13 Vibraciones

El análisis y monitorizado de vibraciones son dos de las herramientas más usuales para prevenir problemas mecánicos relacionados con los procesos de fabricación. El primer objetivo de todo sistema de mantenimiento basado en el monitorizado de las condiciones de funcionamiento de las máquinas es evitar las paradas no programadas.

Técnicas de mantenimiento predictivo

  • Compatibilidad desde el punto de vista operacional
  • Posibles métodos de aplicación
  • Grado de preparación requerido para el personal involucrado
  • Valor intrínseco de la información obtenida
  • Forma de recuperar al máximo las inversiones llevadas a cabo

Una máquina nueva tiene una vibración característica básica respecto a la cual se pueden comparar futuras vibraciones. Diferentes tipos de fallos dan lugar a diferentes tipos de cambios de la vibración característica de la máquina.

Parámetros a recordar en relación con el fenómeno de las vibraciones mecánicas:

  • La Frecuencia: No de ciclos por unidad de tiempo, [Hz (hertzios) = CPS]
  • Su inversa es el período: Tiempo que se invierte en un ciclo vibratorio completo
  • Amplitud: Intensidad o magnitud de la vibración
  • Desplazamiento: Camino por donde se desplaza la onda
  • Velocidad: Cantidad de camino por unidad de tiempo
  • Aceleración: Magnitud para medida a altas frecuencias
  • Factor de amortiguación: Capacidad interna que tiene todo sistema mecánico para disipar la energía vibratoria

Parámetros para la monitorización de maquinaria de producción. Máquinas rotativas

El tren de maquinaria consiste en una fuente de potencia (motor eléctrico), los acoplamientos intermedios (correas) y elementos móviles como bombas, ventiladores y demás componentes que pueden intervenir en procesos continuos.

Máquinas con movimiento alternativo

Los modos de vibración generados por las máquinas con movimiento alternativo no son los armónicos simples de la velocidad de un eje de una máquina rotativa.

Máquinas con movimiento lineal

La relación existente entre los modos de vibración y el movimiento lineal es la clave para analizar estas máquinas. El análisis de vibraciones en el dominio del tiempo es más apropiado.

Establecimiento de un programa de medidas de vibraciones

  1. Determinar las características de diseño y funcionamiento de la máquina
  2. Seleccionar los parámetros de medición dependiendo de la frecuencia del elemento
  3. Determinar la posición y dirección de las medidas
  4. Seleccionar el instrumento de medición
  5. Determinar los datos requeridos
  6. Tomar de datos

Diagnóstico de problemas por análisis de vibraciones

Identificar la causa del problema que nos permitirá decidir la solución más apropiada.

  • Desequilibrio dinámico de Rotores: el centro de masa no coincide con el eje de rotación
  • Desalineación: ejes acoplados no son coincidentes (paralelismo)
  • Holguras: holguras estructurales o holguras en elementos rotativos

Dinámica de máquinas COJINETES

La primera indicación de los problemas mecánicos se desarrollará en el campo de vibración de los cojinetes de la máquina. Los cojinetes pueden clasificarse en dos categorías: de elementos rodantes (RODAMIENTOS) y de camisa (COJINETES).

  • Fallos en Rodamientos: El comportamiento general del rodamiento está determinado por la interacción entre sus elementos (fallos por fatiga)
  • Frecuencias fundamentales:
    • BPFO: Frecuencia de la pista exterior
    • BPFI: Frecuencia de la pista interior
    • BSF: Frecuencia de giro de bola o rodillos
    • FTF: Frecuencia fundamental de tren (jaula)

Engranajes. Fallos en Engranajes

Los engranajes y las cajas de engranajes tienen marcas únicas de vibración que identifican tanto su funcionamiento normal como anormal, problemas como frecuencia de excitación y holgura.

Velocidades críticas

Son aquellas frecuencias de rotación que coinciden con una o más de las frecuencias naturales del eje.

Resonancia

Si una frecuencia natural de la máquina o sistema mecánico es excitada por un defecto en la máquina, el nivel de vibración puede dar lugar a graves averías.

Instrumentos de medida

  • Transductor de desplazamiento: Corriente de fugas
  • Transductor de velocidad: Sísmico (imán permanente en el centro de una bobina de cobre)
  • Transductor de aceleración: Piezoeléctricos

Podemos clasificar:

  • Capacidad de análisis del instrumento: Los vibrómetros y analizadores de frecuencia
  • Características de uso: portátiles o fijos