1 Análisis vibracional fisica

ANÁLISIS VIBRACIONAL TÉRMINOS Y CONCEPTOS

CAMPUS TECNOLÓGICO DE SANTA ANITA, AGOSTO DEL 2011

SIXTO SARMIENTO CHIPANA Machinery Lubricant Analyst Level II

Vibration Analyst Level II

[email protected]

Nuestras equipos de planta …!!!

LA CAVITACIÓN LA CAVITACIÓN ME ESTÁ ME ESTÁ MATANDOMATANDO

MIS MIS RODAMIENTOS RODAMIENTOS

ESTAN MUERTOSESTAN MUERTOS

¿Qué está fallando?

1.1. TodasTodas laslas máquinasmáquinas vibranvibran

2.2. LaLa ““señalseñal”” dede lala vibraciónvibración cambiacambiacuandocuando lala condicióncondición cambiacambia

AnálisisAnálisis VibracionalVibracional

cuandocuando lala condicióncondición cambiacambia

3.3. LoLo queque ustedusted escuchaescucha eses sólosólounauna parteparte dede lala historiahistoria..

El El AnálisisAnálisis de de VibraciónVibración le le puedepuede ayudarayudar a a detectardetectar unauna ampliaampliagamagama de de problemasproblemas de de fallafalla

¿¿QuéQué causancausan laslas vibracionesvibraciones??

La causa de la vibración es usualmente controlada por muchos factores tales como:

�Causas operativas para el cual a sido diseñada la máquina.�Tolerancias de fabricación �Tolerancias de fabricación �Tolerancias de instalación�Efectos de los componentes de la máquina por fabricación�Efectos de los componentes de la máquina por desgaste.

La vibración puede ser utilizada para identificar los defectos La vibración puede ser utilizada para identificar los defectos por diseño, por fabricación, por instalación o por desgaste.por diseño, por fabricación, por instalación o por desgaste.

AnálisisAnálisis VibracionalVibracional

1. Es considerada la técnica más efectiva paramonitorear las condiciones de las máquinasrotativas

2. La medición de la vibración es la medida deun movimiento periódico

3. Se mide vibraciones con el objeto de detectarun exceso que pueda provocar averías.

4. Se analiza la tendencia.

Se entiende por VibracionesMecánicas las oscilacionesperceptibles y medibles en lassuperficies de máquinas y susfundaciones.

VibracionesVibraciones mecánicasmecánicas

fundaciones.

Es llamado también “ruido estructural”

Estas pueden ocurrir técnicamentecuando las masas se mueven

Salvo algunas excepciones la causa de lavibración reside en los problemasmecánicos de una máquina.

¿¿QuéQué originaorigina la la vibraciónvibración ??

La causa de la vibración tiene que ser (es)una fuerza que cambie su dirección.

Hasta que no se aplique una fuerza alpeso para producir su movimiento no habrávibración.

F

¿¿QuéQué causacausa la la vibraciónvibración ??

1.1. El giro del El giro del ejeeje genera genera laslas fuerzasfuerzas friccionalesfriccionales y y rotatoriasrotatorias..

2.2. La La VibraciónVibración generadagenerada porpor estasestas fuerzasfuerzas eses enviadaenviada a la a la cubiertacubierta de la de la máquinamáquina a a travéstravés de los de los cojinetescojinetes

..

DEFINICIÓN DE LA VIBRACIÓNDEFINICIÓN DE LA VIBRACIÓN

Es un movimiento oscilatorio de los cuerpos en la cual plasman cada una de sus características.

Po ello, las equipos plasman su propia señal de vibración y en ella se encuentra la información de cada uno de sus componentes. encuentra la información de cada uno de sus componentes.

NaturalezaNaturaleza físicafísica de la de la vibraciónvibración

La magnitud de la vibración no sólo depende de la fuerza sino también de las propiedades del sistema y ambos de la velocidad de la máquina

PROPIEDADES DEL SISTEMAPROPIEDADES DEL SISTEMA

MASA SUSPENDIDA EN UN MUELLEMASA SUSPENDIDA EN UN MUELLE

Conectado al Conectado al Conectado al Conectado al instrumentoinstrumentoinstrumentoinstrumento Sensor de Sensor de Sensor de Sensor de

POSICIÓN NEUTRAL

MASA EN POSICIÓN DE REPOSO SIN PRESENCIA DE UNA FUERZA DE APLICACIÓNMASA EN POSICIÓN DE REPOSO SIN PRESENCIA DE UNA FUERZA DE APLICACIÓNMASA EN POSICIÓN DE REPOSO SIN PRESENCIA DE UNA FUERZA DE APLICACIÓNMASA EN POSICIÓN DE REPOSO SIN PRESENCIA DE UNA FUERZA DE APLICACIÓN

instrumentoinstrumentoinstrumentoinstrumento Sensor de Sensor de Sensor de Sensor de vibraciónvibraciónvibraciónvibración

Conectado al Conectado al Conectado al Conectado al instrumentoinstrumentoinstrumentoinstrumento Sensor de Sensor de Sensor de Sensor de

MASA SUSPENDIDA EN UN MUELLEMASA SUSPENDIDA EN UN MUELLE

instrumentoinstrumentoinstrumentoinstrumento Sensor de Sensor de Sensor de Sensor de vibraciónvibraciónvibraciónvibración

LIMÍTE INFERIOR

POSICIÓN NEUTRAL

LÍMITE SUPERIOR

CARACTERÍSTICAS DE LA VIBRACIÓNCARACTERÍSTICAS DE LA VIBRACIÓN

��AMPLITUDAMPLITUD��DesplazamientoDesplazamiento��DesplazamientoDesplazamiento��VelocidadVelocidad��AceleraciónAceleración

��FRECUENCIAFRECUENCIA��FASEFASE

ANALIZANDO LA AMPLITUDANALIZANDO LA AMPLITUD

sen wtA x =

•DesplazamientoDesplazamiento

sen wtA x =

•Aceleración

•Velocidad

wtcos Aw x =•

sen wt Aw- x 2=••

Aceleración

Velocidad

MovimientoMovimiento ArmónicoArmónico SimpleSimple

La onda de desplazamiento es sinusoidal.

Asigne el Punto de medición

Elija

la direccióndirección

Podemos medir…

DESPLAZAMIENTO

VELOCIDADO

ACELERACIÓN

DESPLAZAMIENTO = Distancia recorrida

En cualquier punto en el tiempo...

VELOCIDAD= Lectura de velocidad

ACELERACIÓN =Cómo esta el movimiento

de sus pies.

LA AMPLITUD: CARACTERÍSTICASLA AMPLITUD: CARACTERÍSTICAS

A= A= A= A= MáxMáxMáxMáx (+)(+)(+)(+)V = 0V = 0V = 0V = 0

Ampli

tudAm

plitud

Ampli

tudAm

plitud

Pico

Pico

Pico

Pico

Pico

Pi

co

Pico

Pi

co -- --

Pico

Pico

Pico

Pico RM

SRM

SRM

SRM

SAmpli

tudAm

plitud

Ampli

tudAm

plitud

TiempoTiempoTiempoTiempo

•• MovimientoMovimiento físicofísico actual de un actual de un objetoobjeto queque vibravibra

DESPLAZAMIENTODESPLAZAMIENTO

objetoobjeto queque vibravibra•• MedidoMedido en los en los componentescomponentes de de

bajabaja frecuenciafrecuencia•• MedidoMedido en en milésimasmilésimas ((pulgadaspulgadas) )

o o micrasmicras ((milímetrosmilímetros))

��MediciónMedición dede lala trayectoriatrayectoria totaltotal dede lalamasamasa..

��SeSe usausa parapara bajasbajas frecuenciasfrecuencias (de(de 00 aa


��SeSe usausa parapara bajasbajas frecuenciasfrecuencias (de(de 00 aa11,,200200 CPM)CPM) yy sese relacionarelaciona aa loslos esfuerzosesfuerzos..

��SeSe utilizautiliza concon unun acelerómetroacelerómetro yy lala señalseñaleses doblementedoblemente integradaintegrada parapara obtenerobtenerdesplazamientodesplazamiento

DESPLAZAMIENTO ES LO MÁS FÁCIL DE DESPLAZAMIENTO ES LO MÁS FÁCIL DE VISUALIZARVISUALIZAR

Tiempo

Am

plitu

d

Este es la onda en el tiempo que registra la

vibración en desplazamiento

•• MedidaMedida de la de la velocidadvelocidad al al cuálcuál la la masamasa eses movidamovida

•• UnidadUnidad de de medidamedida preferidapreferida comocomo

VELOCIDADVELOCIDAD

•• UnidadUnidad de de medidamedida preferidapreferida comocomoefectivaefectiva y y eficazeficaz sobresobre unauna ampliaampliagamagama, de , de frecuenciasfrecuencias bajasbajas a a altasaltasfrecuenciasfrecuencias..

•• MedidoMedido en en PulgPulg //segseg o mm/o mm/segseg

��Medición de la velocidad a la cuál la masa se Medición de la velocidad a la cuál la masa se está moviendo durante sus oscilaciones. Más está moviendo durante sus oscilaciones. Más rápido una máquina se rápido una máquina se flexeflexe, más pronto fallará , más pronto fallará por fatiga. por fatiga.

VELOCIDADVELOCIDAD

��Se utiliza para rangos de frecuencias entre 600 Se utiliza para rangos de frecuencias entre 600 y 60,000 CPM y se relaciona con la fatiga.y 60,000 CPM y se relaciona con la fatiga.

��Se mide directamente con un “pick up” de Se mide directamente con un “pick up” de velocidad o con un acelerómetro donde la señal velocidad o con un acelerómetro donde la señal es integrada para obtener velocidad.es integrada para obtener velocidad.

La velocidad es cero pues el objeto viene de una parada

antes de mover en la direcciónopuesta La velocidad es la más

alta aquí

•• Ratio Ratio de de cambiocambio de de velocidadvelocidad•• EnfatizaEnfatiza picospicos de de altaalta frecuenciafrecuencia en en

ACELERACIÓNACELERACIÓN

•• EnfatizaEnfatiza picospicos de de altaalta frecuenciafrecuencia en en el el espectroespectro

•• MedidoMedido en “g’s”en “g’s”

��EsEs lala medidamedida óptimaóptima parapara altasaltas frecuencias,frecuencias,superioressuperiores aa 6060,,000000 CPMCPM yy sese relacionarelaciona concon lalafuerzafuerza..

��LaLa aceleraciónaceleración eses mayormayor enen elel instanteinstante enen queque


��LaLa aceleraciónaceleración eses mayormayor enen elel instanteinstante enen quequelala velocidadvelocidad eses mínimamínima..

��LaLa aceleraciónaceleración eses lala mediciónmedición másmás dificultosadificultosadede lala amplitudamplitud dede vibración,vibración, peropero eses elelparámetroparámetro másmás aa menudomenudo directamentedirectamente medidomedidoenen elel campocampo concon elel usouso dede unun acelerómetroacelerómetro ..

Ampli

tudAm

plitud

Ampli

tudAm

plitud

A= A= A= A= MáxMáxMáxMáx (+)(+)(+)(+)V = 0V = 0V = 0V = 0

V = V = V = V = MáxMáxMáxMáxA = 0A = 0A = 0A = 0D = 0D = 0D = 0D = 0

D= D= D= D= MáxMáxMáxMáx (+)(+)(+)(+)

A = A = A = A = MáxMáxMáxMáx ((((----))))V = 0V = 0V = 0V = 0

D = 0D = 0D = 0D = 0

D= D= D= D= MáxMáxMáxMáx ((((----))))

La aceleración es la más alta cuando la velocidad es la mínima

El objeto ha desacelerado y parado y está cerca de iniciar la aceleración otra

vez

ComparaciónComparación de de VelocidadVelocidad, , DesplazamientoDesplazamiento y y aceleraciónaceleración

Desplazamiento es usadapara medir bajas

frecuencias: Bajas RPM

ComparaciónComparación de de VelocidadVelocidad, , DesplazamientoDesplazamiento y y aceleraciónaceleración

Aceleración esusada para mediraltas frecuencias:Frecuencias de rodamientos

Velocidad es la mejor sobre unagama de frecuencia ancha

Cómo se mide la vibración

ANALIZANDO LA FRECUENCIAANALIZANDO LA FRECUENCIA

1.1. Número de eventos por unidad de tiempoNúmero de eventos por unidad de tiempo

2.2. Identifica la fuente del problema Identifica la fuente del problema

LA FRECUENCIALA FRECUENCIA

2.2. Identifica la fuente del problema Identifica la fuente del problema ayudándonos a detectar lo que está mal en la ayudándonos a detectar lo que está mal en la máquinamáquina

Si Si la frecuencia ayuda a detectar la fuente del la frecuencia ayuda a detectar la fuente del problema, la amplitud va a indicar la problema, la amplitud va a indicar la

severidad del problemaseveridad del problema

�� El El impulsorimpulsor giragira 5 5 vecesveces cadacadasegundosegundo..

�� AderimosAderimos unauna masamasa el el cualcualgenera genera unauna fuerzafuerza de de desbalancedesbalance..

LA SEÑAL BÁSICA DE VIBRACIÓNLA SEÑAL BÁSICA DE VIBRACIÓN

Un Un segundosegundo de de tiempotiempo

�� Hertz = Hz = Hertz = Hz = CiclosCiclos porpor segundosegundoRPM = RPM = RevolucionesRevoluciones porpor MinutoMinutoCPM = CPM = CiclosCiclos porpor minutominutoCPM = RPM = Hz x 60CPM = RPM = Hz x 60

�� VelocidadVelocidad del del impulsorimpulsor = 5 Hz ó 300 RPM= 5 Hz ó 300 RPM


PeriodoPeriodo = 1/= 1/FrecuenciaFrecuencia

VelocidadVelocidad del del impulsorimpulsor = 5 Hz ó 300 RPM= 5 Hz ó 300 RPM

�� El El impulsorimpulsor giragira ahoraahora dos dos vecesveces másmás rápidorápido�� Los Los ciclosciclos de la forma de de la forma de ondaonda estánestán másmás cercanoscercanos y y juntosjuntos..

�� VelocidadVelocidad del del impulsorimpulsor = 10 Hz ó 600 RPM= 10 Hz ó 600 RPM


�� la la alturaaltura de la de la ondaonda eses la la ““amplitudamplitud”.”.

��Debido al peso en un álabe, Debido al peso en un álabe, el nivel de la vibración el nivel de la vibración

La La amplitudamplitud

el nivel de la vibración el nivel de la vibración aumenta mientras el ventilador aumenta mientras el ventilador aceleraacelera

DesplazamientoDesplazamiento: mils o : mils o micrasmicrasVelocidadVelocidad: in/sec or mm/sec: in/sec or mm/secAceleracionAceleracion: g: g

1.Calcular la amplitud pico – pico de la forma de onda en mils.

2.Calcular la amplitud pico de la forma de onda en micras

3.Calcular el periodo en segundos de la forma de onda

4.Calcular la frecuencia de la forma de onda en CPM

5.Calcular la amplitud pico de la velocidad de la forma de onda, en pulg/seg (IPS)

6.Calcular la amplitud RMS de la velocidad de la forma de onda, en pulg/seg (IPS)

7.Calcular la amplitud pico de la aceleración de la forma de onda, en g‘s

1.Calcular la amplitud RMS de la forma de onda en mils.

2.Calcular la amplitud pico de la forma de onda en micras

3.Calcular la frecuencia de la forma de onda en CPM

4.Calcular la amplitud pico de la velocidad de la forma de onda, en 4.Calcular la amplitud pico de la velocidad de la forma de onda, en pulg/seg (IPS)

5.Calcular la amplitud RMS de la velocidad de la forma de onda, en pulg/seg (IPS)

6.Calcular la amplitud pico de la aceleración de la forma de onda, en g‘s

Y= 1.00 Mil

Cómo se mide la vibración

ANALIZANDO LA FASEANALIZANDO LA FASE

1.1. EsEs unauna medidamedida dede lala diferenciadiferencia dede tiempotiempo entreentre dosdosondasondas sinusoidalessinusoidales..

2.2. AunqueAunque lala fasefase eses unauna diferenciadiferencia dede tiempo,tiempo, siempresiempresese midemide enen términostérminos dede ángulo,ángulo, enen gradosgrados ooradianesradianes ..

LA FASELA FASE

radianesradianes ..

3.3. EsoEso eses unauna normalizaciónnormalización deldel tiempotiempo queque requiererequiereunun ciclociclo dede lala ondaonda sinsin considerarconsiderar susu verdaderoverdaderoperíodoperíodo dede tiempotiempo..

4.4. LaLa diferenciadiferencia enen fasefase entreentre dosdos formasformas dede ondaonda sesellamallama desfasedesfase oo desplazamientodesplazamiento dede fasefase..

LA FASELA FASE

A está adelantado 90A está adelantado 90A está adelantado 90A está adelantado 90°°°° respecto de Brespecto de Brespecto de Brespecto de BBBAA

B está retrasada 90B está retrasada 90B está retrasada 90B está retrasada 90°°°° respecto de Arespecto de Arespecto de Arespecto de A

0° 90° 180° 270° 360°

DesfaseDesfaseDesfaseDesfase

LA LA FASEFASE((FaseFase a 0a 0°°))

LA LA FASEFASE((DesfaseDesfase a 180a 180°°))

LA LA FASEFASE((DesfaseDesfase a 90a 90°°))



ComparaciónComparación de de VelocidadVelocidad, , desplazamientodesplazamiento y y AceleraciónAceleraciónA

mpl

itud

Am

plitu

d

VELOCIDADVELOCIDAD

360360°°270270°°180180°°9090°°00°°

ÁnguloÁngulo de de fasefase ((GradosGrados))

Am

plitu

dA

mpl

itud

ComparaciónComparación de de VelocidadVelocidad, , desplazamientodesplazamiento y y AceleraciónAceleración

DESPLAZAMIENTODESPLAZAMIENTO ACELERACIÓNACELERACIÓNVELOCIDADVELOCIDAD

MovimientosMovimientos de la de la vibraciónvibración

ARMÓNICOARMÓNICOARMÓNICOARMÓNICO PERIÓDICOPERIÓDICOPERIÓDICOPERIÓDICO

ALEATORIOALEATORIOALEATORIOALEATORIO

TiposTipos de de vibraciónvibración mecánicamecánica

VibraciónVibración de de cuerpocuerpo librelibre

VibraciónVibración de de engraneengrane y de y de pasopaso

VibraciónVibración friccionalfriccional


Vibración de una máquinaVibración de una máquinaVibración de una máquinaVibración de una máquina

Vibración total de la unidadVibración total de la unidadVibración total de la unidadVibración total de la unidad

Vibración de una máquina o equipoVibración de una máquina o equipoVibración de una máquina o equipoVibración de una máquina o equipo Vibración de una unidad o conjuntoVibración de una unidad o conjuntoVibración de una unidad o conjuntoVibración de una unidad o conjunto


Componente de vibración de cuerpo libreComponente de vibración de cuerpo libreComponente de vibración de cuerpo libreComponente de vibración de cuerpo libre


Vibración de paso de dientes Vibración de paso de dientes Vibración de paso de dientes Vibración de paso de dientes (Engrane)(Engrane)(Engrane)(Engrane)

Vibración de Paso de álabesVibración de Paso de álabesVibración de Paso de álabesVibración de Paso de álabes


Componente de vibración de pasoComponente de vibración de pasoComponente de vibración de pasoComponente de vibración de paso


Vibración de un componente de máquinaVibración de un componente de máquinaVibración de un componente de máquinaVibración de un componente de máquina

Cojinetes de fricción, de rodadura, deslizamiento y choqueCojinetes de fricción, de rodadura, deslizamiento y choqueCojinetes de fricción, de rodadura, deslizamiento y choqueCojinetes de fricción, de rodadura, deslizamiento y choque

Vibración Vibración Vibración Vibración friccionalfriccionalfriccionalfriccional de un conjuntode un conjuntode un conjuntode un conjunto Vibración Vibración Vibración Vibración friccionalfriccionalfriccionalfriccional de un rotorde un rotorde un rotorde un rotor


Componente de vibración Componente de vibración Componente de vibración Componente de vibración fricionalfricionalfricionalfricional

RangoRango de de mediciónmedición porpor tipotipo de de vibraciónvibración

Vibración de cuerpo libreVibración de cuerpo libreVibración de cuerpo libreVibración de cuerpo libre Vibración de PasoVibración de PasoVibración de PasoVibración de Paso Vibración Vibración Vibración Vibración friccionalfriccionalfriccionalfriccional

MediciónMedición de de desplazamientodesplazamiento Vs. Vs. RangoRango de de frecuenciasfrecuencias

Rango de frecuenciasRango de frecuenciasRango de frecuenciasRango de frecuencias Localización de la mediciónLocalización de la mediciónLocalización de la mediciónLocalización de la medición

Percepción subjetivaPercepción subjetivaPercepción subjetivaPercepción subjetiva

MediciónMedición de de velocidadvelocidad Vs. Vs. RangoRango de de frecuenciasfrecuencias



MediciónMedición de de aceleraciónaceleración Vs. Vs. RangoRango de de frecuenciasfrecuencias



MediciónMedición de de pulsopulso de de choquechoque Vs. Vs. RangoRango de de frecuenciasfrecuencias



RESUMENRESUMEN

1 Análisis vibracional fisica

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