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ANÁLISIS DEL ESPECTRO DE VIBRACIONES

Comprender los conceptos básicos y fundamentales del análisis de vibración son muy importantes en la formación de un fondo sólido para analizar los problemas en maquinaria rotativa. El cambio entre el tiempo y la frecuencia en una herramienta es un factor de uso común utilizado para el análisis, debido a que el espectro de frecuencia se deriva de los datos en el dominio del tiempo. La relación entre tiempo y frecuencia es un indicador muy importante en los procesos de aceleración, velocidad y desplazamiento. La vibración total de la energía medida dentro de un específico rango de frecuencia incluye una combinación de todas las señales de vibración dentro de una medición de rango de frecuencias y produce un valor numérico.

Amplitud vs. Frecuencia

La amplitud de vibración indica la gravedad del problema. La frecuencia de vibración indica la fuente del problema.

Velocidad vs. Aceleración

La velocidad es la primera derivada del desplazamiento en función del tiempo, es la tasa de cambio en el desplazamiento (la velocidad de la vibración).

La aceleración es la segunda derivada del desplazamiento, es la tasa de cambio de velocidad (el cambio en la velocidad de la vibración).

Al comparar señales de vibración en general, es imperativo que ambas señales se midan en elmismo rango de frecuencia y con el mismo factor de escala.

Unidades de Mediciones

  • Desplazamiento (distancia) milésimas o micrómetros, mm
  • Velocidad (Velocidad – Velocidad de cambio de displcmt) en / seg o mm / seg
  • Aceleración (Velocidad de cambio de velocidad) G’s o en / seg2 o mm / seg2

Líneas de Resolución

Líneas verticales individuales o contenedores ubicados adyacentes entre sí a lo largo del eje de frecuencia. Cada contenedor se usa para almacenar la amplitud individual en una ubicación de frecuencia específica.

Terminología de Uso Común Utilizada Para la Vibración de Maquinaria y Su Importancia en el Mantenimiento Predictivo

Aquí las definiciones de uso fundamental para el análisis y monitoreo de las vibraciones con el uso adecuado del medidor o vibrómetro:

VELOCIDAD = La velocidad de vibración se mide en unidades pico, como pulgadas por segundo (ips) o milímetros por segundo (mm / s). Otra forma de ver la velocidad es la distancia por tiempo o la cantidad de movimiento de la máquina cada segundo en tres direcciones importantes en todos los puntos principales de rodamiento (AXIAL, VERTICAL, HORIZONTAL).

Las mediciones de velocidad y monitoreo de vibración es la unidad más común para identificar diversos problemas o aceptabilidad tales como: desequilibrio, desalineación, holgura (estructuras de maquinaria, cimientos o cojinetes), armónicos y muchos otros problemas en el rango de frecuencia de la maquinaria y varios múltiplos de velocidad real

Las mediciones de velocidad (si se usa un sensor / sonda de un solo eje y un medidor de mano) se registran en tres direcciones: axial, horizontal y vertical en todos los bloques de cojinetes principales o campanas de los extremos del bastidor del motor.

Lo conveniente sobre la velocidad de vibración es que no está relacionado con la velocidad. Las computadoras avanzadas con sensores triaxiales pueden medir en los tres planos desde una ubicación.

La gravedad de la vibración global o de banda ancha que utiliza Velocity es aplicable a todos los tipos de equipos rotativos generales (ISO / ANSI) que funcionan a plena carga o con condiciones de velocidad. (Excepciones = Motores diesel y trituradoras de rocas).

ULTRA NIVELES = .05 ips / 1.3 mm / so menos a cualquier velocidad. No se requiere accion.

NIVELES EXCELENTES = .1 ips / 2.5 mm / so menos a cualquier velocidad. No se requiere accion.

BUENOS NIVELES = .2 ips / 5.0 mm / so menos a cualquier velocidad. No se requiere accion.

NIVELES JUSTOS = .3 ips / 7.5 mm / so menos a cualquier velocidad. No se requiere ninguna acción, a menos que las especificaciones del fabricante indiquen lo contrario, y / o haya habido un historial de problemas en una máquina específica (Numerosas reparaciones). La velocidad de .3 ips / 7.5 mm / s es típicamente el nivel máximo de tolerancia de BORDERLINE en cualquier dirección radial, axial o axial. En muchas circunstancias puede ser demasiado costoso o no práctico intentar reducir la velocidad de vibración por debajo de .3 ips / 7.5 mm / s en todas las direcciones del sensor debido a una variedad de problemas con: Debilidades de la base estructural o de soporte, turbulencia del sistema, tensión Sensibilidades, aislamiento pobre o de puesta a tierra, impulsiones pobres / incorrectas / gastadas, difíciles de equilibrar más, aplicaciones muy calientes, piezas deformadas, etc.etc.

NIVELES EN BRUTO = .4 ips / 10 mm / so superior en cualquier velocidad. (Actúa pronto).

NIVELES MEDIOS = .6 ips / 15 mm / so superior en cualquier velocidad. (Tomar medidas ahora.)

NIVELES DE PELIGRO = .8 ips / 20 mm / so superior en cualquier velocidad. (Apagado y reparación)

La relación de los niveles de velocidad de vibración anteriores se encuentra en el Gráfico de Gravedad de la Vibración. Es importante comprender que la vibración puede ser suave en una o más direcciones, pero muy rugosa en otra, por lo que es importante registrar la velocidad en tres direcciones en cada ubicación de rodamiento y, preferiblemente, en unas pocas horas después de la puesta en marcha.

ACELERACIÓN = Los datos de aceleración son muy importantes para la detección de fallas con rodamientos, engranes o problemas eléctricos.

La aceleración se mide en unidades de G. Simplificado = pulgadas por segundo / segundo (ips / s) o milímetros por segundo / segundo (mm / s / s). La aceleración es muy importante en los datos de fallas de rodamientos y engranajes en los rangos de alta frecuencia.

La aceleración es también un cambio repentino en la velocidad. Los datos de aceleración son relevantes solo en el eje de rotación. Algunos medidores de vibración tienen salida de auriculares para permitir que el analista escuche el ruido dentro de los cojinetes mientras graba G.

Escuchar los cojinetes usando auriculares como un estetoscopio electrónico es muy útil para la identificación de defectos. Ultra Sound Analyzers también se puede usar para varias pruebas.

Datos de aceleración típicos relacionados con todos los tipos de rodamientos en equipos rotativos generales. (Excepciones = Motores Diesel y Trituradoras de Rocas).

NIVELES EXCELENTES = Generalmente .10 G o menos. No se requiere accion.

BUENOS NIVELES = Generalmente .35 G o menos. No se requiere ninguna acción a menos que sea ruidosa.

NIVELES JUSTO = Generalmente .50 G o menos. No se requiere ninguna acción a menos que sea ruidosa.

(Si no tiene registros, considere el análisis del espectro de vibración para todos los niveles a continuación).

NIVELES EN BRUTO = Generalmente 0,75 G o más. Posible acción requerida si es ruidoso. También verifique la temperatura de los rodamientos.

NIVELES MEDIOS = Generalmente 1.0 G o más. Se requiere un análisis adicional. También verifique el ruido y las temperaturas del rodamiento.

NIVELES DE PELIGRO = Generalmente 1.5 G o más. Problema probable Analice y verifique más el ruido y las temperaturas del rodamiento.

NIVELES DE DESGLOSE = Generalmente 2.5 G o más. Apagar y arreglar ahora! ¡Peligroso!

Nota: G real = 32 pies / seg / seg. = 9.8 m / s / s. El equipo de vibración convierte estos valores.

Como se mencionó si hay ruido inusual, ya sea audible o con estetoscopio electrónico, los niveles de aceleración G son secundarios. Esto significa que podría haber una advertencia temprana de un defecto en el rodamiento a nivel .1 G.

Apague la máquina y escuche cuidadosamente todos los rumbos durante la bajada de la costa. Si los cojinetes del motor son ruidosos, repita esta prueba con las correas retiradas o el acoplamiento desconectado.

Haga funcionar el motor a toda velocidad, luego apáguelo y escuche. Mientras el motor está bloqueado, y el variador (las correas o el acoplamiento están desconectados), compruebe que el eje del rotor no está flojo aplicando presión en las direcciones vertical o axial para evaluar el juego excesivo. Gire el eje con la mano unas cuantas rotaciones y escuche atentamente si hay ruidos inusuales en los cojinetes.

DESPLAZAMIENTO = El desplazamiento se mide en unidades pico a pico de mils (1 mil = 0,001 “) o mm (1 mm = 0,0025”). Las mediciones de desplazamiento se registran en las mismas tres direcciones que la velocidad = axial, horizontal y vertical.

El desplazamiento no se usa ni se recomienda para registrar o monitorear porque la gravedad o la aceptabilidad dependen de la velocidad.

El desplazamiento también se usa para identificar problemas en los rangos de frecuencia más bajos. El desplazamiento puede usarse para medir valores de referencia = paredes, pisos, vigas, almohadillas, marcos = objetos muy lentos o estacionarios.

Se puede usar una sonda de aluminio cónica para medir los movimientos axiales del eje. Se puede utilizar una varilla de eje Fish Tail ™ para medir las curvas o la desalineación con la máquina en funcionamiento.

Por ejemplo, 1 mil a 1800 rpm = Excelente. Pero 1 mil a 30,000 rpm es peligroso. Normalmente, las tolerancias dinámicas de equilibrio del rotor a menudo se especifican en el desplazamiento (mils) porque ha sido un estándar de la industria durante 60 años o más.

Otras tolerancias de balance son gramos / centímetros o tablas de grados de tolerancia. Normalmente, el desplazamiento se usa en los procedimientos de equilibrio de taller y campo. Para obtener más información sobre tolerancias / grados de equilibrio, ver: La aplicación práctica de ISO 1940/1.

FRECUENCIA = La frecuencia se mide en unidades de cpm, Hz, Pedidos, es decir, 50 cpm – 750,000 cpm. Conocer la frecuencia de los picos de vibración ayuda a identificar las fuentes potenciales.

La frecuencia se utiliza en el análisis de vibración avanzado para identificar todos los tipos de frecuencias de fallas de rodamientos, espectros en tiempo real y análisis de firmas de corriente del motor, etc.

FASE = Fase es el problema del ángulo de vibración. La fase se usa para equilibrar dinámicamente e identifica problemas de resonancia (velocidad crítica).

La fase no se usa en las mediciones o monitoreo de vibraciones diarias. La fase de vibración se registra usando un estroboscopio o un tacómetro de infrarrojos junto con un instrumento analizador de vibraciones. Se están utilizando nuevas tecnologías y software para agregar el análisis de fase a la evaluación final y al diagnóstico.

Las Causas Más Momunes de Deterioro De los Cojinetes o Averías Completas de la Maquinarias y Equipos: en Base a 40 años de Experiencia

1) Instalación incorrecta. Los rodamientos deben instalarse y alinearse correctamente en tres direcciones utilizando niveles de maquinista y otras herramientas de precisión para maximizar la vida útil y controlar las vibraciones. En los motores eléctricos, la carcasa de la campana y el ajuste del eje son fundamentales. Los cojinetes deben bloquearse correctamente en el eje (collarines de bloqueo concéntricos o tuercas / anillos de fijación de bloqueo). Los ejes también deben estar dentro de las tolerancias (no por debajo o sobredimensionadas) y sin daños donde se encuentra el rodamiento. Nunca se deben instalar nuevos cojinetes en bloques viejos / gastados. Siempre reemplace todo el kit. Hay una industria que dice = .0005 “/ .0125 mm de tamaño que puede matar la vida útil del rodamiento. En aplicaciones de motor, las dos pistas interiores del rodamiento deben calentarse exactamente a 110 ° C para expandirse y luego acoplarse al muñón del eje para una sujeción perfecta. Asegúrese de limpiar los cojinetes del cojinete del eje del motor o los rebordes de cualquier rebaba con una lima fina y use un lienzo de esmeril para alisar la superficie de todas las rugosidades antes de instalar el cojinete calentado.

2) Desalineación de las unidades. La alineación precisa es muy importante para reducir la vibración y prolongar el buen estado de varias partes. Verifique las especificaciones del fabricante del acoplamiento y cumpla con el uso de calibradores de doble cuadrante o alineación láser. Retire las protecciones de la correa durante la tensión de la correa y verifique con nivel, borde recto o láser para asegurar que las poleas estén dentro de las tolerancias en todo momento.

3) Cinturones demasiado apretados y / o demasiado flojos. La tensión adecuada debe mantenerse en todo momento. Los cinturones defectuosos deben reemplazarse tan pronto como sea posible. Modificación para mejorar el sistema de manejo si es necesario. Verifique el desgaste serio dentro de las ranuras de la polea.

4) Lubricación incorrecta o sellos desgastados que causan contaminación. Demasiada o insuficiente grasa. La mayoría de la grasa de buena calidad EP 1.5 – EP 2 en el mercado es aceptable, pero los sintéticos son los mejores. Los gráficos de lubricación están disponibles para las máquinas del fabricante. Si se mezclan grasas, la prueba de laboratorio es compatible. NOTA: En maquinaria pesada, como los martillos grandes HP o las trituradoras de roca, debe ponerse en contacto con los fabricantes para obtener la mejor grasa para usar.

5) Desequilibrio del rotor. Como este problema debería ser obvio, generalmente se resuelve al inicio. Si la vibración ocurre repentinamente en una máquina, verifique el desgaste, acumulación de desechos, partes rotas o rajadas en el rotor. El desequilibrio en una máquina de velocidad variable por lo general aparece como un aumento gradual de la vibración a medida que aumenta la velocidad y la más alta a toda velocidad. VIBES Corp se especializa en la rotación dinámica de piezas en el sitio.

6) Vibración por un largo tiempo. A veces, las vibraciones bruscas pueden pasarse por alto porque la máquina siempre ha corrido de esa manera, es decir, armónicos, latidos, resonancias, vibraciones transitorias, soportes de flexión, turbulencias aerodinámicas, cavitación de bombas, misc. En los ventiladores axiales, compruebe si hay “Estancamiento” o en las bombas compruebe si hay cavitaciones. El “Atasco” del ventilador axial se debe a una mayor resistencia en la entrada o en la salida, y puede ser causado por problemas en los amortiguadores, filtros o bobinas sucios, defectos en la modulación de la pala del ventilador y otros problemas del sistema. “Surge” es lo mismo que “Stall”, solo se refiere a ventiladores centrífugos. Durante “Oleada de ventilador”, generalmente cerca o a toda velocidad, puede haber un problema con los amortiguadores que no abren o tapan los filtros en la entrada. Esa resistencia puede causar “Surge” y es posible que notes vibraciones axiales extremas o rebotes de la almohadilla de inercia.

7) El motor está funcionando más allá del amperaje de carga total causado por la velocidad excesiva en el impulsado. Verifique las relaciones de las poleas, use la sonda del amplificador, el tacómetro o el estroboscopio para confirmar que la velocidad de conducción es un problema.

8) Pobre o nulo aislamiento. Verifique los resortes para la conexión a tierra, demasiada deflexión o selección incorrecta. Las vibraciones axiales en los ventiladores a menudo se pueden reducir con resortes de empuje. Las transmisiones de vibración de la bomba o la tubería se pueden reducir con juntas de expansión, mangueras flexibles o perchas de resorte.

9) Contaminación del cojinete. Los rodamientos de maquinaria propulsada que se encuentran en entornos hostiles como torres de refrigeración de eje vertical, expuestos a la intemperie, mezcla gaseosa / humedad o áreas muy sucias pueden contaminarse si no están protegidos por sellos especiales, discos de refrigeración o protectores de ensamblaje de eje. Cuidado para no engrasar excesivamente los motores. Los motores también deben protegerse con silicona alrededor de las caras de las campanas y las cajas de cables si se exponen a áreas con mucha humedad.

10) Selección de rodamientos mala o incorrecta. Algunas veces, cuando se reemplazan los cojinetes, los nuevos cojinetes no tienen la misma carga que el original. Los cojinetes siempre deben ser del mismo calibre que el original y si fallan de forma sistemática, consideren la posibilidad de actualizar los cojinetes con una mayor carga dinámica. Los motores HP grandes en transmisiones por correa deben tener cojinetes de rodillos en el extremo impulsor y cojinetes de bolas fijos en el extremo opuesto.

11) Daño de rodamientos inducido eléctricamente (EIBD). Los motores que funcionan a 460 V y 575 V con VFD a menudo pueden desarrollar este problema que es causado por la acumulación de voltaje en el rotor y la descarga de miliamperios (microarco) a través de los cojinetes de regreso al estator. El resultado es ruidoso teniendo ruidos de picaduras, acristalamiento, estrías, micro grietas y cráteres de los elementos rodantes y conductos junto con grasa quemada / contaminada. Existen varias soluciones para evitar o combatir los problemas del EIBD según las circunstancias y el presupuesto, como por ejemplo:

  • a) Cojinetes de motor DE / ODE sellados con grasa electroconductora
  • b) Anillo / anillo de puesta a tierra del rotor
  • c) Filtro de onda sinusoidal
  • d) Mangas de cerámica
  • e) rodamientos aislados
  • f) Cargar bobinas y amortiguadores de descarga eléctrica lateral

Se ha escrito un artículo más detallado y está disponible en nuestro sitio web: consulte Conozca las corrientes de los ejes / EIBD. Ver el espectro de aceleración de vibraciones que muestra un problema serio de EIBD aquí.

12) Resonancia es cuando la velocidad de rotación y la frecuencia natural son cercanas o exactamente iguales. Notarás un aumento repentino e importante de la vibración en la resonancia. Al convertir una máquina de velocidad constante en un variador de frecuencia (VFD) o en un variador de velocidad ajustable (ASD), debe hacer funcionar la máquina lentamente para identificar cualquier resonancia en todo el rango de velocidad. Si nota resonancia, puede probar estos cuatro pasos para controlarla o eliminarla de la siguiente manera:

  • En el programa VFD o ASD, las señales electrónicas evitan esa velocidad / frecuencia. La resonancia puede estar presente a través de un cambio de 1 Hz en el rango de velocidad generalmente superior a 45 Hz.
  • Agregue partes para endurecer la máquina. Si se requieren más pruebas.
  • Agregue masa a la máquina. Se requieren más pruebas.
  • Cambie la relación de velocidad accionada por -10% -15% si se trata de una máquina de velocidad constante.

13) Pie suave: se ha encontrado que el pie suave provoca aumentos importantes en la vibración generalmente en el motor. Este problema debería haberse identificado y corregido durante la alineación. Para encontrar problemas en los pies suaves, pruebe estos dos pasos:

  • Usando la pantalla en vivo en su alineador láser o analizador de vibración (mientras la máquina está funcionando), deshaga un perno / tuerca de pie del motor a la vez y vea si hay una diferencia en los datos. Apriete cada perno / tuerca de pata antes de deshacer el siguiente y así sucesivamente.
  • La misma prueba que la anterior pero usando un indicador de cuadrante para registrar los datos de cuatro pies (mientras la máquina está encendida / apagada).

Hecho: un pie suave de hasta +.002 “puede causar una diferencia en la vibración de áspero a bueno. El pie suave también puede ser la fuente de un pico de alta vibración a una frecuencia eléctrica de 7200 CPM pero mucho más bajo a 1x RPM. estrés en el marco del estator cuando hay un contacto desigual en los cuatro pies del motor. Las pruebas anteriores  confirmarán si es un pie suave.

Importante: los datos de vibración se deben registrar en la misma dirección y ubicación del sensor puntual cuando la máquina o el motor está funcionando con la misma carga / velocidad cada vez o la tendencia puede ser inútil o confusa. Si no es posible la velocidad máxima, registre a la misma velocidad más baja cada vez.

Típicamente, la velocidad del 80% o los ángulos de las aspas del ventilador son satisfactorios para el monitoreo y la tendencia de la vibración (la velocidad del 100% o la condición de carga máxima es lo mejor para el monitoreo y la evaluación).

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Análisis de Vibraciones en RODAMIENTOS, MOTORES y MÁQUINAS. ¿ Cómo se Utiliza Para el Mantenimiento Predictivo de los EQUIPOS ?
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