Desmitificando el monitoreo de vibraciones Parte 1: Por qué es importante el monitoreo de vibraciones y cómo funciona

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Parte 1: Por qué es importante el monitoreo de vibraciones y cómo funciona
Parte 2: Principios de análisis de vibraciones en máquinas rotatorias
Parte 3: Identificación e interpretación de patrones generales de vibración y fallas
Parte 4: Diagnóstico de desequilibrio, desalineación, holgura y desgaste de los rodamientos

Hoy en día, los equipos de mantenimiento están sobrecargados, gestionando más activos con menos personal. La monitorización de vibraciones ayuda a reducir esa brecha, emitiendo alertas tempranas cuando las máquinas comienzan a desgastarse.

La vibración es uno de los indicadores más importantes, aunque a menudo ignorados, del estado de la máquina. Desde el momento en que se enciende, una máquina empieza a acumular desgaste. Con el tiempo, este desgaste se manifiesta como cambios en los patrones de vibración. Al detectar estos cambios a tiempo, puede prevenir fallos, optimizar las reparaciones y prolongar la vida útil de sus activos.

¿Por qué es tan efectiva la vibración? Porque logra el equilibrio perfecto: detecta problemas antes que la termografía o el ruido audible, pero más tarde que tecnologías que suelen generar falsos positivos, como el ultrasonido. En otras palabras, te dice lo que necesitas saber, cuando lo necesitas.

Con herramientas sencillas de detección de vibraciones, los equipos de mantenimiento pueden detectar posibles problemas. Los técnicos de pruebas más avanzados pueden diagnosticar las fallas más comunes. Y con analizadores de nivel experto, incluso los problemas más complejos en activos críticos pueden identificarse con precisión.

¿De qué tipo de fallas estamos hablando? La gran mayoría de las fallas en equipos rotativos se deben a cuatro problemas clave:

• Desequilibrio
• Desalineación
• Flojedad
• Desgaste del rodamiento

Estas fallas se pueden detectar a través de patrones de vibración característicos, patrones que los sensores y el software ahora pueden identificar automáticamente.

Al monitorizarse a lo largo del tiempo, la vibración se convierte en algo más que un simple detector de fallos. Se convierte en una herramienta estratégica. Permite el mantenimiento predictivo, donde el servicio se realiza según el estado real de cada máquina, no según un cronograma fijo. Esto se traduce en menos sorpresas, una mejor planificación y una mayor durabilidad de los equipos.

En esta serie de blogs, lo guiaremos a través de los conceptos esenciales detrás del monitoreo y análisis de vibraciones: cómo funciona, qué muestra y cómo encaja en una estrategia de mantenimiento proactivo.

Comprensión de las formas de onda y los tipos de medición

La vibración de un objeto en movimiento se ilustra mejor como una onda sinusoidal que se repite una y otra vez a lo largo del eje horizontal. En la Figura 1, observe la masa en un resorte que genera una onda sinusoidal de vibración al moverse hacia arriba y hacia abajo con el tiempo. Una onda sinusoidal completa es un ciclo. El tiempo que tarda el ciclo en repetirse es la frecuencia o velocidad de la forma de onda. 

La forma de onda de vibración también tiene una amplitud o magnitud que puede medirse en el eje vertical, como se muestra a continuación. Hay tres maneras de reportar la amplitud de la forma de onda, como se muestra en la Figura 2. 

1. Pico: la amplitud desde la línea central hasta la parte superior de un pico (o la parte inferior) 

2. De pico a pico: la amplitud desde la parte superior de un pico hasta la parte inferior de un pico (Pico-Pico = 2 X Pico) 

3 RMS: la raíz cuadrada media de los picos (RMS = 0.707 X pico) 

La forma de onda de vibración se puede expresar utilizando tres métodos diferentes. 

1. Desplazamiento: La distancia que un objeto se desplaza desde un punto de referencia. En una máquina rotatoria, puede medirse con una sonda de proximidad. Esto requiere perforar los rodamientos, por lo que las sondas de proximidad no son comunes. El desplazamiento es ideal para medir bajas frecuencias y en unidades de milésimas de pulgada (pico a pico). 
2. Velocidad: La distancia que recorre un objeto en un tiempo determinado. En una máquina rotatoria, se puede medir con una sonda de velocidad. Las sondas de velocidad tienen piezas móviles que se rompen, por lo que no son comunes. La velocidad es ideal para medir frecuencias medias y se expresa en pulgadas/segundo (mm/s). 
3. Matemáticamente: Velocidad = desplazamiento/tiempo (V=d/t) 
4. aceleración: La tasa de cambio de velocidad a lo largo del tiempo. En una máquina rotatoria, se puede medir con un acelerómetro. Los acelerómetros no tienen partes móviles, son estables durante 12 a 15 años y se usan con mucha frecuencia. La aceleración es ideal para medir frecuencias muy altas y se expresa en g (pulg./s²) RMS. 
5. Matemáticamente: Aceleración = Velocidad/tiempo (A=V/t) 

Cual es el mejor metodo? 

En máquinas rotativas, la velocidad es adecuada para un amplio rango de frecuencias y también es muy eficaz para diagnosticar las fuerzas de fatiga que causan desgaste y, en última instancia, fallos. El acelerómetro es el sensor de elección habitual y es fácil convertir la aceleración en velocidad (Aceleración = Velocidad/tiempo). 

Analogía

Al evaluar los daños de un accidente de tráfico, no es la distancia recorrida ni la velocidad de aceleración lo que causa el daño, sino la velocidad a la que se desplaza el vehículo antes de chocar contra la pared. De igual manera, la velocidad calculada con un acelerómetro es el mejor indicador del daño causado por la vibración. 

Línea Leer la Parte 2 → Lectura del espectro de frecuencias para encontrar fallas

Autor Bio: John Bernet es Especialista en Aplicaciones Mecánicas y Productos en Fluke Corporation. Con más de 30 años de experiencia en mantenimiento y operación de centrales nucleares y maquinaria en plantas comerciales, John ha colaborado con clientes de todos los sectores en la implementación de programas de confiabilidad. Es Analista de Vibraciones Certificado de Categoría II y Profesional Certificado en Confiabilidad de Mantenimiento (CMRP), con más de 20 años de experiencia en el diagnóstico de fallas de maquinaria.