Vibraciones

VibracionesAntonio SorianoEsteban MartinezQu es una vibracin?La vibracin se define como el movimiento oscilante que hace una partcula alrededor de un punto fijo.Este movimiento puede ser regular en direccin, frecuencia y/o intensidad; o aleatorio, que es lo ms normal.

Variables de una vibracinFRECUENCIA: Numero de veces por segundo que se realiza el ciclo completo de oscilacin y me mide en Hercios (Hz) o ciclos por segundo.AMPLITUD: Aceleracion m/s, en velocidad m/s y en desplazamiento m, que indican la intensidad de la vibracinEjes: X Y Z del sentido de la vibracin con respecto a los ejes normalizados.Partes de una onda

ResonanciaTodo cuerpo est en constante vibracin de manera natural. Dicha vibracin es caracterstica a cada cuerpo.La resonancia es un fenmeno que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la accin de una fuerza peridica, cuyo periodo de vibracin se acerca al periodo de vibracin caracterstico de dicho cuerpo, en el cual, una fuerza relativamente pequea aplicada en forma repetida hace que una amplitud de un sistema oscilante se haga muy grande.ResonanciaEn estas circunstancias el cuerpo vibra, aumentando de forma progresiva la amplitud del movimiento tras cada una de las actuaciones sucesivas de la fuerza. En teora, si se consiguiera que una pequea fuerza sobre un sistema oscilara a la misma frecuencia que la frecuencia natural del sistema se producira una oscilacin resultante con una amplitud indeterminada.Este efecto puede ser destructivo en algunos materiales rgidos como el vaso que se rompe cuando una soprano canta y alcanza y sostiene la frecuencia de resonancia del mismo.Por que son importantesCualquier transmisin de movimiento puede provocar vibraciones de torsin.Esto puede acelerar el desgaste de sus elementos como rodamientos o bancadas, defectos de funcionamiento, acortar la vida til de la maquina o hasta incluso accidentes.Si las vibraciones se transmiten a las personas de manera prolongada, puede ocasionar problemas de salud.

Desgaste de una viga por vibraciones

Prueba de resonancia en un CH-47

Midiendo vibracionesLa medicin y anlisis de vibraciones es utilizado, en conjunto con otras tcnicas, en todo tipo de industrias como tcnica de diagnstico de fallas y evaluacin de la integridad de mquinas y estructuras.

Midiendo vibracionesLas vibraciones tienen relacin directa con los fallos de una maquina, pues los fallos vienen acompaados de un aumento del nivel de vibracin. Con este grafico se aprecia mejor:

Midiendo vibracionesPara medir las vibraciones usaremos un transductor o vibrmetro, capaz de registrar la velocidad, la amplitud y el desplazamiento sin alterar la medicin.

Tipos de transductoresTpicamente hay cuatro tipos de sensores o transductores de vibraciones: - Sensor de desplazamiento relativo sin contacto - Sensor de desplazamiento relativo con contacto - Sensor de velocidad o velocmetro - Sensor de aceleracin o acelermetro

Midiendo vibracionesLa ubicacin y montaje del sensor de vibraciones es la parte ms crtica en la recogida de datos de vibraciones. En este sentido, el punto de medicin, es decir, el lugar de la mquina donde se va a medir las vibraciones, debe seleccionarse teniendo en cuenta diferentes criterios. En maquinaria rotativa, las vibraciones son generadas por fuerzas cclicas internas que no pueden ser medidas directamente. Realmente, lo que se mide es la transmisin de esas fuerzas cclicas a travs de la estructura de la mquina.Objetivo principalEl objetivo del anlisis de vibraciones es poder extraer el mximo de informacin de importancia que poseen y as evitar futuros problemas mas graves que nos llevaran a gastos mayores.

Midiendo vibraciones1. Debe estar ubicado lo ms cercano posible al apoyo del eje (rodamiento o cojinete).

Midiendo vibraciones2. Debe ser accesible e identificable.

3. Tiene que garantizar la seguridad del operario evitando la exposicin en zonas rotativas y a altas temperaturas. Tampoco se ha de medir sobre cubiertas, tapaderas, partes mviles, ejes en rotacin ni aislamientos trmicos.

Midiendo vibraciones4. El punto de medicin debe tener una superficie apta para colocar el sensor de forma temporal.

5. Hay que nombrar o enumerar los puntos de una forma clara e intuitiva, y ubicarlos en la ruta en la direccin de la transmisin de potencia.

Midiendo vibracionesAl medir el desplazamiento de las vibraciones de una maquina, podremos obtener valiosa informacin para detectar deficiencias.

Determinando fallosVibraciones verticales: Cuando la maquina registra vibraciones verticales, suele ser sntoma de flojera. Habra que revisar el anclaje de la maquina aumentando sus cimientos o con unos amortiguadores.

Determinando fallosVibraciones horizontales: Cuando las vibraciones de una maquina son horizontales, suele ser sntoma de que est desequilibrada. Dicho de otra manera, que el eje de gravedad no coincide con el eje de rotacin. Para subsanar el error, habra que equilibrar los ejes.

Determinando fallosVibraciones axiales: Cuando la maquinaria vibra en el eje axial, suele ser sntoma de una desalineacin de ejes, como un eje torcido.

Los tres tipos bsicos de falta de alineamiento en el acoplamiento son: angular, en paralelo y una combinacin de ambos.

Una falta de alineamiento angular sujeta principalmente los ejes de las maquinas accionadora y accionada a vibracin axial igual a la velocidad de rotacin (rpm) del eje.

La falta de alineamiento en paralelo produce principalmente vibracin radial con una frecuencia igual al doble de la velocidad de rotacin del eje.

Tipos de anlisis de vibraciones Anlisis espectralAnlisis de la forma de ondaAnlisis de fase de vibracionesAnlisis de rbitasAnlisis de demodulacionesEtc

Anlisis espectralEl anlisis del espectro de frecuencia es una de las herramientas ms potentes en el diagnstico de causas de vibracin. Este anlisis se hace imprescindible si la seal corresponde a una aceleracin o una velocidad, dado que en estos casos la seal en el tiempo es mucho ms difcil de interpretar.

Anlisis de forma de onda* Consiste en la representacin de la seal en el transductor frente al tiempo de adquisicin. Permite observar la forma de la onda vibratoria. *En funcin de la forma de la onda se pueden diagnosticar determinados problemas, especialmente aquellos que tienen lugar a bajas frecuencias en las que el anlisis espectral no resulta adecuado.

Anlisis de faseSe denomina fase al ngulo de desfase existente entre los picos fundamentales de la seal tomada en el punto de medida, y los pulsos enviados por un tacmetro, un estroboscopio o un detector inductivo, a una frecuencia igual a la de giro del rotor. La diferencia de fase entre diferentes puntos de medida (horizontal y vertical o vertical en ambos extremos del eje) es de gran ayuda en la distincin entre problemas de desequilibrio y desalineacin, as como en otros problemas vibratorios

Anlisis orbitalEl anlisis orbital se realiza a partir de las denominadas figuras de Lissajous u rbitas. Estas figuras se obtienen mediante una representacin cartesiana en la que en el eje de abscisas se coloca una seal y en el eje de ordenadas otra seal.

Fallo en rodamientosEl anlisis espectral es ideal para detectarlos.En general, los fallos se manifiestan a frecuencias elevadas en relacin con la de giro.

Problemas con los cojinetesLos fallos mas comunes son: . Holgura excesiva entre el cojinete y el eje. . Remolino de aciete . Lubricante deficiente

RocesLos roces corresponden a contactos intermitentes o permanentes entre el rotor y alguna pieza del estator de la mquina. El contacto puede ser durante slo una fraccin del giro (roce parcial o intermitente) o durante todo el ciclo (roce completo o permanente), aunque es ms habitual el roce parcial. En funcin de la direccin de la fuerza normal que se produce el roce puede ser radial, axial o combinado