Sesion 13-Analisis de Vibracion, Ingeniería de Mantenimiento

Análisis de vibración, ingeniería de mantenimiento

1. Programa de …… Ingeniería de Mantenimiento Sesión 13: Detección de fallas por Análisis Vibracional en Equipos y Máquinas Industriales: Definición de la técnica vibracional. Detección de fallas por Análisis Vibracional. Fundamentación del análisis de fallas por vibraciones. Análisis e Interpretación de resultados Semana: 4

2. Resultado de aprendizaje Aplica técnicas para garantizar la conservación de la funcionalidad de los activos físicos de una planta industrial Evidencia de aprendizaje Tarea Académica; (TA) Detección de Falla por análisis Vibracional y termográfica.

3. Detección de fallas por Análisis Vibracional en Equipos y Máquinas Industriales: Definición de la técnica vibracional. Detección de fallas por Análisis Vibracional. Fundamentación del análisis de fallas por vibraciones. Análisis e Interpretación de resultados.

4. Detección de fallas por Análisis Vibracional en Equipos y Máquinas Industriales.

5. Revisa el siguiente video:

6. Después de haber visualizado el video en la slide anterior, reflexionamos y respondemos las siguientes interrogantes: 01 ¿ Como se define el análisis vibracional? 02 ¿Qué pasa con las maquina en operación y a que de debe ? 03 ¿Cómo se obtiene el análisis vibracional?

7. I N T R OD U CC IÓN El mantenimiento predictivo aplica técnicas no destructivas en las máquinas para predecir cuándo requieren operaciones de reparación o cambio de piezas. Una de las técnicas más utilizada es el análisis de vibraciones, que sirve para determinar el estado de cada uno de los componentes de los equipos con el fin de programar las actividades de mantenimiento respectivas, sin afectar el desarrollo normal de planta de producción .

8. I N T R OD U CC IÓN El controlar y monitorear las vibraciones de las máquinas tomando correctamente los datos y aplicando técnicas de análisis conocidas y verificadas, permite descubrir los diferentes tipos de problemas que se pueden presentar en las piezas de un equipo a pesar de que la falla apenas esté en su etapa inicial.

9. Análisis Vibracional: Detección de Fallas en Equipos Industriales El análisis vibracional es una herramienta poderosa para de equipos y maquinaria industrial. Mediante la medición y el estudio de los patrones de vibración, los expertos pueden identificar problemas potenciales antes de que se conviertan en fallas costosas.

10. ANÁLISIS DE VIBRACIONES Todas las máquinas generan vibraciones como parte normal de su actividad, sin embargo, cuando falla alguno de sus componentes, las características de estas vibraciones cambian, permitiendo bajo un estudio detallado identificar el lugar y el tipo de falla que se está presentando, facilitando así, su rápida reparación y mantenimiento. El análisis de vibraciones está basado en la interpretación de las señales de vibración tomando como referencia los niveles de tolerancia indicados por el fabricante o por las normas técnicas.

11. Conceptos Básicos de Vibración 1 Frecuencia La frecuencia de vibración indica la velocidad a la que un objeto oscila o vibra. 2 Amplitud La amplitud de vibración representa la intensidad o magnitud del movimiento oscilatorio. 3 Fase La fase de vibración muestra el punto del ciclo de oscilación en el que se encuentra el objeto. 4 Señal La señal de vibración es la información registrada sobre el comportamiento oscilatorio de un sistema.

12. Ciclo: Es la distancia que existe entre el punto inicial y final de una onda. Eje: Es uno de los componentes que hacen parte de una máquina que sirve de soporte a las piezas giratorias sin transmitir ninguna fuerza de torsión. Rodamiento o Cojinete: Es una de las piezas que conforman una máquina y que sirve para reducir la fricción entre un eje y las piezas conectadas a éste, brindar soporte y facilitar su movimiento. Chumacera: Es una parte de la máquina que tiene un orificio en su interior para que el eje descanse. Esta pieza puede ser de metal o de madera. Conceptos Básicos de Vibración

13. Desbalance: Falla presentada en las máquinas cuando el centro de masa de una de sus piezas no coincide con su centro geométrico. Desalineamiento: Falla que se produce en una máquina cuando una pieza conductora y una pieza conducida no poseen igual línea de centro. Holgura: Es la diferencia existente entre las superficies de dos piezas que se acoplan. Conceptos Básicos de Vibración

14. Fundamento del Análisis Vibracional Cada máquina rotativa presenta una vibración característica que la diferencia de forma única, y se conoce comúnmente como firma de vibración. Esta señal está totalmente condicionada por su diseño, fabricación, uso y el desgaste de cada uno de sus componentes. Si el mecánico o ingeniero de mantenimiento al cargo de un equipo industrial invierte su tiempo y esfuerzo en conocer la naturaleza de la vibración que esta presenta, no tardará mucho tiempo en lograr un importante ahorro en los costes de operación y mantenimiento.

15. En términos muy simples una vibración es un movimiento oscilatorio de pequeña amplitud. Todos los cuerpos presentan una señal de vibración en la cual plasman cada una de sus características. De acuerdo a esto, las máquinas presentan su propia señal de vibración y en ella se encuentra información relativa a cada uno de sus componentes. Por tanto, una señal de vibración capturada de una máquina se compone de la suma de la vibración de cada uno de sus componentes ¿Qué es vibración?

16. La base principal de las señales de vibración en el dominio del tiempo son las ondas sinusoidales. Estas son las más simples y son la representación de las oscilaciones puras. Una oscilación pura puede representarse físicamente con el siguiente experimento: imagínese una masa suspendida de un muelle como el de la Figura 2.1. Si esta masa es soltada desde una distancia A, en condiciones ideales, se efectuará un movimiento armónico simple que tendrá una amplitud A. Vibración simple Figura 2.1 Masa suspendida de un muelle Ahora a la masa vibrante le añadimos un lápiz, y una hoja de papel en su parte posterior, de manera que pueda marcar su posición. Si desplazamos el papel con velocidad constante hacia el lado izquierdo se dibujará una onda como la representada en la Figura 2.2. A continuación se describen los tres parámetros (frecuencia, amplitud y fase) que definen este tipo de vibración.

17. La amplitud desde el punto de vista de las vibraciones es cuanto movimiento puede tener una masa desde una posición neutral (marcada como 0).  Frecuencia: El tiempo que tarda la masa en ir y volver al punto A) Este tiempo recibe el nombre de período de oscilación (medido generalmente en segundos o milisegundos) y significa que el muelle completó un ciclo. Fase Es una medida de la diferencia de tiempo entre dos ondas sinusoidales. Aunque la fase es una diferencia de tiempo, siempre se mide en términos de ángulo, en grados o radianes

18. Amplitud Pico:  Es la amplitud máxima de la señal desde el punto de equilibrio. Amplitud Pico-Pico:  Es la diferencia desde el valor pico negativo al valor pico positivo.  Amplitud RMS:  Es la raíz cuadrada del promedio de los cuadrados de la señal. En el caso de una señal senoidal pura, el valor RMS es 0.707 veces el valor pico.  Período (T):  Es el tiempo que el sistema necesita para completar un ciclo, es decir, cuando el sistema alcanza la posición inicial viniendo de la misma dirección, como se muestra en la siguiente figura. Frecuencia de Vibración (1/T) es el número de ciclos completos en un período de tiempo, generalmente en un minuto (CPM) o en un segundo (Hz)

19. Una vibración compuesta es la suma de varias vibraciones simples. La vibración de una máquina es una vibración compuesta de una serie de vibraciones simples asociadas a sus componentes internos en movimiento. Teniendo esto en cuenta, se deduce que, en general, la forma de onda de vibración de una máquina no es una señal sinusoidal sino que puede llegar a ser muy compleja. Como se puede ver en la Figura, dos señales de vibración de diferente frecuencia se suman formando una vibración compuesta. Incluso en casos tan sencillos como este, no resulta fácil obtener las frecuencias y amplitudes de las dos componentes a partir de la forma de onda resultante. La gran mayoría de las señales de vibración son mucho más complejas que esta y pueden llegar a ser extremadamente difíciles de interpretar. Vibración en maquinaria industrial

20. VI B RACI ÓN Debido a la complejidad que presentan las señales de las vibraciones, muchas veces, es necesario convertirlas en señales más sencillas para facilitar su análisis e interpretación. Esto se consigue transformando la señal a l d o m i n io de l a cual f rec uen c ia a tr a v é s de la Transformada Rápida de Fourier (FFT), captura la señal en el tiempo, la transforma en una serie de señales sinusoidales y finalmente las conduce al dominio de la frecuencia.

21. Cuando la forma de onda se somete al análisis del espectro, el resultado final es una gráfica con la amplitud de la onda de vibración en el dominio de la frecuencia. La mayor parte del análisis en profundidad de las vibraciones en máquinas se realiza en el dominio de la frecuencia o utilizando el análisis del espectro.

22. La FFT es un algoritmo utilizado para calcular un espectro a partir de una forma de onda temporal. En otras palabras, es un cálculo destinado a descomponer una señal de vibración de una máquina en todas sus frecuencias de rotación o de movimiento para cada uno de sus componentes. La FFT convierte una señal del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia. Fue precisamente el matemático francés Jean Baptiste Fourier (1768 - 1830) quien encontró la forma de representar una señal compleja en el dominio del tiempo por medio de series de curvas sinusoidales con valores de amplitud y frecuencia específicos. Entonces lo que hace un analizador de espectros que trabaja con la transformada rápida de Fourier es capturar una señal de una máquina, calcular todas las series de señales sinusoidales que contiene la señal compleja y por último mostrarlas de forma individual en una gráfica de espectro. Transformada rápida de Fourier (FFT)

23. La vibración aleatoria no cumple con patrones concretos que se repiten constantemente o es prácticamente imposible detectar donde comienza un ciclo y donde termina. Los golpeteos intermitentes están asociados a golpes continuos que crean una señal repetitiva. Estos se encuentran más comúnmente en engranajes, rodamientos, en el paso de las aspas de un impulsor o ventilador, etc. La modulación de amplitud (AM) es la variación en amplitud de una señal, debido a la influencia de otra señal, generalmente, de frecuencia más baja.

24. Cuando se mide la vibración de una máquina, se genera una información muy valiosa que es necesario analizar. El éxito de dicho análisis depende de la correcta interpretación que se le de a los espectros capturados con respecto a las condiciones de operación en que se encuentra la máquina. Los pasos típicos en el análisis de vibración son: Identificación de los picos de vibración en el espectro: lo primero es identificar el pico de primer orden (1X), correspondiente a la velocidad de rotación del eje. En máquinas con múltiples ejes, cada eje tendrá su frecuencia de rotación característica 1X. En muchas ocasiones, los picos 1X del eje van acompañados de una serie de armónicos o múltiplos enteros de 1X. Existen armónicos de especial interés, por ejemplo, si se trata de una bomba de seis álabes, normalmente, habrá un pico fuerte espectral en 6X. Diagnóstico de la máquina: determinación de la gravedad de problemas de máquina basándose en las amplitudes y la relación entre los picos de vibración. Recomendaciones apropiadas para las reparaciones, basadas en la gravedad de los problemas de máquinas. Análisis espectral

25. Interpretación de Espectros de Vibración Picos de Frecuencia Los picos en el espectro de frecuencia indican problemas específicos, como desbalance, desalineación, problemas de engranajes, etc. Cambios en Amplitud Un aumento de la amplitud de vibración puede señalar un deterioro progresivo en el equipo. Armónicos La presencia de armónicos (múltiplos de la frecuencia base) brinda información adicional sobre el tipo de falla. Tendencias Analizar la evolución de los patrones de vibración en el tiempo ayuda a predecir futuras fallas.

26. Sensores de Vibración

27. Parámetros de medición del análisis de las vibraciones

28. Introducción a los sensores de vibración Los sensores de vibración son dispositivos esenciales para analizar el estado de maquinaria industrial. Permiten detectar patrones de vibración que pueden indicar problemas potenciales o un funcionamiento inadecuado de los equipos.

29. Transductores y su tipología

30. Tipos de sensores de vibración Acelerómetros Miden la aceleración del movimiento y son los sensores más comunes para aplicaciones de monitoreo de vibración. Sensores de velocidad Miden la velocidad del movimiento y pueden proporcionar información complementaria a los acelerómetros. Sensores de desplazamiento Miden los cambios en la posición o el desplazamiento, lo cual es útil para analizar movimientos lentos o de baja frecuencia. Tipo Sensible a Transductor de desplazamiento o sonda de proximidad Desplazamiento Transductor sísmico de velocidad o sonda de velocidad Velocidad Transductor piezoeléctrico o acelerómetro Aceleración

31. El transductor de desplazamiento, conocido también como transductor “de corriente Eddy” o proxímetro , se aplica normalmente para bajas frecuencias (por debajo de 1.000 Hz) en cojinetes de fricción de turbomáquinas. Los proxímetros se emplean para medir el desplazamiento radial o axial de ejes. Se instalan en las cubiertas de los cojinetes o a su lado y detectan el desplazamiento del eje en relación a su posición de reposo. Un sistema de medición de proximidad de tipo Eddy se compone del propio sensor y un acondicionador de señal. Su respuesta en frecuencia es excelente. No tienen un limite inferior de frecuencia de trabajo y se emplean en la medición de vibración de ejes, posición axial de ejes y expansion de la carcasa de la máquina.

32. El transductor sísmico de velocidad se aplica a máquinas donde el eje transmite la vibración a la carcasa con poca amortiguación, es decir, las amplitudes de vibración en la carcasa son grandes. Se compone de un imán permanente ubicado en el centro de una bobina de hilo de cobre. Cuando la carcasa vibra, se crea un movimiento relativo entre el imán y el bobinado, induciéndose por la ley de Faraday una tensión proporcional a la velocidad del movimiento.

33. Este tipo de transductor genera una tensión eléctrica, por presión sobre un cristal piezoeléctrico, que es proporcional a la aceleración. Un acelerómetro piezoeléctrico puede captar con gran precisión señales entre 1 Hz y 15.000 Hz. Estos dispositivos son muy apropiados para tomar datos de vibración a alta frecuencia, donde aparecen grandes esfuerzos con desplazamientos relativamente pequeños. Algunos transductores especiales pueden medir frecuencias mucho más bajas y también mucho más altas. La recogida de datos de vibración a altas frecuencias se encuentra condicionado por el medio de fijación del transductor a la máquina. Un velómetro piezoeléctrico se construye igual que un acelerómetro, pero con un amplificador de señal que realiza una integración de la señal. Como esta etapa de integración se hace dentro del velómetro , la salida de señal viene dada directamente en unidades de velocidad. El velómetro aprovecha las buenas características de respuesta en frecuencia de un acelerómetro, de modo que genera una salida lineal en un rango de frecuencia mucho mayor que las sondas sísmicas de velocidad.

34. VI B RACI ÓN Debido a que la conversión de una señal de vibración en un e spe c tro d e f r e c u e n c i a s r e quie r e de un manejo matemático un poco complicado, en las industrias modernas, cuentan con instrumentos especializados que miden las vibraciones entregando los espectros de frecuencia y la magnitud de sus parámetros. En la Figura 5 se muestra un instrumento analizador de vibraciones con el espectro de frecuencias de la vibración producida por una máquina.

35. Los vibrómetros s on instrumentos que reciben la señal eléctrica de un transductor y la procesan, llevando a cabo el filtrado e integración, para obtener el valor del nivel global de vibración en velocidad. La mayoría de ellos están diseñados para tomar medidas según determinadas normativas de severidad de vibración. Por ejemplo, según la norma ISO 2372 se debe medir el valor de vibración en velocidad RMS, en un rango de frecuencia entre 10 y 1.000 Hz. Los analizadores de frecuencia son pequeños ordenadores portátiles. Su principal virtud es la gran capacidad de diagnóstico de problemas asociados a frecuencias características de problemas mecánicos en elementos rotativos. En la actualidad estos analizadores son equipos digitales con microprocesador integrado para el calculo de la FFT. Son capaces de obtener el espectro en tiempo real y disponen de multitud de funciones de ayuda al análisis. Instrumentos de medida de vibración

36. La toma de datos de vibración en máquinas evoluciona hacia sistemas automatizados (sistemas en continuo o “on-line”) que en muchos casos ofrecen mayores beneficios que la adquisición de datos con colectores portátiles: Reducción drástica de los intervalos de toma de datos. Ya que estos se toman de forma continua. Permitiendo detectar de manera inmediata cualquier cambio en la vibración de la máquina. Menor coste de explotación. Al ser la toma de datos automática eliminamos el coste de la mano de obra por tomar los datos de vibración de la máquina. Mayor calidad en la toma de datos. La exactitud en el punto de medida de datos es mayor, puesto que siempre se mide en el mismo sitio y con el mismo sensor, y además podemos condicionar la toma de datos a unas determinadas condiciones de operación de la máquina (velocidad y carga dadas). Monitorización en continuo de vibraciones

37. MEDICIÓN DE LAS VIBRACIONES Los instrumentos analizadores de vibración capturan las señales por medio de sensores. Estos sensores se colocan directamente sobre la máquina en aquellos puntos que son susceptibles a fallas. Por lo general, los ejes, son una de las piezas que se dañan con mayor frecuencia, por tal razón, un buen sitio para colocar los sensores está sobre los apoyos de los rodamientos puesto que por éstos se transmiten las vibraciones.

38. ….. MEDICIÓN DE LAS VIBRACIONES Un factor que influye en la calidad de las medidas, es la conexión de los sensores de forma tal que haga un buen contacto con la estructura de la máquina para que puedan tomar lecturas en las tres direcciones, dos radiales: vertical y horizontal y una axial. Cuando el lugar en el que se debe colocar el sensor es de difícil acceso, se instalan sensores permanentes con conectores accesibles que permitan tomar las medidas fácilmente y sin peligro.

39. VI B RACI ÓN

40. MEDICIÓN DE LAS VIBRACIONES La toma de medidas debe ejecutarse manteniendo iguales las condiciones de operación de la máquina, la ubicación de los sensores y el tiempo entre una medición y otra con el fin de que los datos obtenidos se puedan comparar entre sí.

41. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS Con los datos obtenidos de las mediciones, se realiza su interpretación usando técnicas de análisis que permitan conocer el estado de la máquina. Las técnicas básicas que más se utilizan, son:

42. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS Análisis de Frecuencia: Este análisis se hace en base al espectro obtenido de la señal de vibración . El espectro está conformado por una gráfica cuyo eje horizontal corresponde a la frecuencia y el eje vertical a cualquiera de los siguientes parámetros: desplazamiento, velocidad o aceleración. la gráfica de estos tres parámetros son equivalentes entre sí, en alguna de ellas es más sencillo hacer su interpretación, en el caso de las máquinas rotatorias, la gráfica que más se utiliza es la de la velocidad.

43. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS En este tipo de gráficas, la frecuencia es un indicativo de la causa que produce la vibración mientras que la amplitud indica la gravedad de la falla. Para llevarlo a cabo este estudio, se siguen los siguientes pasos:

44. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS Se definen las bandas de frecuencia de aquellos puntos de medición que sean importantes. Se aplica cualquiera de los criterios de evaluación para determinar el sitio y tamaño de la falla en caso de que existan. • Se i d e n t i f i c an las f allas que s e e s t án presentando p ar t ie nd o d e l c o n o c imi e n t o d e s u s vi b r ac io n e s y su banda de frecuencia.

45. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS Análisis de Tiempo: Este análisis es un complemento al análisis de frecuencia puesto que sirve para confirmar diagnósticos en aquellas fallas que poseen espectros muy parecidos, estos problemas pueden ser, el desbalance , el desalineamiento y la holgura. También se utiliza cuando se presentan impactos, frotación y holgura , además de las máquinas de baja velocidad y cajas de cambio.

46. El análisis de vibración es una herramienta poderosa para detectar problemas en máquinas industriales. Mediante el estudio de las vibraciones, los expertos pueden identificar diversos tipos de fallos, desde desbalanceos hasta problemas eléctricos, ayudando a mantener el equipo en óptimas condiciones.

47. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁL I SIS DE V I B R AC I ÓN L a s f a ll a s que se pu e d e n ide n t ifi ca r e n las m á quinas por medio de sus vibraciones son los siguientes: Desbalanceo Desalineamiento Defecto de rodamientos Ejes torcidos Desajuste mecánico Defecto en transmisiones por correa Defectos en engranajes Problemas eléctricos.

48. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁL I SIS DE V I B R AC I ÓN Desbalanceo: Esta es una de las fallas más comunes en equipos rotatorios y aparece con mayor frecuencia en dispositivos que funcionan a altas frecuencias de rotación. Esta se debe a que el movimiento rotatorio genera una fuerza centrifuga radial hacia afuera la cual es transmitida a los descansos de la maquina. Ocasionada por una masa con cierta excentricidad en el rotor, la vibración en dirección radial tiene una forma sinodal la cual tendrá con frecuencia de excitación igual a la frecuencia de rotación del equipo .

49. Desbalanceo 1 Detección El desbalanceo se manifiesta con vibraciones cíclicas a la frecuencia de rotación de la máquina. 2 Causas Puede deberse a una distribución desigual de masa en el rotor, desgaste irregular o acumulación de suciedad. 3 Solución Requiere un rebalanceo dinámico para corregir la distribución de masa y eliminar las vibraciones.

50. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁL I SIS DE V I B R AC I ÓN Detección del problema: Mediante un análisis frecuencial, en el espectro de frecuencia es posible detectar este problema al observar las vibraciones a la frecuencia de rotación del equipo. L a presencia de una vibración excesiva a esta frecuencia ocurre cuando este problema está presente, no necesariamente esta condición representa por si un desbalanceo . Como criterio general cuando se presenten otros problemas, cuando el desbalanceo sea el problema dominante, este debe representar al menos un 80% del valor medido.

51. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁL I SIS DE V I B R AC I ÓN Espectro de frecuencia de un equipo nuevo. Inferior: Espectro de frecuencia de un equipo con problemas de desbalanceo.

52. Desalineamiento Detección El desalineamiento se manifiesta con vibraciones a frecuencias asociadas a los elementos de transmisión, como ejes y cojinetes. Causas Puede deberse a un mal montaje, desgaste o desplazamiento de los elementos. Solución Requiere un reajuste y alineamiento preciso de los componentes para eliminar las vibraciones.

53. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁLISIS DE VI B RACIÓN Desalineamiento: El desalineamiento ocurre cuando los ejes de una máquina impulsora y una impulsada no están en la misma línea de centros. Este ocurre de forma paralela o angular como se muestra en la figura 2. Figura2. Izquierda: Desalineamiento angular. Derecha: Desalineamiento paralelo. Las vibraciones ocasionadas por este tipo de problema ocurren en dirección radial, en el caso de desalineamiento paralelo y en dirección axial, en el caso de desalinamiento angular.

54. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁL I SIS DE V I B R AC I ÓN Desalineamiento: Detección del Problema: El delineamiento presenta picos en el espectro de la frecuencia ubicados en la frecuencia de rotación, en el segundo armónico y en el tercero, pero en casos de desalineamiento severo se puede presentar picos hasta en el octavo armónico. En la figura 3 se muestra el espectro de un rotor antes y después de ser alineado.

55. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁL I SIS DE V I B R AC I ÓN Desalineamiento: Superior: Espectro de frecuencia de un rotor después de ser alineado. Inferior: Espectro de frecuencia de un rotor antes de ser alineado.

56. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁLISIS DE VI B RACIÓN Soltura mecánica: La soltura mecánica se refiere al movimiento que se da en una unión que no está los suficientemente fija. Algunos casos de esta pueden ser una sujeción insuficiente de pernos, juego excesivo radial de los descansos y apriete insuficiente de la camisa de descanso. La forma en que se da esta vibración es variable, pero ocurre principalmente en dirección radial. Un descanso suelto por lo general tiene una vibración mayor en dirección vertical que horizontal. Ejemplos de soltura mecánica:

57. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁLISIS DE VI B RACIÓN Detección del problema: La soltura mecánica se caracteriza por una gran presencia de armónicos en el espectro de la frecuencia. Entre mayor es la cantidad de armónicos, más severa es la soltura. En ciertos casos de soltura la vibración ocurrirá en frecuencias subarmónicas. Esto ocurre en el caso de rodamientos sueltos o con demasiado juego radial. La figura muestra el espectro de frecuencia esperado. Espectro de frecuencia esperado ante una soltura mecáncia. Para determinar la ubicación de la soltura mecánica, es preciso realizar pruebas en diferentes lugares del equipo. En la cercanía de la soltura se verán medidas erráticas que cambian bruscamente de valor y dirección.

58. Defectos de rodamientos 1 Detección Los rodamientos defectuosos generan vibraciones a frecuencias características de sus componentes. 2 Causas Pueden deberse a fatiga, desgaste, contaminación o una mala lubricación. 3 Solución Requiere el reemplazo oportuno de los rodamientos para evitar daños mayores. 4 Monitoreo El análisis de vibración permite un seguimiento continuo del estado de los rodamientos.

59. Ejes torcidos Detección Los ejes torcidos generan patrones de vibración complejos y variables. Causas Pueden deberse a sobrecargas, golpes o deformaciones permanentes. Solución Requiere el reemplazo del eje para restaurar el funcionamiento adecuado.

60. Desajuste mecánico Detección El desajuste mecánico se manifiesta con vibraciones aleatorias y patrones irregulares. Causas Pueden deberse a un montaje deficiente, holguras excesivas o desgaste de los componentes. Solución Requiere un reajuste y reacondicionamiento de los elementos mecánicos para restaurar la alineación y el funcionamiento adecuado. Prevención Un mantenimiento preventivo regular ayuda a evitar el desarrollo de desajustes mecánicos.

61. Defectos en transmisiones por correa Desgaste Las vibraciones pueden revelar el desgaste gradual de las correas. Desalineamiento Un desalineamiento de las poleas causa patrones de vibración peculiares. Tensión incorrecta Una tensión inadecuada de la correa genera vibraciones excesivas. Grietas Las grietas en las correas se manifiestan con cambios en la vibración.

62. Defectos en engranajes Detección Los defectos en engranajes generan vibraciones a frecuencias relacionadas con el número de dientes. Causas Pueden deberse a desgaste, rotura de dientes, errores de fabricación o lubricación inadecuada. Solución Requiere el reemplazo o reparación oportuna de los engranajes dañados. Monitoreo El análisis de vibración permite detectar problemas en etapas tempranas.

63. Problemas eléctricos 1 Detección Los problemas eléctricos se manifiestan con vibraciones a frecuencias relacionadas con la alimentación eléctrica. 2 Causas Pueden deberse a desequilibrios de fase, fallos en motores o accionamientos eléctricos. 3 Solución Requiere la inspección y corrección de los problemas eléctricos para restaurar el funcionamiento adecuado. 4 Prevención Un mantenimiento eléctrico preventivo ayuda a evitar problemas que se reflejen en las vibraciones.

64. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁLISIS DE VI B RACIÓN Rozamiento: El rozamiento ocurre entre el rotor y el estator. Este puede darse de dos formas, un rozamiento total donde este ocurre durante toda la revolución o un rozamiento parcial cuando el rotor toca ocasionalmente al estator. La forma de la vibración tendrá una forma aplanada, debido a que el rotor no puede girar sin tocar al estator. Esto se muestra en la figura. Forma de onda de la vibración de un rotor con rozamiento parcial. Detección del problema: El roce parcial produce múltiples armónicos en el espectro y debido a esto es posible confundirlo con una soltura mecánica o un deslizamiento severo. Además de esto puede producir subarmónicos que llegan a ser menores que los que ocurren en el caso de soltura mecánica .

65. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁLISIS DE VI B RACIÓN Vibración en Bombas y ventiladores: La vibración en este caso se presenta a frecuencias que son múltiplos del número de álabes, esta frecuencia se denomina “frecuencia de paso de álabes” y corresponde a la frecuencia de rotación multiplicada por el numero de alabes. Estas vibraciones se originan debido a la reacción de los alabes ante los pulsos de presión que ocurren en su funcionamiento. Cuando el rotor se encuentra balanceado estas vibraciones son pequeñas, pero cuando esta desbalanceado, los álabes del rotor no coinciden con los difusores de la carcasa y las vibraciones aumentan considerablemente. Detección del problema: Los picos en el espectro aparecerán en los múltiplos de la frecuencia de paso de álabes. Esto se muestra en la siguiente figura.

66. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁLISIS DE VIBRACIÓN Fallas en motores eléctricos de inducción: Cuando se busca detectar fallas eléctricas en los motores, es importante conocer las frecuencias de excitación que aparecen al ser impulsado por un campo electromagnético. En el espectro de frecuencia las fallas eléctricas aparecerán en múltiplos y o submúltiplos de estas frecuencias. La frecuencia eléctrica de la línea a la que está conectado el motor es importante conocerla porque esta determina la frecuencia de las fuerzas electromagnéticas que impulsan el motor. Otra frecuencia importante es la frecuencia de paso de polos (FPP): FPP = Numero de polos * frecuencia de rotación D et e c c i ó n d e f a ll as : Excentricidad estática: Esta ocurre cuando el rotor y el estator están desalineados de forma paralela. En este caso el entrehierro tendrá un valor variable pero una posición mínima fija.

67. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁLISIS DE VIBRACIÓN Fallas en motores eléctricos de inducción: Cuando se analiza el espectro de frecuencia se observa un pico en el doble de la frecuencia eléctrica del sistema. Ej. Si el sistema está a 60Hz, la frecuencia donde se ve este problema es 120Hz. Espectro de frecuencia esperado ante una excentricidad estática.

68. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁLISIS DE VIBRACIÓN Fallas en motores eléctricos de inducción: Excentricidad dinámica: La excentricidad dinámica ocurre cuando el mismo rotor no es concéntrico con su línea de centros y debido a esto el entrehierro varia con una posición mínima que no es fija. En el espectro de frecuencia, este problema se muestra con picos en las bandas laterales de la frecuencia de rotación y bandas laterales en dos veces la frecuencia de la línea. Estas bandas son determinadas por el deslizamiento eléctrico del motor. Además se mostrara un pico en la frecuencia de rotación debido a el desbalanceo que este problema implica. En la figura se muestra el espectro de frecuencia esperado.

69. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁLISIS DE VIBRACIÓN Fallas en motores eléctricos de inducción: Espectro de frecuencia esperado ante una excentricidad estática.

70. FALLAS QUE SE PUEDEN DETECTAR EN UN ANÁLISIS DE VIBRACIÓN Fallas en motores eléctricos de inducción: Rotor con barras rotas: El problema ocurre cuando, en el rotor de un motor de inducción, las barras en las cuales se induce la corriente y consecuentemente una fuerza está rota y no puede circular corriente. Este es un problema serio que debe ser atendido inmediatamente o el daño se propagara a las barras adyacentes. La característica de la vibración de este defecto es similar a la e la excentricidad dinámica. Lo que la diferencia es que cuando el rotor se haga girar sin corriente, la característica de vibración ocasionada por la barra rota debe desaparecer debido a que no fluye corriente por las barras del rotor, mientras que en una excentricidad dinámica esto no ocurre.

71. CON C LU S IO N ES El incremento de las vibraciones en las máquinas indica que algo anormal está sucediendo y por tal razón en las industrias implementan dentro de su plan de mantenimiento predictivo, el análisis de vibraciones con el fin de controlar y monitorear las máquinas rotatorias para poder realizar una buena programación de las tareas de mantenimiento sin detener el funcionamiento de la planta de producción y sin poner en riesgo la vida útil de las máquinas.

72. Autoevaluación Sesión 13

73. Pregunta 1 Enunciado ¿ Cómo puedes identificar diferentes tipos de fallas en máquinas utilizando el análisis de vibraciones?

74. Pregunta 2 Enunciado ¿Cuáles son los objetivos del análisis de vibración ?

75. Pregunta 3 Enunciado ¿Cuáles son las sensores mas usados en el análisis de vibración?

76. Pregunta 4 Enunciado ¿Cuáles son las fallas que se pueden presentar en una maquina mediante el análisis de vibración?

77. 1.- El análisis del aceite proporciona una visión general de la salud de las máquinas, evitando los cambios innecesarios de aceite y previniendo fallos en los equipos antes de que ocurran. La mayoría de las empresas extraen muestras de análisis de lubricación y subcontratan el análisis en laboratorios externos. 2..-Es importante la lubricación para  mantener la integridad, reducir las fricciones entre piezas móviles y aumentar la vida útil de los activos. Cuando es aplicada correctamente, minimiza los daños ocasionados por las altas temperaturas, corrosión y fricción que se pueden presentar en una Maquina o equipo que funciona con lubricantes.

78. Aplicando lo aprendido: Investigación y presentación sobre un caso real, incluyendo cómo se realizó el análisis vibracional, qué fallas se detectaron, qué acciones correctivas se implementaron y los resultados obtenidos.

79. García Garrido, S. Organización y gestión integral de mantenimiento. Madrid, España. Ediciones Díaz de Santos, 2003.ISBN: 9788479785482 e ISBN Pdf : 9788479785772. Disponible en: https://www.digitaliapublishing.com/a/136491 Torbacke Marika, � sa Kassman Rudolphi y Elisabet Kassfeldt . “Lubricants: Introduction to Properties and Performance”. New Delhi, India. John Wiley & Sons, Incorporated. 2014-05-12. ISBN 9781118799703. Disponible en : https://ebookcentral.proquest.com/lib/biblioucv/detail.action?docID=1642417 Bloch, Heinz P. “Practical Lubrication for Industrial Facilities”. 2da Edition. USA. The Fairmont Press, Inc. 2009. ISBN 9788817358095. Disponible en: https://ebookcentral.proquest.com/lib/biblioucv/detail.action?docID=3239040