Generalmente cuando hablamos del Análisis de Vibraciones Mecánica se nos viene a la mente un grafico parecido a un electrocardiograma y suponemos que solo un experto en el tema puede ser capaz de interpretarlo, sin embargo, esto no es exactamente así, un repaso de algunos conceptos básicos de física y un mínimo de conocimiento en el tema de vibraciones mecánicas será suficiente para comprender la explicación del analista y entablar con él una discusión productiva para poder tomar decisiones oportuna y acertada.
Las manifestaciones de las vibraciones están asociadas a la relación existente entre Desplazamiento, Velocidad y Aceleración de los objetos, que a su vez se relacionan con las propiedades de rigidez, amortiguación y masa de los mismos.
En función a esto es importante primero que nada recordar algunos conceptos básicos.
Fuerza: en los términos más básico, es toda acción, esfuerzo e influencia que pueda alterar el estado de movimiento o de reposo de un objeto. Esto quiere decir que una fuerza puede dar aceleración a un objeto, modificando su velocidad, su dirección y el sentido de su movimiento.
Desplazamiento: Es el cambio de posición de un objeto entre dos instantes o tiempos bien definidos, generalmente en un análisis de vibraciones la unidad de medida del desplazamiento se expresa en Micrones (µm).
Velocidad: es una magnitud física que expresa la rata de cambio del desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo. Matemáticamente representa a la primera derivada del desplazamiento. La unidad de medida de la velocidad en un espectro de vibración generalmente esta expresada en pulgadas por segundo (in/s).
Aceleración: es una magnitud física que expresa la rata de cambio de la Velocidad de un objeto por unidad de tiempo. Matemáticamente representa a la primera derivada del la velocidad y la segunda derivada del desplazamiento. La unidad de medida de la aceleración en un espectro de vibración generalmente esta expresada en g’s (en relación con la aceleración de la gravedad).
Estas cuatro variables físicas son las claves para entender rápidamente un espectro o un reporte de análisis de vibración.
Recordemos también que todas estas variables pueden ser representadas gráficamente a través de ondas sinodales (espectros) con sus respectivas frecuencias y amplitudes en función del tiempo.
Sin embargo cuando analizamos un espectro de vibración raramente lo hacemos en función del tiempo, generalmente se hace en función de la frecuencia de giro de las maquinas (graficado en el eje horizontal), la cual, nos permite identificar la fuente del problema, mientras que en el otro eje (el vertical) graficamos la amplitud de todas las señales de vibración en términos de desplazamiento, velocidad o aceleración, la cual, nos indica la severidad del problema. Esto quiere decir que si observamos en un espectro una frecuencia determinada con una amplitud predominante podemos predecir el tipo de problema presente en una maquina y su severidad, lo cual, representa la esencia de todo programa de mantenimiento predictivo.
Las frecuencias que podemos observar en un espectro se dividen en tres grupos que pueden distinguirse como múltiplos de la velocidad fundamental de rotación de la maquina (1X) o una combinación de ellas (armónicas):
Frecuencias Bajas: (1X, 2X, 3X) donde se detectan los problemas de desbalance, desalineación, ejes doblados y holguras mecánicas. La energía (fuerza) disipada por estas frecuencias es muy alta y destructiva lo que supone una parada de la maquina y la detección y corrección inmediata de su origen.
El 90% de los casos de desalineación se manifiestan en la misma frecuencia de la velocidad de rotación de la maquina (1X), el 10% restante se manifiestan en frecuencias 2X a 3X de la velocidad de rotación.
Igualmente los problemas de desbalance y eje doblados siempre se presentan a la frecuencia de la velocidad de giro de la maquina (1X) y representan el 80% de la vibración total de una maquina.
Frecuencias Medias: (4X, 5X, 6X…) Se originan por resonancias estructurales y son propias del tipo de construcción de las maquinas.
Frecuencias Altas: (10X o Mayor) La amplitud de estas frecuencias es muy baja en comparación a las de las frecuencias anteriores y son características de fallas superficiales de los componentes dinámicos de los rodamientos y elementos de engranajes.
La ventaja de un análisis espectral es que nos permite evaluar cada señal de vibración (desplazamiento, velocidad y aceleración) independientemente, así pues, como norma general cuando evaluamos eventos de bajas frecuencias lo hacemos en un espectro de velocidad (como el de la grafica arriba) y cuando evaluamos eventos de altas frecuencias lo hacemos en un espectro de aceleración.
Los planos de medición son también elementos importantes en el análisis espectral, ya que, dependiendo del plano y la dirección donde se tome la medida, podemos identificar problemas específicos en una maquina.
Existen dos planos de medición, el Radial (R) y el Axial (A). Existen a su vez tres direcciones en los planos antes mencionados: las direcciones Horizontal (H) y Vertical (V) en el plano radial y la dirección longitudinal en el plano axial.
Los ejes desbalanceados se manifiestan en espectros con alta vibración en el plano axial, mientras que cuando la vibración en la dirección axial es 50% más alta que los niveles de vibración el plano radial se asume que existe un eje doblado o desalineado.
Las vibraciones en la dirección radial son de más amplitud en la dirección horizontal que en la vertical, ya que, generalmente las maquinas son mas rígidas en la dirección vertical.
Existe otras series de términos, elementos y variables relacionados al análisis espectral, así como diferentes métodos para obtener una medida de vibración que no se han mencionado aquí y que son el objeto del estudio en otros ámbitos.
https://maintenancela.blogspot.com/2013/10/vibraciones-mecanicas-analisis-expectral.html
