Gene Vogel
Especialista de Bombas & Vibraciones de EASA
La herramienta más básica usada por los analistas de vibraciones son los espectros. Este es un gráfico que ilustra las frecuencias presentes en una señal de vibración y sus amplitudes relativas. Una buena forma de entender el espectro es como si se tratara de un “gráfico de barras” de las frecuencias, con cientos de “barras” verticales individuales a través de un rango de frecuencias. La mayoría de los espectros muestran la amplitud más alta en cada barra de frecuencia como un solo punto, por lo que el gráfico aparece como una línea escarpada que refleja las amplitudes más altas para cada una de las barras. La frecuencia más alta del gráfico se llama fmax y el número de barras del gráfico se conoce como “número de líneas de resolución”.
Establecer la fmax y el número de líneas de resolución es un paso inicial clave para el analista de vibraciones (Vea Figura 1).
Para las tareas de análisis más comunes, 400 líneas de resolución son adecuadas. Sin embargo, para algunas tareas más especializadas, es posible que sea necesaria una resolución más alta. Establecer la fmax adecuada es un poco más complicado. Para evaluar los diferentes fallos comunes de los rodamientos de bolas y rodillos y en los engranajes, una fmáx de 400 Hz (24 000 CPM) es adecuada; sin embargo, los rodamientos de bolas y rodillos y los engranajes pueden generar vibraciones a frecuencias mucho más altas, hasta 5 kHz. Una buena práctica consiste en inspeccionar la máquina con una fmax de 5 kHz y en caso de que no existan amplitudes significativas presentes en las frecuencias más altas, establecer la fmax en 400 Hz para analizar los fallos comunes de la máquina.
Muchos equipos de vibraciones proporcionan un modo especial de detección de alta frecuencia para evaluar la energía de vibración de los rodamientos, engranajes y mecanismos similares, donde la fricción es un factor. Algunos modos de detección patentados comunes incluyen gE, gSE, PeakVue y SPM. Algunos analistas de vibraciones utilizarán uno de estos modos de detección para evaluar la necesidad de registrar espectros de fmax más altos.
Diferentes normas de vibración como la ISO 10816, la IEC 60034, la NEMA MG1 y la EASA AR100 utilizan unidades de amplitud de velocidad para los criterios de aceptación general. Las unidades de amplitud de aceleración o desplazamiento se pueden emplear en alguna aplicación específica, pero a menos que exista una preocupación especial por observar señales de alta o baja frecuencia, las unidades de velocidad son las mejores para efectuar el análisis general del espectro. Las unidades de velocidad se pueden expresar en pulgadas/ s pk, mm / s pk o mm / s rms. Asegúrese de registrar las unidades adecuadas en los datos impresos.
La mayoría de los instrumentos y software de análisis de vibraciones mostrarán por defecto espectros de rango automático. Si bien esto hace que sea más fácil distinguir picos individuales en el espectro, esto dificulta la comparación visual de espectros en distintos puntos para evaluar el estado de la máquina. Una buena práctica para evaluar el estado general de la máquina consiste en establecer de forma manual la misma escala de amplitud para todos los espectros. Además, dado que es común registrar espectros en las direcciones horizontal (H), vertical (V) y axial (A) para cada rodamiento, es útil estandarizar el formato de visualización de los espectros a tres espectros por página con una orientación HVA consistente (ver Figura 2).
Los espectros de imágenes impresas o digitales pueden servir para realizar una evaluación preliminar del estado de la máquina o como anexos de informes, pero los instrumentos y el software de análisis de vibraciones tienen poderosas herramientas de cursor que guardan el secreto para realizar una evaluación precisa de los fallos específicos de la máquina. La mayoría de los sistemas tienen un cursor armónico y una herramienta de cursor de banda lateral. Estas son las herramientas principales que se utilizan para el análisis del espectro. Al identificar familias de picos en los espectros, la frecuencia fundamental de cada familia de picos será un fuerte indicio de las posibles fuentes de fallo. Los armónicos enteros de la velocidad de rotación (1xrpm, 2xrpm, 3xrpm, etc.) kl, m a menudo indican solturas mecánicas o problemas de alineamiento del eje, según el patrón. los armónicos de orden medio son típicos de un roce. Los picos relacionados con la frecuencia de línea son obviamente de naturaleza eléctrica y, por supuesto, un pico dominante al 1xrpm es el resultado de un desbalanceo dinámico (vea la Figura 3).
Las bandas laterales alrededor de un pico dominante en los espectros indican la modulación de ese pico dominante. Un ejemplo clásico es la pista interna fisurada de un rodamiento de baja velocidad. La amplitud de la vibración en la frecuencia de fallo del rodamiento al paso de bolas por la pista interna (BPFI) se modula a medida que la fisura gira dentro y fuera de la zona de carga. Algunos instrumentos y muchos programas de análisis de software tienen herramientas de cursor de banda lateral para ayudar a identificar las frecuencias de banda lateral.
Más allá de una evaluación inicial de la condición de la máquina, a menudo es necesario observar con mayor precisión frecuencias específicas en el espectro. Expandir la pantalla (acercar) no aumenta la resolución de un espectro. Para determinar con mayor precisión la frecuencia de un pico, se debe registrar un nuevo espectro desde la máquina. La configuración de fmax y las líneas de resolución afectan directamente la resolución de un espectro; es decir, con qué precisión se indica la frecuencia de un pico. La mayoría de los analizadores de espectro tienen 3200 líneas de resolución disponibles; algunos tienen incluso más. Normalmente, los espectros de alta resolución se utilizan para separar las vibraciones al 2x en los motores de inducción de 2 polos, donde las frecuencias a 2xrpm y a 2xfrecuencia de línea (2xlf) están muy próximas.
La comprensión del análisis del espectro, así como configurar la adquisición de datos y cómo utilizar las herramientas disponibles en un instrumento o programa de software son habilidades fundamentales para los analistas de vibraciones. La comprensión de los conceptos básicos es esencial para cualquier empleado del centro de servicio que tuviera que trabajar con los clientes en problemas de rendimiento de la máquina. EASA cuenta con diferentes recursos técnicos que satisfacen las necesidades de los miembros. Las grabaciones de la serie de webinarios sobre Análisis de vibraciones para centros de servicio es un programa de capacitación adecuado para cualquier centro de servicio/miembro que esté interesado. El manual adjunto es una excelente fuente de referencia, junto con más de una docena de artículos técnicos relacionados que hacen parte de la Biblioteca de recursos de EASA disponibles en easa.com. Existen algunos aspectos complejos del análisis de vibraciones, pero la comprensión de los conceptos básicos ayudará a todos aquellos que tengan inquietudes sobre el estado de los equipos rotativos.
DISPONIBLE EN INGLÉS
ANSI/EASA AR100
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