Análisis de vibraciones de un tren de maquinaria

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNO

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA, ELECTRÓN ICA Y

SISTEMAS.

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRIC A

“ANALISIS DE VIBRACIONES DE UN TREN DE MAQUINARIA

PARA MANTENIMIENTO PREDICTIVO, MEDIANTE UN MÓDULO,

EN EL LABORATORIO DE CONTROL Y AUTOMATIZACION DE LA

EPIME”

TESIS PRESENTADA POR:

HIPOLITO MAMANI CONDORI

TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIER O

MECÁNICO ELECTRICISTA.

APROBADA POR EL JURADO REVISOR CONFORMADO POR:

PRESIDENTE : ING. WALTER OSWALDO PAREDES PAREJA

PRIMER MIEMBRO : ING. ROBERTO JAIME QUIROZ SOSA

SEGUNDO MIEMBRO : ING. JOSE ANTONIO VARGAS MARON

DIRECTOR DE TESIS : ING. JOSE MANUEL RAMOS CUTIPA

PUNO-PERU

2014

2

AGRADECIMIENTOS

Mis agradecimientos a los docentes de la carrera profesional de Ingeniería Mecánica

Eléctrica de la Universidad Nacional del Altiplano Puno, por las enseñanzas impartidas y

experiencias volcadas en mi formación y en el desarrollo académico y técnico de los

cursos, así como también en la dedicación de brindarnos los conocimientos adecuados y

fundamentales para nuestra realización como profesionales competentes e íntegros para

servir a la sociedad.

Mis agradecimientos especiales a los jurados revisores de la presente tesis

ING. WALTER OSWALDO PAREDES PAREJA.

ING. ROBERTO JAIME QUIROZ SOZA

ING. JOSE ANTONIO VARGAS MARON

Mi agradecimiento especial a mi director de Tesis por el apoyo brindado en la ejecución

de la presente Tesis.

ING. JOSE MANUEL RAMOS CUTIPA

3

DEDICATORIA

INDICE

El presente trabajo se lo dedico a:

Dios por estar siempre a mi lado y guiar mi camino.

A mi esposa Nely y mi hijo Diego por darme fuerza moral para

culminar el presente trabajo.

A mis queridos padres Feliciano Y Agustina por educarme y

apoyarme en mi desarrollo profesional.

A mis queridos hermanos Jhon, Franco, Yoursh, Jordan y Paul

por el apoyo moral.

HIPOLITO

4

ÍNDICE

RESUMEN ___________________________________________________________________ 15

ABSTRACT __________________________________________________________________ 16

INTRODUCCIÓN ______________________________________________________________ 17

CAPÍTULO I: __________________________________________________________________ 21

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN_______________________ 21

1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA _____________________________________ 22

1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ____________________________________ 22

1.2.1. PROBLEMA GENERAL _________________________________________ 22

1.2.2. PROBLEMAS ESPECÍFICOS. ____________________________________ 22

1.3. JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA. ___________________________________ 23

1.3.3. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO ________________________________ 23

1.3.4. JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA _____________________________________ 24

1.3.5. JUSTIFICACIÓN SOCIAL _______________________________________ 24

1.3.6. JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA ___________________________________ 24

1.4. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN. _________________________________ 24

1.4.1. OBJETIVO GENERAL. __________________________________________ 24

1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. _____________________________________ 25

CAPÍTULO II: _________________________________________________________________ 26

2. MARCO TEÓRICO _______________________________________________________ 26

2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN _____________________________ 27

2.2. SUSTENTO TEORICO______________________________________________ 28

2.2.1. FUNDAMENTOS DE VIBRACIONES ______________________________ 28

2.2.2. VIBRACIÓN SIMPLE (MAS) _____________________________________ 28

2.2.3. VIBRACIÓN COMPUESTA ______________________________________ 30

2.2.4. VIBRACIÓN ALEATORIA Y GOLPETEOS INTERMITENTES ___________ 31

2.2.5. DESPLAZAMIENTO DE VIBRACIÓN ______________________________ 32

2.2.6. VELOCIDAD DE VIBRACIÓN ____________________________________ 32

2.2.7. ACELERACIÓN DE VIBRACIÓN __________________________________ 32

5

2.2.8. IMPORTANCIA DE LA FRECUENCIA DE VIBRACIÓN ________________ 33

2.2.9. ECUACIONES PARA DETERMINAR DESPLAZAMIENTO, VELOCIDAD Y

ACELERACIÓN DE VIBRACIÓN _____________________________________ 33

2.2.10. TRANSFORMADA DE FOURIER: _________________________________ 35

2.2.10.1. INTRODUCCION ______________________________________________ 35

2.2.10.2. SERIES DE FURIER ___________________________________________ 36

2.2.10.3. TRANSFORMADA DE FOURIER _________________________________ 38

2.2.10.4. ESPECTROS DE FRECUENCIA _________________________________ 38

2.2.10.5. TRANSFORMADA RÁPIDA DE FOURIER (FFT) _____________________ 39

2.2.11. TREN DE MAQUINARIA ________________________________________ 41

2.2.11.1. MOTOR ELECTRICO __________________________________________ 41

2.2.11.2. ACOPLAMIENTOS ____________________________________________ 42

2.2.11.3. EJES _______________________________________________________ 46

2.2.11.4. POLEAS Y CORREAS _________________________________________ 47

2.2.11.5. CADENAS ___________________________________________________ 48

2.2.11.6. RODAMIENTOS Y COGINETES (CHUMACERA) ____________________ 49

2.2.11.7. ENGRANAJES _______________________________________________ 50

2.2.12. NORMAS EN EL ANALISIS DE VIBRACIONES ______________________ 53

2.2.13. SEVERIDAD DE VIBRACIÓN ____________________________________ 56

2.2.14. ANALISIS DE VIBRACIONES ____________________________________ 58

2.2.15. CAUSAS DE VIBRACION EN UN TREN DE MAQUINARIA Y TIPOS DE

ESPECTRO _____________________________________________________ 61

2.2.16.1. DESBALANCEO ESTATICO _____________________________________ 61

2.2.16.2. DESBALANCEO DINÁMICO: ____________________________________ 62

2.2.16.3. DESALINEAMIENTO ANGULAR: _________________________________ 62

2.2.16.4. DESALINEAMIENTO EN PARALELO: _____________________________ 63

2.2.16.5. DESALINEAMIENTO ENTRE CHUMACERAS ______________________ 64

2.2.16.6. VIBRACION POR SOLTURA ESTRUCTURAL: ______________________ 64

2.2.16.7. VIBRACIÓN POR DESGASTE DE FAJAS __________________________ 65

2.2.16.8. VIBRACION POR CAVITACIÓN __________________________________ 66

6

2.2.16.9. VIBRACION POR RODANTES DEFECTUOSOS ____________________ 66

2.2.16. ADQUISICIÓN DE SEÑALES ____________________________________ 69

2.2.17.1. INTRODUCCION ______________________________________________ 69

2.2.17. TRANSDUCTORES Y SENSORES ________________________________ 69

2.2.18.1. TRANSDUCTORES DE DESPLAZAMIENTO _______________________ 72

2.2.18.2. TRANSDUCTORES DE VELOCIDAD _____________________________ 72

2.2.18.3. TRANSDUCTOR DE ACELERACIÓN (ACELEROMETRO) ____________ 73

2.2.18. ACELERÓMETROS CAPACITIVOS _______________________________ 75

2.2.19. CONVERSION ANALOGICO DIGITAL (ADC-DAQ) ___________________ 76

2.2.20. AMPLITUD DE ENTRADA _______________________________________ 77

2.2.21. FRECUENCIA MAXIMA DE SEÑAL _______________________________ 77

2.2.22. ANCHO DE BANDA ____________________________________________ 77

2.2.23. RESOLUCION DEL ADC (DAQ) __________________________________ 78

2.2.24. FRECEUENCIA DE MUESTREO DEL ADC _________________________ 80

2.2.25. SOFTWARE LABVIEW _________________________________________ 80

2.2.26. SOTWARE EXCEL _____________________________________________ 80

2.2.27. MANTENIEMIENTO ____________________________________________ 81

2.2.28.1. MANTENIMIENTO CORRECTIVO O DE EMERGENCIA ______________ 81

2.2.28.2. CORRECTIVO PROGRAMADO __________________________________ 82

2.2.28.3. MANTENIMIENTO PREDICTIVO _________________________________ 82

2.3. GLOSARIO DE TÉRMINOS BÁSICOS _________________________________ 85

2.4. HIPÓTESIS DE LA INVESTIGACIÓN __________________________________ 86

2.4.1. HIPÓTESIS GENERAL. _________________________________________ 87

2.4.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICOS. _____________________________________ 87

2.5. OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES ______________________________ 87

2.5.1. VARIABLES INDEPENDIENTES __________________________________ 88

2.5.2. VARIABLES DEPENDIENTES ___________________________________ 88

CAPITULO III _________________________________________________________________ 91

3. DISEÑO METODOLÓGICO DE LA INVETIGACIÓN ____________________________ 91

3.1. TIPO Y DISEÑO DE INVESTIGACIÓN _________________________________ 92

7

3.2. POBLACIÓN Y MUESTRA DE INVESTIGACIÓN _________________________ 93

3.3. UBICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DE LA POBLACIÓN ______________________ 93

3.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS PARA RECOLECTAR INFORMACIÓN _______ 94

3.4.1. DISEÑO DEL SISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS _______________ 96

3.4.1.1. CARACTERISTICAS TECNICAS DEL BANCO DE VIBRACIONES _______ 96

3.4.1.2. SELECCIÓN DEL ACELEROMETRO ______________________________ 96

3.4.1.3. DETERMINACION DE RESOLUCION DEL ADC. ____________________ 100

3.4.1.4. DESCRIPCIÓN DEL INSTRUMENTO VIRTUAL EN LABVIEW _________ 103

3.4.1.5. DESCRIPCION DE BLOQUES UTILIZADO EN EL DISEÑO DEL VI EN

LABVIEW ___________________________________________________ 104

3.5. TÉCNICAS PARA EL PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS _________ 116

3.5.1. PROCESAMIENTO Y ANALISIS DE DATOS CON LAS HOJAS DE CÁLCULO

EXCEL ________________________________________________________ 117

3.6. PLAN DE TRATAMIENTO DE LOS DATOS ____________________________ 120

3.7. DISEÑO ESTADISTICO PARA LA PRUEBA DE HIPOTESIS ______________ 120

CAPITULO IV ________________________________________________________________ 122

4. ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN ______ 122

4.1. ESPECTRO DE MOTOR EN BUEN ESTADO __________________________ 124

4.2. ESPECTRO DE MOTOR CON DESALINEAMIENTO ANGULAR Y PARALELO 127

CONCLUSIONES _____________________________________________________________ 131

RECOMENDACIONES ________________________________________________________ 133

BIBLIOGRAFIA_______________________________________________________________ 135

ANEXOS ____________________________________________________________________ 138

8

ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro N°1 Operacionalización de variables de la in vestigación ............................................... 90

Cuadro N°2 Equipos e Instrumentos del sistema de ad quisición de datos ................................. 95

9

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura N° 1 Movimiento armónico simple ........................................................................................ 28

Figura N° 2 Movimiento armónico simple ......................................................................................... 29

Figura N° 3 Partes de una onda sinusoidal ...................................................................................... 29

Figura N° 4 Valores pico-pico, RMS de una onda ........................................................................... 30

Figura N° 5 Desfase de ondas ............................................................................................................ 30

Figura N° 6 Vibración Compuesta ...................................................................................................... 31

Figura N° 7 Vibración aleatoria golpeteos intermite ntes ................................................................. 31

Figura N° 8 Señales en el dominio del tiempo y la f recuencia ....................................................... 36

Figura N° 9 Espectro de frecuencia de una señal ........................................................................... 36

Figura N° 10 Espectro de frecuencia de señal armóni ca ............................................................... 38

Figura N° 11. Espectro de frecuencia ............................................................................................... 39

Figura N° 12 digitalización de una señal .......................................................................................... 39

Figura N° 13 Acoplamientos rígidos. ................................................................................................. 43

Figura N° 14 Acoplamiento flexible de engranaje ............................................................................ 44

Figura N° 15 Acoplamiento flexible de cadenas .............................................................................. 44

Figura N° 16 Acoplamientos flexibles flexionantes .......................................................................... 45

Figura N° 17 Acoplamientos flexibles: izquierda de manguitos de goma, centro quijada de

goma, derecha disco flexible ............................................................................................................... 46

Figura N° 18 Eje .................................................................................................................................... 46

Figura N° 19 Polea y Correa ............................................................................................................... 47

Figura N° 20 Transmisión por cadenas ............................................................................................. 49

Figura N° 21 Chumacera y cojinete. .................................................................................................. 50

Figura N° 22 Engranajes rectos .......................................................................................................... 51

Figura N° 23 Engranaje helicoidal ...................................................................................................... 52

Figura N° 24 Engranajes no paralelos coplanares .......................................................................... 53

Figura N° 25 Severidad de la velocidad y el desplaz amiento ........................................................ 57

Figura N° 26 Severidad de la velocidad y aceleració n .................................................................... 57

10

Figura N° 27 Toma de datos para análisis de vibraci ones ............................................................. 58

Figura N° 28 Sentido de toma de datos ............................................................................................ 60

Figura N° 29 Toma de datos en motor y bomba para ca vitación .................................................. 60

Figura N° 30 Vibración por desbalanceo estático ............................................................................ 61

Figura N° 31 Espectro de frecuencia debido a desbal ance ........................................................... 61

Figura N° 32 Desalineamiento por desbalanceo dinám ico ........................................................... 62

Figura N° 33 tipos de desalineamiento .............................................................................................. 63

Figura N° 34 Desalineamiento angular .............................................................................................. 63

Figura N° 35 Desalineamiento en paralelo ....................................................................................... 64

Figura N° 36 Vibración por desalineamiento de chum aceras ....................................................... 64

Figura N° 37 Vibración por soltura estructural .................................................................................. 65

Figura N° 38 Vibración por desgaste de fajas .................................................................................. 65

Figura N° 39 Vibración por cavitación en bombas ........................................................................... 66

Figura N° 40 Espectros de vibración en rodamientos defectuosos .............................................. 68

Figura N° 41 Secuencia para adquirir y analizar vib raciones ........................................................ 69

Figura N° 42 Grafica de unión de sensor y transduct or .................................................................. 71

Figura N° 43 transductores de velocidad .......................................................................................... 73

Figura N° 44 Esquema parte mecánica del acelerómetr o .............................................................. 74

Figura N° 45 Respuestas en frecuencia del aceleróme tro ............................................................. 75

Figura N° 46 Acelerómetro capacitivo integrado .............................................................................. 75

Figura N° 47 digitalización de una señal analógica. ........................................................................ 77

Figura N° 48 Ancho de banda entre f1 y f2. ..................................................................................... 78

Figura N° 49 Comparación de resolución de un DAQ .................................................................... 79

Figura N° 50 Severidad de la velocidad y aceleració n .................................................................... 97

Figura N° 51 Circuito de transducción del aceleróme tro adxl335. ................................................ 98

Figura N° 52 Gráfica de señales analógicas de salid a del adxl335. ............................................. 99

Figura N° 53 Pantalla principal del VI diseñado par a la TESIS ................................................... 104

Figura N° 54 Diagrama de bloques de Adquisición de datos diseñado. ................................... 104

Figura N° 55 Bloque DAQ assistan .................................................................................................. 105

11

Figura N° 56 Selección del bloque DAQ assistan .......................................................................... 105

Figura N° 57 bloque Split signals ..................................................................................................... 106

Figura N° 58 selección del VI Split signals ..................................................................................... 106

Figura N° 59 Bloque Relay express ................................................................................................. 107

Figura N° 60 selección del VI relay .................................................................................................. 107

Figura N° 61 Bloque Filter express. ................................................................................................. 108

Figura N° 62 seleción del VI Filter .................................................................................................... 108

Figura N° 63 Bloque Formula ............................................................................................................ 109

Figura N° 64 Bloque Spectral measurements. ............................................................................... 109

Figura N° 65 Selección del Bloque Spectral measurem ents ....................................................... 109

Figura N° 66 Bloque Write to measurement ................................................................................... 110

Figura N° 67 Bloque Waveform Graph ............................................................................................ 110

Figura N° 68 Selección del bloque Waveform Graph .................................................................... 111

Figura N° 69 Ciclo While loop ........................................................................................................... 111

Figura N° 70 Configuración del DAQ assisntat .............................................................................. 112

Figura N° 71 Configuración modo diferencial DAQ ass isntat ...................................................... 112

Figura N° 72 Conexionado de bloques ............................................................................................ 113

Figura N° 73 Conexionado de bloques ............................................................................................ 113

Figura N° 74 Configuración de filtrado ............................................................................................. 114

Figura N° 75 Configuración de formula ........................................................................................... 115

Figura N° 76 Configuración de FFT ................................................................................................. 115

Figura N° 77 Configuración para guardar archivos ....................................................................... 116

Figura N° 78 Hoja de cálculo Excel para procesamien to y análisis de datos. ........................... 117

Figura N° 79 Botón Office de Excel. ................................................................................................ 118

Figura N° 80 Selección de archivos “lvm” de labVIEW con Excel. .............................................. 118

Figura N° 81 Abrir archivos lvm con Excel. ..................................................................................... 119

Figura N° 82 datos adquiridos de labVIEW .................................................................................... 119

Figura N° 83 Ondas en el dominio del tiempo del si stema de adquisición de datos............... 120

Figura N° 84 Espectro de frecuencias del sistema de adquisición de datos. ............................ 120

12

Figura N° 85 puntos de medición en el banco de vibr aciones. .................................................... 123

Figura N° 86 Vibración en el dominio del tiempo med ición 1 señal X. ....................................... 124

Figura N° 87 Vibración en el dominio del tiempo med ición 1 señal Y. ....................................... 124

Figura N° 88 Vibración en el dominio del tiempo med ición 1 señal Z. ....................................... 125

Figura N° 89 Espectro de frecuencia medición 1 señ al X (Radial). ........................................... 125

Figura N° 90 Espectro de frecuencia medición 1 seña l Y ............................................................ 126

Figura N° 91 Espectro de frecuencia medición 1 seña l Z. ........................................................... 126

Figura N° 92 Vibración en el domino del tiempo medi ción 2 señal X. ........................................ 127

Figura N° 93 Vibración en el domino del tiempo medi ción 2 señal Y. ........................................ 127

Figura N° 94 Vibración en el domino del tiempo medi ción 2 señal Z. ........................................ 128

Figura N° 95 Espectro de frecuencia medición 2 seña l X. ........................................................... 128

Figura N° 96 Espectro de frecuencia medición 2 seña l Y. ........................................................... 129

Figura N° 97 Espectro de frecuencia medición 2 seña les Z. ....................................................... 129

13

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla N° 1 Ecuaciones de relación de aceleración, d esplazamiento y velocidad ........................ 34

Tabla N° 02 Tipos de poleas y Fajas (correas) ..... ........................................................................ 48

Tabla N°3 norma ISO 2372 Severidad de Vibración .. .................................................................. 54

Tabla N° 4 tipos de transductores ................. ................................................................................ 70

Tabla N° 5 magnitud a medir en función de la frecu encia ............................................................ 71

Tabla N° 6 Datos técnicos del banco de vibraciones de la E.P.I.M.E. .......................................... 96

Tabla N° 7 Especificaciones técnicas del aceleróme tro adxl335. ................................................ 98

Tabla N° 8 Mediciones de señales analógicas del ace lerómetro adxl335. ................................... 99

Tabla N° 9 calculo de ecuaciones de señales analógi cas del adxl335. ........................................ 99

Tabla N° 10 Proyección de señales analógicas ± 3G. ................................................................ 100

Tabla N° 11 Errores de medición del adxl335 ....... ...................................................................... 100

Tabla N° 12 Datos técnicos del ADC NI USB 6008..... ................................................................ 102

Tabla N° 13 Entradas analógicas del NI USB 6008. .. ................................................................. 102

14

LISTA DE SÍMBOLOS

Hz : Hertz

°C : Grados centígrados

T : Temperatura

ω : Frecuencia angular

“g” o “G” : Aceleración de la gravedad en m/s2

mm : Milímetros

mm/s : Milímetros por segundo

HP : Caballos fuerza

RPM : Revoluciones por minuto

V : Voltios

µF : Microfaradios

ISO : Organización internacional de estándares

TDFD : Transformada discreta de furier

FFT : Transformada rápida de furier

ADC : Convertidor analógico digital

Db : Decibelios

15

RESUMEN

Para poder cumplir los objetivos planteados en la presente tesis, se acondicionó un

sistema de adquisición de datos, al banco de vibraciones existente en el Laboratorio de

Control y Automatización de la EPIME. El sistema de adquisición de datos consta de un

acelerómetro adxl335, un convertidor analógico digital NIUSB 6008, Software LabVIEW

y software Excel. El sistema de adquisición de datos hace posible que obtengamos el

espectro de frecuencias, con este espectro se realiza el análisis de vibraciones y así, se

determina el tipo de falla que se tiene en el banco de vibraciones. En la presente tesis de

investigación se simuló tres tipos de espectro de frecuencias motor en vacio,

desalineamiento angular y paralelo, cada uno de ellos presenta diferente tipo de espectro

y solo el espectro de motor en vacio cumple con las condiciones de la Norma ISO 2372

(Severidad de Vibraciones). La presente tesis tiene como objetivo Analizar vibraciones

de un tren de maquinaria para mantenimiento predictivo.

Palabras clave: Aceleración de la gravedad, Vibración, Acelerómetro, Convertidor

analógico digital NIUSB6008, Espectro de frecuencia, FFT, Adquisición de datos.

16

ABSTRACT

To meet the goals outlined in this thesis, a data acquisition system was fitted, the bank of

existing vibrations in the Laboratory of Control and Automation EPIME. The data

acquisition system consists of an ADXL335 accelerometer, NIUSB ADC 6008, and

Excel Software LabVIEW software. The data acquisition system allows us to obtain the

frequency spectrum with the spectrum vibration analysis is performed and thus the type

of failure you have in the bank is determined vibration. In this thesis three types of

spectrum frequencies vacuum motor, misalignment and angular misalignment in parallel,

each of which presents different type of spectrum and the spectrum of single motor

vacuum meets the conditions of ISO 2372 (simulated Vibration severity). This thesis

serves to perform predictive maintenance in electric train engines and machinery.

Keywords: Acceleration of Gravity, Vibration, Accelerometer, digital analog converter

NIUSB6008, frequency spectrum, FFT, data acquisition.

17

INTRODUCCIÓN

Las grandes industrias en el país y el mundo están implementando técnicas de

mantenimiento, dentro de ellas la técnica más usada es el mantenimiento predictivo, este

tipo de mantenimiento permite que el mantenimiento sea más optimo, ya que se realiza

un muestreo periódico de estados de las maquinas que componen la industria, realizando

análisis de lubricantes, análisis de vibraciones, análisis termográficos, análisis de

ultrasonido, etc. De esta manera se evita tener la producción detenida a causa de

mantenimientos correctivos, mejorando así el mantenimiento y producción de la

industria.

Los inconvenientes para implementar el mantenimiento predictivo mediante análisis de

vibraciones, son sus costos elevados, debido a que es necesario adquirir equipos y

personal capacitado. Es por ello que las grandes industrias pueden implementar este tipo

de mantenimiento sin problemas.

El banco de vibraciones existente en el laboratorio de control y automatización, no cuenta

con un sistema de adquisición de datos para realizar análisis de vibraciones, debido a este

problema es que se realizó la presente tesis de investigación. “ANALISIS DE

VIBRACIONES DE UN TREN DE MAQUINARIA PARA MANTENIMIENTO

PREDICTIVO, MEDIANTE UN MÓDULO, EN EL LABORATORIO DE CONTROL

Y AUTOMATIZACION DE LA EPIME”; en la presente tesis se dará una alternativa

para realizar mantenimiento predictivo con un costo menor a los equipos que se venden

en el mercado.

El análisis de vibraciones consiste en obtener un espectro de frecuencias, en donde la

amplitud puede ser desplazamiento, velocidad y aceleración; este espectro se debe

obtener a partir de un tren de maquinaria; un tren de maquinaria consiste en una fuente de

18

potencia (motor eléctrico), unos acoplamientos intermedios (acoplamientos, fajas, cajas

de cambio, engranajes) y toda una serie de elemento móviles como bombas, ventiladores,

etc.

En un tren de maquinaria se tiene diferentes tipos de espectro de frecuencias, cuando se

tiene error de alineamiento de acoplamientos, cojinetes defectuosos, cavitaciones, soltura

estructural, etc.

El problema general de la presente tesis es analizar vibraciones de un tren de maquinaria

para mantenimiento predictivo, mediante un módulo, en el laboratorio de control y

automatización de la EPIME

Para poder dar solución al problema planteado, se acondicionó un sistema de adquisición

de datos, para medir las vibraciones emitidas del banco de vibraciones existente en el

laboratorio de control y automatización de la EPIME., el cual consta de un acelerómetro

adxl335, este mide aceleración en los tres ejes “X”, “Y” y “Z”. El acelerómetro es un

transductor que mide la aceleraciones dinámicas y estáticas en unidades “G” (aceleración

de la gravedad en m/s2); el acelerómetro adxl335 es analógico emite señales de tensión

para los tres ejes, esta tensión es proporcional a la aceleración.

Para digitalizar las señales provenientes del acelerómetro adxl335 se usa un convertidor

analógico digital NI USB 6008 de National Intruments, este ADC (DAQ) es el encargado

de digitalizar las señales del acelerómetro, a este convertidor se le controla con el

software LabVIEW.

Usando el DAQ- MAX del LabVIEW se configura las siguientes características del

ADC, la frecuencia de muestreo, la cantidad de datos que debe adquirir por segundo, la

forma de conexión a realizar, diferencial o con referencia a tierra.

19

En el software labVIEW se hizo un VI (instrumento virtual), el cual hace posible que se

vea la forma de onda de vibraciones en el dominio del tiempo con su respectivo espectro

de frecuencias. Utilizando las bondades del software labVIEW se guarda todos los datos

adquiridos en archivo de texto con formato “lvm”, estos datos guardados son analizados

en el software Excel, después de convertir las amplitudes de aceleración adquiridos a

velocidad se determina tipo de falla que se tiene en el tren de maquinaria.

Para determinar si la amplitud de vibración del tren de maquinaria esta dentro de los

rangos aceptable o inaceptable se utiliza la norma 2372 que sirve para evaluar el nivel de

vibración.

Los capítulos que se desarrollaran en la presente tesis son:

En el capítulo I se desarrolló planteamientos del problema, antecedentes, objetivos e

hipótesis de la investigación.

En el capítulo II se desarrolló toda la información teórica necesaria para la ejecución de

la presente tesis, en este capítulo se define conceptos de vibraciones, adquisición de

datos, análisis de vibraciones.

En el capítulo III se desarrolló el tipo de metodología de investigación utilizado en la

ejecución de la presente tesis. También dimensionaremos y explicaremos el sistema de

adquisición de datos.

Se explica el diseño de programación en labVIEW para adquirir señales de vibración, con

su respectivo espectro de frecuencia.

Se explicara cómo se desarrollo las hojas de cálculo en Excel para el análisis de severidad

de vibraciones.

20

En el capítulo IV se desarrollo el análisis de resultados de las mediciones realizadas al

banco de vibraciones.

.

21

CAPÍTULO I:

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE

INVESTIGACIÓN

22

1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Las grandes plantas industriales implementan este tipo de mantenimiento, debido a

que se realiza un diagnostico con las maquinas en funcionamiento.

Esta metodología de mantenimiento se utiliza en plantas industriales de gran

producción ya que sirve de mucha utilidad para realizar el mantenimiento predictivo, el

mantenimiento predictivo tiene por objetivo determinar la avería antes de que el equipo

falle, es por eso que su aplicación es de mucha utilidad en mineras, plantas

manufactureras, etc.

En la región Puno aún no es común el mantenimiento predictivo, por análisis de

vibraciones, debido a que los equipos que realizan análisis de vibraciones tienen un costo

considerable, es por esta razón que se propone la presente tesis, para que su aplicación se

realice de forma fácil y didáctica para de esta manera apoyar a las PYMES de la región

que están en crecimiento.

1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

Los problemas que se plantearon fueron los siguientes:

1.2.1. PROBLEMA GENERAL

¿Cómo realizar análisis de vibraciones para mantenimiento predictivo, utilizando

el módulo de vibración existente, en el laboratorio de control y automatización de la

EPIME?

1.2.2. PROBLEMAS ESPECÍFICOS.

A.- ¿Cómo se puede obtener la información teórica y conceptual, para realizar

análisis de vibraciones?

23

B.- ¿Cómo implementar un sistema de adquisición de datos, para que pueda

enlazarse con labVIEW?

C.- ¿Cómo se hace la programación en labVIEW para análisis de vibraciones?

D.- ¿Cómo se interpreta el espectro de vibración, para determinar qué tipo de falla

se tiene en el tren de maquinaria y/o módulo de vibraciones existente, en el laboratorio de

control y automatización de la EPIME?

1.3. JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA.

Las justificaciones del problema fueron los siguientes:

1.3.1. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

La presente tesis se realiza para ampliar los conocimientos de análisis de

vibraciones, este tema es poco aplicado y discutido en las aulas de la EPIME., a partir de

esta investigación se motivará a los estudiantes para que estudien otras técnicas de

mantenimiento predictivo.

También se ampliara los conocimientos y aplicación de sistema de adquisición de

datos, el cual se está usando con frecuencia para realizar diversas aplicaciones en el área

control y automatización, mediante la adquisición de datos podemos analizar muchos

fenómenos físicos, ya que se utiliza transductores.

Los estudiantes de la EPIME. Podrán hacer uso del módulo y ampliar sus

conocimientos en adquisición de datos y análisis de vibraciones.

La ejecución del proyecto servirá como alternativa de análisis de vibraciones, a las

industrias existentes en el departamento a un bajo costo.

24

1.3.2. JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA

El proyecto de tesis “ANALISIS DE VIBRACIONES DE UN TREN DE

MAQUINARIA PARA MANTENIMIENTO PREDICTIVO, MEDIANTE UN

MÓDULO, EN EL LABORATORIO DE CONTROL Y AUTOMATIZACION DE LA

EPIME”. Es de fácil aplicación ya que será implementado en el laboratorio de control y

automatización de la EPIME.

1.3.3. JUSTIFICACIÓN SOCIAL

Conocer el análisis de vibraciones de un tren de maquinaria de parte de los futuros

profesionales de la EPIME y Carreras afines, para desarrollar trabajos orientados a

prestar servicios a la comunidad, ello significará que dichos trabajos tengan un costo

mucho menor.

1.3.4. JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA

Utilizando esta metodología se ahorrará comprar equipos caros de análisis de

vibraciones, que existen en el mercado actual.

Se equipara más el laboratorio de control y automatización de la EPIME en análisis

de vibraciones.

1.4. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN.

Los objetivos que se plantearon fueron los siguientes:

1.4.1. OBJETIVO GENERAL.

Obtener el espectro de frecuencias, del módulo existente en el laboratorio de

control y automatización de la EPIME

25

1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

A.- Adquirir la información teórica y conceptual necesaria para el estudio de

análisis de vibraciones en máquinas rotativas.

B.- Implementar un sistema de adquisición de datos para de esta manera enlazar las

señales de vibración al software LabVIEW.

C.- Realizar la programación en labVIEW para obtener el espectro de frecuencias

de vibración.

D.- Interpretar el espectro de vibración, para determinar qué tipo de falla se tiene

en el módulo de vibraciones existente, en el laboratorio de control y automatización de la

EPIME.

26

CAPÍTULO II:

2. MARCO TEÓRICO

27

2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN

A continuación se detalla algunos estudios realizados referentes al tema de tesis:

DOUGLAS STEVEN ACOSTA AVECILLAS, JOHANNEX KINGSIÑO

MOLINA JIMÉNEZ. 2011. Adquisición de vibraciones mecánicas de un motor en

funcionamiento usando Labview, Universidad del Litoral Ecuador.

ANTONIO VICENCIO AGUILAR, CÉSAR ORLANDO URIBE GARCÍA.

2002. Mantenimiento Predictivo en maquinas rotativas causadas por vibraciones

mecánicas. Universidad Veracruzana-México.

JORGE ENRIQUE MEJÍA MORALES. 2011. Análisis de vibraciones en

motores trifásicos asíncronos, Universidad San Carlos de Guatemala.

AMAQ S.A. 2005. Tutorial de vibraciones para mantenimiento mecánico.

GABRIEL LÓPEZ SOLAR. 2002. Análisis de vibraciones para mantenimiento

predictivo.

JESUS A. ROYO, GLORIA RABANEQUE Y FERNANDO TORRES. Análisis

de vibraciones e interpretación de datos. www.guemisa.com.

MELVIN ENRIQUE CASTELLANOS TORRES, MAX FRANCISCO

SANCHES MIRANDA. 2005. Programa de mantenimiento predictivo por análisis de

vibraciones en equipos críticos de la industria azucarera, Universidad de Centro

Americana José Simeón Cañas.

28

2.2. SUSTENTO TEORICO

2.2.1. FUNDAMENTOS DE VIBRACIONES

En términos muy simples una vibración es un movimiento oscilatorio de pequeña

amplitud. Todos los cuerpos presentan una señal de vibración en la cual plasman cada

una de sus características. De acuerdo a esto, las máquinas presentan su propia señal de

vibración y en ella se encuentra la información de cada uno de sus componentes. Por

tanto, una señal de vibración capturada de una máquina significa la suma vectorial de la

vibración de cada uno de sus componentes. (AMAQ S.A. 2005).

2.2.2. VIBRACIÓN SIMPLE (MAS)

La base principal de las señales de vibración en el dominio del tiempo son las ondas

sinusoidales. Estas son las más simples y son la representación de las oscilaciones puras.

Una oscilación pura puede ser representada físicamente con el siguiente experimento:

Imagínese una masa suspendida de un resorte como el de la figura 1. (AMAQ S.A. 2005).

Figura N° 1 Movimiento armónico simple

Fuente: AMAQ S.A., enero 2005

Si esta masa es soltada desde una distancia Xo, en condiciones ideales, se efectuará

un movimiento armónico simple que tendrá una amplitud Xo. Ahora a la masa vibrante le

adicionamos un lápiz y una hoja de papel en su parte posterior, de manera que pueda

marcar su posición. Si jalamos el papel con velocidad constante hacia el lado izquierdo se

29

formará una gráfica parecida a la figura 2. El tiempo que tarda la masa para ir y regresar

al punto Xo siempre es constante. Este tiempo recibe el nombre de período de oscilación

(medido generalmente en seg o mseg) y significa que el resorte completó un ciclo. El

recíproco del período es la frecuencia (es decir F=1/P) la cual generalmente es dada en

Hz (Ciclos por segundo) o también Ciclos por minuto (CPM). Estos conceptos pueden

verse más claramente en la figura 2. De esta onda sinusoidal también es importante

definir la amplitud y la fase como se indica en la figura 3. (AMAQ S.A. enero 2005).

Figura N° 2 Movimiento armónico simple


Figura N° 3 Partes de una onda sinusoidal


La amplitud desde el punto de vista de las vibraciones es cuanta cantidad de

movimiento puede tener una masa desde una posición neutral. La amplitud se mide

generalmente en valores pico-pico para desplazamiento y valores cero-pico y RMS para

velocidad y aceleración Ver fig. 4. (AMAQ S.A. enero 2005).

30

Figura N° 4 Valores pico-pico, RMS de una onda

Fuente: AMAQ S.A., 2005

La fase realmente es una medida de tiempo entre la separación de dos señales, la

cual puede ser relativa o absoluta. Generalmente es encontrada en grados. La figura 5

muestra dos señales sinusoidales de igual amplitud y período, pero separadas 90 grados,

lo cual indica que ambas curvas están desfasadas 90 grados. (AMAQ S.A. enero 2005).

Figura N° 5 Desfase de ondas Fuente: AMAQ S.A., 2005

2.2.3. VIBRACIÓN COMPUESTA

Una señal compuesta es una sumatoria de varias señales sinusoidales que

comprenden cada uno de los componentes que se encuentran en la máquina, más todos

los golpeteos y vibraciones aleatorias. El resultado es una señal como la ilustrada en la

figura 6 (AMAQ S.A. enero 2005).

31

Figura N° 6 Vibración Compuesta


2.2.4. VIBRACIÓN ALEATORIA Y GOLPETEOS INTERMITENTES

Además de las vibraciones simples, también existen otros tipos de vibraciones

como son la vibración aleatoria y los golpeteos intermitentes. La vibración aleatoria no

cumple con patrones especiales que se repiten constantemente o es demasiado difícil

detectar donde comienza un ciclo y donde termina. Estas vibraciones están asociadas

generalmente turbulencia en blowers y bombas, a problemas en motores eléctricos, mala

alineación de acoplamientos, a problemas de lubricación y contacto metal-metal en

elementos rodantes o a cavitación en bombas Ver Fig. 7. Este tipo de patrones es mejor

interpretarlos en el espectro y no en la onda en el tiempo. Los golpeteos intermitentes

están asociados a golpes continuos que crean una señal repetitiva. (AMAQ S.A. enero

2005).

Figura N° 7 Vibración aleatoria golpeteos intermitentes


32

2.2.5. DESPLAZAMIENTO DE VIBRACIÓN

La distancia total que se desplaza la parte que vibra, desde un extremo al otro se

denomina Desplazamiento de Pico a Pico, concepto que se expresa ordinariamente en

milésimas de pulgada (0.001 In), o en el caso del sistema métrico se expresa el

desplazamiento de pico a pico de la vibración en Micrón, esto es, un millonésimo de un

metro (0.000001 m), o sea, un milésimo de un milímetro (0.001 mm). (Antonio Vicencio

Aguilar y Cesar Orlando Uribe García, Julio 2002).

2.2.6. VELOCIDAD DE VIBRACIÓN

Como se mostró anteriormente en la figura 2, el movimiento de la pesa que vibra

tiene que desplazarse a alguna velocidad. Sin embargo, la velocidad de la pesa cambia

constantemente. Al límite superior del movimiento tendrá velocidad cero puesto que va a

parar la pesa antes de poder tomar la dirección contraria, siendo mayor la velocidad al

pasar la pesa por la posición neutral. Así que la velocidad del movimiento es

decididamente una característica de la vibración pero como varía constantemente durante

el ciclo, la velocidad más elevada o de pico es la que se escoge para ser medida.

Normalmente se expresa la velocidad de vibración en pulgadas por segundo pico o en

unidades métricas, en milímetros por segundo pico. (Antonio Vicencio Aguilar y Cesar

Orlando Uribe García, Julio 2002).

2.2.7. ACELERACIÓN DE VIBRACIÓN

Al referirnos a la velocidad de vibración, señalamos que la velocidad se aproxima a

cero en los límites superior e inferior de la figura 2). Desde luego, cada vez que la pieza

se para al límite de movimiento tendrá que acelerarse aumentando la velocidad en su

trayecto hacia el otro límite de movimiento. La aceleración es otra característica

33

importante que tiene la vibración. Técnicamente dicho, la aceleración es el coeficiente de

cambio de velocidad. (Antonio Vicencio Aguilar y Cesar Orlando Uribe García, Julio

2002).

La aceleración se expresa normalmente en gravedad en el pico, siendo que la

aceleración que produce la fuerza de gravedad en la superficie de la tierra. Por un acuerdo

internacional se ha dado la cifra de 980,665 cm / seg2 = 386,087 In / seg2 = 32,1739 ft /

seg2 carácter de estándar para expresar la aceleración debido a la gravedad. (Antonio

Vicencio Aguilar y Cesar Orlando Uribe García, Julio 2002).

2.2.8. IMPORTANCIA DE LA FRECUENCIA DE VIBRACIÓN

Al analizar la vibración de una máquina para identificar un problema específico, es

indispensable saber cuál es la frecuencia de vibración, dato que nos permite identificar

que pieza es defectuosa y la índole del problema. Las fuerzas que dan lugar a la vibración

son generadas por el movimiento rotativo de los componentes de la máquina. Siendo así,

dichas fuerzas cambiarán tanto en cantidad como en dirección a medida que la pieza

modifica su posición con respecto al resto de la máquina. Como resultado la frecuencia

de la vibración que se produce dependerá de la velocidad rotatoria de la pieza afectada.

Así, conociendo la frecuencia de la vibración podemos identificar la pieza defectuosa.

(Antonio Vicencio Aguilar y Cesar Orlando Uribe García, Julio 2002).

2.2.9. ECUACIONES PARA DETERMINAR DESPLAZAMIENTO,

VELOCIDAD Y ACELERACIÓN DE VIBRACIÓN

Las características de desplazamiento, velocidad y aceleración de la vibración se

miden para determinar cuánta y cuán severa es la vibración. Los valores de

desplazamiento, velocidad o aceleración de vibración se denominan a menudo la

34

amplitud de vibración. En lo que hace al funcionamiento de una máquina, la amplitud de

vibración es la indicación que sirve para determinar cuán bien o cuán mal funciona la

máquina. Mientras mayor sea la amplitud más severa es la vibración. (Antonio Vicencio

Aguilar y Cesar Orlando Uribe García, Julio 2002).

La medición de desplazamiento se realiza con sensores de desplazamiento, la

velocidad de vibraciones se miden con vibrómetros, velocímetros y la aceleración de

vibraciones se miden con acelerómetros. (Antonio Vicencio Aguilar y Cesar Orlando

Uribe García, Julio 2002).

Para medir la amplitud de vibración en términos de desplazamiento, velocidad y

aceleración, tenemos que conocer el desplazamiento pico a pico y la frecuencia de

vibración y podremos calcular la velocidad máxima de la vibración con las siguientes

ecuaciones experimentales utilizadas en analizadores de vibraciones de la empresa

MONARCH INSTRUMEN. (Antonio Vicencio Aguilar y Cesar Orlando Uribe García,

Julio 2002).

Tabla N° 1 Ecuaciones de relación de aceleración, desplazamiento y velocidad Fuente: Monarch Instrument, Colombia www.monarchinstrument.com, 2010

35

2.2.10. TRANSFORMADA DE FOURIER:

2.2.10.1. INTRODUCCION

Hasta ahora sólo hemos visto vibraciones en el dominio del tiempo, que son

señales directas de la máquina. Como ya dijimos antes, en estas señales se encuentra

plasmada toda la información acerca del comportamiento de cada componente de la

máquina. Pero hay un problema a la hora de realizar un diagnóstico: estas señales están

cargadas de mucha información en forma muy compleja, la cual comprende las señales

características de cada componente de la máquina, por lo cual prácticamente queda

imposible distinguir a simple vista sus comportamientos característicos.

Existen otras formas para realizar un estudio de vibraciones, entre las cuales se

encuentra mirar esta señal en el dominio de la frecuencia. Esta es la gráfica de Amplitud

vs. Frecuencia y es conocida con el nombre de espectro. Esta es la mejor herramienta que

se tiene actualmente para el análisis de maquinaria. Fue precisamente el matemático

francés Jean Baptiste Fourier (1768 – 1830) quien encontró la forma de representar una

señal compleja en el dominio del tiempo por medio de series de curvas sinusoidales con

valores de amplitud y frecuencia específicos.

Entonces lo que hace un analizador de espectros que trabaja con la transformada

rápida de Fourier es capturar una señal desde una máquina, luego calcula todas las series

de señales sinusoidales que contiene la señal compleja y por último las muestra en forma

individual en el eje X de la frecuencia. En la siguiente ilustración de tres dimensiones fig.

8, puede notarse claramente la señal compleja (en color verde), capturada desde una

máquina. A dicha señal se le calculan todas las series de señales sinusoidales en el

dominio del tiempo (vistas en azul) y por último se muestra cada una en el dominio de la

36

frecuencia (vistas en rojo). La figura 9, muestra una señal en el dominio del tiempo y su

correspondiente en el dominio de la frecuencia. (AMAQ S.A., 2005)

Figura N° 8 Señales en el dominio del tiempo y la frecuencia Fuente: AMAQ S.A., 2005

Figura N° 9 Espectro de frecuencia de una señal


2.2.10.2. SERIES DE FURIER

Sea una función periódica f (t) de período T, entonces f (t) = f (t+T). La teoría

matemática de las series de Fourier demuestra que las señales que tengan un número

finito de discontinuidades en T, en caso de ser discontinua, el valor medio en el período

T, sea finito y que tenga un número finito de máximos positivos y negativos, pueden ser

representadas a través de funciones armónicas. (Jorge Enrique Mejía Morales, Guatemala

Octubre 2009)

37

…….. (1)

Donde los coeficientes de la serie de Fourier son:

La serie de Fourier también se puede representar de la siguiente manera.

Esto indica que an y bn puedan expresarse como:

Sustituyendo los resultados anteriores en la serie de Fourier y

simplificando tenemos otra forma de expresar la serie de Fourier. (Jorge Enrique Mejía

Morales, Guatemala Octubre 2009)

………….. (2)

38

2.2.10.3. TRANSFORMADA DE FOURIER

La serie de Fourier es un instrumento para el análisis de señales periódicas, y

debido a la existencia de señales no periódicas, se desarrollo la integral de Fourier o

Transformada de Fourier, que consiste en hacer que el período T de una función f (t)

tienda al infinito y con ello la frecuencia fundamental f0 tienda a cero, debido a que f0 =

1/T. Por lo que una función discreta tiende a tomar la forma de una función continua.

(Jorge Enrique Mejía Morales, Guatemala Octubre 2009)

La transformada de Fourier es un método muy eficiente para determinar el

espectro de frecuencias de una señal.

………… (3)

La figura 10 muestra un espectro de frecuencia de una función armónica que se

obtuvo con la ayuda de la transformada de furrier.

Figura N° 10 Espectro de frecuencia de señal armónica

Fuente: Jorge Enrique Mejía Morales, 2009

2.2.10.4. ESPECTROS DE FRECUENCIA

Mediante la transformada de Fourier, convertimos la señal en el dominio del

tiempo, al dominio de la frecuencia de cualquier señal. La gráfica de la transformada de

39

Fourier nos dará una idea del comportamiento de la señal en función de la frecuencia.

Como se muestra en la figura 11.

Este espectro se obtiene realizando la transformada rápida de furrier (FFT).

Figura N° 11. Espectro de frecuencia Fuente: Propia, 2014

2.2.10.5. TRANSFORMADA RÁPIDA DE FOURIER (FFT)

La transformada de Fourier en la práctica se calcula de modo analógico o de modo

digital. En el modo analógico la señal es filtrada mediante filtros, el resultado es el

componente armónico de la señal. Este cálculo necesita de filtros muy precisos, y es una

operación muy lenta. (Jorge Enrique Mejía Morales, Guatemala Octubre 2009)

Actualmente la señal se analiza de modo digital, primero se filtra, luego se

digitaliza en un convertidor analógico digital, como se observa en la figura 12.

Figura N° 12 digitalización de una señal


40

La digitalización de la señal tiene la ventaja de ser rápido y elimina fuentes de

error.

Se llama Transformada de Fourier discreta (TDFD) a la que se obtiene digitalmente

a partir de una señal discretizada.

La trasformada rápida de Fourier (FFT pos sus siglas en inglés) es un algoritmo

para evaluar de forma rápida la transformada de Fourier discreta y su inversa. Su rapidez

en el cálculo es lo que lo hace muy importante en el análisis de señales. (Jorge Enrique

Mejía Morales, Guatemala Octubre 2009)

Sean X0,..., Xn-1 números complejos. La transformada discreta de Fourier (TDFD)

se define como:

La evaluación de esa fórmula requiere (n²) operaciones aritméticas. Mediante un

algoritmo FFT se puede obtener el mismo resultado con sólo (n*Log n) operaciones.

(Jorge Enrique Mejía Morales, Guatemala Octubre 2009)

La transformada de Fourier discreta inversa (TDFDI) se calcula, mediante:

Si definimos

Entonces la transformada discreta de Fourier ampliada queda:

41

Si se desea obtener X0 + X1 + X2 +………+ Xn+1 entonces se necesita un total de

n2 de sumas complejas y n2 de productos complejos. Esto conlleva un requerimiento

computacional grande. (Jorge Enrique Mejía Morales, Guatemala Octubre 2009)

La transformada rápida de Fourier aprovecha la periodicidad y simetría del factor

W, también llamado twiddle, para el cálculo de la transformada discreta de Fourier. La

periodicidad implica Wk =Wk+n y su simetría implica Wk=-Wk+n/2. (Jorge

Enrique Mejía Morales, 2009)

2.2.11. TREN DE MAQUINARIA

Un tren de maquinaria consiste en una fuente de potencia (motor eléctrico), unos

acoplamientos intermedios (correas, embragues, cajas de cambio, etc.) y toda una serie de

elementos móviles como bombas, ventiladores, etc.

Todo elemento de un tren de maquinaria genera fuerzas dinámicas durante el

funcionamiento de la maquina. Cada una de estas fuerzas dará lugar a frecuencias de

vibración, que identificarán a los distintos elementos de la maquina.

Si todos los elementos de una máquina están unidos entre sí, las frecuencias de

vibración de cada una de las componentes de la misma se transmitirán en su totalidad.

2.2.11.1. MOTOR ELECTRICO

Los motores eléctricos son máquinas que convierten la energía eléctrica en energía

mecánica rotacional. Existen tres tipos de motores eléctricos: asíncrono o de inducción,

síncrono y de corriente continua. Todas ellas también presentan la propiedad de ser

42

reversibles funcionando como generadores de energía eléctrica. En los motores

asíncronos trifásicos, el devanado del estator se alimenta con corriente alterna trifásica

desde la red, y por inducción en el rotor.

El rendimiento de las máquinas eléctricas es muy alto, pero presenta pérdidas que

lo hacen calentarse. Este suceso es muy importante ya que el aislamiento se deteriora con

la temperatura, y con esto la duración de la vida útil de la máquina. Si mejoramos el

sistema de enfriamiento de la máquina, podemos mejorar su rendimiento y con ello la

potencia.

2.2.11.2. ACOPLAMIENTOS

A.- ACOPLAMIENTO RIGIDO

Los acoplamientos rígidos se diseñan para unir dos ejes en forma apretada de

manera que no sea posible que se genere movimiento relativo entre ellos. Este diseño es

deseable para ciertos tipos de equipos en los cuales se requiere una alineación precisa de

dos ejes que puede lograrse; en tales casos el acople debe diseñarse de tal forma que sea

capaz de transmitir el torque en los ejes.

Los acoplamientos rígidos deben emplearse solo cuando la alineación de los dos

ejes puede mantenerse con mucha precisión, no solo en elemento en que se instalan, sino

también durante la operación de las máquinas. Si surge desalineación angular, radial o

axial significativa, aquellas tensiones que son difíciles de predecir y pueden conducir a

una falla temprana del eje debida a fatiga pueden ser inducidas sobre los ejes.

Dificultades como las anteriores son susceptibles de evitarse utilizando acoplamientos

flexibles. Virgilio Quilodrán Jopia, 2007)

43

Figura N° 13 Acoplamientos rígidos. Fuente: Virgilio Quilodrán Jopia, 2007

B.- ACOPLAMIENTO FLEXIBLE

(En el 2007, Virgilio Quilodrán Jopia). Define Los acoplamientos flexibles son

diseñados de tal manera que sean capaces de transmitir torque con suavidad, en tanto

permiten cierta desalineación axial, radial o angular. Dependiendo del método utilizado

para absorber la desalineación, los acoplamientos flexibles pueden dividirse en:

1.- Acoplamientos de elementos deslizantes

Estos tipos de acoplamientos absorben la desalineación o por deslizamiento entre

dos o más de sus componentes. Este deslizamiento y las fuerzas generadas por el

momento de torsión transmitido generan desgaste. Para dar lugar a una vida adecuada,

estos acoplamientos se lubrican o se emplean elementos hechos de plástico de baja

fricción. Los acoplamientos de este tipo tienen dos mitades en virtud de que cada par

deslizante de elementos puede absorber solo desalineación angular; se necesitan dos de

estos pares para acomodar la desalineación paralela. Se puede comprender mejor este

hecho si se supone que cada par de elementos deslizante es una junta articulada. Estos

acoplamientos se subdividen en:

a.- Acoplamientos del tipo de engranaje

Estos acoplamientos constituyen el diseño más universal; pueden fabricarse casi

para cualquier aplicación desde unos cuantos caballos de potencia hasta miles de ellos,

(desde menos de 1rev/m. hasta más de 20.000 rev/m).

44

Figura N° 14 Acoplamiento flexible de engranaje Fuente: Virgilio Quilodrán Jopia, 2007

b.- Acoplamientos de cadena

Los acoplamientos de cadenas sobresalen por su sencillez. Todo lo que se necesita

son dos ruedas dentadas y un trozo de cadena doble. Por lo general se utiliza a baja

velocidades, excepto cuando se les agrega una cubierta especial, metálica o de plástico,

para contener el lubricante de lo contrario sería expulsado por la acción de las fuerzas

centrífugas. Este tipo se utiliza en aplicaciones acopladas cerradas. (Virgilio Quilodrán

Jopia, 2007)

Figura N° 15 Acoplamiento flexible de cadenas Fuente: Virgilio Quilodrán Jopia, 2007

2.- Acoplamientos de elementos flexionantes.

Estos acoplamientos absorben la desalineación por la flexión de uno o más de sus

componentes. Con el tiempo esta flexión puede hacer que falle el elemento el cual deberá

remplazarse. Resulta evidente que cuanto menor sea la desalineación que deba absorber

45

el acoplamiento, menor será la flexión que deben sufrir los elementos pudiendo así

obtenerse un servicio más largo sin problemas. (Virgilio Quilodrán Jopia, 2007)

Dependiendo del material utilizado del elemento flexionante, los acoplamientos se

puede dividir en dos tipos: Con elemento metálico, Con elemento elastómero

a.- Acoplamientos con elementos metálicos.

El elemento flexible no es de una sola pieza, se trata más bien de un paquete de

muchos discos estampados, normalmente hechos con acero inoxidable. Los tamaños de

un acoplamiento varían desde muy pequeñas hasta muy grandes.

Con unas cuantas excepciones no se pude utilizar a altas velocidades. El paquete

de discos múltiples ofrece la ventaja de un sistema redundante, y el acoplamiento puede

funcionar incluso después de que han fallado uno o más discos. Sin embargo el remplazar

discos debe hacerse con el paquete como un todo, en vez de remplazar sólo los discos

quebrados. (Virgilio Quilodrán Jopia, 2007)

Figura N° 16 Acoplamientos flexibles flexionantes Fuente: Virgilio Quilodrán Jopia, 2007.

b.- Acoplamiento con elemento elastómero.

Existen muy pocos diseños que utilizan elementos elastómeros: en algunos se tiene

caucho, con o sin pliegues, y en otros se tienen plásticos. Cada modelo posee sus ventajas

46

y desventajas propias, muchas veces la disponibilidad en algunas zonas es particular. Se

analizarán los tipos más populares: (Virgilio Quilodrán Jopia, 2007)

Figura N 17 Acoplamientos flexibles: izquierda de manguitos de goma, centro quijada de goma, derecha disco flexible Fuente: Virgilio Quilodrán Jopia, 2007.

2.2.11.3. EJES

Un eje es un miembro rotatorio o estacionario, el cual usualmente tiene una sección

transversal circular mucho más pequeña en el diámetro que en su longitud y tiene

montados elementos transmisores de potencia, tales como engranajes, levas, poleas,

volantes, etc. La carga sobre el eje puede ser de varias combinaciones de flexión, torsión,

axial, etc.

Los ejes aun sin presencia de cargas externas, se deforman durante la rotación. La

magnitud de la rotación depende de la rigidez del eje y de sus soportes, de la masa total

del eje y de las partes que se le adicionan, por lo tanto los ejes tiene velocidades criticas.

Figura N° 18 Eje Fuente: Juan Esteban Álvarez Naranjo, 2013

47

Cuñas: El objetivo principal de una cuña consiste en prevenir el movimiento entre

el eje y el elemento de máquina conectado a través del cual se transmite el par de torsión.

El propósito de usar una cuña es transmitir el par de torsión completo.

2.2.11.4. POLEAS Y CORREAS

Se denomina polea a la rueda que se utiliza en las transmisiones por medio de

correa, y correa a la cinta o cuerda flexible unida a sus extremos que sirve para transmitir

el movimiento de giro entre una rueda y otra.

Una transmisión por correa consta, al menos, de dos poleas y una correa. Este tipo

de transmisión se emplea más que las ruedas, ya que tiene una mayor superficie de

fricción y puede transmitir mayores esfuerzos. Para que el rendimiento sea óptimo, las

correas deben estar tensadas adecuadamente, ejerciendo la fuerza axial adecuada. En la

figura 19 se observa una transmisión entre polea y correa.

Figura N° 19 Polea y Correa Fuente: The McGraw-Hill Companies, 2002

Relación de transmisión:

� = �� =��

48

Donde:

D1 y D2: diámetros de las poleas

N1 y N2: Velocidad de las poleas en RPM, el subíndice 1 se usa para la polea

conductora y el 2 para la polea conducida.

Los tipos de poleas y fajas se resumen en la siguiente tabla.

Tabla N° 02 Tipos de poleas y Fajas (correas)

Tipos Poleas Correa o

faja Aplicaciones

Trapezoidal: Es la más utilizada para usos industriales.

Plana/ Rectangular: Muy empleado para transmitir pequeñas potencias, como por ejemplo: en el interior de casetas o para transmitir el movimiento entre ejes que no son paralelos. La forma curvada de la faja evita su salida durante el giro, se autocentra.

Redonda: Suele emplearse en maquinas que giran a muy pocas revoluciones, por ejemplo: maquinas de coser, transmisión de ejes que no son paralelos

Fuente Propia

2.2.11.5. CADENAS

El sistema de transmisión de potencia por cadenas está compuesto por los

siguientes elementos: Ruedas de Cadena y Cadena.

Este tipo de transmisión tiene ciertas ventajas respecto al de poleas y correas: No

hay deslizamiento y no sufren grandes deformaciones plásticas como las correas. En este

49

sistema se mantiene de forma muy precisa la relación de velocidad entre el eje impulsor y

el impulsado. (Víctor Arturo Cruz Vásquez, 2009)

Por otro lado este tipo de transmisiones impone menos carga en los cojinetes que

las transmisiones por correas, así se reduce el tiempo de mantenimiento de los cojinetes.

Todo esto debido a que la cadena para transmitir efectivamente la potencia no requiere

tensión como la correa ver figura 20.

Figura N° 20 Transmisión por cadenas Fuente: Víctor Arturo Cruz Vásquez, 2009

Las transmisiones por cadenas son más compactas que las de correas. Para una

capacidad determinada, las ruedas dentadas pueden ser de menor diámetro y ancho que

las poleas y, por consiguiente, el sistema completo de transmisión de potencia ocupará

menos espacio.

2.2.11.6. RODAMIENTOS Y COGINETES (CHUMACERA)

Las chumaceras son elementos de apoyo para el eje, sirven además para mantener

alineado el eje y proporcionar un desempeño óptimo en el giro del mismo.

Una chumacera consta de una carcasa, un alojamiento, seguros, base y el cojinete

que va en el interior de la carcasa, además algunas cuentan con un orificio llamado

grasera por donde se inyecta grasa para su lubricación ver figura 21. Los elementos

50

rodantes de los cojinetes que van dentro de una chumacera pueden ser de rodillos, bolas,

rodillos a rótula, etc. (Víctor Arturo Cruz Vásquez, 2009)

Figura N° 21 Chumacera y cojinete. Fuente: Víctor Arturo Cruz Vásquez, 2009

2.2.11.7. ENGRANAJES

Un engranaje se puede considerar como una rueda dentada que cuando se acopla

con otra rueda dentada de diámetro más pequeño (piñón), transmitirá rotación de un eje a

otro. La función principal de un engrane es transferir potencia de un eje a otro,

manteniendo una razón definida entre las velocidades rotacionales de los ejes. Los dientes

de un engrane impulsor empujan los dientes del engrane impulsado, ejerciendo una

componente de la fuerza perpendicular al radio del engrane. De este modo se transmite un

par de torsión y como el engrane gira, se transmite potencia. Los engranes son los

transmisores de par de torsión más fuertes y resistentes. Su eficiencia de transmisión de

potencia puede ser tan alta como de 98%. Por otra parte, usualmente los engranajes son

más costosos que otros transmisores de par de torsión, tales como los de transmisión por

cadena y faja. Los engranajes están altamente estandarizados en cuanto a forma de los

dientes y tamaño. (Virgilio Quilodrán Jopia, 2007).

La relación de transmisión de los engranajes esta dado por:

51

� = �� =��

Donde:

Z1 y Z2: Número de dientes de los engranajes

N1 y N2: Velocidad de los engranajes en RPM, el subíndice 1 se usa para el engranaje

conductor (piñón) y el 2 para el engranaje conducido.

Tenemos los siguientes tipos de engranajes:

a.- Engranajes rectos

Los engranajes rectos son los más simples y el tipo más común. En la figura 22 se

muestra este tipo de engranajes.

Figura N° 22 Engranajes rectos Fuente: Antonio Javier Nieto Quijorna, 2007.

b.- Engranajes helicoidales

En la figura 23 se muestra una transmisión por engranaje helicoidal, con los dientes

de engranes cortados en una espiral que se envuelve alrededor de un cilindro. Los dientes

helicoidales entran a la zona de acoplamiento progresivamente y, por lo tanto, tienen una

acción más suave que los dientes de los engranajes rectos. Además, los engranajes

helicoidales tienden a ser menos ruidosos. Otra ventaja de éstos es que la carga que se

52

transmite puede ser un poco más grande, lo cual implica que la vida de los engranajes

helicoidales sea más larga para la misma carga. Un engranaje helicoidal más pequeño

puede transmitir la misma carga que un engranajes recto más grande.

Una desventaja frente a los engranajes rectos es que producen un empuje lateral

adicional a lo largo del eje, el cual no se presenta en los engranajes rectos. Este empuje

lateral puede requerir de un componente adicional, tal como un collar de empuje,

rodamientos de bolas, etc. Otra desventaja es que los engranajes helicoidales tienen una

eficiencia ligeramente más baja que los engranajes rectos. La eficiencia depende de la

carga normal total en los dientes, que es más alta para los engranajes rectos. Aunque la

capacidad de soporte de carga total es mayor para los engranajes helicoidales, la carga se

distribuye normal y axialmente, mientras que en un engrane recto toda la carga se

distribuye normalmente. (Antonio Javier Nieto Quijorna, 2007)

Figura N° 23 Engranaje helicoidal Fuente: Antonio Javier Nieto Quijorna, 2007.

c.- Engranajes no paralelos coplanares

Los engranajes cónicos, Zerol y espirales, se encuentran en la clase coplanar no

paralela. La característica común de esta clase es la reexpedición de la potencia alrededor

de una esquina, como se podría requerir, por ejemplo, cuando se conecta un motor

montado horizontalmente al eje del rotor montado verticalmente en un helicóptero. En la

53

figura 24 se muestra un engranaje cónico con dientes rectos. Obsérvese que los ejes son

coplanares aunque no paralelos. (Antonio Javier Nieto Quijorna, 2007)

Figura N° 24 Engranajes no paralelos coplanares Fuente: Antonio Javier Nieto Quijorna, 2007.

2.2.12. NORMAS EN EL ANALISIS DE VIBRACIONES

Debido a que las vibraciones son producidas por distintos componentes del tren de

maquinaria cada una de éstas vibra a frecuencias características, las frecuencias

características de cada componente se pueden utilizar para determinar el fallo en el tren

de maquinaria con la ayuda del espectro de frecuencias de las vibraciones. Cada una de

estas frecuencias generadas son iguales al número de veces del evento que está teniendo

lugar, multiplicada por la velocidad de rotación del rotor.

El análisis de vibraciones nos dará la frecuencia y magnitud de las vibraciones,

pero para poder determinar la severidad de las vibraciones se utilizan distintos tipos de

normas.

ISO 2372 “Vibración mecánica de máquinas con velocidades de operación entre 10

y 200 revoluciones por segundo”, el cual especifica si la magnitud de la vibración se

encuentra en un estado aceptable de acuerdo a la potencia de la máquina. Esta norma es

aplicable a máquinas rotativas con rotores rígidos y a máquinas rotativas con rotores

54

flexibles y los datos para su aplicación son el nivel global de vibraciones en velocidad-

valor eficaz RMS, en un rango de frecuencias entre 10 y 1,000 Hz.

La norma ISO 2372 clasifica a las máquinas como se indica en la tabla N° 3.

Tabla N°3 norma ISO 2372 Severidad de Vibración

Fuente propia

CLASE I Componentes individuales de motores y máquinas, íntegramente

conectados con la máquina completa en sus condiciones normales de funcionamiento

(motores eléctricos de hasta 15 Kw)

CLASE II Máquinas de tamaño medio, (típicamente motores eléctricos con

una potencia de salida de 15 a 75 Kw) sin cimentaciones especiales, motores montados

rígidamente, o máquinas (hasta 300 Kw) sobre cimentaciones especiales.

CLASE III Motores con grandes fuerzas motrices y máquinas con grandes

masas giratorias, sobre cimentaciones firmes y pesadas que son relativamente rígidas en

la dirección de la medición.

ISO 2372 - SEVERIDAD DE VIBRACIÓN

Rango de severidad limites

de velocidadRangos de severidad de vibraciones para maquinas pertenecientes a:

In/Sec (PK) mm/Seg(RMS) Clase I < 20 HP Clase II 20 - 100 HP Clase III > 100 HP Clase IV > 100 HP

0.02 0.28

0.03 0.45

0.04 0.71

0.06 1.12

0.10 1.80

0.15 2.80

0.25 4.50

0.39 7.10

0.62 11.12

0.99 18.00

1.54 28.00

2.48 45.00

3.94 71.00

A

B

C

D

A

B

C

D

A

B

C

D

A

B

C

D

55

CLASE IV Motores con grandes fuerzas motrices y máquinas sin grandes masas

giratorias sobre cimentaciones que son relativamente amortiguadores en la dirección de la

medición de la vibración (turbogeneradores).

CLASE V Máquinas y sistemas de transmisión mecánica con efectos de inercia

no equilibrados (debido a movimientos alternativos), montados sobre cimentaciones que

son relativamente rígidas en la dirección de la medición de la vibración.

Como se observa en la tabla 3, la severidad de las vibraciones se clasifican en

Normal (A), Admisible (B), Límite (C) y No permisible (D) de acuerdo a la clasificación

de la máquina que se basa en el tipo y tamaño de la máquina, el tipo de servicio, el

sistema de soporte de la máquina y el efecto de la vibración en la máquina sobre el

entorno de la misma.

ISO 10816 “Evaluación de la vibración en una máquina mediante medidas en

partes no rotativas”. Estas normas son más recientes que las anteriores. El valor eficaz de

la velocidad de vibración se usa para evaluar la condición de la máquina.

ISO 7919 Describe los requisitos generales para la medida y evaluación de la

vibración de varios tipos de la máquina cuando las medidas de vibración son hecho al

girar los árboles

ISO 2373 “Vibración mecánica en ciertas maquinaria eléctrica rotativa con alturas

de eje entre 80 y 400mm-Medida y evaluación de la severidad de la vibración”. Esta

norma es una adaptación de las normas ISO 2372 para motores eléctricos, y se aplica a

motores eléctricos de corriente alterna trifásica y a motores de corriente continua con

alturas de eje (distancia vertical entre la base del motor y la línea central el eje) entre 80 y

400 mm.

56

2.2.13. SEVERIDAD DE VIBRACIÓN

Un punto importante a la hora de hablar de vibraciones es conocer la severidad de

vibración, ella indica la gravedad que puede tener un defecto. La amplitud de la vibración

expresa la gravedad del problema.

La finalidad del análisis de vibraciones es encontrar un aviso con suficiente tiempo

para poder analizar causas y forma de resolver el problema ocasionando el paro mínimo

posible en la máquina.

Para dar un buen diagnóstico en el análisis de vibraciones, es muy importante tener

un espectro de vibraciones, tomados cuando el motor se encuentre en condiciones

normales de funcionamiento, para tenerlo como referencia y compararlos con los análisis

futuros, determinando el progreso de las vibraciones.

Una vez obtenido un histórico de datos para cada elemento de las máquinas que se

estudian, el valor medio refleja la normalidad en su funcionamiento. Desviaciones

continuas o excesivas indicarán un posible fallo que será identificado después, teniendo

en cuenta la frecuencia a la que se producen las mayores vibraciones. (Jorge Enrique

Mejía Morales, Guatemala Octubre 2009)

Cuando no se posee histórico de datos para una máquina, puede analizarse la

severidad de vibración teniendo en cuenta las siguientes gráficas (figs. 25 y 26) y la

norma ISO 2372.

57

Figura N° 25 Severidad de la velocidad y el desplazamiento

Fuente: Royo, Rabaneque y Torres, 2007, www.guiensa.com

Figura N° 26 Severidad de la velocidad y aceleración Fuente: Royo, Rabaneque y Torres, 2007, www.guiensa.com

58

2.2.14. ANALISIS DE VIBRACIONES

La esencia del estudio de vibraciones es realizar el análisis de las mismas. El

análisis de datos consta de dos etapas: adquisición e interpretación de los datos obtenidos

al medir la vibración de la máquina. El fin a alcanzar es determinar las condiciones

mecánicas del equipo y detectar posibles fallos específicos, mecánicos o funcionales. La

adquisición de datos es el primer y principal paso a dar para hacer un análisis de

vibraciones. Los datos a tomar, desplazamiento, velocidad o aceleración dependerán de la

velocidad de la máquina, de acuerdo con su relación equivalente de frecuencia

(rpm=cpm). Así, para bajas rpm, (bajos cpm), se tomarán datos de desplazamientos. Para

velocidades que estén dentro del orcen de 600 y 60.000 rpm, se medirán velocidades. Y

para los que sean de orden superior, los datos a tomar serán aceleraciones; un ejemplo de

la toma de datos es el que se indica en la figura 27. (Royo, Rabaneque y Torres-

Universidad de Zaragoza)

Figura N° 27 Toma de datos para análisis de vibraciones


Pasos a seguir en la adquisición de datos:

a) Determinación de las características de diseño y funcionamiento de la máquina,

como son: velocidad de rotación de la máquina, tipo de rodamiento, engranaje y

59

condiciones del entorno en que esté situada como es el tipo de apoyo,

acoplamientos, ruido, etc. También habrá que tener en cuenta las condiciones de

funcionamiento como velocidad y cargas entre otras que normalmente afectarán a

las mediciones de vibración.

b) Determinación de la finalidad de la vibración que podrá incluir:

• Medidas de rutina para detectar en un momento determinado un posible fallo y

determinar las causas que lo originan.

• Medidas para crear un histórico de datos y con él obtener un valor de base, sobre

el que estará el valor de vibración que deba tener la máquina cuando sus

condiciones de trabajo sean normales.

• Toma de datos antes y después de una reparación, la medida de antes pondrá de

manifiesto el problema, elemento defectuoso y será más eficaz así su reparación.

Después de la reparación se tomarán medidas que indiquen la evolución del

elemento sustituido o la corrección del defecto existente.

c) Selección de los parámetros de medición: desplazamiento, velocidad, aceleración,

spike energy. Ellos determinarán el transductor a utilizar.

d) Determinación de posición y dirección de las medidas con los transductores, la

vibración se tomará generalmente en rodamientos de la máquina o puntos donde sea

más probable un fallo por acoplamiento, equilibrio, puntos donde se transmitan las

fuerzas vibratorias. Los tres sentidos principales en una medición son horizontal,

vertical y axial., como se observa en la figura 28.

60

Figura N° 28 Sentido de toma de datos


e) Determinación del tipo específico de datos requeridos para la interpretación de las

medidas realizadas. Así se ahorrará tiempo a la hora de realizar las medidas y se

obtendrá de estas, información más útil en el análisis. Los datos obtenidos pueden

ser: valores de magnitud total, espectro de frecuencias amplitud-frecuencia que

indica el tipo de problema existente, amplitud-tiempo para vibraciones transitorias

rápidas o vibraciones muy lentas, spike energy en rodamientos, engranajes y

problemas de cavitación figura 29.

Figura N° 29 Toma de datos en motor y bomba para cavitación

Fuente: www.guiensa.com

61

2.2.15. CAUSAS DE VIBRACION EN UN TREN DE MAQUINARIA Y TIPO S DE

ESPECTRO

2.2.16.1. DESBALANCEO ESTATICO

Producido generalmente por desgaste radial superficial no uniforme en rotores en

los cuales su largo es despreciable en comparación con su diámetro ver figura 30.

El espectro presenta vibración dominante con una frecuencia igual a 1 X RPS del

rotor tal como se muestra en la figura 31.

Se recomienda para corregir la falla balancear el rotor en un sólo plano (en el

centro de gravedad del rotor) con la masa adecuada y en la posición angular calculada

con un equipo de balanceo. Debe consultar a un experto en balanceo de máquinas.

Figura N° 30 Vibración por desbalanceo estático

Fuente: AMAQ S.A. 2005

Figura N° 31 Espectro de frecuencia debido a desbalance


62

2.2.16.2. DESBALANCEO DINÁMICO:

El desbalanceo dinámico ocurre en rotores medianos y largos ver figura 32, Es

debido principalmente a desgastes radiales y axiales simultáneos en la superficie del

rotor.

El espectro presenta vibración dominante y vaivén simultáneo a frecuencia igual a

1 X RPS del rotor.

Se recomienda para corregir la falla balancear el rotor en DOS PLANOS con las

masas adecuadas y en las posiciones angulares calculadas con un equipo de balanceo

dinámico. Consulte a un experto en balanceo de rotores.

Figura N° 32 Desalineamiento por desbalanceo dinámico


2.2.16.3. DESALINEAMIENTO ANGULAR:

Ocurre cuando el eje del motor y el eje conducido unidos en el acople, no son

paralelos, los tipos de desalineamiento se ven en la figura 33.

Este tipo de desalineamiento es caracterizado por altas vibraciones axiales. 1X

RPS y 2X RPS son las más comunes, con desfase de 180 grados a través del acople.

También se presenta 3X RPS. Estos síntomas también indican problemas en el acople, tal

como se muestra en la figura 34.

63

Para corregirlo, el conjunto motor-rotor deben alinearse. Para alinear debe

emplearse un equipo de alineación adecuado.

Figura N° 33 tipos de desalineamiento

Fuente: Vicencio y Uribe. 2002

Figura N° 34 Desalineamiento angular

Fuente: Douglas y Johannex, Guayaquil 2011

2.2.16.4. DESALINEAMIENTO EN PARALELO:

Los ejes del motor y del rotor conducido están paralelos, pero no son colineales.

Se pueden detectar altas vibraciones radiales a 2X RPS, predominante, y a 1X

RPS. Cuando aumenta la severidad, genera picos en armónicos superiores (4X, 8X).

Se debe alinear el conjunto para corregir el daño. Debe emplearse un equipo de

alineación adecuado.

Un ejemplo de espectro de frecuencias con desalineamiento paralelo se ve en la

figura 35.

64

Figura N° 35 Desalineamiento en paralelo

Fuente: Douglas y Johann, 2011

2.2.16.5. DESALINEAMIENTO ENTRE CHUMACERAS

En una máquina con transmisión de poleas, la mala posición de las chumaceras

puede evitar que el eje se acomode correctamente tal como se muestra en la figura 36, lo

cual genera vibraciones anormales en sentido axial y radial. Excitación del pico

representativo de la velocidad (1X RPS), especialmente en sentido axial. Es necesario

hacer una verificación de que las chumaceras queden completamente paralelas entre sí.

Figura N° 36 Vibración por desalineamiento de chumaceras

Fuente: AMAQ S.A. 2005

2.2.16.6. VIBRACION POR SOLTURA ESTRUCTURAL:

Ablandamiento o desplazamiento del pié de la máquina, por holgura en los pernos

de la base o por deterioro de los componentes de la sujeción.

El espectro presenta vibración a 1X RPS en la base de la máquina. Altamente

direccional en la dirección de la sujeción, tal como es muestra en la figura 37.

65

Se recomienda primero revisar el estado de fatiga del pié de máquina (rajaduras,

corrosión). Luego debe verificarse el estado de los sujetadores y por último el estado de

la cimentación.

Figura N° 37 Vibración por soltura estructural


2.2.16.7. VIBRACIÓN POR DESGASTE DE FAJAS

Ocurre por sobrepaso de la vida útil de la faja, o por desgaste excesivo de la

misma.

Las frecuencias de fajas siempre están por debajo de la frecuencia del motor o

máquina conducida. Normalmente se encuentran cuatro picos y generalmente predomina

el de 2x frecuencia de banda. Tienen amplitudes inestables, tal como se muestra en la

figura 38.

Para corregir el problema, si la faja no presenta demasiado desgaste intente

tensionarla, de lo contrario reemplácela.

Figura N° 38 Vibración por desgaste de fajas


66

2.2.16.8. VIBRACION POR CAVITACIÓN

Es la entrada de aire o vaporización de un fluido dentro de la bomba. Ocurre

cuando la presión de fluido es menor que la presión de vapor a esta temperatura. La

cavitación causará erosión a las partes internas de la bomba.

El espectro muestra una vibración caótica que se presenta a altas frecuencias (del

orden de 2000 Hz).

Para solucionar el problema debe controlarse con más rigor la presión de succión y

tenerse cuidado con el proceso para cebar la bomba. Tal como se muestra en la figura 39.

Figura N° 39 Vibración por cavitación en bombas


2.2.16.9. VIBRACION POR RODANTES DEFECTUOSOS

Para poder dar un diagnostico de falla en rodantes defectuosos en cojinetes, se

debe de tomar en cuenta los componentes de esta, como lo son los rodantes, carrera

externa e interna y la jaula. Cada uno de estos componentes genera una vibración de

frecuencia característica. (Jorge Enrique Mejía Morales, Guatemala Octubre 2009)

La frecuencia de giro de los rodillos (BSF), esta originado por la rotación de estas

alrededor de su propio eje, y se calcula con la siguiente ecuación:

67

Cuando ocurre una falla en un rodillo, esta tiene contacto con la carrera externa e

interna del cojinete en cada una de sus revoluciones, la frecuencia del defecto de la bola

será dos veces BSF.

La frecuencia de rotación de la jaula o fundamental (FTF), se calcula utilizando la

siguiente ecuación:

Para determinar un defecto en la carrera externa, se calcula utilizando el paso en la

pista exterior (BPFO)

La frecuencia de defecto en la carrera interna o paso de la bola en la carrera interna

se calcula como:

Donde los símbolos significan lo siguiente.

� N: Velocidad del eje en revoluciones por segundo.

� D: Diámetro medio del rodamiento en pulgadas.

� d Diámetro de las bolas o rodillos en pulgadas.

� n: número de bolas o rodillos.

68

Las frecuencias de rotación y defecto, también pueden ser originadas por

desequilibrio, desalineación y cargas anormales amplificando las frecuencias específicas

del rodamiento, quien absorbe la carga. Una carga lateral excesiva en el eje, amplificara

la BSF. La desalineación amplificara la FTF.

La frecuencia fundamental, ocurrirá aproximadamente al 40% de la velocidad de

funcionamiento. Por tanto una banda estrecha entre el 30 y 40% de la velocidad de

funcionamiento detectara cualquier cambio anormal en las condiciones de la caja.

La frecuencia de rotación de la bola (BSF) es siempre la más baja frecuencia y la

frecuencia de paso de las bolas en la pista interior (BPFI) es siempre la frecuencia más

alta. Una banda estrecha con límite inferior cerca del 10% por debajo de BSF y limite

superior con 10% más alto que FPFI, mostrara estas frecuencias de defecto. En las figura

40 se muestra los espectros de vibraciones cuando ocurren fallos en rodamientos. Con la

técnica de registro de banda estrecha, se puede detectar cualquier condición anormal en

rodamientos. (Jorge Enrique Mejía Morales, Guatemala Octubre 2009)

Figura: N ° 40 Espectros de vibración en rodamientos defectuosos

Fuente: Jorge E. Mejía Morales, 2009)

69

2.2.16. ADQUISICIÓN DE SEÑALES

2.2.17.1. INTRODUCCION

La captación de vibraciones tiene gran importancia en la industria ya que permite

ver el estado actual de una instalación predeterminada y poder prevenir un fallo del

sistema en el futuro.

La adquisición de señales tiene por objeto digitalizar la señal analógica del

transductor el cual se realiza con convertidor analógico digital para posteriormente,

llevarlo al computador para su análisis.

Los elementos básicos para la captación de señales son una fuente de excitación,

llamado generador (tren de maquinaria), que proporciona una fuerza determinada y

conocida; un transductor, que convierte el movimiento vibratorio en una señal eléctrica;

un acondicionador de señal (ADC) para ajustar las características de la señal al sistema de

adquisición de las mismas; un analizador, donde la señal se procesa mediante programas

de ordenador de análisis modal. Tal como se muestra en la figura 41, (Miguel Juan Perez,

2011).

Figura N° 41 Secuencia para adquirir y analizar vibraciones

Fuente: Miguel Juares Perez, 2011

2.2.17. TRANSDUCTORES Y SENSORES

Todas las magnitudes físicas medidas con sistemas electrónicos son convertidas,

como primer paso, en señales eléctricas que pueden ser posteriormente amplificadas o

tratadas para su adecuación a los equipos de medida y registro.

70

El transductor de vibraciones es un aparato que produce una señal eléctrica que es

una réplica o análogo del movimiento vibratorio al cual está sujeto. Un buen transductor

no debe agregar falsos componentes a la señal, y debería producir señales uniformes en

todo el rango de frecuencias. Los distintos tipos de transductores responden a parámetros

diferentes de la fuente de vibración.

Un sensor es un dispositivo de naturaleza mecánica, eléctrica y electrónica, es

decir es un convertidor usado para la adquisición de datos medible, el cual convierte un

valor físico que puede ser de tipo eléctrico, mecánico, térmico, magnético, químico, etc.,

de un sistema, en un valor diferente fácil de evaluar que normalmente es una señal

eléctrica, tal como voltaje, corriente, resistencia o frecuencia de oscilación, donde esta

señal medible es de pequeña magnitud. (Miguel Juan Perez, 2011).

Tabla N° 4 tipos de transductores

El dispositivo de medida se elige normalmente en función de su facilidad y aptitud

para obtener resultados precisos. Por ejemplo, cuando la vibración es de baja frecuencia,

la dificultad en la medida de la velocidad o aceleración daría la ventaja a la medida de

desplazamientos. Para altas frecuencias, el rango de desplazamiento es generalmente muy

pequeño por lo que se hace muy difícil su determinación. En este caso el empleo de

transductores de velocidad o aceleración puede representar la mejor elección, utilizando

posteriormente integradores para obtener el desplazamiento: (Miguel Juan Perez, 2011).

71

Figura N° 42 Grafica de unión de sensor y transductor Fuente: Ing. Roberto Quiroz Sosa-E.P.I.M.E.

Tabla N °5 magnitud a medir en función de la frecuencia

Los transductores son aparatos de medición y presentan las siguientes

características:

a) Campo de medida del sensor: Es el dominio de variación de la magnitud medida, en

el cual se asegura la conversión con una precisión determinada.

b) Curva de calibración del sensor: Representa la función teórica Us = f (Me) que

relaciona la señal eléctrica de salida con la magnitud Me de entrada. Puede ser

lineal o presentar una forma cualquiera.

c) Sensibilidad del sensor: Es la derivada de la función Us, es decir:

Expresa la variación producida en la señal de salida por un incremento elemental de la

magnitud de entrada. En los captadores lineales la sensibilidad será constante, mientras

que en los no lineales será función del valor Me, de ahí que sea importante conocer con la

mayor precisión la función Us = f (Me).

d) Error de fidelidad: Es la desviación máxima que cabe esperar entre la curva de

calibración y las medidas efectuadas. Este error incluye la suma de todos los errores

debidos a influencias ambientales, holguras y rozamientos, histéresis, ruidos e

interferencias, imperfecciones constructivas, envejecimiento, etc. Suele expresarse

como desviación absoluta o como error porcentual referido al extremo superior del

campo de medida.

72

e) Rapidez de respuesta: Capacidad del captador de seguir fielmente las variaciones de

la magnitud medida. Se indica normalmente mediante los parámetros típicos de la

respuesta a excitación escalón (tiempo de retardo y tiempos de subida y bajada).

f) Poder de resolución: Es la mínima variación de la magnitud de entrada que puede

apreciarse en la salida del captador con una precisión determinada.

2.2.18.1. TRANSDUCTORES DE DESPLAZAMIENTO

Los transductores de desplazamiento lineal miden el movimiento de un cuerpo a lo

largo de una trayectoria rectilínea. Además de su empleo como elementos primarios, son

usados con frecuencia como componentes secundarios en sistemas de medición, donde un

cambio en otra magnitud física como la presión, fuerza, aceleración o la temperatura, es

traducido a un cambio de resistencia y, a su vez, este cambio traduce un desplazamiento

lineal. (Miguel Juan Perez, 2011).

2.2.18.2. TRANSDUCTORES DE VELOCIDAD

El sensor de velocidad fue uno de los primeros transductores de vibración en

fabricarse. Consiste de una bobina de alambre y de un imán, colocados de tal manera que

si se mueve el cárter, el imán tiende a permanecer inmóvil debido a su inercia. El

movimiento relativo entre el campo magnético y la bobina induce una corriente

proporcional a la velocidad del movimiento. De esta manera, la unidad produce una señal

directamente proporcional a la velocidad de la vibración. Es autogenerador y no necesita

de aditamentos electrónicos acondicionadores para funcionar. Tiene una impedancia

eléctrica de salida relativamente baja que lo hace relativamente insensible a la inducción

del ruido. Tal como se muestra en la figura 43.

73

Figura N° 43 transductores de velocidad

Fuente: Miguel Juan Perez, 2011

El transductor de velocidad tiene muchas desventajas que lo convierten en un

transductor obsoleto para instalaciones nuevas; aunque se siguen utilizando en la

actualidad. Uno de los inconvenientes es que es relativamente pesado y complejo y por

eso es caro; además su respuesta en frecuencia que va de 10 Hz a 1000 Hz es baja. El

resorte y el imán forman un sistema resonante de baja frecuencia, con una frecuencia

natural de 10 Hz. La resonancia tiene que ser altamente amortiguada, para evitar un pico

importante en la respuesta a esta frecuencia. El problema es que la amortiguación en

cualquier diseño práctico es sensible a la temperatura, y eso provoca que la respuesta de

frecuencia y la respuesta de fase dependan de la temperatura.

Estos sensores pueden detectar la velocidad de un objeto, pudiendo ser esta lineal

como angular. (Miguel Juan Perez, 2011).

2.2.18.3. TRANSDUCTOR DE ACELERACIÓN (ACELEROMETRO)

El acelerómetro es un sensor que proporciona una señal eléctrica que varía de

forma proporcional a la aceleración medida. La proporcionalidad viene dada por la

sensibilidad del acelerómetro, además es deseable que la sensibilidad sea independiente

de la frecuencia, lo que se consigue solo dentro de un determinado rango de frecuencias

que constituye el denominado rango frecuencial de funcionamiento. (Miguel Juan Perez,

2011).

74

Los acelerómetros son dispositivos que miden la aceleración, que es la tasa de

cambio de la velocidad de un objeto. Esto se mide en metros por segundo al cuadrado

(m/s²) o en las fuerzas G (g). La sola fuerza de la gravedad para nosotros aquí en el

planeta Tierra es equivalente a 9,8 m/s², pero esto varía ligeramente con la altitud (y será

un valor diferente en diferentes planetas, debido a las variaciones de la atracción

gravitatoria). Los acelerómetros son útiles para detectar las vibraciones en los sistemas o

para aplicaciones de orientación. (Miguel Juan Perez, 2011).

Los acelerómetros pueden medir aceleraciones en una única dirección

perpendicular a la superficie de medida (acelerómetro uniaxial), o pueden llegar a medir

aceleraciones en las tres direcciones del espacio (triaxiales).

Los tres tipos más conocidos de acelerómetros son los capacitivos, los

piezoresistivos, y los piezo-eléctricos. El principio mecánico de funcionamiento de los

tres tipos es, sin embargo, el mismo tal como se muestra en la figura 44.

Figura N° 44 Esquema parte mecánica del acelerómetro

Fuente: Miguel Juan Perez, 2011.

Una masa inercial esta elásticamente unida a la carcasa del acelerómetro; si se

asume que ésta está sólidamente unida a la superficie de medida, el desplazamiento

oscilatorio de la carcasa (x) será solidario al de la superficie, y diferirá del

desplazamiento oscilatorio de la masa (y), por lo que existirá un desplazamiento relativo

entre la masa y la carcasa. Se puede demostrar que el desplazamiento relativo entre masa

75

y carcasa tiene la misma frecuencia que el movimiento oscilatorio de la superficie de

medida, pero difiere en módulo y fase. Concretamente, la relación entre la amplitud de

aceleración del movimiento oscilatorio de la superficie y el desplazamiento relativo

masa-carcasa (z=x–y) Viene dado por la función de respuesta en frecuencia mecánica:

(Miguel Juan Perez, 2011).

Figura N° 45 Respuestas en frecuencia del acelerómetro

Fuente: Miguel Juan Perez, 2011.

2.2.18. ACELERÓMETROS CAPACITIVOS

En el caso de los acelerómetros capacitivos, se convierte el desplazamiento

relativo entre la masa y carcasa en una variación de voltaje entre las dos placas de un

condensador.

Una de las placas se denomina móvil y es solidaria a la masa, y la otra se

denomina fija y es solidaria a la carcasa del acelerómetro.

Figura N° 46 Acelerómetro capacitivo integrado

Fuente: Miguel Juan Perez 2011.

76

La relación entre el potencial entre placas y la distancia relativa entre ellas viene

dada por la ecuación:

Donde:

q: carga eléctrica de las placas del condensador

ε0: permeabilidad del medio entre las placas del condensador

A: área de las placas

Los acelerómetros de condensador requieren alimentación para generar la carga

“q” en las placas del condensador. La respuesta en frecuencia del acelerómetro (H(ω))

será el producto de la respuesta en frecuencia mecánica y la respuesta eléctrica, según:

2.2.19. CONVERSION ANALOGICO DIGITAL (ADC-DAQ)

Para adquirir una señal analógica, primero se debe convertir la señal analógica en

una señal digital, en la práctica esto se implementa con un convertidor A/D.

Se considera una señal analógica X (t) que se muestrea cada ∆t segundos (∆t:

periodo de muestreo). 1/∆t es la frecuencia de muestreo, siendo sus unidades muestras

por segundo. Cada valor discreto de x (t) en t = 0, ∆t, 2∆t, 3∆t, etc., es conocido como

una muestra. Así, X (0), X (∆t), X (2∆t),…, son todas muestras. La señal X (t) puede

representarse por el sistema de muestras discretas como se indica en la siguiente

ecuación.

{X (0), X (∆t), X (2∆t), X (3∆t),…, X (k∆t),…}

77

La figura 47 indica una señal analógica y su correspondiente muestreo. El periodo

de muestreo es ∆t. Las muestras se definen en intervalos discretos de tiempo.

Figura N° 47 digitalización de una señal analógica.

Fuente: Ignacio Moreno Velasco, 3ra Edición.

Las siguientes notaciones representan las muestras individuales:

X(i) = X (i∆t), Para i= 0, 1, 2,

Si para la señal X (t) se obtienen N muestras, X (t) puede representarse con la

secuencia:

X = {X [0], X [1], X [2], X [3],…, X [N-1]}

2.2.20. AMPLITUD DE ENTRADA

La amplitud de entrada es la tensión que se registra a la salida del transductor, esta

tensión de salida del transductor debe ser menor a tensión de entrada del DAQ,

normalmente esta amplitud esta en el orden de 0 a 5 vols.

2.2.21. FRECUENCIA MAXIMA DE SEÑAL

La frecuencia máxima de señal es la frecuencia máxima de giro que se tendrá en el

tren de maquinaria en análisis, generalmente es la del motor eléctrico.

Esta frecuencia deberá de estar dentro del ancho de banda del transductor.

2.2.22. ANCHO DE BANDA

Para señales analógicas, el ancho de banda es la longitud, medida en Hz, del rango

de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal. Puede ser

78

calculado a partir de una señal temporal mediante el análisis de Fourier. También son

llamadas frecuencias efectivas las pertenecientes a este rango.

Así, el ancho de banda de un filtro es la diferencia entre las frecuencias en las que

su atenuación al pasar a través de filtro se mantiene igual o inferior a 3 dB comparada con

la frecuencia central de pico (fc) ver Figura 48.

Figura N° 48 Ancho de banda entre f1 y f2.

Fuente: www.wilquepedia.com

La frecuencia es la magnitud física que mide las veces por unidad de tiempo en

que se repite un ciclo de una señal periódica. Una señal periódica de una sola frecuencia

tiene un ancho de banda mínimo. En general, si la señal periódica tiene componentes en

varias frecuencias, su ancho de banda es mayor, y su variación temporal depende de sus

componentes frecuenciales.

Normalmente las señales generadas en los sistemas electrónicos, ya sean datos

informáticos, voces, señales de transductores, etc., son señales que varían en el tiempo y

no son periódicas, pero se pueden caracterizar como la suma de muchas señales

periódicas de diferentes frecuencias.

2.2.23. RESOLUCION DEL ADC (DAQ)

El número de bits usados para representar una señal analógica determina la

resolución del ADC. Cuanto mayor sea la resolución del DAQ, mayor es el número de

divisiones en las que el sistema puede romper el rango del ADC, por lo tanto, menor será

el cambio detectable. Un ADC de 3 bit divide el rango en 23 divisiones. Un código

binario o digital entre 000 y 111 representa cada división. En la figura 48 vemos una

79

función senoidal de 5kHz obtenida con un ADC de 3 bits. La señal obtenida no

representa adecuadamente la señal original, aumentando la resolución de 3 bit (23 =8

divisiones) a 16 bit (216 =65.536 divisiones) hace que la representación que se obtiene sea

mucho más precisa.

Figura N° 49 Comparación de resolución de un DAQ

Fuente: http://www.ehu.es/daq_tutorial/Doc/Castellano/Tema%201.htm

El número de bits del ADC da la resolución; y por lo tanto la señal análoga de

entrada más pequeña para lo cual el convertidor ADC producirá un código digital el cual

se calcula con la siguiente ecuación.

� = �2

Donde:

� R: resolución en voltios.

� D: Señal de plena escala

� N: número de bits del ADC

En caso se quiera escoger la resolución del ADC se debe utilizar la siguiente

ecuación.

� =� � � ��log 2

Donde:

� n: número de bits

80

� Ve: Voltaje de entrada análoga

� Vmin: Voltaje mínimo a detectar

2.2.24. FRECEUENCIA DE MUESTREO DEL ADC

La frecuencia de muestreo es la velocidad con la el ADC adquirirá las señales en

tiempo discreto su unidad de medida es el Hz.

Cuando más grande sea esta frecuencia mejor será la digitalización, ya que nos

acercaremos a la forma de la onda analógica real a la entrada del ADC, para ello se hace

uso del teorema de NYQUIST el cual establece que la frecuencia de muestreo debe ser

igual a dos veces la frecuencia máxima de la señal de entrada en la práctica se utiliza 10

veces la frecuencia máxima.

Al establecer de forma adecuada la frecuencia de muestreo evitaremos el

ALIASING.

El ALIASING es un efecto que implica que se digitalice una forma de onda con

diferente frecuencia a la onda analógica a la entrada del ADC.

2.2.25. SOFTWARE LABVIEW

LabVIEW es un entorno de programación gráfica usado por miles de ingenieros e

investigadores para desarrollar sistemas sofisticados de medida, pruebas y control usando

íconos gráficos e intuitivos y cables que parecen un diagrama de flujo. Ofrece una

integración incomparable con miles de dispositivos de hardware y brinda cientos de

bibliotecas integradas para análisis avanzado y visualización de datos, todo para crear

instrumentación virtual.

2.2.26. SOTWARE EXCEL

Excel es un software que permite crear tablas, calcular y analizar datos. Este tipo

de software se denomina software de hoja de cálculo. Excel permite crear tablas que

81

calculan de forma automática los totales de los valores numéricos que especifica,

imprimir tablas con diseños cuidados, y crear gráficos simples.

2.2.27. MANTENIEMIENTO

Se puede definir al mantenimiento como el conjunto de actividades que deben

realizarse a instalaciones y equipos, con el fin de corregir o prevenir fallas, buscando que

estos continúen prestando el servicio para el cual fueron diseñados.

El objetivo del mantenimiento es que las máquinas operen con el mayor tiempo

posible, evitando así las paradas inesperadas de las máquinas que producen elevados

costos en los repuestos y hasta en la sustitución de la máquina si fuese necesario. El tipo

de mantenimiento a utilizar en las máquinas dependerá de la importancia que tiene ésta

en la producción de algún producto, así también como el tiempo que se consigue una

nueva máquina o los repuestos. Los tipos son los siguientes:

2.2.27.1. MANTENIMIENTO CORRECTIVO O DE EMERGENCIA

Se limita a reparar cuando un equipo falla, el equipo pide el trabajo por sí mismo

puede ser general, o el deterioro puede ser muy avanzado.

Desventajas:

• Mayor requerimiento de personal

• Los paros continuos impiden el cumplimiento de la producción

• Los costos de reparación son mayores

• El lucro cesante es mayor

• La incertidumbre fluye en el personal

• El equipo puede sufrir daños irreparables

• La calidad de la reparación es baja

82

2.2.27.2. CORRECTIVO PROGRAMADO

Resulta de inspecciones o análisis de tendencias que definen que el estado de un

equipo amerita una intervención, aunque restaura al estado estándar, la decisión se

origino con anticipación

2.2.27.3. MANTENIMIENTO PREDICTIVO

La necesidad de remediar los inconvenientes en el mantenimiento correctivo,

surgió el mantenimiento predictivo, que consiste en el seguimiento organizado con

medición periódica o continua de variables de estado del sistema y su comparación con

patrones preestablecidos, para determinar el instante en que se debe producir la

intervención del mantenimiento.

Los paramentaros de control del funcionamiento de la máquina, el equipo de

medición y otros dependerá del equipo de producción y de su función. La intensidad en la

aplicación del mantenimiento predictivo, estará sujeto a la responsabilidad económica,

dependientes de los costes de reparación y producción.

Entre los inconvenientes del mantenimiento predictivo podemos mencionar

aquellos que intervienen en su aplicación.

� Necesidad de elegir la instrumentación de medida y diagnóstico, debido a la

necesidad de no dejar fuera de servicio a la máquina.

� Inversión económica inicial elevada.

� Personal técnico calificado para el manejo del equipo y para realizar los

diagnósticos.

Las ventajas del mantenimiento predictivo son:

� Optimización del tiempo para realizar el mantenimiento, maximización de la

reserva de uso de piezas y equipos.

83

� La ejecución del mantenimiento se realiza sin alterar el normal

funcionamiento de las instalaciones y equipos.

� Mejoramiento de las condiciones higiénicas y de seguridad en la planta.

Las limitaciones en la aplicación del mantenimiento predictivo son:

� No se aplica a sistemas en que existe un máximo de horas de funcionamiento

de las instalaciones o máquinas.

� No se aplica en aquellos en que la detección de la avería no se justifica

económicamente.

Entre los tipos de mantenimiento predictivo podemos mencionar los

siguientes

� Análisis de vibraciones. El interés en este tipo de mantenimiento es la

identificación de amplitudes predominantes de las vibraciones para determinar

las causad de la vibración, y la corrección del problema que estas representan.

� Análisis por ultrasonido. Este método consiste en detectar las ondas de sonido

de baja frecuencia producidas por los equipos que no son perceptibles al oído

humano. Estas ondas son producidas por mecanismos rotantes, fugas de fluido,

pérdida de vacío y arcos eléctricos.

� Análisis de lubricantes. Es una técnica aplicable a transformadores y a equipos

rotativos, suministra numerosa información utilizable para diagnosticar el

desgaste interno del equipo y el estado del lubricante. El estado del equipo se

determina estableciendo el grado de contaminación del aceite debido a la

presencia de partículas de desde desgaste o sustancias ajenas a este. El estado

del aceite se determina comprobando la degradación que ha sufrido, es decir, la

pérdida de capacidad de lubricar causada por una variación de sus propiedades

físicas y químicas y sobre todo, las de sus aditivos.

84

� Termografia infrarroja. La termografía infrarroja consiste en obtener una

imagen a partir de radiación infrarroja invisible al ojo humano, emitida por

objetos, dependiendo de su temperatura superficial. Para este tipo de análisis se

utiliza una cámara termográfica, que produce una imagen con colores que

refleja la distribución de temperaturas. La termografía permite detectar, sin

contacto físico con el elemento bajo análisis, cualquier falla que se manifieste

en un cambio de la temperatura, midiendo los niveles de radiación dentro del

espectro infrarrojo. En general, un fallo electromecánico antes de producirse se

manifiesta generando e intercambiando calor. Este calor se traduce

habitualmente en una elevación de temperatura que puede ser súbita, pero, por

lo general y dependiendo del objeto, la temperatura comienza a manifestar

pequeñas variaciones.

METODOLOGÍA

Los parámetros a controlas y los métodos necesarios para el seguimiento y

evaluación del estado de las maquinas son muy amplios, debido a su enorme extensión en

la industria.

PLANIFICACIÓN

La puesta en marcha del mantenimiento predictivo pasa necesariamente por las

siguientes etapas:

� Preparación inicial del sistema de mantenimiento. Análisis de la importancia de

las máquinas, estudio de las características dinámicas de la máquina, análisis de

sus características mecánicas, definición de sus características mecánicas,

definición de los elementos críticos, historial de averías de cada máquina,

determinación de los niveles de vibración, obtención de los espectros base,

85

definición de frecuencia de chequeo, definición de alarmas, carga de datos en el

programa y en la base de datos, formación de personal y otros.

� Implementación. Selección de puntos de medida, instalación de transductores y

marcado definitivo de cada punto, chequeos o medidas de ensayo, valoración de

niveles que indiquen comportamiento esperado, identificación de componentes

frecuenciales, preparación de planes de medida en máquinas críticas,

preparación de planes de medida en arranques de equipos.

� Asentamiento. El asentamiento se extiende a los meses siguientes a la

implementación y comprende un período de mediciones. Durante este tiempo se

realizará un seguimiento exhaustivo de los resultados. Los pasos son:

Recopilación del historial de medidas periódicas rutinarias, discusión sobre la

dispersión de los resultados, cambios o alteración de medida o parámetros de

control, comparación de los resultados obtenidos en el diagnóstico, definición de

directrices definitivas de trabajo.

2.3. GLOSARIO DE TÉRMINOS BÁSICOS

Los términos básicos a usarse en la presente tesis son las siguientes:

Aceleración: Razón de cambio de la velocidad respecto al tiempo.

Acelerómetro: Sensor y transductor cuya entrada es la amplitud de aceleración y tiene

una salida de voltaje de baja impedancia.

Alineación: Posición en la cual las líneas centro de dos ejes deben ser lo más colineales

posible, durante el tiempo de operación normal de la máquina.

Amplitud: Es el máximo valor que presenta una onda sinusoidal.

Análisis Espectral: Es la interpretación que se le hace a un espectro para determinar el

significado físico de lo que pasa en una máquina.

Armónico: En sistemas eléctricos de corriente alterna los armónicos son,

frecuencias múltiplos de la frecuencia fundamental de trabajo del sistema y cuya

amplitud va decreciendo conforme aumenta el múltiplo.

Axial: Posición del sensor que va en el sentido de la línea del eje.

86

Balanceo: Procedimiento por medio del cual se trata de hacer coincidir el centro de masa

de un rotor con su centro de rotación, de manera que se pueda eliminar el mayor número

de fuerzas inerciales.

Dominio de la Frecuencia: Es la representación gráfica de la vibración en la cual se

enfrentan Amplitud vs Frecuencia.

Dominio del Tiempo: Es la representación gráfica de una señal de vibración en la cual se

enfrentan Amplitud vs Tiempo.

Frecuencia Natural (Fn): Es la frecuencia que presenta cada componente por su propia

naturaleza y características. Esta frecuencia oscilará si es excitada por agente externo que

opere a una frecuencia muy cercana.

G: Unidades de aceleración de la gravedad. Equivale a 9800 mm/s2 y a 32.2 pie/s2.

Pico: Cada una de las líneas que componen el espectro.

Radial: Posición del sensor que va perpendicular a la línea del eje.

Resonancia: Se presenta cuando la frecuencia natural de un componente es excitada por

un agente externo. La amplitud de vibración de la máquina se incrementará enormemente

causando perjuicios a todos sus componentes.

Ruido: Es información de la señal que no representa alguna importancia. Representa

contaminación de la señal.

Señal: Es toda información de magnitud física variable que se convierte a magnitud

eléctrica mediante un transductor.

Velocidad: Razón de cambio del desplazamiento respecto al tiempo.

Vibración: Es un movimiento oscilatorio.

2.4. HIPÓTESIS DE LA INVESTIGACIÓN

Las hipótesis que se plantearon fueron las siguientes.

87

2.4.1. HIPÓTESIS GENERAL.

Obteniendo el espectro de frecuencias de vibración, del módulo existente, en el

laboratorio de control y automatización de la EPIME, se puede realizar análisis de

vibración para mantenimiento predictivo.

2.4.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICOS.

A.- Revisando tesis de investigación relacionados a: análisis de vibraciones,

adquisición de datos, cursos de programación en labVIEW se puede mejorar el análisis de

vibraciones

B.- El sistema de adquisición de datos se implementa con sensores, tarjetas de

conversión analógica digital y labVIEW

C.- La programación en labVIEW se hace en el diagrama de bloques, en donde se

configura la adquisición de datos y los instrumentos virtuales.

D.- La interpretación del espectro de frecuencias de vibración, se realiza utilizando

normas de vibración y analizando los picos del espectro de frecuencias.

2.5. OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES

Antes de mostrar el cuadro operacionalización de variables, se detallará las

variables que se determinó en la elaboración de la presente tesis las cuales son

cuantitativas continuas.

� Aceleración de vibración

� Velocidad de vibración

� Frecuencia de muestreo ADC

� Muestras por segundo ADC

� Fuerza “g”

� Ruido eléctrico

88

� Ruido acústico

� Frecuencia de rotación del tren de maquinaria

� Temperatura del ambiente

� Espectro de frecuencia (Vibración)

� Severidad de vibración

� Tipo de falla en el tren de maquinaria y/o motor eléctrico

2.5.1. VARIABLES INDEPENDIENTES

Las variables independientes son las siguientes:

� Aceleración de vibración

� Velocidad de vibración

� Frecuencia de muestreo ADC

� Muestras por segundo ADC

� Fuerza “g”

� Ruido eléctrico

� Ruido acústico

� Frecuencia de rotación de componentes del tren de maquinaria

� Temperatura del ambiente

2.5.2. VARIABLES DEPENDIENTES

Las variables dependientes son las siguientes:

� Espectro de frecuencia (Vibración)

� Severidad de vibración

� Tipo de falla en el tren de maquinaria y/o motor eléctrico

En el siguiente cuadro se muestra la operacionalización de variables:

Variable Tipo de variable Indicadores Unidad de medida

Aceleración de vibración Independiente cuantitativa continua

Aceleración de las vibraciones en la medición

m/s2

Velocidad de vibración Independiente cuantitativa continua

Velocidad de las vibraciones en la medición

mm/s

Frecuencia de muestreo ADC

Independiente cuantitativa continua

Número de veces que el ADC hace conversiones.

Hz

Muestras por segundo ADC


Cantidad de datos por segundo que adquiere el ADC

Muestras/segundo

Fuerza “g” Independiente intermedia, cuantitativa continua

Fuerzas “g” actuantes en el acelerómetro están dentro del intervalo Og a 1g

m/s2

Ruido eléctrico Independiente intermedia, cuantitativa continua

Ruido eléctrico presente en la medición, implica que la medición sea errónea

Amplitud y Frecuencia (Hz)

Ruido acústico Independiente intermedia, cuantitativa continua

Ruido acústico presente en la medición, implica que la medición sea errónea

Amplitud y Frecuencia (Hz)

90

Frecuencia de rotación de componentes del tren de maquinaria


RPM del motor, son valores fijos valores nominales

RPM, Hz

Temperatura del ambiente Independiente Intermedia, cuantitativa continua

Temperatura del lugar de medición, implica cambio en la sensibilidad del acelerómetro

°C

Espectro de frecuencia (vibración)

Dependiente cuantitativa continua

Amplitud vs frecuencia mm/s VS Hz

Severidad de vibración Dependiente cuantitativa continua

Normal

Admisible

Limite

No permisible

A: Normal

B: Admisible

C: Limite

D: No permisible

Tipo de falla del tren de maquinaria y/o motor eléctrico

Dependiente cuantitativa continua

Desbalanceo de rotor, Desalineamiento angular y paralelo

Amplitud de vibración a 1xRPM, 2xRPM, 3xRPM

Cuadro N°1 Operacionalización de variables de la investigación

Fuente: Propia

.

CAPITULO III

3. DISEÑO METODOLÓGICO DE LA

INVETIGACIÓN

92

3.1. TIPO Y DISEÑO DE INVESTIGACIÓN

El tipo de investigación es descriptivo cuantitativo, a través de la investigación

descriptiva se aplicó un método empírico, que es la observación cuantitativa, en el cual se

realiza mediciones del objeto investigado, para su posterior análisis, las mediciones

fueron espectro de frecuencias que se obtuvieron a partir del sistema de adquisición de

datos,

Para la ejecución de la presente tesis se hizo un diseño no experimental, debido a

que en el análisis de vibraciones no se deben de manipular las variables, el análisis se

debe realizar con los datos adquiridos tal como están, en base a estos datos se hace una

investigación descriptiva cuantitativa para interpretar las mediciones realizadas.

Para cumplir la hipótesis general “Obteniendo el espectro de frecuencias de

vibración, del módulo existente, en el laboratorio de control y automatización de la

EPIME, se puede realizar análisis de vibración para mantenimiento predictivo.”, se

implementó un sistema de adquisición de datos de vibraciones el cual consta de un

acelerómetro adxl335, un convertidor analógico digital NIUSB 6008 y el software

labVIEW.

Para cumplir la hipótesis específica “Revisando tesis de investigación relacionados

a: análisis de vibraciones, adquisición de datos, cursos de programación en labVIEW se

puede mejorar el análisis de vibraciones”, se tuvo que recurrir a información bibliográfica

referentes a análisis de vibraciones y adquisición de datos, además se tuvo que seguir un

curso de labVIEW.

Para cumplir la hipótesis específica “El sistema de adquisición de datos se

implementa con sensores, tarjetas de conversión analógica digital y labVIEW”, se tuvo

93

que dimensionar el acelerómetro, calcular la resolución del convertidor analógico digital

y realizar la programación en labVIEW para adquisición de datos.

Para cumplir la hipótesis específica “La programación en labVIEW se hace en el

diagrama de bloques, en donde se configura la adquisición de datos y los instrumentos

virtuales.”, se tuvo que aplicar los conocimientos de programación en labVIEW del curso

que seguí con el Ing. Rolando Ricon de nacionalidad Argentina.

Para cumplir la hipótesis específica “La interpretación del espectro de frecuencias

de vibración, se realiza utilizando normas de vibración y analizando los picos del

espectro de frecuencias.”, se utilizó la norma de severidad de vibración ISO 2372, los

picos del espectro de frecuencias se interpretaron según la bibliografía revisada, cada tipo

de falla en el tren de maquinaria tiene su espectro característico.

3.2. POBLACIÓN Y MUESTRA DE INVESTIGACIÓN

La población lo conforman los datos adquiridos, se tendrá un total de 10,000 datos

adquiridos por canal, esto sucede en 10 segundos de adquisición de datos, debido a que la

población es extensa, la muestra para el análisis de vibraciones se realizará en 1 segundo

de adquisición de datos el cual se elegirá en forma aleatoria.

3.3. UBICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DE LA POBLACIÓN

La población se adquiere con el sistema de adquisición de datos que se diseño, este

sistema adquiere datos de forma de onda en el dominio del tiempo y datos de espectro de

frecuencia, los datos adquiridos son de los tres canales del acelerómetro adxl335.

En el canal 0 se obtuvo los datos de vibración en el eje “x” con un total de

10,000.00 datos.

94

En el canal 1 se obtuvo los datos de vibración del eje “Y” con un total de

10,000.00 datos.

En el canal 2 se obtuvo los datos de vibración del eje “Z” con un total de

10,000.00 datos.

Estos datos se encuentran almacenados en archivos “lvm” que genera el software

LabVIEW.

3.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS PARA RECOLECTAR INFORMACIÓN

Para recolectar la información se diseño un sistema de adquisición de datos el cual

consta de los siguientes equipos e instrumentos.

BANCO DE PRUEBAS DE VIBRACIONES EXISTENTES EN

EL LABORATORIO DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN DE LA

E.P.I.M.E.

DAQ NIUSB 6008, RESOLUCIÓN DE 12 BITS EN CONEXIÓN

DIFERENCIAL Y 11 BITS SIBGLE-ENDED.

95

ACELEROMETRO CAPACITIVO ADXL 335, MIDE ACELERACION EN LOS TRES EJES “X”, “Y” y “Z”.

MULTIMETRO DIGITAL AMPROBE

SOFTWARE LABVIEW, INSTRUMENTOS VIRTUALES.

SOFWARE EXCEL

Cuadro N°2 equipos e Instrumentos del sistema de adquisición de datos Fuente: Propia

A continuación se detalla cómo se diseño el sistema de adquisición de datos, este

fue la técnica para recolectar los datos en la presente tesis:

96

3.4.1. DISEÑO DEL SISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS

3.4.1.1. CARACTERISTICAS TECNICAS DEL BANCO DE VIBRACIONES

Para el acondicionamiento de la señal es indispensable calcular, la frecuencia de

giro de las diversas componentes del tren de maquinaria, en el banco de vibraciones

existente en el laboratorio de control y automatización, las características técnicas del

banco de pruebas son las siguientes:

RPM 3450

Tensión de operación 220 Vols.

Potencia 0.37 Kw

Corriente nominal 6 Amperios

Tabla N°6 Datos técnicos del banco de vibraciones de la E.P.I.M.E. Fuente: Propia.

3.4.1.2. SELECCIÓN DEL ACELEROMETRO

A.- POR FRECUENCIA DE VIBRACIÓN

Como se tiene una RPM de 3450 esta frecuencia de giro es necesario convertirla a

Hz a este valor se le divide por la siguiente constante 60, así tendremos RPM convertidos

a Hz, entonces nuestra frecuencia de vibración principal es 57.5 Hz.

Como la frecuencia de vibración a muestrear es 57.5 Hz, el ancho de banda del

acelerómetro deberá ser superior a esta frecuencia, de a acuerdo a la bibliografía se

recomienda que el ancho de banda del acelerómetro sea diez veces la frecuencia a

muestrear.

En este caso el ancho de banda mínimo deberá ser 575 Hz.

97

B.- POR AMPLITUD DE VIBRACION

La amplitud mínima que debe medir nuestro acelerómetro según grafico que se

muestra en la figura 38 Severidad de la velocidad y aceleración es 0.001 G y la máxima

es 30G, una amplitud de 30G solo se daría en motores de gran potencia como turbinas,

generadores, etc.

Nuestro banco de vibraciones tiene una potencia de 0.37 Kw este valor es menor a

15 Kw, la amplitud de vibración máxima que tendremos según la figura 50 será 2G.

Figura N° 50 Severidad de la velocidad y aceleración Fuente: www.guiensa.com

Con los cálculos de frecuencia de vibración y amplitud elegimos el acelerómetro

adxl335 que tiene las siguientes características:

98

Figura N° 51 Circuito de transducción del acelerómetro adxl335.

Fuente: Datasheet adxl335.

Tabla N° 7 Especificaciones técnicas del acelerómetro adxl335.

Fuente: Datasheet adxl335.

C.- CALCULO DE ECUACIÓN DE ACELERACION DEL ADXL335

Según datos técnicos del acelerómetro adxl335 se tiene el siguiente resumen:

� Podemos alimentarlo entre 1.8V y 3.3V.

� La sensibilidad cambia en proporción a la tensión de alimentación. Por

ejemplo, con una tensión de alimentación de 2V tenemos una sensibilidad

de 195mV/g, mientras que alimentando a 3.6V tenemos una sensibilidad de

360mV/g.

� La tensión de salida del sensor se incrementa linealmente, de manera que

tenemos en la salida 0.6 V a -3G y 3.3V a 3G

99

El transductor tiene un comportamiento radiométrico, esto quiere decir que la

tensión de salida del transductor es proporcional a la aceleración “G”, para comprobar

este comportamiento se hizo mediciones a las señales de salida del acelerómetro con un

multímetro los datos medidos son los siguientes:

Tabla N° 8 Mediciones de señales analógicas del acelerómetro adxl335.

Fuente: Propia.

Seguidamente se calculo la ecuación de la recta para cada señal de voltaje tal como

se muestra en la figura 52, como podemos observar el comportamiento del acelerómetro

es lineal, donde la pendiente es la sensibilidad del acelerómetro, con esto comprobamos

que los datos técnicos del acelerómetro son verdaderos.

Figura N° 52 Gráfica de señales analógicas de salida del adxl335.

Fuente: propia.

Las ecuaciones de las señales del acelerómetro para cada eje son las siguientes:

Tabla N° 9 calculo de ecuaciones de señales analógicas del adxl335.

Fuente: Propia.

100

Donde “Y” es la señal de salida en voltios, “X” es la aceleración “G” y la

pendiente es la sensibilidad del acelerómetro; teniendo estas ecuaciones se calculo las

señales de tensión que se tendría para aceleraciones a ± 3G, tal como se muestra en la

siguiente tabla.

Tabla N° 10 Proyección de señales analógicas ± 3G.

Fuente Propia.

Si comparamos los valores que están de color rojo en la tabla 10 con los valores de

la tabla 11, observamos que los valores a -1G no son iguales en ambas tablas, esto ocurre

porque en la tabla 10 se calculó los valores con las ecuaciones de la tabla 9. Entonces los

errores de medición para las señales serán las siguientes.

Tabla N° 11 Errores de medición del adxl335

Fuente: Propia.

3.4.1.3. DETERMINACION DE RESOLUCION DEL ADC.

Para calcular la resolución del ADC se utilizará la siguiente fórmula

� = �� !"#$%&� (1)

Donde:

Gravedad Voltaje en "X" Voltaje en "Y" Voltaje en "Z" Error en "X" Error en "Y" Error en "Z"

-3 0.692 0.679 0.748 0.60% 1.30% 5.10%

-2 0.884 0.871 0.94 0.60% 1.30% 5.10%

-1 1.07 1.05 1.081 0.60% 1.30% 5.10%

0 1.268 1.255 1.324 0.00% 0.00% 0.00%

1 1.46 1.456 1.58 0.00% 0.00% 0.00%

2 1.652 1.639 1.708 0.60% 1.30% 5.10%

3 1.844 1.831 1.9 0.60% 1.30% 5.10%

101

� n: número de bits (Resolución)

� Ve: Voltaje de entrada análoga

� Vmin: Voltaje mínimo a detectar

La incógnita aquí es el número de bits, deberemos calcular los valores de Vs y

Vmin los cálculos se detallan a continuación:

Determinación de Ve: este voltaje es las tensiones que se tiene a la salida del

acelerómetro de acuerdo a las especificaciones del acelerómetro adxl335 se tiene Ve = 2

voltios a +3G.

Determinación de Vmin: este voltaje es la mínima tensión que debe detectar el

ADC, para ello deberemos calcular la mínima amplitud de aceleración, como nuestro

acelerómetro seleccionado mide aceleración en un rango ± 3G teniendo salidas de tensión

de 0.6 Vols. a -3G y 2 vols. a +3G, en nuestro análisis supondremos que la mínima

amplitud será 0.001G, como la salida de tensión del acelerómetro es proporcional a la

aceleración, donde la constante de proporcionalidad es la sensibilidad del acelerómetro.

Se tiene la siguiente ecuación.

�'(� = ) ∗ G (2)

Donde:

� �'(� = tensión de salida del acelerómetro � S = sensibilidad del acelerómetro � G = aceleración en m/s2

La sensibilidad de acuerdo a las especificaciones técnicas del acelerómetro

es 330mV que es equivalente a 0.3 Voltios.

Reemplazando valores en la ecuación (2) se tiene.

�'(� = 0.33 ∗ 0.001

102

�'(� = �� = 0.00033� �1� 2

Reemplazando valores en la ecuación (1) se tiene

� =� � � 2

0.00033�log 2

� = 12.565�12

Se concluye que el ADC deberá tener 12 a 13 bits de resolución para que pueda

detectar 0,001G

El ADC que se dispone en el laboratorio de control y automatización de la

E.P.I.M.E., tiene las siguientes características

Tabla N° 12 Datos técnicos del ADC NI USB 6008. Fuente: Manual NI USB 6008 National Instruments

Tabla N° 13 Entradas analógicas del NI USB 6008. Fuente: Manual NI USB 6008 National Instruments

103

CONCLUSION: Como él NI USB 6008 que se tiene en el laboratorio de control,

y automatización de la E.P.I.M.E. es de 12 bits de resolución, se podrá aplicar para la

ejecución de la presente tesis.

3.4.1.4. DESCRIPCIÓN DEL INSTRUMENTO VIRTUAL EN LABVIEW

En este ítem se dará una explicación del programa realizado en LabVIEW,

detallando cada elemento usado e indicando su función.

A.- PANTALLA PRINCIPAL

El software LabVIEW consta de dos ventanas, el panel Frontal y Diagrama de

bloques; en el panel frontal se visualiza los instrumentos virtuales que labVIEW tiene en

su sistema de base de datos, cuando se abre un VI (instrumento virtual) es la ventana que

aparece por defecto.

La ventana de diagrama de bloques es donde el programador diseña como va

funcionar los instrumentos que se visualizan en el panel frontal, es en esta ventana es

donde se configura los procesos que debe de seguir las señales adquiridas para ser

visualizados en el panel frontal.

La pantalla principal del instrumento virtual que se diseño para la presente tesis se

muestra en la figura 53; el cual consta de seis osciloscopios virtuales en los cuales

podremos visualizar las señales analógicas que entrega el acelerómetro para cada eje, con

sus respectivos espectros de frecuencia.

También existen controles en donde seleccionaremos si deseamos analizar las tres

señales o solo uno. Este VI que se diseño está programado para que transcurridos 10

segundos se apague automáticamente la adquisición de señales.

104

Figura N° 53 Pantalla principal del VI diseñado para la TESIS Fuente: Propia

El diagrama de bloques que se diseño para la presente tesis es la que se muestra en

la figura 54.

Figura N° 54 Diagrama de bloques de Adquisición de datos diseñado.

Fuente: Propia

3.4.1.5. DESCRIPCION DE BLOQUES UTILIZADO EN EL DISEÑO DEL V I

EN LABVIEW

A.- BLOQUE DAQ ASSISTANT

105

Mediante el bloque de DAQ Assistant, podemos realizar fácilmente la adquisición

de los datos, eligiendo el tipo de tarjeta, en este caso fue él NI USB 6008, los puertos de

entrada analógica que vamos a usar son (a0, a1, a2, a3) en este bloque también se

configura la frecuencia de muestreo.

Figura N° 55 Bloque DAQ assistan

Fuente: National Instruments

Para poder seleccionar en el diagrama de bloques de LabVIEW, el VI DAQ

assistant express, se hace click derecho en la pantalla del diagrama de bloques y nos

aparece la siguientes ventanas que se muestran en la figura 56, seleccionamos primero

express, luego damos click en input y finalmente damos click en DAQ assistant.

Figura N° 56 Selección del bloque DAQ assistan

Fuente: Propia

B.- SPLIT SIGNALS

El bloque Split Signals se encarga de extraer varias señales provenientes del DAQ

Assistant esta señales tiene un orden definido previamente en el DAQ Assistant.

106

Figura N° 57 bloque Split signals

Fuente: National Intruments

El bloque Split signals está ubicado en la tabla de controles del DAQ max,

debemos de hacer click derecho justo a la salida del DAQ assistant, para que aparezca la

ventana que se muestra en la figura 58, ahí seleccionamos la opción signal manipulation

palette, luego seleccionamos el icono de Split Signal le damos click izquierdo y así

tendremos seleccionado este VI.

Figura N° 58 selección del VI Split signals

Fuente: propia

C.- BLOQUE ENABLE

El bloque enable cumple las funciones de un interruptor para el análisis de señales.

Este icono se encuentra en las herramientas boolenas de LabVIEW

D.- BLOQUE RELAY EXPRESS

El bloque relay express es un VI en el cual podemos dejar pasar las señales

adquiridas que seleccionemos en este caso dejamos pasar toda la información recibida.

107

También es útil cuando queramos dejar de visualizar alguna señal, además de

todas las señales recibidas podemos seleccionando solo el que nos interesa analizar.

Figura N° 59 Bloque Relay express


El bloque Relay está ubicado en la tabla de controles del DAQ max, debemos de

hacer click derecho justo a la salida del DAQ assistant, para que aparezca la ventana que

se muestra en la figura 60, ahí seleccionamos la opción signal manipulation palette, luego

seleccionamos el icono de Relay le damos click izquierdo y así ya tendremos

seleccionado este VI.

Figura N° 60 selección del VI relay

Fuente: Propia

E.- BLOQUE FILTER EXPRESS

El bloque filter express es un filtro digital en el cual solo filtramos las frecuencias

que no es de nuestro interés, por ejemplo ruido eléctrico, acústico.

108

En nuestro caso utilizando este filtro solo dejamos pasar frecuencias que estén por

debajo de 500 HZ, en este intervalo están las frecuencias que nos interesa analizar en el

espectro de frecuencias.

Figura N° 61 Bloque Filter express.


Para seleccionar el bloque filter hacemos click derecho, seleccionamos Express,

luego hacemos click izquierdo en signals analysis seguidamente seleccionamos el icono

de filter tal como se muestra en la figura 62, y así habremos seleccionado este bloque

Figura N° 62 seleción del VI Filter

Fuente: Propia)

F.- BLOQUE FORMULA

El bloque formula sirve para insertar formulas matemáticas en nuestro caso se

resta a la amplitud de salida del acelerómetro el valor de 0”g” y luego se divide la entre la

sensibilidad del acelerómetro, de esta forma tenemos a la salida este bloque la señal

transformada en aceleración en unidades “G”,

109

Figura N° 63 Bloque Formula Fuente: National Instruments

G.- BLOQUE SPECTRAL MEASUREMENTS EXPRESS

En este bloque es donde la señal analógica se transforma en espectro de

frecuencias realizando la FFT, es un bloque configurable en el cual se configura que tipo

de espectro se desea tener.

Figura N° 64 Bloque Spectral measurements.


Para seleccionar el bloque spectral measurements hacemos click derecho,

seleccionamos Express, luego hacemos click izquierdo en signals analysis seguidamente

seleccionamos el icono spectral measurements, y así habremos seleccionado este bloque

tal como se muestra en la figura 65.

Figura N° 65 Selección del Bloque Spectral measurements

Fuente: Propia

H. - BLOQUE WRITE TO MEASUREMENT FILE

110

Mediante este VI es posible que se guarde los datos adquiridos, en este bloque se

configura como queremos que se guarde los datos adquiridos, que tipo de archivo, etc.

Este bloque se selecciona igual que los bloques anteriores, se ubica en la paleta de

funciones, damos click izquierdo en el icono File I/O seguidamente seleccionamos el

icono que se muestra en la figura 66. Y así tendremos seleccionado el bloque Write

measurements.

Figura: N° 66 Bloque Write to measurement Fuente: National Instruments

I. - BLOQUE WAVERFORM GRAPH

Este bloque es un graficador de formas de onda en la presente tesis cumplirá la

labor de osciloscopio.

Figura 67 Bloque Waveform Graph


Este bloque se selecciona en el panel frontal tal como se muestra en la figura 56,

hacemos click derecho, luego seleccionamos y damos click izquierdo en el icono Graph,

seguidamente seleccionamos Waveform Graph. Tal como se muestra en la figura 68

111

Figura N° 68 Selección del bloque Waveform Graph

Fuente: Propia

J.- CICLO WHILE LOOP

Es un ciclo de iteraciones, en labVIEW este controlador hace que las iteraciones

sean continuas hasta que el usuario detenga el ciclo de iteraciones tal como se muestra en

la figura 69.

Figura N° 69 Ciclo While loop Fuente: National Instruments

K.- PROGRAMACION DEL DAQ ASISTANT

Primero haremos configuraciones en el DAQ assistant, dándole doble click

izquierdo en el icono y nos aparecerá la siguiente ventana que se muestra en la figura 70.

112

Figura N° 70 Configuración del DAQ assisntat

Fuente: Propia

En esta ventana se realiza la configuración para adquisición de señales, donde se

debe seleccionaremos en el ítem adquisición de señales analógicas los canales que

deseamos adquirir; seguidamente configuraremos la tasa de muestreo (Rate) de 1kHz, en

el ítem Samples to Read se coloca 1kHz, con esta configuración se obtienen 1000

muestras por segundo, además en el icono Acquisition Mode la opción N Continuos para

la adquisición sea continua; luego se selecciona en la configuración del terminal la opción

Diferential y aparece una ventana como el que se muestra en la figura 71, para entrada

diferencial, damos click en aceptar (ok).

Figura N° 71 Configuración modo diferencial DAQ assisntat

Fuente: Propia

L.- CONEXIÓN Y CONFIGURACIÓN DE BLOQUES

113

Una vez configurado la adquisición de datos empezamos a seleccionar los bloques

descritos anteriormente, deberemos conectar todos los terminales de los bloques tal como

se muestra en la figura 72.

Para realizar las conexiones debemos acercar el puntero del mouse a las entradas o

salidas de los bloques, una vez realizado el acercamiento, el puntero del mouse cambia de

forma a un icono similar al de un hilo, cuando esto ocurre hacemos click izquierdo y

seleccionamos con el puntero del mouse donde queremos conectar el mouse. Tal como se

muestra en la figura 72.

Figura N° 72 Conexionado de bloques

Fuente: Propia

Se deberá conectar todos los bloques descritos en el ítem anteriores de tal forma

que debe de quedar tal como se muestra en la figura 73. Además todo el diagrama de

bloques deberá de encerrarce dentro de un ciclo Wilhe Loop, para que de esta manera

LabVIEW haga iteraciones constantemente hasta que el usuario lo detenga.

Figura N° 73 Conexionado de bloques

Fuente: Propia}

114

Seguidamente en los bloques de Filter, formule, spectral measurements y write to

measurements. Se realizará las siguientes configuraciones que se detallan a continuación.

En el bloque filter daremos doble click izquierdo para configurar las frecuencias

que debe de filtrar ya que pueda que haiga ruido eléctrico o acústico. En la ventana que

emerja automáticamente deberemos digitar en el icono filter specifycation 400 Hz, de

esta manera estaremos dejando pasar solo frecuencias que estén por debajo de 400 Hz.

Tal como se muestra en la figura 74.

Figura N° 74 Configuración de filtrado

Fuente: Propia

Seguidamente deberemos de configura el bloque Formule, en este bloque haremos

la conversión de la señal de tensión del acelerómetro a unidades “G” de vibración con el

siguiente algoritmo que se describió en el dimensionamiento del acelerómetro.

Donde:

� Vout: Voltaje filtrada

� Voffset: Voltaje a OG según datos técnicos del acelerómetro es la tensión de

alimentación entre 2, para este caso es 1.23 vols.

115

� ∆V/∆g: Sensibilidad del acelerómetro según nuestros cálculos es 0.2 vols.

La configuración debe de quedar tal como se muestra en la figura 75.

Figura N° 75 Configuración de formula

Fuente: Propia

Para obtener el espectro de frecuencias con picos RMS configuramos el bloque

spectral measurements, para ellos damos doble click en el icono de bloque mencionado

automáticamente nos aparecerá la ventana que se muestra en la figura 76, en esta ventana

seleccionamos magnitude RMS.

Figura N° 76 Configuración de FFT

Fuente: propia

Y finalmente configuramos el bloque write to measurements, en este bloque es

capaz de escribir los datos en archivos de texto (.lvm) o archivos binarios (.tdms o .tdm).

En la ventana de configuración del bloque figura 77 se selecciona como tipo de archivo

116

de salida lvm, el cual almacena las propiedades de la forma de onda. En la sección

Segment Headers es seleccionado One header only, de esta forma solo se generará una

cabecera por segmento que es suficiente debido a que el tiempo de muestreo no variará

durante la adquisición. En X Value (Time) Columns se marca la opción One column

only, de esta forma solo se guardará una columna de tiempo para todos los canales que se

están adquiriendo. En el cuadro Filename se coloca una ubicación donde almacenar los

archivos, así como el nombre del archivo.

Figura N° 77 Configuración para guardar archivos

Fuente: Propia

3.5. TÉCNICAS PARA EL PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS

Los datos adquiridos fueron procesados y analizados con la ayuda del software

Excel. En este software se creó un archivo denominado, Análisis de vibraciones, en

donde se copian todos los datos adquiridos del sistema de adquisición de datos, el uso de

las hojas de cálculo para realizar el procesamiento y análisis de los datos adquiridos se

detallan a continuación.

117

3.5.1. PROCESAMIENTO Y ANALISIS DE DATOS CON LAS HOJAS DE

CÁLCULO EXCEL

En él software Excel se configuró hojas de cálculo, para convertir el espectro de

frecuencia adquirido por el sistema de adquisición de datos, a espectro de velocidad, este

proceso consiste en convertir las amplitudes de aceleración a velocidad en mm/s, esta

conversión es necesaria realizarla ya que las normas de severidad de vibraciones

requieren amplitudes de vibración en mm/s (velocidad). La hoja de cálculo de resultados

de severidad de vibraciones es la que se muestra en la figura 78.

Figura N° 78 Hoja de cálculo Excel para procesamiento y análisis de datos. Fuente: Propia

Para que la hoja de cálculo de la figura 76 funciones se debe de copiar, los datos

adquiridos por el sistema de adquisición de datos a las siguientes hojas; los datos de

forma de onda en el dominio del tiempo se deberán copiar a la hoja de cálculo que tiene

el siguiente nombre “onda de tiempo”; los datos de espectro de frecuencia se deberán

copiar a la hoja denominado “espectro de frecuencia”; una vez que se haya copiado los

datos al archivo, Excel convertirá automáticamente, las amplitudes de aceleración a

velocidad en mm/s, para copiar los datos adquiridos del sistema de adquisición de datos,

deberemos abrir los archivos “lvm” de LabVIEW con el software Excel, para abrir

118

deberemos realizar lo siguiente, daremos click en el botón de office de Excel como se

muestra en la figura 79.

Figura N° 79 Botón Office de Excel. Fuente: propia

Una vez que demos clic seleccionaremos el icono abrir y se abrirá la ventana que

se muestra en la figura 80.

Figura N° 80 Selección de archivos “lvm” de labVIEW con Excel. Fuente: propia

En la ventana de la figura 80 seleccionamos los archivos “lvm” guardados por

LabVIEW, las cuales son forma de onda en el dominio del tiempo y espectro de

frecuencia, abrimos los archivos y aparecerá las siguiente ventana de la figura 81.

119

Figura N° 81 abrir archivos lvm con Excel. Fuente: Propia.

En la figura 81 damos click en siguiente, luego elegimos tabular, damos click en

siguiente y aceptar al final y aparecerán los datos tal como se muestra en la figura 82,

estos son los datos del sistema de adquisición de datos, seleccionamos y copiamos todos

los datos en las hojas de cálculo del archivo análisis de vibraciones.

Figura N° 82 datos adquiridos de labVIEW Fuente: Propia

Una vez que realicemos el proceso de copiado deberemos observar las ondas de

vibración en el dominio del tiempo y espectro de frecuencias tal como se muestra en la

figura 83 y 84, para determinar el tipo de falla se aplicará los conceptos del sustento

teórico descritos en la presente tesis.

120

Figura N° 83 Ondas en el dominio del tiempo del sistema de adquisición de datos. Fuente: Propia.

Figura N° 84 Espectro de frecuencias del sistema de adquisición de datos. Fuente: Propia

3.6. PLAN DE TRATAMIENTO DE LOS DATOS

Como en la presente tesis se hizo un diseño descriptivo no experimental, ello

implica que no se realiza análisis estadístico, los datos obtenidos se convirtieron a

espectro de velocidad, con la grafica del espectro de velocidad se determina el tipo de

falla que se tiene en el banco de vibraciones, mediante descripción del espectro.

3.7. DISEÑO ESTADISTICO PARA LA PRUEBA DE HIPOTESIS

En la presente tesis se hizo un diseño descriptivo no experimental, por lo que solo

se medió el objeto de estudio, a traves de las mediciones se dio respuesta a las hipotesis

121

planteadas. Ya que en el Análisis de Vibraciones solo se mide la vibración y en función a

esa medición se saca conclusiones.

.

122

CAPITULO IV

4. ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE

RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

123

Para la presentación y análisis de resultados primeramente se hizo mediciones en

el banco de pruebas existente en el laboratorio de control y automatización de la EPIME.,

los puntos en donde se hicieron las mediciones se indican en el grafico 85.

Figura N° 85 puntos de medición en el banco de vibraciones.

Las condiciones de medición fueron las siguientes:

� Medición de vibración del motor funcionando en vacio (motor en buen estado).

� Medición de vibración con desalineamiento paralélelo y angular.

Los resultados de severidad de vibraciones fueron analizados según la norma ISO

2372 que se indica en la siguiente tabla:

124

4.1. ESPECTRO DE MOTOR EN BUEN ESTADO

Este resultado se obtuvo cuando el motor estaba funcionando en vacio, la

medición se realizó en el punto 1 del grafico 85.

Como nuestro acelerómetro mide vibraciones en les tres ejes, las medida axial fue

la señal “Y” del acelerómetro y las medidas radiales fueron las señales “X” y “Z”.

Las vibraciones obtenidas en el dominio del tiempo, para la medición en el punto 1

tienen las formas que se indican en los gráficos 86, 87 y 88.

Figura N° 86 Vibración en el dominio del tiempo medición 1 señal X.

Fuente: Propia.

Figura N° 87 Vibración en el dominio del tiempo medición 1 señal Y.

Fuente: Propia.

125

Figura N° 88 Vibración en el dominio del tiempo medición 1 señal Z.

Fuente: Propia.

Los espectros de frecuencia de vibración de las figuras 86, 87 y 88 son las que se

muestran en las figuras 89, 90 y 91.

Figura N° 89 Espectro de frecuencia medición 1 señal X (Radial).

Fuente: Propia.

En el espectro de la figura 89 podemos observar que el motor tiene una vibración

máxima de 3 mm/s, esta amplitud de vibración hace que nuestro motor eléctrico este en la

zona C de la Norma ISO 2372, la zona C es vibración tolerable.

También en el espectro de la figura 89, observamos que las amplitudes con picos

grandes están a 1XRPS y 2XRPS; como estas medidas son radiales se concluye que el

motor tiene un ligero desbalance en el rotor.

126

Figura N° 90 Espectro de frecuencia medición 1 señal Y

Fuente: Propia

En el espectro de frecuencias de la figura 90, observamos que la amplitud de

vibración es 4.48 mm/s, esta amplitud de vibración según la norma ISO 2372 es tolerable.

También en la figura 90 observamos que tenemos vibración dominante a 1XRPS,

2XRPS del motor, esto indica que el motor presenta problemas de desbalance en el rotor.

Figura N° 91 Espectro de frecuencia medición 1 señal Z.

Fuente: Propia.

En la figura 91, el espectro de frecuencia es similar a la señal X, ya que los dos son

radiales, en este espectro podemos observar que la severidad de vibración es aceptable ya

que tenemos como amplitud 1.24 mm/s, también se observa que tenemos desbalance del

rotor ya que las amplitudes a 1XRPS, 2XRPS son las más altas.

Conclusión:

Realizando el análisis de vibraciones cuando el motor funcionando en vacio

concluimos lo siguiente: el motor presenta un ligero desbalance en el rotor, este problema

127

es de fabricación, la severidad de vibración se determina con amplitud máxima de

vibración el cual es 4.48 mm/s, según la norma ISO 2372 el motor tiene vibración

tolerable.

4.2. ESPECTRO DE MOTOR CON DESALINEAMIENTO ANGULAR Y

PARALELO

Este resultado se obtuvo cuando se realizó mediciones en el punto 2 de la figura 85,

la medición se hizo con la condición que el motor trabaja transmitiendo potencia al eje,

para este caso se conectó el eje del motor y el eje conducido mediante un acoplamiento

rígido, simulando desalineamiento angular y paralelo, las ondas en el dominio del tiempo

que se obtuvieron en la medición en el punto 2 se muestra en las figuras 92,93 y 94.

Figura N° 92 Vibración en el domino del tiempo medición 2 señal X.

Fuente: Propia.

Figura N° 93 Vibración en el domino del tiempo medición 2 señal Y.

Fuente: Propia.

128

Figura N° 94 Vibración en el domino del tiempo medición 2 señal Z. Fuente: Propia.

Los espectros de frecuencia de las figuras 92, 93 y 94 son las siguientes que observan

en las figuras 95, 96 y 97.

Figura N° 95 Espectro de frecuencia medición 2 señal X. Fuente: Propia.

El espectro de frecuencia que se muestra en la figura 95 presenta amplitudes altas

a 1XRPS, 2XRPS y son medidas en sentido radial, esto implica que el eje del motor y el

eje conducido, presentan desalineamiento en paralelo, también podemos observar que la

amplitud de vibración es 20mm/s, lo cual implica que nuestra severidad de vibración este

en la zona D de la norma ISO 2372, el cual es vibración inaceptable. Para mejorar este

problema se debe alinear el eje del motor y el eje conducido con equipos adecuados de

alineamiento.

129

Figura N° 96 Espectro de frecuencia medición 2 señal Y. Fuente: Propia.

El espectro de frecuencias de la figura 96 tiene amplitudes de vibración altas a

1XRPS, 2XRPS, como esta medición es en sentido axial, implica que nuestro tren de

maquinaria tenga desalineamiento angular entre el eje del motor y el eje conducido.

Además tenemos una amplitud de vibración de 10 mm/s lo cual no es aceptable según la

norma ISO 2372.

Figura N° 97 Espectro de frecuencia medición 2 señales Z. Fuente: Propia.

El espectro de frecuencia de la figura 97 es similar a la de la figura 95 debido a

que ambos son radiales. Bajo el mismo análisis de la figura 95 también en el espectro de

esta señal presenta desalineamiento en paralelo, con una amplitud de vibración

inaceptable de 9 mm/s.

130

Conclusión:

Realizando el análisis de vibraciones, a las mediciones en el punto 2 que se

realizó, en el banco de pruebas de vibración existente en el laboratorio de control y

automatización de la EPIME., presenta desalineamiento paralelo y angular.

Para superar este problema se recomienda realizar un alineamiento con equipos

adecuados.

131

CONCLUSIONES

Primera: Realizando el análisis de vibraciones cuando el motor está funcionando

en vacio concluimos lo siguiente, el motor presenta un ligero desbalance en el rotor, este

problema es de fabricación, la severidad de vibración se determina con amplitud máxima

de vibración el cual es 4.48 mm/s, según la norma ISO 2372 el motor tiene vibración

tolerable.

Segunda: Realizando el análisis de vibraciones a la segunda medición que se

realizó al módulo de vibraciones, presenta desalineamiento angular-paralelo, la severidad

de vibración se determina con amplitud máxima que es 26 mm/s, según la norma ISO

2372 esta amplitud está en la zona D, en esta zona las vibraciones son inaceptables, para

corregir este problema se recomienda que se realice un alineamiento con equipos

adecuados y usar acoplamientos flexibles.

Tercera: El uso de acoplamiento rígido en el módulo de vibraciones del laboratorio

de control y automatización de la EPIME, genera que tenga desalineamiento angular

paralelo.

Cuarta: El sistema de adquisición de datos que se diseño en la presente tesis de

investigación, consta de un acelerómetro adxl335 triaxial, un convertidor analógico

digital NI USB 6008 de 12 bits de resolución y el software labVIEW.

Quinta: El espectro de frecuencias se obtiene con el software LabVIEW, en el cual

se hizo una programación en el diagrama de bloques, empieza con la adquisición de

señales, luego se filtra las frecuencias, se convierte las amplitudes de tensión a

aceleración y finalmente se aplica la FFT para obtener el espectro de frecuencias de

vibración.

132

Sexta: La severidad de vibraciones en la presente tesis de investigación, se realiza

en el software Excel, en donde se diseño hojas de cálculo para copiar los datos

adquiridos, una vez que se copian los datos adquiridos, la programación que se hizo hace

posible que se obtenga la severidad de vibración utilizando la norma ISO 2372.

Séptima: las hipótesis planteadas en la presente tesis de investigación, se aceptan,

ya que el análisis de vibraciones se realiza a partir del sistema de adquisición de datos, el

cual genera el espectro de frecuencias luego se realiza el análisis la severidad de

vibraciones con la norma ISO 2372.

133

RECOMENDACIONES

Primera: Para un mejor análisis de vibraciones es recomendable tener un sistema

de adquisición de datos más sofisticado, con convertidores analógicos digital de mayor

resolución como él NI USB 6224, NI USB 9234, software más potentes en el análisis de

vibraciones como el Vibration and Sound de National Instruments, con sus respectivos

toolkit.

Segunda: Nuestro sistema de adquisición de datos se puede mejorar de tal forma

que todo el análisis y resultados lo obtengamos en el LabVIEW, para ello necesitamos

software y VI express que National Instruments vende para laboratorios, estas

herramientas son los toolkit Signals express.

Tercera: El banco de vibraciones que tenemos en el laboratorio de control y

automatización de la E.P.I.M.E. es muy básico; para realizar análisis más reales

deberíamos usar otro banco de vibraciones, se propone que se diseñe un banco de pruebas

de vibraciones en el cual podamos simular todos los casos de espectro que hemos

estudiado en la presente tesis.

Cuarta: Las mediciones que hemos realizado no son tan exactas, debido a que el

banco de vibraciones no está anclado al piso, las vibraciones que hemos medido se

confunde con la vibración entre la estructura y la mesa; para mejorar esto se propone

anclar al piso el banco de vibraciones.

Quinta: Cuando se adquiere datos con labVIEW es necesario verificar que el

controlador del DAQ esté funcionando, la mayor causa de errores de medición se debe a

no verificar el correcto funcionamiento del convertidor analógico digital.

134

Sexta: Revisar los conceptos sobre sensores capacitivos y las características de los

equipos de adquisición de datos es de gran importancia a la hora de comenzar a

programar el instrumento virtual.

135

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.

138

ANEXOS

Análisis de vibraciones de un tren de maquinaria

Engineering

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