analisis de vibracion
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Mantenimiento Predictivo Computarizado S.A. de [email protected]
Análisis de Vibración
“De todos los parámetros que en la industria pueden medir de manera no intrusiva, el que más
información contiene es la medición de vibraciones”
Art Crawford
¿Qué es la vibración?
La vibración es aquel movimiento de un cuerpo con respecto a un punto de referencia y es causado por fuerzas mecánicas indeseables
Vibración en la flecha causado por movimiento con respecto a la línea de centro de chumacera
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Análisis de Vibración
... Principios Básicos
1 revolución
T
Am
plitu
d
0
+
-
Forma de Onda
3600 RPM = 3600 ciclos por minuto
60 Hz = 60 ciclos por segundo
1 Order = Una vez las rpm de giro
Punto pesado
Rotación
1000 RPM1 revolución
T
Am
plitu
d
0
+
-
4 aspas = Vibración que ocurre 4 veces por vuelta4 X 1000 RPM = Vibración que ocurre 4000 ciclos por min.
= 4000 CPM
Forma de Onda
12 dientes
1000 RPM
1 revolución
T
Am
plitu
d
0
+
-
12 dientes embonan en cada ciclo ó vuelta
12 x 1000 RPM = vibración que ocurre12,000 ciclos por min.
= 12,000 cpm = 200 Hz
Forma de Onda
Forma de Onda
0
-
+
Tiempo
La forma de onda contiene todas las diferentes frecuencias mezcladas.
Adquisición de señal
Transductor
Energía Total
FFT
Forma de onda
Espectro
Am
plitu
dA
mp
litud
Tiempo
Frecuencia
Dominio de la frecuencia
FFT - Transformada Rápida de FourierSepara las frecuencias individualesDetecta amplitudes de vibración en cada
frecuencia
Frecuencia
1x
4x
12x
Tiempo0
+
-
Tiempo
Tiempo
0
+
-
0
+
-
Frecuencia
Frecuencia
Dominio de la frecuencia
Un espectro típico (FFT)
Picos específicos correlacionados con
Fallas específicas en maquinaria
relativos a la velocidad del equipo
Unidades de Amplitud
La amplitud de la vibración se puede medir en :
• Aceleración (g’s)
• Velocidad (in/sec ó mm/sec)
• Desplazamiento (mils ó microns)
Unidades de Frecuencia
La frecuencia puede ser medida en :
• Hertz (ciclos/segundo)
• Ciclos por minuto (cpm)
• Ordenadas
Parámetros de un Espectro FFT
Los parámetros más importantes de un espectro son :
• Frecuencia Máxima
• Frecuencia Mínima
• Líneas de resolución
• Unidades de amplitud
Fmax = baja frecuencia
Fmax = alta frecuencia
¿Qué es Fmax y por qué es Importante?
Fmax es la frecuencia máxima en el espectro
Si no se colecta algo, no se puede analizar
¿Qué es Fmax y Por Qué es Importante?
Fmax es la frecuencia máxima en el espectro
Si no se colecta algo, no se puede analizar¿Por qué no colectar la máxima frecuencia
posible?
Limitaciones del analizador Toma mayor espacio de almacenaje Reduce la resolución del espectro
Porque lo que no se ve, no se podrá analizar...
¿Por qué preocuparse con la resolución del espectro?
Aceleración(altas frec.)
Velocidad(propósito general)
Desplazamiento(bajas frec.)
¿Qué diferencia existe entre aceleración, velocidad y desplazamiento
El rango de frecuencia de interés
Comparación de faseA
mp
litu
d -
A
Tiempo0
+
-
Am
plitu
d -
B
En fase: 180o fuera de fase:
Tiempo
Am
plitu
d -
A
Tiempo0
+
-
0
+
-
0
+
-
Am
plitu
d -
B
Tiempo
Tiempo0
+
-
Pulso del tacómetro
Señal de vibración
Fase medida entre los dos
360o
Comparación de fase
Tres reglas del diagnóstico
Cada falla en maquinaria genera un patrón específico de vibración.
La frecuencia de la vibración es determinada por la geometría del equipo y su velocidad de operación.
La amplitud de la vibración nos indica la severidad del problema.
Diagnóstico De Fallas en Maquinaria
DesbalanceDesalineamientoHolguras y desgastesDefectos en rodamientosDefectos en engranesProblemas eléctricosSolturas en bases y deterioro en cimentacionesProblemas de proceso (flujo, cavitación,etc)y muchos más...
Rotación
Punto Pesado
Centro de Masa = Centro de Rotación
Centro de Masa Línea de Centro
¿Qué es Desbalance?
La fuerza creada por un cuerpo rotatorio cuando su centro de masa se desplaza de su centro de rotación
Tipos de desbalance
El desbalance puede ser separado en dos componentes:
Desplazamiento causado por desblanceLínea de Centros
DesbalanceEje de rotación
Centro de Gravedad
Desbalance Estático:Fase constante a través del rotor
Línea de Centros
Desbalance
Eje de rotaciónCentro de Gravedad
Desbalance Tipo Par:180o de fase en extremos de rotor
Desbalance
Características:
Altos picos radiales a la frecuencia de 1X Baja vibración axial a la frecuencia de 1X Baja cantidad de armónicos de 1X Patrón senoidal equivalente a la frecuencia de
1X Puede desencadenar otras fallas como solturas
Desbalance
Desbalance
El desbalance típicamente sepresenta a la frecuencia de giro
conocida como 1X
Freq: 60.04 HzOrder: 1.010Spec: .390
Desbalance
La vibración radial a 1X es más significativa que la vibración axial a 1X
¿Qué es desalineamiento?
Desviación con respecto de una línea de centros común durante la operación
Desalineamiento
Características:
Vibración axial a 2X RPM dominante Vibración axial alta a 1X, 2X y 3X RPM Vibración radial alta a 1X, 2X y 3X RPM Armónicos arriba de 4X generalmente de baja
ampl. Lecturas comparativas de fase entre coples de
180°
Desalineamiento
Desalineamiento
El desalineamiento típicamente muestrapicos a frecuencias de 1X y 2X RPM
Freq: 59.50Order: 2.010Spec: .640
Paso de álabes
Desalineamiento
La vibración dominante se localiza a 2X RPM
La frecuencia de paso de álabes es correspondiente a 11X RPM
Usando Fase Para Distinguir Entre Desalineamiento y Desbalance
Tome lecturas de fase en ambos lados de los coples.
Si las axiales se están a 180° = desalineamiento
Cuando las flechas están desalineadas, las relaciones de fase horizontales entre los rodamientos son rara vez similares a las relaciones de fase verticales entre los rodamientos.
Usando Fase Para Distinguir Entre Desalineamiento y Desbalance
Si las relaciones de fase radiales entre los coples de ambas máquinas están en fase o a 180°, entonces es casi cierto que existe un desalineamiento.
Estas relaciones de fase pueden también deberse a un eje flexionado.
Será entonces necesario verificar con un indicador de carátula esta condición.
A B A-B = 180o +/- 30o
Usando Fase Para Distinguir Entre Desalineamiento y Desbalance
Armónicos de lafrecuencia de giro
1X
2X
3X
4X
5X6X
7X
8X
Solturas Mecánicas
Múltiples armónicos de la frecuencia de giro
Solturas Mecánicas
Soltura
La soltura muestra múltiplesarmónicos de la frecuencia
de giro.
Fallas en Rodamientos
Frecuencia de Bolas(BSF)
Frecuencia de giro de la jaula
(FTF)
Frecuencia de PistaInterna(BPFI)
Frecuencia de Pista Externa(BPFO)
Cuatro diferentes frecuencias de rodamientos
Fallas en Rodamientos
Daño en rodamiento presentafrecuencias específicas debidasa la geometría del rodamientos
Daño en BPFO
Impactos de Pista Externa
Impactos dePista Interna
Proceso de Generación de Vibración de un Rodamiento
Impactos dePista Interna
Señal de pista internacon modulación
Proceso de Generación de Vibración de un Rodamiento
Impactos de Pista Externa
Inicio de Daño en Pista Externa
Los inicios de falla en rodamientosnormalmente no se aprecian en
un espectro común
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Detectando Fallas Automáticamente
Método de Generación de Alarmas
NIVEL DE ALARMA=0.1 IN/SEC
VALOR GLOBALPICO RMS
Valor Global Area bajo el espectro (energía)
Método antigüo No se puede diagnosticar con certeza
Los daños en rodamientos y engranes no aportan energía al valor global para seguimiento correcto
Valor GlobalVibración Total en el equipo
Puede detectar problemas de desbalance
ALARM LEVEL = 0.11 IN/SEC
PEAK - RMSOVERALL VALUE
Valor GlobalVibración Total en el equipo
ALARM LEVEL = 0.11 IN/SEC
PEAK - RMSOVERALL VALUE
No es sensitivo para fallas en rodamientos(amplitudes generalmente pequeñas)
Desbalance
Desalineamiento
SolturasRodamientos banda 1
Rodamientos banda 2
Bandas de FrecuenciaSe divide el espectro en bandas de frecuencia
que contienen información de fallas específicas que se presentan en dichas bandas.
Bandas de Frecuencia
Imbalance
Misalignment
LoosenessBearing Band 1
Bearing Band 2
Se divide el espectro en bandas de frecuencia que contienen información de fallas específicas que se presentan en dichas bandas.
Bandas de Frecuencia
Imbalance
Misalignment
LoosenessBearing Band 1
Bearing Band 2
Se divide el espectro en bandas de frecuencia que contienen información de fallas específicas que se presentan en dichas bandas.
Bandas de Frecuencia
Imbalance
Misalignment
LoosenessBearing Band 1
Bearing Band 2
Se divide el espectro en bandas de frecuencia que contienen información de fallas específicas que se presentan en dichas bandas.
Bandas de Frecuencia
Imbalance
Misalignment
LoosenessBearing Band 1
Bearing Band 2
Se divide el espectro en bandas de frecuencia que contienen información de fallas específicas que se presentan en dichas bandas.
Bandas de Frecuencia
Imbalance
Misalignment
LoosenessBearing Band 1
Bearing Band 2
Se divide el espectro en bandas de frecuencia que contienen información de fallas específicas que se presentan en dichas bandas.
Bandas de Frecuencia con Tendencia
Desbalance
Alarma
Am
plitud
Subarm.1X 2X Rodam. Rodam. Engranes Rodam.
1xRPM 2xRPM
0.3in/sec
0.1in/secTiempo
(Días)Tiempo(Días)
Rodam.
10-20xRPM
MOAPOA
POHPOV
PIHPIV
MIHMIV
MOHMOV
3 puntos por apoyo
Localización de los puntos de medición