manual de vibraciones basico

8/22/2019 Manual de Vibraciones Basico

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ELABORADO POR:INGENIERO MECNICO

C A RL O S A RT U RO M E J I A H E NA O

Servicio de Mantenimiento Predictivo por Vibraciones

MANA

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MANAGEMEN

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ET I

Calle 43 No 24-39 2do Piso Tel. 2258511 f ax 2253352.e-mail: servianalisislt da@t elecom. com. co www. servianalisislt da. com

T u lu V a l le d e l C a u c a , C o l o mb i a


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NDICEOBJETI VO . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . 4

ALCANCE . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . 4

METODOLOG A . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 4I NTRODUCCI N. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 5

C A P IT U L O I . P R IN C I PI O S B SI C O S A L A I N T RO D UC C I N D E L A I N G EN I ER AMECNICADE VIBRACIONES. ..................................................................................................6

1 . G L OS A R IO D E T R MI N OS U T IL I ZA D OS E N A N LI S IS D E V I BR A CI O NE S . . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .62. CONCEPTOS BSI COS . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .102. 1 Qu es una vibracin? . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . 102. 2 Vibracin simple . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . 102. 3 Vibracin compuest a . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . 122. 4 Vibracin aleat oria y golpet eos int ermit ent es. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122. 5 Transf ormada de FOURRI ER . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . 13

2. 6 Parmet ros de medicin . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .14CAPITULO II. PRINCIPIO DE OPERACIN DE LOS SENSORES. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 16

1. TI POS DE SENSORES . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . 162. TI POS DE MEDI CI N . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . 162. 1 Medicin en carcasa . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . 162. 2 Medicin de proximidad . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . 163 . D I R EC C I N D E P O S I CI N D E L O S S E N S O RE S D E V I B R A CI N . . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . 164. RELACI N DE MEDI CI N. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 175. PROCEDI MI ENTO PARALA I NSTALACI N DE LOS SENSORES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 186. CARACTER STI CAS DE LOS SENSORES . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . 187 . R A N G O D E M E D I C I N D E L O S S E N S O R ES D E V E L O C ID A D . . . . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .1 88. CARACTER STI CA DE LOS SENSORES DE VELOCI DAD . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . 19

9 . I M PO RTA N CI A D E L A R I G I DE Z E N L A F I J A CI N D E L O S S E NS O RE S D EPROXI MI DAD . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . 19

CAPITULO III. TCNICAS DE MEDICIN..................................................................................201. DI RECCI N DE MEDI CI N. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . 202 . S E C U E N CI A D E L O R D E N E I D E N T IF I C A C I N E N L A M E D I CI N D E V I B R A C IO N E S . . . . . . .. . . 2 03 . P U N TO S D E M E DI C I N E N U N C O MP R ES O R D E T OR N IL L OS F R IC K M Y CO M . .. . .. . .. . .. . .. . .2 04. QU CANTI DAD DE VI BRACI N ES PERMI SI BLE. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 215 . VA L O R E S D E A L A R MA D E L A V I B R A CI N E N U N A M Q U IN A . . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. 2 16. L MITES MXI MOS DE LA VI BRACI N. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . 21

CAPITULO IV. MANTENIMIENTO PREDICTIVO POR VIBRACIONES . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . 231. DESBALANCEO . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . 231. 1 Desbalanceo est t ico . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . 23

1. 2 Desbalanceo de par de f uerzas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231. 3 Desbalanceo dinmico . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . 241. 4 Desbalanceo de rot or voladizo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . 242. DESALI NEACI N . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. 24

Servicio de Mantenimiento Predictivo por VibracionesMANA

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2. 1 Desalineacin angular . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . 252. 2 Desalineacin paralela . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . 252. 3 Desalineacin de rodamient o incli nado sobre el eje . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . 253. SOLTURA MECNI CA . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . 263.1 Tipo A.....................................................................................................................................263. 2 Tipo B . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . 263. 3 Tipo C . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . 274. FRECUENCI AS NATURALES Y RESONANCI A . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. 275. ANLI SI S ESPECTRAL . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . 28


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OBJETIVO.

F o rm a r a l p e rs o na l d e m an t en i mi e nt o e n lo s t em a s b s ic o s de l a svibraciones mecnicas, as como los principales problemas que estagenera en la maquinaria rotativa y reciprocante.

ALCANCE.

Dirigido a Ingenieros, tecnlogos, jefes de mantenimiento, supervisoresy t c n i c os o p e rat i v o s d e m a nt e n i mi e n to (m e c n ic o s , e l ec t ri ci s t a s einstrumentistas) con necesidad de adquirir o renovar conocimientos enel Mantenimiento Predictivo por Vibraciones.

METODOLOGA.

Se comienza por los conceptos bsicos, pasando despus a la deteccinde problemas ms comunes por anlisis de vibraciones. El curso cuentacon videos en espaol, manuales, casos tpicos y aplicaciones prcticas.


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INTRODUCCIN:

E s t e c u r s o e s p r e se n t a d o p o r S E RV I A N L I S I S LT D A c o n e l p r o p s it o d e m o s t r a r e nf o r m a d i d c ti c a y s e n c i l l a , u n a i n t r o d uc c i n a l m u n d od e l a s vi b r a c io n e s a p l i c ad a s a l d i a g n s t i c o de f a l la s .E l s e m i n ar i o v a d ir i g i d o a pe r s o n a l d e m a n t en i m i en t oy d e p r o du c c i n, y en g e n e ra l a t o da p e r s on a q u e l einterese explorar el amplio campo de las vibraciones.

E l m a n t e ni m i e nt o t o d o s l o s d a s e s t e v ol u c i o na n d o yc o n l , t a m b i n s e h a i n c r e m en t a d o el u s o d e l osi n s t r um e n t o s e l e c t r n i c o s d e m e d i c i n . A h or a v e m o sque empresas industriales de toda envergadura,e s t n c o m p l e m e n t a n d o s u v i s i n d e r e a l i z a r m a n t e n i m i e n t o s c o r r e c t i v o s y p r e v e n t i v o s p a r aa s e g u r a r d i s p o n i b i l i d a d , c o n u n m a n t e n i m i e n t op r o a c t i v o q u e a l b e r g a c o n c e p t o s r e l a t i v a m e n t enuevos tales como confiabilidad (mantenimientopredictivo), mantenimiento basado en condicin,a s e g u r am i e n t o d e l a c a l i d ad de l m a n t e ni m i e nt o .F i n a l m e n t e , l a d i s p o n i b i l i d a d a u m e n t a , l a si n t e r ve n c i o n es d i s m i n u ye n y e l c u m p l im i e n to d e l o scompromisos de produccin queda asegurado. ElR e c u r s o H u m a n o P r o a c t i v o e s l a c l a v e y l aTe c n o l o g a e s la p ri n c i p al h e r r a m ie n t a d e es t a

gestin.




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C AP IT UL O I . P R I NC IP IO S B S IC OS A L A I NT RO DU CC I N D E L A I NG EN IE R AM E C N IC A D E V I BR A CI O NE S .

1 . G LO SA RI O D E T R MI NO S U TI LI ZA DO S E N A N LI SI S D E V IB RA CI ON ES :

AAceleracin: Razn de cambio de la velocidad respecto al tiempo.Acelermetro: Sensor y transductor cuya entrada es la amplitud de aceleracin ytiene una salida de voltaje de baja impedancia.Alineacin: P o s i c i n e n l a c ua l l a s l n e a s c e n t r o d e d o s e j e s d e b e n s e r lo m a sc o l i n ea l e s p o s i b le , d u r a n t e e l t i e m po d e o p e r a c i n n o r m a l d e l a m q u i n a .Amplitud: Es el mximo valor que presenta una onda sinusoidal.Anlisis Espectral: Es la interpretacin que se le hace a un espectro para

determinar el significado fsico de lo que pasa en una mquina.Armnico: S o n fr e c ue n c ia s d e vi b r ac i n q u e so n m l t ip l es i n te g r al e s d e u nafrecuencia fundamental especfica.Armnico Fraccionario: Armnicos que se encuentran entre los armnicosprincipales y son fracciones de la frecuencia fundamental.Axial: P o s i c i n d e l s e n s o r q u e va e n e l s e n t id o d e l a l n e a d e l e j e .

BBacklash: Juego que presentan dos elementos mviles conectados que han tenidom a l m o n t a je y p r e s e n ta n d e s g a s t e .Balanceo: P r o c e d im i e n to p o r m e di o d e l c u a l s e t r a ta d e h a ce r c o i n ci d i r e l c e n t r o demasa de un rotor con su centro de rotacin, de manera que se pueda eliminar el

m a y o r n m e r o d e f u e r z a s i n e r c ia l e s .Bandeamiento Lateral: S o n l n e a s e s p e c tr a l e s q u e a p a r e c e n e s p a c i ad a s a ig u a lf r e c u e nc i a , a l re d e d o r d e u n a l n e a c e n t r al . E s t a e s l a m e z c la d e d o s s e a l es , e n l acual la lnea central pertenece a una y las lneas laterales pertenecen a la otra.

CCentro 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.

DDecibel: Unidad logartmica de amplitud medida (muy usada en vibraciones y

acstica).Desplazamiento: Cambio de posicin de un objeto o partcula de acuerdo a unasistema de referencia.Diagnstico: P r o c e s o p or m e d i o d el c u a l s e j u z g a e l e s t a d o de u n a m q u in a .




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

Dominio del Tiempo: E s l a r e p r e se n t a c i n g r fi c a d e u na s e a l d e v i b r ac i n e n l acual se enfrentan Amplitud vs. Tiempo.

EEntrehierro: Espacio de aire comprendido entre el Estator y el Rotor de un motor elctrico.Espectro: Sinnimo de dominio de la frecuencia.Excentricidad: Va r ia c i n d e l c e nt r o d e r o ta c i n d e l e j e c o n r e sp e c to al c e n tr og e o m tr i c o d e l r o t o r.

FF a c t o r d e S e rv i c i o : Factor que corrige niveles normalizados, para mquinas que seencuentran a condiciones especiales de operacin.Fase: Es la medida en grados de cmo vibra un punto con respecto a otro.Fatiga: Tendencia de un material a romperse bajo deflexiones repetidas.Frecuencia: E s el r e c p r o co d el p e r o d o y s ig n if i ca n m e ro d e o s c il a ci o ne scompletas por unidad de tiempo.Frecuencia de Engrane (GMF Gear Mesh Frecuency): E s l a v e l o c id a d n o m i n al d e le j e q u e c o n ti e n e e l p i n m u lt i p l ic a d o p o r e l n m e r o d e d i en t e s . L a G MF e s i g u a l p a r apin y engranaje.Frecuencia de falla de Jaula (FC): Es la frecuencia de un rodamiento que se excitacuando se presenta deterioro en su jaula.Frecuencia de falla de Elemento Rodante (FB): Es la frecuencia de un rodamiento

que se excita cuando se presenta un dao en algn elemento rodante.Frecuencia de falla de Pista Externa (FO): Es la frecuencia de un rodamiento quese excita cuando se presenta un dao en la pista externa.Frecuencia de falla de Pista Interna (FI): Es la frecuencia de un rodamiento que seexcita cuando se presenta un dao en la pista interna.Frecuencia de Lnea (FL): E s l a f r e c u en c i a e l ct r i c a d e a l im e n t ac i n d e l m o t o r. E nAmrica son 60 Hz y en Europa son 50 Hz.Frecuencia Natural (Fn): E s l a f r e c u e nc i a q u e p r e s en t a c a d a c o m po n e n t e p o r s up r o p i a n a t u r al e z a y c a r a c te r s t ic a s . E s t a f r e c u e n c ia o s c i l a r s i e s e x c i t a d a p o r a g e n t eexterno que opere a una frecuencia muy cercana.Frecuencia de Paso de Aspas (BPF): E s el n me r o d e as p as o pa l et a s d e un a

bomba o ventilador por su velocidad de rotacin.

PPerodo: E s e l t i e m po n e c e s a r i o p a ra q u e o c u r r a u n a o s c i l ac i n o s e c o m p l e te u nciclo. Generalmente est dada en minutos y segundos.Pico: C a d a u n a d e l a s l n e a s q ue c o m p o n e n e l e s p e c t ro .




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

HHorizontal: G en er al me nt e es l a po s ic i n qu e se l e da a l s en so r, q ue v ap e r p e n d ic u l a r a l s e n t id o d e l a g r a v e d a d.Hz: Unidad mas comn de la frecuencia. Equivale a ciclos por segundo.

MMasa Equilibrante: Masa utilizada en balanceo, para contrarrestar la masadesbalanceadora.Micra: Medida de longitud o distancia. Equivale a la milsima parte de un milmetro.Mils: Medida de longitud o distancia. Equivale a una milsima de pulgada.

OOnda en el tiempo: E s l a r e pr e s e n t ac i n in s t a n t n e a d e u n a s e a l d i n m ic a c o nr e s p e c to a l t i e m po .Orden: E s o t r a d e l a s u n i d a d e s d e f r e c u e n c i a, u t i l i z a da s p a r a m a q u i n a r i a r o t a t iv a .Una orden es equivalente a la velocidad nominal de la mquina.Pulsacin: Elevacin y cada en la amplitud de vibracin causada por dos fuentes dev i b r a c i n q u e e s t n a f r e c u e nc i a s m u y c e r c a n a s .

RRadial: P o s i c i n d e l s e n s o r q u e v a p e r p e n di c u l a r a l a l n e a d e l e j e .Resonancia: S e p r e s en t a c u a nd o l a f r e cu e n c i a na t u r a l d e u n c o m po n e n t e es

excitada por un agente externo. La amplitud de vibracin de la mquina sei n c r e m en t a r e n o r me m e n t e c a us a n d o p e r j ui c i o s a t o d o s s u s c o m p o n en t e s .R ot or F le x ib le : Son rotores que giran muy cerca o por encima de su primerav e l o c id a d c r t i c a . P o r s u s c o n d i c io n e s d e o p er a c i n p r e s e n ta n u n a d e f o r ma c i nsignificativa.R ot or R g id o: Rotor que no se deforma significativamente cuando opera a suvelocidad nominal.RPM: O t r a d e l a s un i d a d e s d e fr e c u e n ci a . E q u iv a l e a l n m e r o d e c ic l o s p o r m i n u toque presenta la mquina.RPS: Otra de las unidades de frecuencia. Equivale a 1 Hz (ciclos por segundo).Ruido: E s i n fo r m a c i n d e la s e a l q u e n o r e p r e s e nt a a l gu n a i mp o r t a n ci a .

Representa contaminacin de la seal.




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

t o d o el e s p e c t ro .Ruido Rosa: E s e l r u i d o q u e se l o c a li z a e n u n r a ng o e s p e c ia l d e l e s p e c t ro .

SSensor: Es un dispositivo de medicin que transforma una variable fsica en unas e a l e l c t ri c a . E n n u e s tr o c a s o p a s a d e u n a s e a l f s i ca d e v i b r a c i n y l a c o nv i e r t ee n u n a s e a l e l c t ri c a .Seal: Es toda informacin de magnitud fsica variable que se convierte a magnitudelctrica mediante un transductor.Shock: Es un impacto que tiene como resultado la generacin de un pulso.Subarmnicos: Son frecuencias que se encuentran a una fraccin fija de unafrecuencia fundamental, como la velocidad nominal de la mquina.




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2. C O N C E PT O S B S I CO S

2.1 Qu es una vibracin?En trminos muy simples una vibracin es un movimiento oscilatorio de pequeaa m p l it u d . To d o s l os c u e r po s p r e s e n ta n u n a s e a l d e v i br a c i n e n l a c u a l p l a s m ancada una de sus caractersticas. De acuerdo a esto, las mquinas presentan supropia seal de vibracin y en ella se encuentra la informacin de cada uno de suscomponentes. Por tanto, una seal de vibracin capturada de una mquina significal a s u m a v e ct o r i a l d e l a v i b r ac i n d e c a da u n o d e s u scomponentes.

2.2 Vibracin simpleL a b a s e p r i n c i pa l d e l a s se a l e s de v i b r ac i n e n e ld o m i n io d e l t i e m po s o n l a s o n d a s s i n u s o id a l e s . E s ta sson las ms simples y son la representacin de lasoscilaciones puras. Una oscilacin pura puede ser representada fsicamente con el siguiente experimento:Imagnese una masa suspendida de un resorte como elde la figura 1a. S i e s t a ma s a e s s o l t a da d e s d e u n ad i s t a nc i a X o , e n c o n d ic i o n e s i d e a le s , s e e f e c t ua r u nmovimiento armnico simple que tendr una amplitudX o . Ah o r a a l a m a s a v i b r a n te l e a d i c i o n a mo s u n l p i z yuna hoja de papel en su parte posterior, de manera quep ue d a m ar c ar su po si ci n . S i j al am os e l p ap el c onv e l o c id a d c o n s t a nt e h a c i a e l l a d o i z q u ie r d o s e f o r m a r u n a g r fi c a p a r e c id a a l a

figura 1B. E l t i e m po q u e t ar d a l a m as a p a r a ir y r e g r e sa r a l p u n t o Xo s i e m pr e e sc o n s t an t e . E s t e t i e m po r e ci b e e l n o m b r e d e perodo de oscilacin (medidogeneralmente en seg. o mseg) y significa que el resorte complet un ciclo.

Descripcin de la figura 1a

F

W

F

Part es no mviles de la mquina. Ej. Fundaciones, carcasas, pedest ales,t uber as (si las hay) et c.

Punt os de apoyo de la mquina t ales como cojinet es pueden ser conelement os rodant es (rodamient os) o lisos (Babit , bronce, bujes).

Es t odo lo que gira. Ej. Poleas, acoples, piones, rot ores, impulsores,molinos, picadoras, et c.

Fuerza que cambia la condicin de reposo, est a f uerza puede ser:D e s a l i ne a c i n, d e s b a l a n c eo , r e s o n a n ci a , p r o b l e ma s d e r o d a m i e nt o s ,

juego mecnico, solt ura mecnica, excent ricidad, lubricacin, cavit acin,def ect os aerodinmicos




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E l r e c p r oc o d e l p e r o d o e s l a frecuencia ( e s d e c i r F = 1 / P ) l a c u a l g e n e r a lm e n t e e s d a d ae n H z ( C i c l o s p o r s e gu n d o ) o t a m b i n C i c l o s p o r m i n u to ( C P M ) . E s to s c o n c e p t os

p u e d e n v e r s e m s c l a r a me n t e e n l a figura 2. D e es t a o nd a s i nu s o i d a l t a m b i n e simportante definir la amplitud y la fase.

F I G U R A 1 a F IG UR A 1 bMedicin de Amplitud de Vibracin

Las definiciones siguientes son de aplicacin a la medicin de la amplitud de lasvibraciones mecnicas.

Amplitud Pico (Pk) e s l a d i s ta n c i a m x i m a d e la o n d a d e l p u n t o c e ro o d e l p u n t ode equilibrio.

Amplitud Pico a Pico (Pk Pk) e s l a d i s t a n ci a d e u n a c r e s t a n e g a t iv a h a s t a u n ac r e s t a p o s i ti v a . E n e l c a s o de u n a o n d a se n o s o i da l , el v a l o r p i c o a p i c o ese x a c t am e n t e do s v e c e s e l v a l o r p ic o , y a q u e la f o r m a d e l a o n d a e s s i m tr i c a .P e r o e s o n o e s n e c es a r i a me n t e e l c a s o c o n t o da s l a s f o r ma s d e o n d a s d evibracin, como lo veremos dentro de poco.

Amplitud Raz media cuadrtica (RMS) Es lar a z c u a dr a d a d e l p r o m e d io d e l o s c u ad r a d o sd e l o s v a lo r e s d e l a on d a . E n e l c a s o d e u nao n d a s e n os o id a l e l v a lo r RM S e s ig u a l a 0 . 7 0 7d e l v a l o r p ic o , p e r o e s t o e s s o l o v li d o e n elc a s o d e u n a o n d a s e n o s o id a l . El v a l o r RM S e sp r op o rc io na l a l re a ab aj o de l a c ur v a. S i s erectifica a los picos negativos, eso quiere decir s i s e l es h a ce p o si t iv o s , y e l r e a ab a jo d e l acurva resultante est promediado hasta unn iv e l m ed io e st e ni ve l e s pr o po rc io n al a l v al or RMS. ( Ve r f i g . 3 ).

La fase realmente es una medida de tiempo entre la separacin de dos seales, lac u a l p u e d e s e r r e l a ti v a o a b s o l u t a. G e n e r a l me n t e e s e n c o n t ra d a e n g r a d o s . Lafigura 4 m u e s t r a do s s e a l es s i n u s o id a l e s d e i gu a l a m p l it u d y p e r od o , p e r oseparadas 90 grados, lo cual indica que ambas curvas estn desfasadas 90 grados.

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Figura




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2.3 Vibracin compuesta.U n a se al c o mp u e st a e s un a s um a to r ia d e v ar i as s e a l es s i nu s oi d al e s qu ecomprenden cada uno de los componentes que se encuentran en la mquina, mst o do s l o s go l pe t eo s y v i br a ci o ne s a l ea t or i as . E l r e su l ta d o e s un a s e a l c o mo l ailustrada en la figura 5.

2.4 Vibracin aleatoria y golpeteos intermitentes.Adems de las vibraciones simples, tambin existen otros tipos de vibraciones comos o n l a v ib r a c i n a l e a t or i a y l o s g o l p e te o s i n t er m i t en t e s . L a v i b r a c i n a l e a to r i a n o

c u m p l e c o n p a t r on e s e s p e c i a le s q u e s e r e p i t en c o n s t a n t em e n t e o e s d e m a s ia d odifcil detectar donde comienza un ciclo y donde termina. Estas vibraciones estna s oc i ad a s ge n e ra l me n te t ur b ul e nc i a en b lo w er s y b o mb a s , a p r ob l em a s d elubricacin y contacto metal-metal en elementos rodantes o a cavitacin en bombas(Ve r F i g. 6 a) . E s te t i p o d e p a t r on e s e s m e j o r in t e r p r et a r l o s e n e l e s p e c tr o y n o e n l ao n d a e n e l t i e m po . L o s g o l p e t e os i n t e r m i te n t e s e s t n a s o c ia d o s a g o l p e s c o n t in u o sq u e c r e a n u n a s e al r e p e t it i v a . E s ta s s e e n c u e n t r an m a s c o m n me n t e e n l o sengranajes, en el paso de las aspas de un impulsor o ventilador, etc. Este tipo des e a l es t i e n d e a m o r i r d e b id o a l a a m o r t i g u ac i n d e l m e d i o . E n l a figura 6b semuestra claramente este fenmeno: un golpe intermitente que se amortigua con elmedio.

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2.5 Transformada de FOURIER:H a s t a a h o r a s l o h e mo s v i s t o v i b r a c io n e s e n e l d o m i n io d e l t i e m p o, q u e s o n s e a l e s

d i r e c ta s d e l a m q u i n a. C o m o y a d i j im o s a n t e s , e n e s ta s s e a l e s s e e n c ue n t r aplasmada toda la informacin acerca del comportamiento de cada componente de lamquina. Pero hay un problema a la hora de realizar un diagnstico: estas sealesF IG UR A 6 a F IG UR A 6 b estn cargadas de mucha informacin en forma muyc o m p l ej a , l a c u a l c o m p r e nd e l a s s e a l e s c a r ac t e r st i c a s d e c a d a c o m p o n en t e d e l am q u in a , p o r l o c u a l p r c t ic a m e n te q u e d a i m p o s i b le d i s t i n g ui r a s i m p l e v i s t a s u scomportamientos caractersticos.

E x is t en o t r a s fo r ma s p a r a r ea l iz a r u n e s tu d io d e v i b ra c io n es , e n tr e l a s c u al e s s ee n c u e n tr a l a s e a l e n e l d o m i ni o d e l a f r e c u e n c i a. E s t a e s l a g r f i c a d e A m p l i tu d v s .F r e c u e nc i a y e s c o n o c id a c o n e l n o m b r e d e espectro. E s t a e s l a m e j or h e r r a m ie n t aq u e s e t i e n e a c tu a l m e nt e p a r a e l a n l is i s d e m a q u i na r i a . F u e p r e ci s a m e nt e e lmatemtico francs J EA N B AP TI ST E F OU RI ER (1768 1830) quien encontr laf o rm a d e r e pr e s en t ar u n a s e a l c o mp l ej a e n e l d o mi n io d e l t i em p o p or m e d io d eseries de curvas sinusoidales con valores de amplitud y frecuencia especficos.

Entonces lo que hace un analizador de espectros que trabaja con la transformadarpida de FOURIER e s c a p t u r a r u n a s e a l d e s d e u n a m q u i na , l u e g o c a l c u la t o d a sl a s se r i e s d e s e al e s s in u s o i d al e s q u e c on t i e n e l a s e a l c o m p le j a y p o r lt i m o l a sm u e s tr a e n f o r m a i n d i v id u a l e n e l e j e X d e l a f r e c u e n ci a . E n l a s i g u i e nt e i l u s tr a c i n d etres dimensiones (fig.7) puede notarsec l ar a me n te l a s e a l c o mp l ej a ( e n co l or verde), capturada desde una mquina. A

d i c h a s e a l s e l e c a l c u la n t o d a s l a s s er i e sd e s e a le s s i n u so i d a l es e n e l d o m i n io d e ltiempo (vistas en azul) y por ltimo sem u es t ra c a da u n a en e l d o mi n io d e laf r ec u en c ia ( v is t as e n ro j o) . La figura 8m u es t ra u n a s e a l e n e l d o mi n io d e l t i em p oy s u c o r re s p on d ie n te en e l d o mi n io de lafrecuencia.

E n e l c o n ju n to d e categoras clasificadass e p r e s e n t a r n l o s e s p e c t r o s

c a r a c t er s t i co s d e l a s f a l l as m s c o m u ne s .E sto s e sp ec tr os h an si do el fr uto dem u c h o s e s t u d i o s y s e c o n v i e r t e n e nrecetas de cocina que ayudan a descubrir




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los problemas que pueden suceder en una mquina, aunque en muchos casos esnecesario realizar un anlisis fsico de la mquina.

2.6 Parmetros de medicin

2.6.1. Desplazamiento: E n v i br a c i n d e m a q ui n a r i a , e l d e s p l az a m i e nt o e s ladistancia a la que la vibracin provoca a una parte de moverse. Es oscilatorio y sem i d e e n m i l s i m o s d e p u lg a d a ( M I L S P K - P K ) e n e l s i s t e ma i n g l s y e n M I CR O N E S( U M P K - P K O R MS ) e n e l s i s t e ma d e n o r m a s i n t e r na c i o n al e s . P o r co n v e n c i npopular, las mediciones de desplazamiento se hacen de pico a pico.

2.6.2 Velocidad: define como la proporcin de tiempo por cambio de posicin y tieneunidades de distancia por unidades de tiempo. En seales de vibracin, la velocidad

tambin es la proporcin de cambio en el desplazamiento y se expresageneralmente en pulgadas por segundo PICO o milmetros por segundo RMS. Lav e l o c id a d t a m bi n e s l a i nt e g r a l e n t i e mp o d e l a aceleracin y en la prctica, secalcula muchas veces, integrando la aceleracin.

2.6.3 Aceleracin: Es la fuerza con que ocurre la vibracin. Su unidad de medida esen G. La medicin en aceleracin es cero pico.

La proporcin en tiempo del cambio de velocidad generalmente medida en G en elsistema ingls de medicin y en metros por segundo por segundo (m/s) en elsistema de normas internacionales. Es interesante ver que la G en realidad no es una

unidad de aceleracin, pero es la magnitud de la aceleracin debida a la gravedad enla superficie de la tierra. Esta causa una cierta complejidad en la conversin deparmetros entre aceleracin, velocidad y desplazamiento. El valor de G es de 32.2pies por segundo por segundo.

2.6.4 Envolvente: Los impactos peridicos producidos por fallas en los rodamientosexcitan a las frecuencias naturales de estos elementos, por lo que los espectros del a s v ib r a c i on e s m ed i d a s p r e s e n ta n g r up o s d e c o m p o n en t e s m u y p r x i ma s e n e lrango de 2 KHz a 5 KHz.

L a s e p a r a c i n e n t r e c o m p o n e n t e s c o r r e s p o n d e a l a s b a j a s f r e c u e n c i a s

caractersticas del rodamiento, normalmente de algunos hertz, decenas o centenasp e r o p o r u b i c ar s e e n l a z o n a d e a l g un o s k i l o h er t z d e l e s p e c tr o , s e c o n f u nd e n e n u n asola banda de energa que impide identificar la causa de la vibracin.




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La medicin de la envolvente de la seal, permite trasladar a las componentes defrecuencia para poder discriminarlas y observarlas con mayor detalle en un espectro

cuya frecuencia mxima es de 500 Hz.

L a e n v o l ve n t e d e u n a s e a l e s e l c o n t o r no q u e s e o b t ie n e u n i e nd o t o d o s l os p i c o s d e lsemiciclo positivo.

En la figura se observa como la envolvente elimina a las oscilacionescorrespondientes a la respuesta natural de la estructura sin perder la informacin deperiodicidad de la excitacin que permite determinar las fuentes de vibracionesperidicas que caracterizan a las fallas en los rodamientos.

De aqu puede observarse que:

1 . L a e n vo l ve n te e s s i e mp r e p os i ti v a, p o r l o q u e se d e b e r em o v er e l v a lo r m e di opara eliminar en a la componente de continua innecesaria.

2 . L a f r e c ue n c i a m x i m a de l a e n v ol v e n t e es m u c h o me n o r q u e la d e l a s e a lmodulada.3 . C o m o l a e nv o l v e n te e s u n a s e a l d e b aj a f re c u e n c ia , la f r ec u e n c i a m x i ma d e l o s

espectros puede ser baja con lo que se aumenta la resolucin.4 L a e n vo l ve n te c o n ti e ne l a i n f or m a ci n f re c ue n c ia l d e l a f u en t e d e v ib r a ci o ne s .




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Servicio de Mantenimiento Predictivo por VibracionesC AP IT UL O I I. P R IN CI PI OS D E O PE RA CI N D E S EN SO RE S Y E QU IP OS

1 . T I PO S D E S E NS O RE S

P A R AM E T RO A M E D IR T I PO D E S E N S ORU N I DA D ES D E L A S E N CI B I LI D AD D E L O S

SENSORES

S IS MIC O MV /mm /s o M V/i n/s

AC EL ER OMETR O. MV/g (So lo co n a n a liza d o r d e d o b le in te g ra ci n )D ESPL AZAMIEN TO

PR OXIMID AD . MV/mils o MV/micro n e s

AC EL ER OMETR O MV/gVEL OC ID AD

S IS MIC O MV /mm /s o M V/i n/s

AC EL ER AC IN AC EL ER OMETR O MV/g

E NV OLV E NTE A CE LE ROME TRO MV / g

Nota: Es import ant e t ener en cuent a que los analizadores de vibracin int egran las seales y nos lasderivan.

2. T I P O S D E M E DI C I N .

2.1 Medicin en carcasa: E s u n a m e d i ci n a b s o lu t a e n l a c u a l s e p u e d e d e te c t a r todos los problemas existentes en la mquina.

2.2 Medicin de Proximidad: e s u n a me d i c i n r e la t i v a a l e j e po r l o t a n t o s o l o s ecapta los problemas existentes entre la carcasa y el eje, generalmente su medida se

realiza en desplazamiento.

3 . D IR EC CI N D E P OS IC I N D E L OS S EN SO RE S D E V IB RA CI N

0 18 00 90 0 0

0

Los sensores depueden tener v ar ia s pos ic i one sde mont aje segnsu apli cacin( Acelermet ros ode velocidad)

S ensor

0

180



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4 . R E L A C I N D E M E D I CI NE s d e v i t a l i m p o r ta n c i a c o n oc e r e l v a l o r d e l a r e l a c i n d e m e d i c i n q u e e x i s t e e n t r e l a

sensibilidad del sensor de vibracin y la configuracin en el equipo colector.

Si este valor no corresponde a uno (1) entonces sencillamente se estar cometiendoerrores en la recoleccin de la amplitud de la vibracin y esto puede dar lugar agenerar reportes falsos de la condicin de trabajo de la mquina.

Factor de la relacin de medicin.

S E N SI B I LI D A D D E L S E NS O RRelacin Medicin = _______________________________________ = 1

S E NS I B IL I D AD S E L EC C I ON A D A E N E L E Q U IP O

Valor Nivel de Vibracin RegistradaValor Amplitud Obtenida = _________________________________

Relacin de medicin

SI RM = 1, La lectura de vibracin es la correcta.SI RM < 1, La lectura de la amplitud esta reducida de lo real.SI RM > 1, La lectura de la amplitud esta incrementada de lo real

L a s e n s i bi l i d a d de l o s s e n s o r e s de v i b r a c i n e s F I J A y v i e n e d a d a d e sd e s uconstruccin.

La sensibilidad a escoger en los equipos de vibracin es variable en algunos, peroexisten otros donde este valor es fijo. Por lo tanto esta limitado el equipo a trabajar solamente con la sensibilidad del sensor que venga predeterminada.

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5 . P R O C E D I MI E N TO P A RA L A I N S TA L A C I N D E S E N S O RE SP a r a q u e e l s e n s o r p u ed a m e d i r c on c o n f i ab i l i da d e l m o v i mi e n t o d e la m q u i na o

estructura que vibra, se debe asegurar que exista una unin rgida a la mquinafrecuencia de medicin deseada.

A pesar que un sensor y el instrumento de medicin responda hasta 10KHz (600.000C P M ) , no c o n s e g ui r h a c e rl o s i l a f r e c ue n c i a n at u r a l d e l m o n t a je e s d e 1 K Hz ( 6 0 . 0 0 0CPM).

Es importante tener en cuenta que ms all de la frecuencia de resonancia delm o n t a je e l s e n s o r y l a e s t r uc t u r a y a no s e c o m p or t a n c o mo c u e r p o r g i d o y q u e apesar de que la estructura se mueva, el sensor lo har en menor medida.

P o r e st a r a z n e s s u m a m en t e im p o r t an t e CE R R A R E L C I R C UI T O D EM A G N ET I S M O d e l as B A S E S M A G N E TI C A S , me d i a n te l a u t i l i za c i n d e u n aa r a n d e la d e c i e r r e q u e s i r v a d e u n i n e n t re l o d o s e x t r e m o s d e l o s a m a r r e s d e l abase.

6 . C A R A CT E R ST I C A S T C N I CA S D E L O S S E N S O RE S Sirven para medir vibraciones de muy alta frecuencia. S i e s u n s e n s o r d e t i po e s t n d a r s u s en s i b i li d a d e s d e 1 0 0 M V /G p k Normalmente estn diseados para recoger informacin a partir de 60 RPM, pero

es mejor consultar su ficha tcnica. Los sensores de tipo estndar pueden ser utilizados en todas las direcciones de

medicin.

Para aplicaciones diferentes de rango de medicin y sensibilidad su posicin demontaje puede variar.

E s t n f a b ri c a d o s d e u n c r i s t a l d e t i p o p i e z o el c t r ic o , d o n d e l a f r e c u en c i a n a t u r alde este cristal esta por encima de 1.500.000 CPM.

7 . R A N G O D E M E DI C I N S E NS O RE S D E V E LO C ID A DNormalmente los sensores de velocidad tienen un rango de fidelidad de la medicin apartir de 600 a 900 CPM hasta 60.000 CPM a partir de estos puntos de ciclaje por debajo o por encima, la amplitud de la vibracin pierde confiabilidad, de ah que sedeba tener en cuenta el hacer la compensacin de la amplitud de la vibracin segnla tabla que existe para calcular la

d e s v i ac i n . El s i s t e ma d e m e d i c i nde proximidad esta compuesto por:




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8 . C A RA C TE ST I CA S D E L O S S E NS O RE S D E P R OX I MI D AD

8 . 1 N o r ma l m e nt e l o s s e n s o r e s d e p r o x i mi d a d q u e ex i s t e n en e l m e r c a d o m i d e n lavibracin RADIAL (X= Horizontal, Y= Vertical) son para una sensibilidad de 200MV/mils pk-pk (7.87 MV/micron pk-pk).8.2 Su rango de respuesta de medicin va desde 0 hasta 600.000 CPM.8.3 Vienen en dos longitudes elctricas de medicin: S is te ma de 5 m et ro s ( Se ns or de 0. 5 m ts o de 1 m ts )

(Cable de extensin de 4.5 mts o de 4 mts).(Proximator para sistema 5 mts)

S is te ma de 9 me tr os ( Se ns or de 0. 5 m ts o de 1 mt s)(Cable de extensin de 8.5 mts o de 8 mts)(Proximator para sistema de 9 mts)

9. IMPORTANCIA DE LA RIGIDEZ EN LA FIJACIN DEL SENSOR DEPROXIMIDAD




20/28

Servicio de Mantenimiento Predictivo por VibracionesC A PI T UL O I I I . T C NI C AS D E M E DI C I N

L a s m e d i ci o n e s d e v ib r a c i o ne s s e p u e d e r e a li z a r e n c u a lq u i e r c l as e d e e q u i po y l ap e r s o n a q u e m i d e d e b e s e r l o s o j o s d e l q u e a n a l i z a, p r i n c i p io f u n d a m e n ta l d e u n b u e nmedidor de vibraciones, significa que debe ser un excelente observador.

1 . D I R E CC I N D E M E D I CI N

Para medir la vibracin en una mquina seemplean 3 direcciones:1. Horizontal,2. Vertical3. Axial.

Cada una de ellas reflejara la amplitud en esadireccin, as como su componente espectral,l o s d a to s s e d e b an t o m ar e n c a d a p u n t o d ea p o y o d e l e q u i p o

2. SECUENCIA DEL ORDEN E IDENTIFICACIN EN LA MEDICIN DEVIBRACIONES

L a m e d i c i n s i em p r e s e r e a l i z a d e s d e e l m o t o r h a c i a e l m o v i d o y s e i d e nt i f ic a p o r u n a l e t r a o

con un nmero

3 . P U NT O S D E M E DI C I N E N U N C O MP R ES O R D E T OR N IL L O F R IC K M Y CO M

Estos equipos traen en sup r o t o c o l o u n o s p u n t o s d em e d i c i n d e v i b r a c i ne s p e c f i c o s , a s c o m o l a sd i r e c c i o n e s q u e s e d e b e n

t o ma r en d ic h os p un t os a s uvez suministran los niveles dealarmas y disparo de vibraciny S P I KE E N E R G Y, s e g n s e ae l m o de l o d e l c o mp r e so r



MANA

GEMENT

MANAGEMEN

R

C

ET I


21/28

Servicio de Mantenimiento Predictivo por Vibraciones4 . Q UE C A NT I DA D D E V I BR A CI N E S P E RM I SI B LETodo equipo rotativo tiene una cantidad de vibracin propia de su funcionamiento, la

amplitud mxima permisible o nivel de ALARMA, estar en funcin de varios aspectosq u e d e b e n se r t e n i do s e n c u e n ta e n e l m o m e nt o d e l a e v al u a c i n d e l e q u i p o c om oson: Tipo de equipo. Forma de montaje. Tipo de soporte que tiene el equipo (rodamientos, cojinetes). Condicin de velocidad (fija, variable). Condicin de carga. Condiciones de proceso (temperatura, presin, caudal).

5 . VA L OR E S D E A L AR M A D E L A V I BR A CI N E N U N A M Q U IN A .Los niveles de vibracin que se pueden registrar como referencia para los lmites dealarma de una mquina, pueden ser tomados de los datos ms fieles como son loss u m i n is t r a d o s p o r e l f a b r i ca n t e , s i n e m ba r g o m uc h a s v e ce s e s t o s va l o r e s n o s o nc o n o c i do s p o r e l c o m p r a do r.

S i e s to l t im o e s e l c a s o, e l l mi t e d e al a r ma i n i ci a ls e p o d r t om a r d e l a s ta b l a s d e s e v e r id a d d e l a sdiferentes entidades que suministran estos valoresy s e r v i r n d e g u a p a r a e l c o n t r o l.

C o n e l p a s o d e l t i e m p o e s t o s n i v e l e s s eaumentaran o disminuyen de acuerdo a los

s e gu im ie nt os re al iz ad os e n l os e q ui po s, al f in alseremos nosotros los que llegaremos a delinear loslimites de alarma para cada uno de los equipos.

E l r a n go de op e r ac i n n or m al d e c a d a v a r ia b leanalgica medida (vibracin, temperatura, ..) sed e f i n e i nc o r p o r a n do h a s t a d o s n i v e l e s d e a l a r m a ssuperiores (ALARMA+ y PELIGRO+) o dos nivelesd e a l a r m a s i n f e r i o r e s ( A L A R MA - y P E L I G RO - ) .

6 . L I M I TE S M X I MO S D E V I B R AC I N .

Los niveles mximos permisibles de vibracin en una mquina, esta registrados por tablas de severidad de la vibracin, siendo en estos momentos ms aplicada la tablade la norma ISO 2372. En ella se encuentran clasificados los equipos en 5 categoras,segn su potencia de trabajo y cada categora esta clasificada en cuatro grupos. Vibracin con lmites Buenos. Vibracin con lmites Aceptables.

PELIGRO+

ALARMA+

ALARMA-

P E LIGRO-

RANGO DE

OPERACINNORMAL

RANGO



MANA

GEMENT

MANAGEMEN

R

C

ET I


22/28

Servicio de Mantenimiento Predictivo por Vibraciones Vibracin con lmites Tolerables. Vibracin con lmites Severos.

C LA SE I : Maquinas pequeas bajo 15 Kw. (20 HP).C LA SE I I: Maquinas de tamao mediano de 15 a 75 Kw. (20 a 100 HP), o maquinas

r g i d am e n t e m o n t a da s h a s t a 3 0 0 K w ( 4 0 0 H P ) .C LA SE I II : M a q u i na s G r a n d e s s o b r e 3 0 0 K w. ( 4 0 0 H p m ) m o n t a da s s o b r e s o p o r t es

r g i d os d o n d e l a f r ec u e n c i a Na t u r a l d e l a m a q u in a o s o p o r t e d el s i s t e ma e s t aporENCIMAde la frecuencia de excitacin del equipo (RPM de la maquina)

C LA SE I V: M a q u i na s G r a nd e s s o b r e 3 00 K w. ( 4 0 0 H P ) m o nt a d a s s o b r e s op o r t e sf l e x ib l e s d o n de l a f r e c u e nc i a N a t ur a l d e l a m a q u in a o s o p o r t e d el s i s t e maesta por DEBAJO d e l a f r e cu e n c i a d e e xc i t a c i n d e l e q u i p o ( RP M d e l amaquina)



MANA

GEMENT

MANAGEMEN

R

C

ET I


23/28


GEMENT

MANAGEMEN

R

C

ET I

CAPITULO IV. MANTENIMIENTO PREDICTIVO POR VIBRACIONES.

1. DESBALANCEOEl desequilibrio de rotores es un problema que se presenta con mucha frecuencia ent o d o t i po d e m q u i n a s p ro v o c a n do e s f u e r z o s e x c e s iv o s e n l o s s o p o r te s .

Se dice que un rotor esta desequilibrado cuando el eje de inercia no coincide con eleje de giro.

Donde:

m: Masa de desequilibrio.r: Radio de la masa de desequilibrio.w: Velocidad angular

1.1 Desbalanceo esttico

E l d e s b a l an c e o e s t ti c o e s t a r e n f a se e s t a b l e . L a a m pl i t u d d e bi d o a l d e s b a l an c e oa u me n ta r a p o r e l c u a dr a d o d e l avelocidad incrementada estando por d e b a j o de l a p r i m e ra c r i t i c a d e l R o t o r ( U n i n cr e m en t o d e v e lo c id a d 3 X =u n a v ib r a ci n a 9 X m a yo r ) . 1X R PMsiempre estar presente y por log en e ra l d om in a e l e s pe ct ro . P ue de

ser corregida colocando un solo pesod e c o r r e c c i n d e b a l a n c e e n u n p la n o e n e l c e n t r o d e g r a ve d a d d e l R o t o r ( C G ). U n ad i f e r en c i a d e fa s e ap r o x i ma d a m e n te d e 0 d e b e e x i s t ir e n t r e l o s H o r i z on t a l e s O B &IB, as, como entre las verticales OB & IB. Usualmente tambin ocurre una diferenciad e f a s e a p r o x i ma d a m e nt e d e 9 0 e n t r e la s l e c tu r a s d e fa s e h o r iz o n t a l y Ve r t i c a l e ncada rodamiento del Rotor desbalanceado + - 301 . 2 D e s b a l an c e o d e p a r d e f u e r z a sU n d e s b a l an c e o d e P a r d e F u e r z a s r e s u lt a d e u n d e s f a s e d e 1 8 0 d e l m o v i mi e n t o e ne l m i s m o e j e . 1 X R P M s i e m p r e e s t apresente y normalmente domina el

espectro. La amplitud vara por elc u a d r a d o d e l a v e l o c i d a dincrementada por debajo primerav e lo c id a d cr ti c a de l r o to r. P ue d ec a u s a r u n a a l t a v i b r a c i n a x i a l a s como radial. La correccin requierela colocacin de los

ROTOR

r

m

w

23

1x RADIAL

FRECUENCI A

AMPLITUD

1x RADIAL

FRECUENCIA

AMPLITUD




24/28

24


GEMENT

MANAGEMEN

R

C

ET I

p e s o s d e b a l a n c eo e n a l m e n o s d o s p l a no s . N o te q u e d e b e e x i s t ir u n a d if e r e n c iaa p r o x i ma d a d e 1 8 0 e n t r e l a s H o r i z o nt a l e s C B & I B a s co m o e n t r e l a s Ve r t i c al e s OB &

IB. Tambin usualmente ocurre una diferencia aproximada de 90 entre la lecturaH o r i z on t a l y V e rt i c a l e n c a d a r o d a m i en t o ( + - 3 0 )

1.3 Desbalanceo dinmico.E l d e sb a la n c eo d i n m ic o e s e l t i po d e d e sb a la n c eo q u e s e c o ns i gu e m sc o m n me n t e y e s u n a c o m b in a c i n de d e s b a l an c e o e s t ti c o y d e p a r d e f u e r z as .1XRPM domina el espectro y realmente necesita una correccin en dos planos. Aqula diferencia de fase Radialentre los rodamientos externose internos pueden estar enc u a l q ui e r lu g a r de l r a n g o e n t r e0 y 18 0 . S in em ba rg o , l adiferencia de fase Horizontaldebe cuadrar usualmentec o n l a d i f e r e n c i a d e f a s eVertical, cuando se comparanl a s me d ic i on e s de l o s r o d am i en t os e x te r no e i nt e r no s ( + - 3 0 ) . Si e l d e s ba l an c e op r e d o m in a u n a d i f e r e n c ia d e f a s e d e 9 0 r e s u l ta e n t r e l a s l e c t u r a s H o r iz o n t a l y Ve r t i c alde cada rodamiento (+ - 40).

1.4 Desbalanceo de rotor en voladizo.E l d e s b a la n c e o d e R o t o r e n v o l a di z o c a u s a u n a l t o 1 X R PM e n l a s d i r e c c i on e s Ax i a l yRadial. Las lecturas Axiales tienden a estar en fases mientras que las lecturas de fase

R a di a l p u ed e n e s ta r i n es t ab l es . S i ne m b a r g o , l a s d i f e r e n c i a s d e f a s eH o r i z on t a l u s u a l me n t e c u a d ra n c o n l a sd i fe r e nc i as d e f as e v e rt i ca l e n e l R o to r desbalanceado (+ - 30). Los Rotores env o l a d iz o t i e n e n d e s b a l a n ce s e s t t i c o s yde par de fuerzas, cada uno de loscuales requieren una correccin. As, losp e so s d e co r r ec c i n c as i s i em p r e t e nd r n q u e se r c o l o c ad o s e n d o s p l a n o s pa r a c o n tr a r r e s ta r a m b o s d e s b a l an c e o s , el e s t t ic o y e l d epar de fuerzas.

2 DESALINEACIN.Desalineacin es la condicin en la que no se logra la coincidencia, el paralelismo o laperpendicularidad deseada y eso provoca un desgaste y consumo de energaa n o r m al e n l a m q u i na . E l p r o c e d im i e n to p a r a c o r r e g ir l a d e s a l i ne a c i n t a mb i n s ellama "alineacin". La alineacin es una condicin en la que los componentes de una

1x RADIAL

FRE CUE NCIA

AMP

LITUD

1 X A X IA L& RADIAL

AMPLITUD

FRE CUE NCIA




25/28


GEMENT

MANAGEMEN

R

C

ET I

mquina son o bien coincidentes, paralelos o perpendiculares, segn losr e q u e r im i e n to s d e l d i s e o .

2.1 Desalineacin angular L a d e s a l i ne a c i n s e c a r a c te r i z a p o r u n a a l t a v i br a c i n a x i al , 1 8 0 f u e r a d e f a s e atravs del a c o p l e t p i c am e n t e te n d r u n a v ib r a c i n ax i a l e n 1 X R P M y 2 X R P M . S i ne m b a r g o n o e s i nu s u a l q u e t a n t o1 X , 2 X , 3 X d o m i n e . E s t o ss n t o m a s t a m b i n p u e d e nindicar problemas de acople.U n a s e v e r a d e s a l i n e a c i nangular puede excitar muchasa r m n i c a s d e 1 X R P M . Adiferencia de la soltura mecnica

de tipo C, estas mltiples armnicas no tienen tpicamente un incremento de ruido ene l p i so d e l e s p ec t ro .

2.2 Desalineacin paralelaLa desalineacin paralela posee sntomas de vibracin similares a la angular perom u e s t ra u n a a l t a v ib r a c i n r ad i a l q u e s e a p r o xi m a a 1 8 0 f u e r a d e f as e a t r a v s d ela c op l e 2X e s po r l o r e g ul a r m a yo r q ue l a 1X e s po r l o g e n er a l d e b id a a el t i po d eacople y construccin de este. Cuando cualquier desalineacin angular o radial sevuelve severa puede generar tanto picos de gran amplitud a altas armnicas (4X, 8X)como tambin toda una serie de armnicas de alta frecuencia, similares ena p a r i e nc i a a l a s o l t u r a m e c n ic a . El t i p o d e a co p l e y e l m a t e r ia l i n f l uy e n de g r a n

m a n e r a a t o d o e l e s p e c t ro c u a n d o l a d e s a l in e a c i n e s s e v e r a . N o a p a r e c e p o r l og e n e r a l u n i n c r em e n t o d e ru i d o e n e l p i s o

2.3 Desalineacin de rodamiento inclinado sobre el eje.Un rodamiento inclinado genera una vibracin axial considerable. Puede causar un

m o v i mi e n t o to r s i o n al c o n u n c a mb i o d e f as e a p r o x im a d o a 1 8 0 d e a r r i ba a a b a j o y /ode lada a lado cuando se mide en direccin axial de la misma cabeza del rodamiento.

1X

FRECUENCIA

AMPLITUD

2XAX IAL

3X

25

1X

FRECUENCIA

AMPLITUD

2XRADIAL

3X




26/28

1X

FRE CUE NCIA

AMPLITUD 2

X

RADIAL

3X

.5X

Servicio de Mantenimiento Predictivo por VibracionesI n t e nt o s d e a l i n e ar e l a c o p l e o b a l a nc e a r e l r o t o r n o a l i v ia r a e l p r o b l em a . E s n e c e s a ri oremover el cojinete e instalarlo correctamente.

FASE1. 2: 002. 5: 003. 8: 004. 11:00

3. SOLTURAMECNICA

La soltura mecnica esta indicada para un espectro de vibraciones A, B, o C.3.1 Tipo A e s c a u s a d a p o r s o l tu r a / d e b i l i ta m i e n to e s t r u c t ur a l d e l p i e d e l a m q u i na ,placa base o cimentacin, tambin por una sedimentacin deteriorada, por soltura delos pernos que sujetan la base y distorsin del bastidor o base (Ej. pata floja). Ela n l is i s d e f a s e p u e d e r e ve l a r u n a d i fe r e n c i a d e 9 0 a 1 8 0 e n t r e m e d ic i n v e r t ic a l d elos pernos, pie de mquina, placa base o la base misma.

3.2 Tipo B es generalmente causada por soltura de los pernos de la bancada, fisurase n l a e s t r u c tu r a d e l b a s t i do r o en e l p e d e s ta l d e l c o j i n et e .

26

1

43

2

1X

FRE CUE NCIA

AMPLITUD

2XAX IAL

3X

1x RADIAL

FRECUENCIA

AMPLIT

UD

BASE DE CONCRETO

P L AC A B A SE

PATA D E L A M A Q UI N A



MANA

GEMENT

MANAGEMEN

R

C

ET I


27/28

Servicio de Mantenimiento Predictivo por Vibraciones3.3 Tipo C es normalmente generada por un ajuste inadecuado entre las partesc o m p o ne n t e s , qu e p u e d e n c au s a r n u m er o s a s a r m n ic a s d e b i da s a r e s p u e s ta s n o

lineales de partes flojas a fuerzas dinmicas del rotor. Causa un truncamiento de lao n d a d e ti e m p o y u n r u i d o e l e v a do e n e l s u e l o de l e s p e c tr o . L a ti p o C e s c a u s a d a co nfrecuencia por el aflojamiento de un cojinete en su caja, por un espacio excesivo en lacamisa o los elementos rodantes del rodamiento, un impulsor o eje flojo, etc. La faset i p o C e s c o n f re c u e n c ia i n e s ta b l e y p u e d e v ar i a r a m pl i a m en t e d e u n a r r a n q u e a lsiguiente. La soltura mecnica es a menudo altamente direccional y puede causar l e c t ur a s n o t ab l e m e nt e d if e r e n te s s i s e c o m pa r a n n iv e l e s e n i n cr e m e n to s d e 30 e nd i r e c ci n r a d ia l a l r e d e do r d e l a c a rc a z a d e l r o d a m ie n t o . Ta m b i n n t e s e q ue l asoltura podr causar mltiples subarmnicas exactamente a 1/2 o 1/3 XRPM (0.5X,1.5X, 2.5X, etc.).

4 . F R E C U E N C I A N A T U R A L Y R E S O N A N C I A S .La frecuencia natural presenta un carcter muy diferente a las anteriormenten o m b r ad a s , d e b id o a q u e d e p e n d e de l a s c a r a c t er s t i ca s e s t r u c tu r a l e s d e l am q u in a , ta l e s c o m o s u m a sa , s u r i g i d ez y s uamortiguacin, incluyendo los soportes y tuberasadjuntas a ella. No depende de la operacin de lamquina, a no ser que la rigidez sea funcin de lav e l o c id a d . S i l a fr e c u e n c ia n at u r a l e s ex c i t a da p o r un agente externo, la amplitud de vibracin de lamquina se incrementar enormemente causando

perjuicios que a corto o mediano plazo puedenllegar a ser catastrficos. Esto es lo que se conocecon el n omb re de resonancia. Cuando unaresonancia es detectada, es necesario identificar ela g e n t e e x t e r n o q u e l a e s t p r o d u c i e n d o einmediatamente debe aislarse estructuralmente o

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FRE CUE NCIA

AMPLITUD

RADIAL

.5X

1X

1.5

X

2X

2.5

X

3X

4X

5X

6X

7X

8X

9X

10X

N O T ES E E L L E VA N TA M I EN T O D E L P I S OINDICA NDO S OLTURA ME C NICA



MANA

GEMENT

MANAGEMEN

R

C

ET I


28/28



cambiar su velocidad de operacin. La figura 8 muestra un motor que gira a unav e l o c id a d s i m il a r a l a f r e c u en c i a n a tu r a l d e s u e s t r u c tu r a d e s o p o r te . L o q u e

incrementa abruptamente los niveles de vibracin de la mquina.

5 . A N L I S I S E S P E C TR A L :C u a n d o s e m id e u n a m q u i n a, s e g e n e r a u n a i n f or m a c i n m u y v a l i o sa q u e e snecesario analizar. El xito de este anlisis depende de la correcta interpretacin ques e l e d e a l o s e s p e c t ro s c a p t u r ad o s c o n r e s p e c to a l a s c o n d i c io n e s d e o p e r a ci n e nque se encuentra la mquina. A continuacin se muestra un esquema de cmo serala captura de la informacin desde una mquina para luego ser analizada.

E n l a s i g u i e n t e s e c c i n s e e n c u e n t r a n l o s c o m p o r t a m i e n t o s e s p e c t r a l e scaractersticos de la mayora de patologas que puede presentar una mquina.

28

MANA

GEMENT

MANAGEMEN

R

C

ET I

manual de vibraciones basico

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