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Monitoreo y análisis de vibraciones (CBM) en máquinas y edificaciones
¿En qué podemos ayudarle?
Bienvenidos al segundo capítulo de Introducción al Análisis de vibraciones, en esta ocasión les hablaré sobre el concepto de vibraciones en máquinas y del valor global.
Las máquinas en operación, vibran o producen un movimiento oscilatorio de baja amplitud por naturaleza. Esto se debe a las fuerzas que se generan en su interior, producto de la energía para rotar los ejes, la carga del proceso, el ajuste de sus componentes internos, entre otros. Este comportamiento podemos supervisarlo continuamente a través de colectores y sistemas de monitoreo de vibración, que nos permiten detectar cuando se producen perturbaciones nocivas en la máquina y debido a que elemento o fenómeno que este ocurriendo en su operación, para intervenirla a tiempo y evitar un daño catastrófico.
Consideremos esta chumacera cuyo anclaje está suelto. Al dibujar su movimiento, vemos que se produce una línea recta por cada vuelta de su eje, sin embargo, si desplazamos en el tiempo el papel de dibujo, podemos ver que se describe una onda por vuelta del eje, dándonos mayor información sobre su comportamiento en operación y es así como representamos las vibraciones en máquinas. Como ondas en el tiempo.
Los rodamientos, bujes o cojinetes de las máquinas. Soportan, permiten y restringen el movimiento de los ejes, concentrando y disipando las fuerzas que se generan al interior, convirtiéndolos en los elementos ideales para escuchar las quejas o perturbaciones que se puedan estar dando en una máquina en operación y por ende las vibraciones deben sensarse lo más cerca posible a los rodamientos, para obtener la mejor información para el diagnóstico de las máquinas.
En máquinas de rodamientos se utilizan típicamente acelerómetros para medir la vibración y en máquinas de cojinetes de película de aceite como las impulsadas por turbinas se utilizan sensores de proximidad y acelerómetros.
Al colocar un acelerómetro o sensor de vibración en la máquina, este recibe la vibración, ruido e intensidad que producen todos los elementos aledaños al punto de medición y los transforma en una señal eléctrica, que en realidad es más parecida a una onda de sonido, que contiene todo el ruido o energía que producen cada uno de los componentes que “escuchó” o “sensó” el acelerómetro y que suman el volumen total de la onda, más conocido como valor global u overall en inglés, el cual representa un valor cuantitativo sobre si una máquina vibra poco o mucho, para tomar acciones preventivas o correctivas.
La forma de onda obtenida, usualmente es post procesada en un software de análisis de vibraciones, para desplegar gráficos especializados como el espectro, la cascada, tendencias y otros, que facilitan a los analistas, diagnosticar si las vibraciones son nocivas, a que se deben y determinar cómo llevarlas a niveles más saludables, sin embargo, es posible tener una noción de la gravedad de las vibraciones y a que pueden deberse con el uso del Valor Global o de Intensidad de vibración, que se obtiene midiendo la amplitud de la forma de onda en el eje Y de tres maneras: De punta a punta o conocida como amplitud pico-pico, del centro de la onda a la punta más alta conocida como amplitud cero-pico y una medición similar a un promedio de la amplitud de la onda que se conoce como RMS, que es la más utilizada para determinación de valores de alarma, debido a que está normalizada y que en la práctica descarta picos atípicos o transitorios en un instante de tiempo.
Las ondas de vibración tienen frecuencias altas y bajas, tal y como en la música, que tiene bajos o graves y altos o agudos, que podemos separar en el caso de la música con los ecualizadores…
En máquinas, los acelerómetros envían formas de onda en aceleración que resaltan especialmente las frecuencias altas o de sonidos agudos … los cuales se asocian usualmente a problemas de rodamientos, de engranajes o de lubricación, es decir fenómenos de contacto metal – metal. Por ende, un alto valor de vibración en aceleración está asociado a posibles problemas de rodamientos, engranajes o de lubricación.
Para obtener, señales que resalten los bajos o graves, es decir, los fenómenos de baja frecuencia o asociados más directamente a la velocidad del eje, los colectores de vibración y los software de análisis, permiten integrar la señal de aceleración para obtener la de velocidad que para la onda del ejemplo anterior suena así…
Un alto valor global de vibración en velocidad, está asociado a fenómenos de baja frecuencia como el desbalanceo, la holgura, la desalineación, la resonancia, entre otros.
El cálculo del valor global es en realidad un poco más complejo de lo explicado en este video, pero afortunadamente, es el dato más básico que calcula y brinda el colector o sensor más económico de vibraciones. Lo más importante es conocer su utilidad práctica en velocidad o aceleración y entender que estos números representan la energía o inestabilidad de la máquina en el punto de medición.
