en los dientes
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Fallas en Engranes
Las bandas lateralesse incrementar con
el dao
Dao en engrane
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Ejercicio Cul es la velocidad de salida de una caja de engranes de reduccin doble con el siguientediseo:Velocidad de entrada o de alta: 1775 RPM; Pin de alta: 31 dientes; Pin de baja: 23dientes; Corona de alta: 70 dientes; Corona de baja: 61 dientesa) 1500 RPMb) 2650 RPMc) 3120 RPMd) 296 RPMe) 15 RPM
Cul es la frecuencia de engranaje de la corona y pin de baja?a. 55,025 RPMb. 3,121 RPMc. 6,107 RPMd. 18,080 RPM
e. 15,496 RPM
Solucin:
31/70= 0.4428*1775=786 rpm
23/61=0.377*786=296 rpm
F.e- 61*296=18056 cpm O 23*786=18078 cpm
31
70
23
61
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Detectando FallasAutomticamente
Mtodo de Generacin de
Alarmas
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NIVEL DE ALARMA=0.1 IN/SEC
VALOR GLOBALPICO RMS
Valor Global Area bajo el espectro (energa)
Mtodo antigo No se puede diagnosticar con certeza
Los daos en rodamientos y engranes no aportan energa alvalor global para seguimiento correcto
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Valor GlobalVibracin Total en el equipo
Puede detectar problemas dedesbalance
ALARM LEVEL = 0.11 IN/SEC
PEAK - RMSOVERALL VALUE
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Valor GlobalVibracin Total en el equipo
ALARM LEVEL = 0.11 IN/SEC
PEAK - RMSOVERALL VALUE
No es sensitivo para fallas en rodamientos(amplitudes generalmente pequeas)
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1X
2X3X- 6X
BEARING BAND 1 BEARING BAND 2
9-30X RPM30-50X RPM
Desbalance
Desalineamiento
Solturas
Rodamientos banda 1 Rodamientos banda 2
Bandas de Frecuencia Se divide el espectro en bandas de frecuencia que
contienen informacin de fallas especficas que sepresentan en dichas bandas.
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Bandas de Frecuencia
1X
2X3X- 6X
BEARING BAND 1 BEARING BAND 2
9-30X RPM30-50X RPM
Imbalance
Misalignment
Looseness
Bearing Band 1 Bearing Band 2
Se divide el espectro en bandas de frecuenciaque contienen informacin de fallas especficas
que se presentan en dichas bandas.
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Bandas de Frecuencia
1X
2X3X- 6X
BEARING BAND 1 BEARING BAND 2
9-30X RPM30-50X RPM
Imbalance
Misalignment
Looseness
Bearing Band 1 Bearing Band 2
Se divide el espectro en bandas de frecuenciaque contienen informacin de fallas especficas
que se presentan en dichas bandas.
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Bandas de Frecuencia
1X
2X3X- 6X
BEARING BAND 1 BEARING BAND 2
9-30X RPM30-50X RPM
Imbalance
Misalignment
Looseness
Bearing Band 1 Bearing Band 2
Se divide el espectro en bandas de frecuenciaque contienen informacin de fallas especficasque se presentan en dichas bandas.
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Bandas de Frecuencia
1X
2X3X- 6X
BEARING BAND 1 BEARING BAND 2
9-30X RPM30-50X RPM
Imbalance
Misalignment
Looseness
Bearing Band 1 Bearing Band 2
Se divide el espectro en bandas de frecuenciaque contienen informacin de fallas especficas
que se presentan en dichas bandas.
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Bandas de Frecuencia
1X
2X3X- 6X
BEARING BAND 1 BEARING BAND 2
9-30X RPM30-50X RPM
Imbalance
Misalignment
Looseness
Bearing Band 1 Bearing Band 2
Se divide el espectro en bandas de frecuenciaque contienen informacin de fallas especficas
que se presentan en dichas bandas.
Bandas de Frecuencia con
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Bandas de Frecuencia conTendencia
Desbalance
Alarma
A
mplitud
Subarm.1X 2X Rodam. Rodam. Engranes Rodam.
1xRPM 2xRPM
0.3in/sec
0.1
in/secTiempo(Das) Tiempo(Das)
Rodam.
10-20xRPM
Localizacin de los puntos de
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MOA
POA
POH
POV
PIH
PIV
MIH
MIV
MOH
MOV
3 puntos por apoyo
Localizacin de los puntos demedicin
RESUMEN
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QUE ES LA VIBRACION Y QUE SE PUEDE CONTROLARMIDIENDOLA Que se logra con el control de vibraciones?
Eliminar las averas de los equipos. Eliminar paros no planificados. Reducir costos de reparacin. Anticipar y planificar los inventarios. Incrementar la disponibilidad de la planta
QUE ES LA VIBRACION?QUE ES LA VIBRACION? ES UN MOVIMIENTO DEL EQUIPO.ES UN MOVIMIENTO DEL EQUIPO. SE DEFINE COMO UN CAMBIO TEMPORAL Y PERIODICO DE UNA MASASE DEFINE COMO UN CAMBIO TEMPORAL Y PERIODICO DE UNA MASA,,
FRECUENCIA:FRECUENCIA: Es el nmero de oscilaciones por unidad de tiempo (Segundo o minuto) Sera las veces que el equipo sube o baja por minuto o segundo.
AMPLITUD: Es el desplazamiento mximo del equipo al vibrar. Es la distancia que el equipo se mueve al vibrar. Representa con que intensidad vibra.UNIDADES AMPLITUD: Dependiendo del rango de frecuencias que queramos medir utilizaremos unos u otros. Es como querer medir una hormiga en Km. o un pas en mm. Emplearemos: Para medias frecuencias: mm/seg..VELOCIDAD. (La velocidad a la que sube y baja el equipo es media) Para altas frecuencias: ACELERACIN Gs. ( La velocidad a la que sube y baja el equipo es alta) Para detectar impactos filtrados: ENVELOPING ( La velocidad a que sube y baja el equipo es alta pero solo
detecta aquellos impulsos de alta energa)
QUE NOS INDICA CADA UNIDAD:
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VELOCIDAD: Nos indica problemas como resonancias, desequilibrios,desalineaciones, holguras, etc.
ACELERACIN: Nos indica problemas en rodamientos y engranes.
ENVELOPING: Nos indica los mismos problemas que en aceleracin mucho antesya que caza amplitudes muy bajas. Cuando un valor es malo o bueno. Existe una norma internacionalmente reconocida y aplicada la ISO 2372, que nos
dira si el equipo esta trabajando en velocidad dentro de los rangos correctos, pero loideal es recoger datos de vibracin y ver las tendencias.
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