ANALISIS DE VIBRACIONES

Es una técnica de mantenimiento predictivo que permite observar el comportamiento dinámico de las maquinas, para detectar fallas y/o pronosticarlas con el tiempo suficiente, de tal manera que esta no ocurra sin que haya sido previamente diagnosticada.

La vibración es el movimiento de vaivén de una maquina o elemento de ella en cualquier dirección del espacio desde su posición de equilibrio. Generalmente, la causa de la vibración reside en problemas mecánicos como son: desequilibrio de elementos rotativos, desalineación en acoplamientos, engranajes desgastados o dañados, rodamientos deteriorados, fuerzas aerodinámicas o hidráulicas, y problemas eléctricos. Estas causas se pueden suponer, son fuerzas que cambian de dirección o de intensidad, son debidas al movimiento rotativo de las piezas de la máquina, aunque cada uno de los problemas se detecta estudiando e detecta estudiando las características de vibración.

Las características más importantes son: frecuencia, desplazamiento, velocidad, aceleración, spike energy (energía de impulsos). La frecuencia es una característica simple y significativa en este análisis. Se define como el número de ciclos completos en un período de tiempo. La unidad característica es CPM (ciclos por minuto). Existe una relación importante entre frecuencia y velocidad angular de los elementos rotativos. La correspondencia entre CPM y RPM (ciclos por minuto-revoluciones por minuto) identificará el problema y la pieza responsable de la vibración. Esta relación es debida a que las fuerzas cambian de dirección y amplitud de acuerdo a la velocidad de giro.

Los diferentes problemas son detectados por las frecuencias iguales a la velocidad de giro o bien múltiplos suyos. Cada tipo de problema muestra una frecuencia de vibración distinta.
La amplitud o desplazamiento de la vibración indica la importancia, gravedad del problema, esta característica da una idea de la condición de la máquina. Se podrá medir la amplitud de desplazamiento, velocidad o aceleración. La velocidad de vibración tiene en cuenta el desplazamiento y la frecuencia, es por tanto un indicador directo de la severidad de vibración. La severidad de vibración es indicada de una forma más precisa midiendo la velocidad, aceleración o desplazamiento según el intervalo de frecuencias entre la que tiene lugar, así para bajas frecuencias, por debajo de 600 cpm, se toman medidas de desplazamiento. En el intervalo entre 600 y 60.000 cpm, se mide velocidad, y para altas frecuencia, mayores a 60.000 cpm, se toman aceleraciones.

La velocidad es otra característica importante en la vibración. La unidad es mm/s. El cambio de esta característica trae consigo un cambio de aceleración.
La velocidad tiene una relación directa con la severidad de vibración, por este motivo es el parámetro que siempre se mide. Las vibraciones que tienen lugar entre 600 y 60.000 cpm se analizan teniendo en cuenta el valor de la velocidad.

La aceleración está relacionada con la fuerza que provoca la vibración, algunas de ellas se producen a altas frecuencias, aunque velocidad y desplazamiento sean pequeños.
El spike energy o energía de impulsos proporciona información importante a la hora de analizar vibraciones. Este parámetro mide los impulsos de energía de vibración de breve duración y, por lo tanto, de alta frecuencia.

Pueden ser impulsos debidos a: Defectos en la superficie de elementos de rodamientos o engranajes. Rozamiento, impacto, contacto entre metal -metal en máquinas rotativas. Fugas de vapor o de aire a alta presión. Cavitación debida a turbulencia en fluidos. Sin este parámetro es muy difícil detectar engranajes o rodamientos defectuosos. Con esta medida se encuentran rápidamente las vibraciones a altas frecuencias provocadas por estos defectos. El valor de spike energy es básicamente una medida de aceleración.

Problemas que se pueden detectar:

• Desbalanceo: El centro de rotación del elemento no coincide con su centro de gravedad (Ventiladores, Bombas, Rotores, Turbinas, etc.).
• Desalineación: (Angular o Paralela) Cuando la línea de eje de dos elementos acoplados no coinciden (acoples, Poleas, Piñones, Rodillos, etc.). Es el 50 % de las causas de vibración.
• Estados de ejes: Ejes Torcidos, cuñeros con desajuste.
• Resonancia: Relacionada con las patas o bases flojas de las máquinas, con la masa y la rigidez de los cuerpos.
• Engranajes: Excentricidades, Dientes desgastados o quebrados, Desalineación, Sobrecargas, Lubricación deficiente, Distancia entre centros defectuosa.
• Rodamientos: Terminación de la vida útil, Lubricación inadecuada, Montaje inapropiado, defectos de fabricación, Mala selección.
• Estado de correas: Destensionadas, Muy tensionadas, Desgastadas, Mala selección.
• Sistemas eléctricos: Las vibraciones por estas causas son normalmente por fuerzas electromagnéticas desbalanceadas actuando sobre el rotor y el estator.
• Problemas de montaje: Errores durante el ensamble.