Análisis de vibraciones Técnica de mantenimiento predictivo

Introducción La medición y análisis de vibraciones es una herramienta para la predicción y evaluación de fallas mecánicas en entornos industriales. Las vibraciones en maquinaria no son buenas pueden causar desgaste, fisuras, rotura de sellos y aislantes, ruidos etc. Pero ala vez, son la mejor indicación de la condición mecánica de una máquina. Las vibraciones de una máquina están íntimamente relacionada con la vida útil de los componentes de una máquina. Un nivel bajo de vibraciones es una indicación que la maquinaria funcionara correctamente durante un periodo largo de tiempo.

Un nivel alto de vibraciones es un indicación que la máquina se encamina hacia algún tipo de falla. El 90 % de las fallas es maquinaría esta precedida por un cambio en las vibraciones de las mismas. Las vibraciones siempre están presentes en las máquinas, lo importante es identificar cuales son aquella que debe ser corregidas y cuales son los niveles de vibración tolerables o permitidos. Es complementario a otras técnicas de mantenimiento predictivo.

Conceptos básicos Que es una vibración? Oscilación o movimiento repetitivo de un objeto alrededor de su posición de equilibrio. Las vibraciones las podemos representar a través de ondas senoidales

Propiedades del movimiento oscilatorio Frecuencia: número de veces que va y viene (oscilaciones) por segundo (Hz) Periodo: Tiempo que tarda en completarse un ciclo del movimiento. Fase: Posición que tiene el movimiento respecto al eje de referencia (tiempo).

Onda periódica Es una onda en la cuál el primer ciclo que tiene un periodo T, se repite en cada ciclo de sucesivo, es decir, todos los ciclos son una copia fiel del primero. Ejemplos de ondas periódicas: Vp+ Vp+ t t Vp- Vp- T T

Vp+ Vp+ t t Vp- Vp- T T Vp+ Vp+ Vp- Vp- T T

Armónicas Una onda periódica de cualquier tipo, puede descomponerse en una suma de ondas senoidales con amplitud, frecuencia y fase adecuadas. Con una combinación de senoides de frecuencia , fase y amplitud adecuada podemos reproducir una onda periódica. Estas senoides se encuentran relacionadas armónicamente, es decir, sus frecuencias respectivas son múltiplos (armónicos) de una fundamental (frecuencia menor).

Vibración armónica Son vibraciones cuya frecuencia son múltiplos de una frecuencia fundamental. Frecuencia fundamental o primera armónica. Segunda armónica Tercera armónica En general para enésima armónica:

Calcule la frecuencia fundamental y las 4 primeras armónicas de una vibración cuyo periodo es de 4 ms.

Serie de Fourier La ecuación conocida como serie de Fourier expresa que una onda periódica es la superposición de ondas senoidales relacionadas armónicamente, mas una componente de cc. Así mismo es, la base para el análisis de señales en el dominio de la frecuencia. cc Vp+ t f1=500 Hz Vp- T f2=1000 Hz Fn=n(500 Hz). Onda periódica= componente de cc+primera armónica+segunda armónica+tercera armónica+………..+enésima armónica

Análisis espectral de una señal Supóngase que A representa el valor pico a pico de una onda diente de sierra. Donde: Vn=Voltaje de la enésima armónica cc Calcule el voltaje hasta la tercera armónica 31.8 v Vp=70 v 15.9 v t Vp-=-30 v 10.6 v

Onda periódica diente de sierra en función del tiempo Ondas y sus espectros Vp=70 v T= 1μs t Vp-=-30 v Onda periódica diente de sierra en función del tiempo Vn 31.8 V 15.9 V 10.6V f 1 2 3 4 5 Mhz Espectro en frecuencia de la onda periódica diente de sierra

Espectros básicos Toda onda periódica tiene un espectro frecuencia o un conjunto de líneas verticales que representan sus armónicos.

Causas de las vibraciones Toda causa de vibraciones reside generalmente en problemas mecánicos como son: Desequilibrios de elementos rotativos. Desalineación en acoplamientos mecánicos Engranajes desgastados Desbalance de rotores Holguras mecánicas Soltura estructurales También pueden existir causas eléctricas.

FIN