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8/7/2019 tutorial vibraciones

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TUTORIAL DE VIBRACIONES PARA MANTENIMIENTO MECNICO

CONCEPTOS BASICOS

Todos los cuerpos presentan una seal de vibracin caracterstica en la cual plasman cada una de sus partes.De acuerdo a sto, las mquinas presentan su propia seal de vibracin y en ella se encuentra la informacin de

cada uno de sus componentes. Por tanto, una seal de vibracin capturada de una mquina significa la sumavectorial delavibracin de cada uno de sus componentes.

VIBRACIN SIMPLE:

La base principal de las seales de vibracin en el dominio del tiemposon las ondas sinusoidales. Estas son las mas simples y son larepresentacin de las oscilaciones puras. Una oscilacin pura puedeser representada fsicamente con el siguiente experimento: Imagneseuna masa suspendida de un resorte como el de la figura 1A . Si estamasa es soltada desde una distancia Xo, en condiciones ideales, seefectuar un movimiento armnico simple que tendr una amplitud Xo.Ahora a la masa vibrante le adicionamos un lpiz y una hoja de papelen su parte posterior, de manera que pueda marcar su posicin. Sijalamos el papel con velocidad constante hacia el lado izquierdo seformar una grfica parecida a la figura 1B. El tiempo que tarda lamasa para ir y regresar al punto Xo siempre es constante. Este tiemporecibe el nombre de perodo de oscilacin (medido generalmente enseg o mseg) y significa que el resorte complet un ciclo. El recprocodel perodo es la frecuencia (es decir F=1/P) la cual generalmente esdada en Hz (RPS) o tambin Revoluciones por minuto (RPM). Estosconceptos pueden verse mas claramente en la figura 2.De esta onda sinusoidal tambin es importante definir la amplitud y la fase.

FIGURA 1B

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FIGURA 2

ANTERIOR ARRIBA SIGUIENTE

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CONCEPTOS BASICOS

La amplitud desde el punto de vista de las vibraciones es cuanta cantidad de movimiento puede tener unamasa desde una posicin neutral. La amplitud se mide generalmente en valores pico-pico para desplazamiento yvalores cero-pico y RMS para velocidad y aceleracin (Ver fig.3).

FIGURA 3.

La fase realmente es una medida de tiempo entre la separacin de dos seales, la cual puede ser relativa oabsoluta. Generalmente es encontrada en grados. La figura 4 muestra dos seales sinusoidales de igual amplitudy perodo, pero separadas 90 grados, lo cual indica que ambas curvas estn desfasadas 90 grados.

FIGURA 4.

VIBRACIN COMPUESTA:

Una seal compuesta es una sumatoria de varias seales sinusoidales que comprenden cada uno de loscomponentes que se encuentran en la mquina, mas todos los golpeteos y vibraciones aleatorias. El resultado esuna seal como la ilustrada en la figura 5.

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FIGURA 5.




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CONCEPTOS BASICOS

VIBRACIN ALEATORIA Y GOLPETEOS:

Adems de las vibraciones simples, tambin existen otros tipos de vibraciones como son la vibracin aleatoria ylos golpeteos. La vibracin aleatoria no cumple con patrones especiales que se repiten constantemente o es

demasiado difcil detectar donde comienza el ciclo y donde termina. Estas vibraciones estn asociadasgeneralmente a turbulencia en blowers o bombas, a defectos de lubricacin o a cavitacin en bombas (Ver Fig.6A). Los golpeteos estn asociadas a golpes continuos y aunque crean una seal repetitiva, sta tiende a morirdebido a la amortiguacin del medio (Ver Fig. 6B).

FIGURA 6A.

FIGURA 6B.

TRANSFORMADA DE FOURIER:

Hasta ahora slo hemos visto vibraciones en el dominio del tiempo, que son seales directas de la mquina.Como ya dijimos antes, en estas seales se encuentra plasmada toda la informacin acerca del comportamientode cada componente de la mquina. Pero hay un problema a la hora de realizar un diagnstico: estas sealesestn cargadas de mucha informacin en forma muy compleja, la cual comprende las seales caractersticas de

cada parte, por lo cual prcticamente queda imposible distinguir a simple vista los diferentes componentes.Existen otras formas para realizar un estudio de vibraciones, entre las cuales se encuentra mirar esta seal en eldominio de la frecuencia. Esta es la grfica de Amplitud vs Frecuencia y es conocida con el nombre de espectro.Esta es la mejor herramienta que se tiene actualmente para el anlisis de maquinaria.Fue precisamente el matemtico francs Jean Baptiste Fourier (1768 - 1830) quien encontr la forma derepresentar una seal compleja en el dominio del tiempo por medio de series de curvas sinusoidales con valoresde amplitud y frecuencia especficos.Entonces lo que hace un analizador de espectros que trabaja con la transformada rpida de Fourier es capturaruna seal desde una mquina, luego calcula todas las series de seales sinusoidales que contiene la sealcompleja y por ltimo las muestra en forma individual en el eje x de la frecuencia. En la siguiente ilustracin detres dimensiones (fig.7) puede notarse claramente la seal compleja (en color verde), capturada desde unamquina. A dicha seal se le calculan todas las series de seales sinusoidales en el dominio del tiempo (vistas enazul) y por ltimo se muestra cada una en el dominio de la frecuencia (vistas en rojo). La figura 8 muestra unaseal en el dominio del tiempo y su correspondiente en el dominio de la frecuencia.



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CONCEPTOS BASICOS

FIGURA 8.

En el conjunto de categoras clasificadas se presentarn los espectros caractersticos de las fallas mas comunes.Estos espectros han sido el fruto de muchos estudios y se convierten en "recetas de cocina" que ayudan adescubrir los problemas que pueden suceder en una mquina.

FRECUENCIA NATURAL Y RESONANCIAS:

La frecuencia natural presenta un carcter muy diferente a lasanteriormente nombradas, debido a que depende de lascaractersticas estructurales de la mquina, tales como su masa, surigidez y su amortiguacin, incluyendo los soportes y tuberasadjuntas a ella. Y no depende de la operacin de la mquina, a noser que la rigidez sea funcin de la velocidad.Si esta frecuencia natural es excitada por un agente externo, laamplitud de vibracin de la mquina se incrementar enormementecausando perjuicios que en algn momento pueden llegar a sercatastrficos. Esto es lo que se conoce con el nombre de

resonancia. Cuando una resonancia es detectada, se hacenecesario identificar el agente externo que la est produciendo einmediatamente debe aislarse estructuralmente o cambiar suvelocidad de operacin. La figura 8 muestra un motor que gira a unavelocidad muy cercana a la frecuencia natural de una estructura.


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CATEGORAS

CATEGORAS GENERALES

1. DESBALANCEO 2. DESALINEACIN

3. HOLGURA MECNICA 4. PROBLEMAS DE LUBRICACIN

5. ROTOR ROZANTE 6. RESONANCIAS

7. PULSACIONES 8. FALLAS EN ENGRANAJES

9. BANDAS 10. CHUMACERAS

11. FLUJO DE LIQUIDOS 12. FLUJO DE GASES

13. FALLAS EN RODAMIENTOS


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DESBALANCEO

DESBALANCEO

EN UN PLANO: Generalmente producido por desgaste radial superficial no uniforme en rotores en los cuales sulargo es despreciable en comparacin con el dimetro.El espectro presenta vibracin dominante con una frecuencia igual a 1 X RPS del rotor.Se recomienda para corregir la falla balancear el rotor en un slo plano (en el centro de gravedad del rotor) con lamasa adecuada y en la posicin angular calculada con un equipo de balanceo. Debe consultar a un experto enbalanceo de mquinas.

DINMICO: El desbalanceo dinmico ocurre en rotores medianos y largos. Es debido principalmente adesgastes radiales y axiales simultneos en la superficie del rotor.

El espectro presenta vibracin dominante y vaivn simultneo a frecuencia igual a 1 X RPS del rotor.Se recomienda para corregir la falla balancear el rotor en DOS PLANOS con las masas adecuadas y en las

posiciones angulares calculadas con un equipo de balanceo dinmico. Consulte a un experto en balanceo derotores.

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DESBALANCEO

ROTOR COLGANTE: Ocurre en rotores que se encuentran en el extremo de un eje. Es producido pordesgaste en la superficie del rotor y doblamiento del eje

El espectro presenta vibracin dominante a 1X RPS del rotor, muy notoria en direccin AXIAL y RADIAL.Para corregir la falla, primero debe verificarse que el rotor NO TENGA EXCENTRICIDAD NI QUE EL EJE

EST DOBLADO. Luego debe realizarse el balanceo adecuado. Consulte a un experto en balanceo de mquinas.

ROTOR EXCNTRICO: Fcilmente confundible con desbalanceo. Ocurre cuando el centro de rotacin nocoincide con el centro geomtrico en una polea o engranaje.

La mayor vibracin ocurre a 1 X RPS del elemento con excentricidad, en direccin de la lnea que cruza porlos centros de los dos rotores.

Para corregir la falla, el rotor debe ser reensamblado o reemplazado. (Tratar de balancear el rotor excntricoresulta en una disminucin del nivel de vibracin, en una direccin, y un aumento considerable en la otra).

PANDEO EJE: Ms comn en ejes largos. Se produce por esfuerzos excesivos en el eje..Genera Vibracin AXIAL alta con diferencia de fase de 180 grados medida en los dos soportes del rotor. La

vibracin dominante es de 1X RPS si el pandeo est cercano al centro del eje, y es de 2X RPS si el pandeo estcerca del rodamiento.

Para corregir la falla, el eje debe rectificarse o cambiarse.


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DESALINEACIN

DESALINEACIN

ANGULAR: Ocurre cuando el eje del motor y el eje conducido unidos en el acople, no son paralelos.Caracterizado por altas vibraciones axiales. 1 X RPS y 2 X RPS son las ms comunes, con desfase de 180

grados a travs del acople. Tambin se presenta 3 X RPS. Estos sntomas tambin indican problemas en el acople.Para corregirlo, el motor y el rotor conducido deben alinearse. Debe emplearse un equipo de alineacin

adecuado.

PARALELA: Los ejes del motor y del rotor conducido estn paralelos, pero no son colineales.Se pueden detectar altas vibraciones radiales a 2 X RPS, predominante, y a 1 X RPS, con desfase de 180

grados a travs del acople. Cuando aumenta la severidad, genera picos en armnicos superiores (4X , 8X).El acople debe alinearse para corregir el dao. Debe emplearse un equipo de alineacin adecuado.


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DESALINEACIN

DE RODAMIENTO: El rodamiento ha sido ensamblado torcido, respecto de su alojamiento y/o de su eje interior.Genera armnicos a 1 X, 2 X y 3X RPS con 2X predominante en direccin axial. Frecuentemente se

observa un fenmeno de cambio de fase, en mediciones axiales, a lo largo de la circunferencia del sello.Para corregir el dao se recomienda reinstalar el rodamiento. Debe verificarse con cuidado, si el rodamiento

an se encuentra en buen estado, de lo contrario, debe reemplazarse. (Tratar de alinear el acople no resolver elproblema).


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HOLGURA MECANICA

HOLGURA MECNICA

HOLGURA EJE-AGUJERO: Aflojamiento de manguitos, tolerancias de manufactura inadecuadas (con juego), yholgura entre el impulsor y su eje en bombas. Causa un truncamiento en la forma de onda en el dominio del tiempo.

La falla genera mltiples armnicos y subarmnicos de 1 X RPS, destacndose los armnicosfraccionarios 1/2 X, 1/3 X, 1.5 X, 2.5 X, ... Frecuentemente la fase es inestable y el nivel mximo tiende a unadireccin notable realizando lecturas radiales espaciadas 30 grados entre si.

Se recomienda verificar la colocacin de los manguitos y los juegos eje-agujero cercanos al punto demedicin. Igualmente, los ajustes de rotor-eje.

EN SUJECIN: Aflojamiento o prdida de tuercas o fracturas en la estructura de soporte.Armnicos a 0.5X, 1 X, 2 X, y 3 X con predominante 2 X RPS, en direccin de la falla. Altamente

direccional en la direccin de sujecin.Se recomienda para corregir el problema, revisar el estado de desgaste de la estructura de soporte

(presencia de fracturas). Luego debe verificarse el torque de apriete de los sujetadores.


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HOLGURA MECANICA

FATIGA ESTRUCTURAL: Ablandamiento o sobredesplazamiento del pi de la mquina, por holgura en lospernos de la base o por deterioro de los componentes de la sujecin.

El espectro presenta vibracin a 1 X en la base de la mquina con desfase de 180 grados entre loselementos sujetados en el anclaje. Altamente direccional en la direccin de la sujecin.

Se recomienda primero revisar el estado de fatiga del pi de mquina (rajaduras, corrosin). Luego debeverificarse el estado de los sujetadores y por ltimo el estado de la cimentacin.


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http://www.a-predictor.com/TUTORIAL/ROTOR%20ROZANTE.html

ROTOR ROZANTE

ROTOR ROZANTE

ROZAMIENTO DE ROTOR: Puede ser muy serio y de poca duracin si es causado por el eje en contacto con elmetal antifriccin del rodamiento; y menos serio cuando el eje est rozando un sello o un acople est presionadocontra el eje.

El espectro es similar al de holgura mecnica entre eje y agujero. Se genera una serie de frecuenciasexcitando una o mas resonancias. Tambin excita subarmnicos de fracciones enteras a velocidad nominal(1/2X,1/3X,...,1/nX).

Para corregirlo, debe procurar que el espacio entre el rotor y el estator siempre sea constante.


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RESONANCIAS

RESONANCIAS

RESONANCIA: Ocurre cuando la velocidad de una fuerza conducida iguala la frecuencia natural de unaestructura o una parte de ella.

Puede causar dramticas amplificaciones de la amplitud lo que puede terminar en fallas prematuras yposiblemente catastrficas. Presenta un cambio de fase de 90 por resonancia y 180 cuando lo sobrepasa.

Se requieren cambios peridicos de localizacin de la frecuencia natural.


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PULSACIONES

PULSACIONES

PULSACIONES: Sucede cuando una fuente de vibracin interfiere con otra. Generalmente se produce por dosmquinas cercanas que trabajan casi a la misma velocidad.

El espectro muestra dos picos con frecuencias similares. La diferencia de estas da como resultado unapulsacin. La ilustracin izquierda representa estas frecuencias en el dominio del tiempo y la suma de ambas.

Para solucionar el problema se deben aislar estructuralmente las mquinas en conflicto.


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FALLAS EN ENGRANAJES


ESTADO NORMAL: Espectro caracterstico de un engranaje en estado normal (esta no es una patologa).Espectro caracterstico del engrane : El espectro mostrar armnicos 1 X y 2 X RPS del pin conductor

y de la rueda conducida. Adicionalmente, mostrar bandas laterales alrededor de la Frecuencia de Engrane GMF(Gear Mesh Frecuency).

El engranaje se encuentra en buen estado si estos picos de vibracin se encuentran en nivelesrelativamente bajos.

DESGASTE EN DIENTE: Ocurre por operacin ms all del tiempo de vida del engranaje, contaminacin de lagrasa lubricante, elementos extraos circulando en la caja del engrane o montaje errneo.

Su espectro se caracteriza por la aparicin de bandeamiento lateral alrededor de la frecuencia natural devibracin (fn) del engrane defectuoso. El espaciamiento de las bandas laterales es 1 X RPS del engranedefectuoso. Si el desgaste es avanzado, hay sobreexcitacin de la GMF.

Para solucionar el problema debe cambiar o rectificar el engranaje (slo si este no est sometido agrandes cargas y la urgencia lo amerita). Si el desgaste es prematuro inspeccione desalineacin en el eje oexcentricidad en el engranaje.


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SOBRECARGA EN ENGRANE: Todos los dientes estn recibiendo sobrecarga contina.La amplitud de la GMF es altamente excitada, pero esto no suele representar un problema si las bandas

a su alrededor se mantienen bajas. Este anlisis es efectivo si se realiza siempre a la mxima carga de operacinde la mquina.

Debe buscarse algn elemento que est aumentando el torque transmitido ms all de lo normal(rodamiento o buje defectuoso, fallas en lubricacin y anomalas en general en el rotor conducido que dificulten elmovimiento).

EXCENTRICIDAD Y/O BACKLASH: La excentricidad ocurre cuando el centro de simetra no coincide con elcentro de rotacin. El backlash se produce cuando, al terminar el contacto entre dos dientes, los dos siguientes noentran inmediatamente en contacto.

El espectro muestra aumento considerable de las bandas laterales alrededor del la GMF y fn. Elengranaje con problemas es indicado por el espaciado de las bandas laterales. Si el problema es blacklash, la GMFdebe disminuir con el aumento de la carga.

Para corregir el problema, el engranaje debe ser reensamblado o reemplazado si se encuentranproblemas de manufactura.


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ENGRANE DESALINEADO: Se presenta cuando las ruedas dentadas fueron ensambladas con errores dealineacin o cuando sus ejes no estn paralelos.

Casi siempre se excitan los armnicos de 2do o mayor orden de la GMF, con bandeamientos lateralesa la 1 X RPS del pin o la rueda. 2 X GMF y 3 X GMF dominan el espectro.

El conjunto debe ser realineado para corregir el problema.

PROBLEMAS DE HUNTING: Problemas leves en la manufactura o manipulacin indebida producen que,cuando dos dientes especficos del pin y el engranaje conducido se encuentren, generen vibraciones de choque.

Esta falla genera altas vibraciones a bajas frecuencias por debajo de los 10 Hz. La mxima vibracinocurre cada 10 o 20 revoluciones del pin dependiendo de la frmula de fHT (y suele escucharse como ungruido).

Si se determina que el problema es severo, deben reemplazarse el par de engranajes y debe tenersems precaucin en la manipulacin.


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BANDAS

BANDAS

DISTENSIN: Ocurre por sobrepaso de la vida til de la banda, o por desgaste excesivo de la misma.Las frecuencias de bandas siempre estn por debajo de la frecuencia del motor o mquina conducida.

Normalmente se encuentran cuatro picos y generalmente predomina el de 2x frecuencia de banda. Tienenamplitudes inestables.

Para corregir el problema, si la banda no presenta demasiado desgaste intente tensionarla, de locontrario reemplcela.

DESALINEACIN EN POLEAS: Puede ocurrir porque los ejes de las poleas no estn alineados o porque laspoleas no estn paralelas. Tambin pueden ocurrir ambos casos simultneamente.

Produce alta vibracin axial a 1x RPS de la conductora o la conducida, generalmente la conducida. Labuena medida de las amplitudes de las vibraciones depende de donde sean tomados lo datos.

Para solucionar el problema deben alinearse las poleas tanto angular como paralelamente.


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BANDAS

EXCENTRICIDAD DE POLEAS: Ocurre cuando el centro de rotacin no coincide con el centro geomtrico enuna polea.

Produce alta vibracin a 1x RPS de la polea excntrica. Su amplitud est por encima de las amplitudesde las frecuencias de las bandas.

Aunque es posible balancear poleas gracias a la adicin de pesas, la excentricidad seguir induciendovibracin y esfuerzos de fatiga reversible. Se recomienda cambiarse la polea excntrica.

RESONANCIA BANDA: Sucede si la frecuencia natural de la banda coincide o se aproxima a las RPS delmotor o de la mquina conducida.El espectro muestra altas amplitudes de la frecuencia de resonancia y la frecuencia de excitacin de

banda, siendo la frecuencia de resonancia la predominante.La frecuencia natural puede ser alterada cambiando la tensin de la banda o su longitud.


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CHUMACERAS

CHUMACERAS

DESGASTE O JUEGO: Producido frecuentemente por desgaste de bujes o aflojamiento de manguitos.El espectro muestra presencia de armnicos a velocidad nominal.Para corregir el problema debe reemplazarse el buje o manguito.

REMOLINO DE ACEITE: Normal en chumaceras y crtico si el desplazamiento supera 0.5 veces la holgura eje-agujero.

Ocurre entre 0.40X y 0.48X RPS y es muy grave si supera 0.5 veces la holgura eje-agujero. El fenmeno esexcesivo si sobrepasa el 50% del juego.

Se recomienda volver a seleccionar el lubricante o modificar las especificaciones de la chumacera paracorregir el problema.


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CHUMACERAS

LATIGAZO DE ACEITE: Es el remolino de aceite, presente al superar el doble de la velocidad crtica del rotor. Elnivel de vibracin fatiga y desgasta aceleradamente la pelcula de aceite.

Ocurre si una mquina opera a 2X RPS la frecuencia crtica del rotor o superior.En caso de ocurrir esta falla, deben emplearse lubricantes especiales para estas condiciones de carga y

velocidad.


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FLUJO DE LIQUIDOS

FLUJO DE LIQUIDOS

FRECUENCIA DE ASPAS (L): Frecuencia a la cual, cada aspa pasa por un punto de la carcaza. Producida porobstrucciones, cambios abruptos de direcciones o desgastes de juntas.

La BPF (frecuencia de paso de aspas) es excitada en sus primeros dos armnicos con bandeamientoslaterales. La BFP es igual al nmero de aspas por la frecuencia. La BPF algunas veces coincide con la frecuencianatural lo cual causa altas vibraciones.

En caso de aumentos en la BFP deben revisarse cambios abruptos de direccin del fluido y posiblesobstrucciones parciales en la descarga de la bomba.

CAVITACIN: Es la entrada de aire o vaporizacin de un fluido dentro de la bomba. Ocurre cuando lapresin de fluido es menor que la presin de vapor a esta temperatura. La cavitacin causar erosin a las partesinternas de la bomba.

El espectro muestra una vibracin catica que se presenta a altas frecuencias (del orden de 2000 Hz).Para solucionar el problema debe controlarse con ms rigor la presin de succin y tenerse cuidado con

el proceso para cebar la bomba.


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FLUJO DE GASES

FLUJO DE GASES

FRECUENCIA DE ASPAS (G): Frecuencia a la cual, cada aspa pasa por un punto de la cubierta. Producida porobstrucciones o cambios abruptos de direcciones.

La BPF (frecuencia de paso de aspas) es excitada en sus primeros dos armnicos con bandeamientoslaterales. La BFP es igual al nmero de aspas por la frecuencia. La BPF algunas veces coincide con la frecuencianatural lo cual causa altas vibraciones

En caso de aumentos en la BFP deben revisarse cambios abruptos de direccin del fluido y posiblesobstrucciones parciales cerca del ventilador.

TURBULENCIA ANMALA (G): Se crea por las variaciones de velocidad o presin del aire pasando a travs deun ventilador o red de ventilacin.

El espectro muestra una vibracin anmala a baja frecuencia que generalmente est entre 0.3 y 30 Hz,siempre por debajo de la velocidad nominal.

Debe revisarse la construccin y el ensamble de los ductos. Puede ser necesaria la instalacin de rejillaso cambios de rea o geometra de seccin.


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FALLAS EN RODAMIENTOS


FALLA EN PISTA INTERNA: Agrietamiento o desastillamiento del material en la pista interna, producido porerrores de ensamble, esfuerzos anormales, corrosin, partculas externas o lubricacin deficiente.

Se produce una serie de armnicos siendo los picos predominantes 1X y 2X RPS la frecuencia de falla dela pista interna, en direccin radial. Adems el contacto metal - metal entre los elementos rodantes y las pistasproducen pulsos en el dominio del tiempo del orden de 1-10 KHz.

El rodamiento debe ser reemplazado, debido a que la falla seguir incrementndose. Antes revise elestado de lubricacin del rodamiento.Nota: Generalmente la medida mas confiable es en direccin de la carga.

FALLA EN PISTA EXTERNA: Agrietamiento o desastillamiento del material en la pista externa, producido porerrores de ensamble, esfuerzos anormales, corrosin, partculas externas o lubricacin deficiente.

Se produce una serie de armnicos siendo los picos predominantes 1X y 2X RPS la frecuencia de falla dela pista externa, en direccin radial. Adems el contacto metal - metal entre los elementos rodantes y las pistasproducen pulsos en el dominio del tiempo del orden de 1-10 KHz


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FALLA EN ELEMENTOS RODANTES: Agrietamiento o desastillamiento del material en los elementos rodantes,producido por errores de ensamble, esfuerzos anormales, corrosin, partculas externas o lubricacin deficiente.

Se produce una serie de armnicos siendo los picos predominantes 1X y 2X RPS la frecuencia de fallade los elementos rodantes, en direccin radial. Adems el contacto metal - metal entre los elementos rodantes y laspistas producen pulsos en el dominio del tiempo del orden de 1-10 KHz


DETERIORO DE JAULA: Deformacin de la jaula, caja o cubierta que mantiene en su posicin a loselementos rodantes.Se produce una serie de armnicos de la frecuencia de la jaula siendo los picos predominantes 1X y 2X

RPS de la frecuencia de falla en jaula, en direccin radial o axial.El rodamiento debe ser reemplazado, debido a que la falla seguir incrementndose. Revise la posible

causa que est dando origen a la falla.


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NIVELES DE ALARMA Y TENDENCIA

La norma ISO 2372 presenta los rangos de severidad de vibracin de los diferentes niveles de alarma, y los

factores de servicio para cuatro tipos de mquina. Como ya se dijo anteriormente, la mayora de las mquinasestn contenidas en estos rangos de clasificacin, pero existe un resto que depende de otras variables, lo que hacenecesario la utilizacin de otras herramientas tales como los niveles de tendencia de la propia mquina.

El valor de severidad de la vibracin asociada a un rango de clasificacin en particular, depende del tamao y masadel cuerpo vibrante, las caractersticas del montaje del sistema, la salida y el uso que se le da a la mquina. Deesta forma es necesario tomar cuenta de varios propsitos y circunstancias concernientes a los diferentes rangos.

RANGOS DE SEVERIDAD DE VIBRACIN PARA MQUINAS PEQUEAS (CLASE I), MQUINAS DETAMAO MEDIANO (CLASE II), GRANDES MQUINAS (CLASE III), Y TURBOMQUINAS (CLASE IV).

RANGO DE SEVERIDAD DEVIBRACIN

CLASES DE MQUINAS

VELOCIDADRMS (mm/s)

VELOCIDAD(mm/s)

CLASE I CLASE II CLASE III CLASE IV

0.28 0.3960

AA

AA

0.45 0.6364

0.71 1.0041

1.12 1.5839B

1.8 2.5456B

2.8 3.9598C B

4.5 6.3640 C B7.1 10.0409

D

C11.2 15.8392

D

C18 25.4558

D28 39.5980

D45 63.6396

71 100.4092

FSM para las mquinas 1.57020 1 0.62608 0.39625

FSN para los niveles (1/FSM) 0.63686 1 1.59725 2.52364

Nota:

FSM: factor de servicio para las clases de mquinas.FSN: factor de servicio para los niveles.

La anterior es una de las clasificaciones recomendadas para la escogencia del factor de servicio de una mquina.Pero como se ha dicho no est dada para todas las aplicaciones y por lo tanto puede sustituirse de acuerdo asituaciones particulares que se presenten. El significado de estas clases se presenta a continuacin:


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NIVELES DE ALARMA Y TENDENCIA

CLASE I: Partes individuales que se conectan a una mquina en operacin normal. (Los motores elctricos queno pasan de 15 kW son ejemplos tpicos de esta categora).

CLASE II: Mquinas de tamao medio (generalmente motores de 15 a 75 kW de salida), sin cimientosespeciales, o mquinas rgidas (por encima de 300 kW) montadas sobre cimientos especiales.

CLASE III: Grandes motores y otras mquinas con grandes masas rotantes montadas sobre cimientos rgidos ypesados, los cuales son relativamente duros en la direccin de medida de vibracin.

CLASE IV: Grandes motores y otras mquinas con grandes masas rotantes montadas en cimientosrelativamente flexibles en la direccin de la medida de vibracin (por ejemplo, un turbogenerador, especialmenteaquellos con subestructuras ligeras).

Fuera de stas clases, tambin existen otras dos que se dan para maquinaria extremadamente robusta oespecial que necesita factores de servicio aun mas grandes.

CLASE V: Mquinas y sistemas de conduccin mecnica con esfuerzos de desbalanceo inerciales (debido apartes reciprocantes) montadas sobre cimientos, los cuales son relativamente rgidos en la direccin de lamedida de vibracin.

CLASE VI: Mquinas y sistemas de conduccin mecnica con esfuerzos de desbalanceo inerciales (debido apartes reciprocantes) montadas sobre cimientos, los cuales son relativamente suaves en la direccin de lamedida de vibracin; tambin pertenecen mquinas con rotacin de masas flojas acopladas, tal como golpeteode eje en un molino; mquinas centrfugas con desbalanceo variable capaces de operar sin componentesconectados; pantallas de vibracin, mquinas de prueba de fatiga dinmica y excitadores de vibracin usados enplantas de proceso.

NIVELES DE TENDENCIA:

La tendencia se puede definir como una representacin grfica de alguna variable respecto al tiempo. Paranuestro caso, la variable es el nivel general de vibracin de los puntos de una mquina.En esta grfica puede observarse la pendiente de los puntos a travs de su historia. Siempre y cuando lapendiente sea suave, la tendencia permanecer relativamente constante. Pero si llega a haber un crecimientogrande, acercndose a una elevacin exponencial, generalmente es porque se acerca una falla.Los niveles de vibracin a travs de la historia de la mquina variarn entre perodos. Esto se debe a que el nivelde vibracin es inferido a travs de promedios. Esto ser normal siempre y cuando no haya un cambio abruptoen el nivel de vibracin de manera que la pendiente se incremente considerablemente.La figura 10 presenta un ejemplo de una bomba que llevaba una tendencia relativamente constante, pero tuvo unincremento abrupto en la penltima medicin. A travs del monitoreo de vibraciones se pudo predecir la falla quehubiera podido causar daos mas graves.

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TUTORIAL


Este tutorial ha sido creado por A-MAQ S.A. con el propsito de presentar en forma didctica y sencilla, unaintroduccin al mundo de las vibraciones aplicadas al diagnstico de fallas. El tutorial va dirigido a personal demantenimiento y de produccin, y en general a toda persona que le interese explorar el amplio campo de lasvibraciones.

El mantenimiento todos los das est evolucionando, y con l, tambin se ha incrementado el uso de losinstrumentos electrnicos de medicin. Ahora vemos que empresas industriales de toda envergadura, estncomplementando su visin de realizar mantenimientos correctivos y preventivos para asegurar disponibilidad, conun mantenimiento proactivo que alberga conceptos relativamente nuevos tales como confiabilidad (mantenimientopredictivo), mantenimiento basado en condicin, aseguramiento de la calidad del mantenimiento. Finalmente, ladisponibilidad aumenta, las intervenciones disminuyen y el cumplimiento de los compromisos de produccin queda

asegurado. El Recurso Humano Proactivo es la clave y la Tecnologa es la principal herramienta de esta gestin.

DERECHOS INTERNACIONALES RESERVADOS TUTORIAL DE VIBRACIONES POR A-MAQ S.A.ANLISIS DE MAQUINARIA


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Centro de Gravedad: Es la representacin de la masa de un cuerpo en un punto.

Ciclo: Es un rango de valores en los cuales un fenmeno peridico se repite.


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TUTORIAL

GLOSARIO DE TERMINOS

D

Decibel: Unidad logartmica de amplitud medida (muy usada en vibraciones y acstica).

Desplazamiento: Cambio de posicin de un objeto o partcula de acuerdo a una sistema de referencia.

Diagnstico: Proceso por medio del cual se juzga el estado de una mquina.

Dominio de la Frecuencia: Es la representacin grfica de la vibracin en la cual se enfrentan Amplitud vs.Frecuencia.

Dominio del Tiempo: Es la representacin grfica de una seal de vibracin en la cual se enfrentan Amplitud vs.Tiempo.

E

Entrehierro: Espacio de aire comprendido entre Estator y el Rotor de un motor elctrico.

Espectro: Sinnimo de dominio de la frecuencia.

Excentricidad: Variacin del centro de rotacin del eje con respecto al centro geomtrico del rotor.

F

Factor de Servicio: Factor que corrige los niveles normalizados, para mquinas especiales que requieren nivelesen particular.

Fase: Es un retardo en el tiempo de dos seales, expresado en grados de rotacin.

Fatiga: Tendencia de un material a romperse bajo deflexiones repetidas.

Frecuencia: Es el recproco del perodo y significa nmero de oscilaciones completas por unidad de tiempo.

Frecuencia de Engrane (GMF Gear Mesh Frecuency): Es la velocidad nominal del engranaje multiplicado por elnmero de dientes. La GMF es igual para ambos engranajes.

Frecuencia de falla de Jaula (FC): Es la frecuencia de un rodamiento que se excita cuando se presenta deterioroen su jaula.

Frecuencia de falla de Elemento Rodante (FB): Es la frecuencia de un rodamiento que se excita cuando sepresenta un dao en algn elemento rodante.

Frecuencia de falla de Pista Externa (FO): Es la frecuencia de un rodamiento que se excita cuando se presentaun dao en la pista externa.

Frecuencia de falla de Pista Interna (FI): Es la frecuencia de un rodamiento que se excita cuando se presenta un

dao en la pista interna.

Frecuencia de Lnea (FL): Es la frecuencia elctrica que entra al motor. En Amrica son 60 Hz y en Europa son 50Hz.

Frecuencia Natural (Fn): Es la frecuencia que presenta cada componente por su propia naturaleza. Esta

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TUTORIAL

frecuencia oscilar si es excitada por agente externo que opere a una frecuencia muy cercana.

Frecuencia de Paso de Aspas (BPF): Es el nmero de aspas o paletas de una bomba o ventilador por suvelocidad de rotacin.

G

G: Unidades de aceleracin de la gravedad. Equivale a 9800 mm/s2 y a 32.2 pie/s2.


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H

Horizontal: Generalmente es la posicin que se le da al sensor, que va perpendicular al sentido de la gravedad.

Hz: Unidad mas comn de la frecuencia. Equivale a ciclos por segundo.

M

Masa Equilibrante: Masa utilizada en balanceo, para contrarrestar la masa desbalanceadora.

Micra: Medida de longitud o distancia. Equivale a la milsima parte de un milmetro.

Mil: Medida de longitud o distancia. Equivale a una milsima de pulgada.

O

Onda en el tiempo: Es la representacin instantnea de una seal dinmica con respecto al tiempo.

Orden: Es otra de las unidades de frecuencia, utilizadas para maquinaria rotativa. Una orden es equivalente a lavelocidad nominal de la mquina.

P

Perodo: Es el tiempo necesario para que ocurra una oscilacin o se complete un ciclo. Generalmente est dada enminutos y segundos.

Pico: Cada una de las lneas que componen el espectro.

Pulsacin: Elevacin y cada en la amplitud de vibracin causada por dos fuentes de vibracin que estn afrecuencias muy cercanas.

R

Radial: Posicin del sensor que va perpendicular a la lnea del eje.

Resonancia: Se presenta cuando la frecuencia natural de un componente es excitada por un agente externo. Laamplitud de vibracin de la mquina se incrementar enormemente causando perjuicios que en algn momentopueden llegar a ser catastrficos.

Rotor Flexible: Son rotores que giran muy cerca de su velocidad crtica, por lo cual presentan una deformacinsignificativa.

Rotor Rgido: Rotor que no se deforma significativamente operando a su velocidad nominal.

RPM: Otra de las unidades de frecuencia. Equivale al nmero de ciclos por minuto que presenta la mquina.

RPS: Otra de las unidades de frecuencia. Equivale a 1 Hz (ciclos por segundo).

Ruido: Es informacin de la seal que no representa alguna importancia. Representa contaminacin de la seal.

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Ruido de Piso o Blanco: Es el lmite mas bajo de sensibilidad de un instrumento de medicin electrnico,expresado en micro-voltios (10-6 V). Se localiza a travs de todo el espectro.

Ruido Rosa: Es el ruido que se localiza en un rango especial del espectro.


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S

Sensor: Es una dispositivo de medicin que transforma una variable fsica en una seal elctrica. En nuestro casopasa de una seal fsica de vibracin y la convierte en una seal elctrica.

Seal: Es toda informacin de magnitud fsica variable que se convierte a magnitud elctrica mediante untransductor.

Shock: Es un impacto que tiene como resultado la generacin de un pulso.

Subarmnicos: Son frecuencias que se encuentran a una fraccin fija de una frecuencia fundamental, tal como lavelocidad nominal de la mquina.

T

Transformada Rpida de Fourier (FFT): Es una tcnica para calcular por medio de un computador la frecuenciade las series que conforman la onda en el dominio del tiempo.

V

Vector: Es una cantidad dotada de magnitud y direccin.

Velocidad: Razn de cambio del desplazamiento respecto al tiempo.

Velocidad Nominal: Velocidad de entrada de una mquina.

Vertical: Posicin que se le da al sensor, que va en el sentido de la aceleracin de la gravedad.

Vibracin: Es un movimiento oscilatorio.

Vibracin Aleatoria: Frecuencias que no cumplen con patrones especiales que se repiten.


tutorial vibraciones

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