instrumentacion, tecnica y analisis de vibracion

ANALISIS VIBRACIONAL EN MAQUINAS ROTATIVAS DE BAJA VELOCIDAD

Expositor: Alberto F. Reyna Pagina 1 of 85

INSTRUMENTACION, TECNICA Y ANALISIS DE VIBRACION

REQUERIDOS

EN MQUINAS DE BAJA VELOCIDAD

7.1. INTRODUCCION

Las mquinas de baja velocidad ofrecen grandes esfuerzos, tanto del analista como de la

instrumentacin que l emplear. Los instrumentos que son normalmente muy adecuados para analizar

mquinas de velocidad moderada en el rango de 1200 a 3600 RPM no pueden adecuarse del todo para

analizar con xito una mquina de baja velocidad. A lo largo de este artculo, cuando se use el trmino

mquina de baja velocidad, generalmente significar aquellas mquinas que estn operando a

velocidades desde aproximadamente 30 RPM hasta 300 RPM (0.5 a 50 Hz). Sin embargo, tambin habr

informacin sobre cmo analizar las mquinas que operen tan bajo como 1.5 RPM (0.025 Hz).

Muchos analistas de vibracin tienen mucha experiencia en el campo pero tienen poca o ninguna

experiencia analizando mquinas que operan a velocidades tan bajas como stas; ni saben que sistema

de software e instrumentos deben emplear. A causa de esto, cuando se realizan los programas de

mantenimiento predictivo, las plantas a menudo no incluyen mquinas de baja velocidad dentro del

programa (particularmente al comienzo), de todos modos estas mquinas podran ser algunas de las

ms crticas y/o mquinas de uso recurrente en la fbrica.

Generalmente, las mquinas de baja velocidad poseen ejes con dimetros aproximados entre 4 a 20

pulgadas y son por lo general, de gran tamao. Por lo tanto, an cuando los defectos empiecen a

aparecer en los rodamientos, la vibracin resultante que se genere en el rodamiento sera muy baja.

Debido a esto, posiblemente existan serios problemas en estas mquinas que por lo general, no son

detectados. De hecho debido a que la operacin de una mquina puede tener velocidades tan bajas,

como de 20 RPM, el analista probablemente no detecte los problemas en el dominio FFT (pero si lo

puede hacer en el dominio de tiempo).

Adems de esto, los limites permisibles de la vibracin que se usan en mquinas giratorias estndares

no se aplican a las mquinas de baja velocidad, debido a la gran diferencia de amplitud a bajas

frecuencias y desafortunadamente, exista poca informacin disponible sobre como las bandas de alarma

espectrales o las alarmas de cubierta de banda angosta deben ser especificadas para mquinas de baja

velocidad en aquellos sistemas de mantenimiento predictivo y software que se comercializan.



Finalmente, si alguien tiene xito, especificando adecuados niveles de banda de alarma espectral, no se

tendr xito en captar los problemas si no se considera las caractersticas de respuesta en amplitud /

frecuencia del analizador y transductor que se use. Por ejemplo, muchos colectores de datos, poseen un

filtro anti alias, el cual a menudo disminuye significativamente la amplitud de la vibracin a bajas

frecuencias. No solo esto, sino muchos transductores que pueden conectarse al analizador poseen un

filtro similar. Por ejemplo, si un analista realiza una medicin a 120 CPM, con un 50% de atenuacin

progresiva tanto desde su analizador, como de su transductor, l podra ver las amplitudes resultantes

solo en el 25% de su magnitud real (en este caso, si el nivel real fuese de 0.40 pulg/seg., el vera solo

0.10 pulg/seg en la pantalla del analizador).

En las Figuras 1 a la 4, se muestran los datos colectados en mquinas de baja velocidad usando cuatro

recolectores de datos (CSI 2115, IRD Fast Track/FS, SKF, CMVA 10 y un IRDSmart Meter/FS),

conectados a un acelermetro de baja frecuencia (Wilcoxon 793L). en la Figura 1, un CSI 2115, analiz

un rodillo girando a 92 RPM. En la Figura 2, el IRD Fast Track/FS del mismo modo evalu dicho rodillo.

La Figura 3 muestra un espectro tomado por un CMVA10 SKF sobre un rodamiento de polea

transportadora operando a 44 RPM. El IRD Smart Meter/FS captur un espectro en otro rodamiento

transportador operando a alrededor de 18 RPM como se muestra en la Figura 4.

Cada uno de los tems mencionados anteriormente, junto con otro nmero de tems, deben ser tomados

en una cuenta cada vez que el analista deba analizar satisfactoriamente las mquinas de baja velocidad

y permitir la evaluacin satisfactoria de las mismas. Cada uno de estos puntos junto con otra

informacin complementaria se detallar en este capitulo. Se espera que el lector pueda hacer uso de

esta informacin y empiece a evaluar satisfactoriamente sus mquinas de baja velocidad.



FIGURA 1

CSI 2115 LOW FREQUENCY SPECTRUM TAKEN ON A 91 RPM COUCH ROLL



FIGURA 2

IRD FAST TRACK/FS LOW FREQUENCY SPECTRUM TAKEN ON A 91 RPM COUCH ROLL



FIGURA 3



FIGURA 4

IRD Smart Meter /FS LOW FREQUENCY SPECTRUM TAKEN ON A CONVEYOR BEARING

TURNING AT APPROXIMATELY 18 RPM

(Used 400 Line Resolution, 4 Averages, 1500 CPM Frequency Span,

and invoked IRDs Low Frequency Statistical Processing to

Minimize Senso0r Background Noise)



7.2. PARAMETROS DE VIBRACION OPTIMOS PARA MEDICIONES EN BAJA FRECUENCIA

(ACELERACION, VELOCIDAD O DESPLAZAMIENTO)

La Figura 5 muestra la relacin entre el desplazamiento (milipulgadas), velocidad (pulg/seg.) y

aceleracin (g) y cmo ellos varan en frecuencia (CMP o Hz). Se muestra la tabla 1 para ilustrar mejor

estas curvas, tomando un parmetro a la vez, dejndolo constante y calculando los niveles equivalente

para los dos parmetros restantes (las ecuaciones usadas para compilar la informacin de la Tabla I

estn indicadas en la Figura 5). Por ejemplo, refirindose a la Tabla I, fjese que el desplazamiento

estuvo inicialmente mantenido en un valor constante de 10.0 milipulgadas (pico a pico) y los clculos

fueron hechos para mostrar la aceleracin y velocidad equivalente para frecuencias alcanzadas desde 60

hasta 60,000 CPM (1.0 hasta 1000 Hz). Generalmente se piensa que un desplazamiento pico a pico de

10.0 milipulgadas es demasiado alto y normalmente se exigir una correccin. Observando la Tabla I, a

una frecuencia de 600 CPM (10 Hz), la velocidad pico equivalentede los 10 mils sera de 0.314 pulg/seg

la cual adems indica una alta vibracin. Sin embargo, un nivel de aceleracin equivalente de solo 0.051

g, no podra indicar un problema inminente a un analista sin experiencia empleando la aceleracin a

bajas frecuencias. De nuevo, observando la Tabla I, un desplazamiento de 100 milipulgadas a 60 CPM

(1 Hz) corresponde a una velocidad de solo 0.314 pulg/seg y una aceleracin de solo 0.0051g. Ambas

amplitudes de velocidad y aceleracin podran parecer pequeas numricamente an cuando la

vibracin del desplazamiento pico a pico de 100 milipulgadas pareciera bastante alta. Por lo tanto, si

consideramos la vibracin a la velocidad de funcionamiento y si esta tiene RPM muy bajas, el mejor

parmetro a usar ser el desplazamiento.

Si la velocidad pico se mantiene en una amplitud constante de 0.314 pulg/seg, la Tabla I entonces

muestra cual sera el desplazamiento pico a pico equivalente y la aceleracin pico cuando la frecuencia

se cambie de 6 a 60,000 CPM. Normalmente, una velocidad de 0.314 pulg/seg es considerada como

nivel de alarma para mquinas rotativas en general. De la Tabla I, con una frecuencia de 60,000 CPM

(1000 Hz) ,una velocidad de 0.314 pulg/seg corresponde a un desplazamiento de solo 0.10 milipulgadas

que parece ser muy beneficioso para un analista inexperto donde el desplazamiento vara con la

frecuencia. Quiere decir, que el desplazamiento es muy sensible a baja frecuencia, pero muy insensible

en alta frecuencia. Por otro lado, para la misma velocidad de 0.314 pulg/seg a 600 CPM, el

desplazamiento ser igual a 10.0 milipulgadas, esto indica que la mquina est experimentando una

vibracin muy alta, sin embargo si ud. baja a 60 CPM con 0.314 pulg/seg de velocidad, rpidamente

notara el problema, ya que el desplazamiento equivalente sera de 100 mils (milipulgadas).



FIGURA 5

La aceleracin es todo lo opuesto al desplazamiento en trmino de sensibilidad. Observando la tabla I,

se ve que la velocidad de 0.314 pulg/seg a 60,000 CPM es equivalente aun nivel de aceleracin de 5.10

g, que a la vista estara mostrando un problema. Sin embargo, si nos ubicamos en 600 CPM, se observa

que la aceleracin equivalente de 0.051 g corresponde a la velocidad de 0.314 pulg/seg quiero decir,

que un analista inexperto segn esta aceleracin no reconocera cualquier problema real. Si ahora nos

vamos hasta 60 CPM, la aceleracin continuara hasta disminuir a tan solo 0.0051 g pero una velocidad

de 0.314 pulg/seg y un desplazamiento de 100 milipulgadas. Por lo tanto, la aceleracin indicar que la

mquina estara apenas vibrando a esa frecuencia, mientras las otras dos cantidades mostraran todo lo

contrario.

Por lo tanto, como regla, si las frecuencias de inters estn entre aproximadamente 600 CPM (10 Hz) y

60,000 CPM (1000 Hz), la velocidad ser el mejor parmetro a usar ya que ste permanecer

esencialmente recto en estos rangos, como est mostrado en la Figura 5. Es decir, refirindose a la

Figura 5, un nivel de velocidad de cerca de 0.30 pulg/seg a 600 CPM es aproximadamente equivalente

en exactitud a una velocidad de 0.30 pulg/seg a 60,000 CPM. El desplazamiento por una parte sera el

mejor parmetro a usar por debajo de los 600 CPM, mientras la aceleracin ser el mejor parmetro a



usar para las mediciones de alta frecuencia, especialmente en aquellas que exceden aproximadamente

los 300.000 CPM (5000 Hz).

NOTA: Los 600 CPM (10.0 Hz) pueden ser considerados como un Punto de Quiebre. Esta es la

frecuencia usada en las mquinas rotativas generales, donde tanto, el desplazamiento de 10.0

milipulgadas (pico a pico) y una velocidad de 0.314 pulg/seg (pico) describen un nivel de vibracin de

alarma equivalente (por otro lado, a 60 CPM donde 0.314 pulg/seg (pico) es igual a 100 milipulgadas,

la excesiva magnitud del desplazamiento describe con ms efectividad la severidad de la vibracin. En

general, un nivel de 0.314 pulg/seg por ejemplo, a 1000 CPM a 6000 CPM tienden a describir una



vibracin aproximadamente equivalente (vase la Figura 5). Sin embargo, por debajo de los 600 CPM,

se tendr que disminuir las alarmas de velocidad, en funcin de la magnitud de la frecuencia. Por

ejemplo, si la alarma en una mquina de velocidad variable fue de 0.300 pulg/seg a una velocidad de

600 RPM, entonces a 100 RPM sera aproximadamente de:

segpu

segpu

xCPM

CPM lg05.0

lg300.0

600

100=

Sin embargo, la evaluacin de los rodamientos en mquinas de baja velocidad indicarn que an para

aquellas mquinas que van a velocidades de 60 CPM, el modo velocidad an ser el mejor parmetros a

emplear si la principal preocupacin es el estado de los rodamientos, y no aquellos problemas

estructurales que causan las vibraciones a 1X, 2X 3X RPM tales como el desbalance, la desalineacin,

etc. Las razones para esto sern explicadas a tiempo, pero en general, se puede mencionar que si el

desplazamiento es usado para analizar los rodamientos en mquinas de baja velocidad, podra captar

problemas estructurales de vibracin de baja velocidad, pero podra no detectarse los problemas de

rodamiento, hasta inclusive en las ultimas etapas de falla. Esto est claramente demostrado en la Figura

6 que compara el desplazamiento, la velocidad y la aceleracin tomados en una mquina a 300 RPM.



FIGURA 6

COMPARISON OF DISPLACEMENT, VELOCITY & ACCELERATON SPECTRA ON A 300 RPM FAN

WITH BEARING PROBLEMS



Obsrvese con detalle que aunque las frecuencias de los defectos del anillo exterior del rodamiento

(BPFO), claramente se muestra en ambos espectros de aceleracin y velocidad, el espectro de

desplazamiento muestra una pequea amplitud a la frecuencia de la segunda armnica del anillo

exterior (2x BPFO) a 4860 CPM y deja pasar la amplitud a 4X BPFO por completo. Quiz sea de gran

importancia para el diagnostico del estado del rodamiento; las bandas laterales espaciadas a 2X RPM

que estn completamente ausentes del espectro de desplazamiento (Figura 6A), mientras que estas

bandas laterales estuvieron claramente presentes en ambos espectros de velocidad y aceleracin

(Figuras 6B y 6C, respectivamente).

Esta relacin de severidad a bajas frecuencias fue confirmada por una investigacin independiente

dirigida por el Dr. Jim Robinson, quien es considerado una de las autoridades lderes en mediciones de

baja frecuencia. Los resultados de esta investigacin sobre la severidad de la vibracin a baja

frecuencia, son mostrados en la Figura 7. Como se puede apreciar, la Figura 7 muestra que una

amplitud de 0.3 pulg/seg a una frecuencia de 600 CPM sera aproximadamente equivalente en severidad

a una amplitud de solo alrededor de 0.03 pulg/seg a una frecuencia de 60 CPM.

FIGURA 7

VIBRATON SEVERITY CHART FOR LOW SPEED MACHINERY

(REF, Courtesy Dr. Jim Robinson of CSI in Knoxville, TN)



7.3. INSTRUMENTACION REQUERIDA PARA ANALISIS EN BAJA FRECUENCIA

Las mediciones en baja frecuencia pueden crear una gran demanda de sistemas de instrumentacin

usados para estos anlisis, incluyendo los analizadores de espectros, colectores de datos transductores

y condicionadores de seal, sin hacer mencin a los cables de conexin entre cada uno de ellos. Estos

sern tratados a continuacin:

A. REQUERIMIENTOS DE ANALIZADORES DE ESPECTROS Y RECOLECTORES DE DATOS

PARA ANALISIS DE BAJA FRECUENCIA

En general, los analizadores de espectros y recolectores de datos son diseados para anlisis de

maquinaria rotativa en general con velocidades en un rango aproximado de 300 RPM hasta 10,000 RPM

o ms. Muchos analizadores de espectro permiten un anlisis virtualmente desde 0 Hz, particularmente

aquellos equipados con una alta impedancia de entrada (en el orden de 1000,000 ohmios).

De otro lado, los recolectores de datos de mantenimiento predictivo estndar (PMP) son ms adecuados

cuando las velocidades sean de al menos de 200 RPM. Muchos de ellos tienen limitaciones con un

anlisis preciso por debajo de los 200 RPM debido a combinaciones de ruido del instrumento. Tal ruido

del instrumento es producido por diversos factores, muchos de los cuales son atribuidos al transductor

empleado, el cual ser tratado ms detalladamente en la Parte B. Adems muchas plantas compran

recolectores de datos equipados con acelermetros, pero quieren tomar espectros de velocidad y/o

espectros de desplazamiento. Este proceso de integracin que va desde una aceleracin a una

velocidad, o de doble integracin al desplazamiento, puede asimismo producir ruido. De hecho, cuando

se integre desde una aceleracin a una desplazamiento vibracional en mquinas que operan a

velocidades moderadas de 180 RPM, el ruido generado por la doble integracin, desde la aceleracin al

desplazamiento estar presente, en tal caso 4 ms lneas FFT pueden ser fcilmente corrompidas con

el ruido (particularmente si un acelermetro de baja sensibilidad no es usado). Asimismo, si se toman

mediciones en equipos de baja velocidad que registran poca vibracin, muchas mas lneas FFT pueden

presentar ruido dentro de ellas, lo cual puede ser demostrado con espectros reales tomados en el

campo usando varias combinaciones de instrumentacin y tcnicas de integracin.

El punto clave es que al menos que la seal de vibracin real tenga una amplitud mayor que aquella del

ruido de instrumento, esta no podr ser evaluada. La mayora de los anlisis de vibracin de baja

frecuencia exitosa implicarn tomar todos los pasos necesarios para minimizar todas las fuentes de

ruido potencial en la seal.

Con el fin de combatir el problema inherente al ruido del instrumento en baja frecuencia, muchos

recolectores de datos son equipados con filtros de atenuacin progresiva especiales, los cuales son

probados para suprimir el ruido que aparezca ya sea en espectros de vibracin o en el clculo de la



vibracin general (desafortunadamente, los filtros tambin suprimen seales reales de vibracin que se

presentan en esta rea de frecuencia). La Figura 8 es un ejemplo de tales filtros de atenuacin

progresiva construidos tanto para un recolector de datos IRD 890, como para un analizador Fast

Track/Fs IRD. Note que la Figura 8 compara la respuesta de frecuencia para un IRD Standard 890

contra la respuesta para el Fast Track/FS, (Este ltimo fue posteriormente desarrollado). Note que el

IRD Standard 890 tiene instalado filtros de paso alto los cuales comienzan a filtrar frecuencias bajo de

los 420 CPM (7 Hz). Observando el grfico, note que cuando las frecuencias estn por debajo de los 180

CPM, los filtros incorporados suprimen la amplitud de esta frecuencia alrededor del 50%. Esto es, si uno

esta tomando mediciones con un IRD 890 standard (o un Fast Track IRD con el filtro en modo

Standard) con un acelermetro y un nivel de vibracin real de 1.0 pulg/seg estuviese ocurriendo a 180

CPM, el instrumento solo indicara alrededor de 0.50 pulg/seg del total de 1.0 pulg/seg. Si uno desea

analizar una frecuencia a 120 CPM, el filtro de atenuacin progresiva podra suprimir un 83% de la

amplitud (lo que significa que el analista solo vera el 17% de la verdadera amplitud si el transductor

estuviese registrando la frecuencia de 120 CPM)

Las Figuras 9 y 10 claramente demuestran la diferencia en desempeo en baja frecuencia para el Fast

Track /Fs contra un 890. Note en la Figura 9 que el Fast Track /FS fcilmente registra la seal de

vibracin real por encima del ruido del instrumento a una frecuencia de solo 37.5 RPM (y armnicas);

mientras que dicha frecuencia de 37.5 RPM no se aprecia dentro del espectro de 890 (aun cuando el

umbral del espectro fue debajo a 0% de escala natural). Note en la Figura 9 que un acelermetro de

baja frecuencia especial (PCB 393C) fue primero conectado a la entrada del 890 y luego se instala en el

Fast Track/FS. Luego la Figura 10 compara el espectro con el 890 standard usando el acelermetro 970

standard contra el Fast Track/FS pero con el acelermetro PCB 393 a 78 RPM. Note que el 890 capto las

frecuencias de defecto de rodamiento y bandas laterales en el rea de 1000 a 1300 CPM (16.7 A 21.7

Hz) pero no detecta las seales de 1X hasta 3X RPM. De otro lado, todas las seales fueron claramente

detectadas con el analizador de baja frecuencias (IRD Fast Track / FS con el acelermetro PCB 393 C).

Igualmente, experimentos similares con un CSI 2115, un CMVA 10 SKF y un Smart Meter/FS IRD

mostraron muy buena respuesta como aquella del Fast Track / FS IRD cuando se comparo un

analizador contra otro, sin un analista quiere hacer buenas mediciones repetitivas a bajas frecuencias, l

debe asegurarse que su analizador sea capaz de adquirir estos datos. Para asegurarse que este

analizador puede hacerlo, se recomienda que se obtenga una curva de respuesta de baja frecuencia del

instrumento, tal como la indicada en la Figura 8.



FIGURE 8

FREQUENCY RESPONSE CURVE FOR IRD FAST TRACK/FS AND IRD 890 ANALYZERS



FIGURA 9

COMPARISON OF STANDARD IRD 890 VS. IRD FAST TRACK/FS AT 38 RPM



FIGURE 10



COMPARACION DE UN ANALIZADOR IRD 890 CON ACELEROMETRO ESTANDAR IRD 970 VS

UN ANALIZADOR IRD FAST TRACK /FS CON ACELEROMETRO DE

BAJA FRECUENCIA PCB 393 C A 75 RPM

B. REQUERIMIENTOS DEL TRANSDUCTOR PARA UN ANLISIS DE BAJA FRECUENCIA

1. Efecto de la Respuesta de la Frecuencia del Transductor

No solo la respuesta de la frecuencia del analizador tiene que ser considerada cuando se tomen

mediciones de baja frecuencia, sino tambin aquella del transductor. La Figura 11 tabula las tpicas

respuestas de frecuencia (e informacin relacionada) para una variedad de transductores

incluyendo acelermetros, sensores de velocidad y sondas de desplazamiento de corrientes

parsitas sin contacto. Observando esta Figura, se puede notar las tremendas diferencias en

respuestas de frecuencia, que en el caso de los acelermetros, alcanzan rangos tan bajos como de

aproximadamente 6 CPM (0.1 Hz) para acelermetros especiales de baja frecuencia, hasta aquellos

con aproximadamente 3.600,000 CPM (60,000 Hz) para acelermetros especiales de alta frecuencia.

Aqu de nuevo, los acelermetros Standard de propsito general, los cuales estn comnmente

especificados y usados por vendedores de recolectores de datos, normalmente tienen frecuencias

de respuestas de aproximadamente 120 a 600,000 CPM (2 a 10,000 Hz) cuando estn montados

con pernos prisioneros. Normalmente, si el usuario desea mediciones de baja o alta frecuencia, el

tendr que solicitar al proveedor un transductor, el cual pueda o no aadirse al costo del sistema.

La Figura 12 muestra la curva de respuestas de frecuencia para uno de los acelermetros Standard

ahora usados en muchos sistemas recolectores de datos (Wilcoxon 793). La curva de frecuencia de

respuesta mostrada en el lado inferior derecho de dicha Figura, muestra que este acelermetro es

recto hasta alrededor de 5 Hz (300 CPM), pero luego comienza a caer rpidamente. En el momento

que este alcance 1 Hz (60 CPM), la respuesta del modelo 793 estar por debajo de 3dB (baja

alrededor de 30%). Por lo tanto, si las mediciones de baja frecuencia fuesen intentadas con este

acelermetro estndar, tanto la atenuacin progresiva del recolector de datos as como tambin

como aquellos del transductor afectaran las lecturas de amplitud a bajas frecuencias lo cual podran

posiblemente resultar en lecturas significadamente menores que la verdadera amplitud (esto es, si

el recolector de datos tuvo una atenuacin progresiva de 50% y el transductor una de 30%, la

amplitud resultante solo sera un 35% de la amplitud real 0.50 x 0.70 = 0.35).

Con el fin de vencer este significativo problema de error de amplitud, un analizador especial de baja

frecuencia debe ser empleado junto con un transductor de baja frecuencia. Ejemplo de

transductores exitosamente medirn frecuencias en el orden de 30 a 50 CPM, son los acelermetros



de baja frecuencia Wilcoxon 793L, Wilcoxon 797L, el Vibrametrics 5100 y el PCB 393C (Note que el

Wilcoxon 793L es de modo compresin mientras el 797L es de modo esfuerzo cortante), la

diferencia se explicar a continuacin. Las especificaciones para estos acelermetros de baja

frecuencia los cuales son buenos desempendose a bajas frecuencias son listados en la Figura 11

(particularmente los acelermetros de baja frecuencia tipo corte Shear Type).

Para ilustrar la diferencia, compararemos las especificaciones del acelermetro Standard Wilcoxon

793 y los de baja frecuencia Wilcoxon 793L y 797L los cuales se muestran en las Figuras 12 y 13.

Note que los modelos 793L y 797L medirn hasta frecuencias 80% menores que aquellas del

modelo 793 standard (vea las comparaciones de Respuesta de Frecuencias). En este caso

observando las curvas de respuesta de frecuencia en el fondo de estas tres Figuras, se puede notar

que el 793L y 797L no tendran atenuacin progresiva a 60 CPM (1 Hz) mientras el 793 standard

estara por debajo de 3dB (o alrededor del 30%). La Figura 14 muestran las especificaciones del

PCB 393C, las mismas que indican la deteccin de frecuencias de solo 0.025 Hz (1.5 CPM) con solo

un 5% de atenuacin progresiva. Este transductor en particular fue usado para producir los

espectros de baja frecuencia mostrando en las Figuras 9 y 10.



FIGURA 11



FIGURA 12



FIGURA 13 A



FIGURA 14



2. Efecto del Tipo de Diseo del Cristal piezoelectrico del acelermetro (Modo de

Compresin vs Modo de Corte)

Mientras la eleccin del tipo de acelermetro de cristal piezoelctrico en modo de compresin versus

el modo de corte implica una mnima diferencia cuando se hagan mediciones en mquinas de

velocidad moderada a alta, esta eleccin puede tener un mayor impacto sobre la precisin de los

espectros adquiridos y el tiempo requerido para hacer estas mediciones en mquinas de baja

velocidad. Una de las mayores desventajas de los acelermetros en modo de compresin es que

ellos a menudo estn sujetos a problemas debido a efectos trmicos transitorios y sensibilidad a la

deformacin de la base, si el transductor es colocado sobre una superficie que tenga una gran

diferencia de temperatura (ya sea superficie mucho mas caliente o mucho ms fra). Esto puede

sobresaturar sus piezas electrnicas y requerir mucho ms tiempo para que el transductor se

estabilice. Si un analista desea hacer mediciones de baja frecuencia (particular por debajo de los 60

CPM o 1 Hz), puede requerir que el acelermetro en modo de compresin, se estabilice durante 3 a

4 minutos antes que algunos datos puedan comenzar a ser adquiridos. En algunos casos

(especialmente en mquinas de baja velocidad), un acelermetro en modo de compresin puede ser

afectado ya sea por circulacin de aire caliente o fro al cual nunca permitira al sensor estabilizarse y

por lo tanto, no hacer posible la medicin.

Las Figuras 16 a la 18, ilustran los tres tipos mas comunes de acelermetros piezoelctricos en uso

en la actualidad. En trminos simples, el efecto piezoelctrico de un cristal es su habilidad para

acumular cargas elctricas sobre su superficie cuando es mecnicamente forzado. Las Figuras 16 y

17 representan dos tipos de los que son referidos como acelermetros en modo de compresin (note

que la Figura 17 es un acelermetro del tipo de compresin invertida). La Figura 18 muestra el otro

tipo de acelermetro conocido como del tipo de corte.

Observando las Figuras 16 a 18, la cantidad de electricidad generada por el cristal piezoelctrico es

proporcional a la cantidad de aceleracin experimentada por la masa ssmica la cual es proporcional

a la cantidad de fuerza aplicada a ella (por la ley de movimiento de Newton, F = ma). En el caso de

los diseos de compresin de las Figuras 16 y 17, el cristal piezoelctrico es comprimido entre la

masa ssmica y la base o cuerpo. En el caso del acelermetro del tipo de corte mostrado en la Figura

18, la masa ssmica aplicar una fuerza cortante al elemento de cristal, el cual emitir un voltaje

proporcional a la aceleracin aplicada a l. Cada uno de estos tres acelermetros tienen piezas

electrnicas incorporadas como circuitos ICP a los cuales a menudo se le suministra corriente de 4 a

20 miliamperios (mA), ya sea desde una fuente de suministro externa o directamente desde el

instrumento de vibracin. El trmino ICP significa circuito integrado piezoelctrico. En aquellas

situaciones donde hayan grandes diferencias en temperatura en las zonas donde el acelermetro

ser colocado ya sea si la temperatura de la superficie sobre la cual el acelermetro ser instalado



esta continuamente cambiando, o si existe aire que circula o sopla sobre el acelermetro; el

acelermetro tipo corte representado en la Figura 18 puede ser de gran ayuda para superar estos

problemas de estabilidad. Estos diseos en modo de corte tienden a aislar el elemento de cristal

desde la base o cuerpo ya que comprimen al elemento entre la masa ssmica y un poste central.

Cuando recibe aceleracin, esta masa ssmica aplicar una fuerza cortante al elemento de cristal, el

cual emitir un voltaje proporcional a la aceleracin aplicada a l. As, las ventajas de los

acelermetros en modo esfuerzo cortante incluyen una seal de salda estable en presencia de

efectos trmicos transistores y/o circulacin de aire fri o caliente, particularmente cuando se hagan

mediciones a bajas frecuencias. De manera muy importante, el analista normalmente no requerir

esperar por mas de 3 a 4 minutos antes de empezar a adquirir informacin, como es el caso del

transductor de compresin debido a los problemas trmicos. En ves de ellos, el analista

normalmente requerir esperar slo 30 segundos o menos, cuando use el transductor de corte para

iniciar la medicin. Por lo tanto, si uno desea hacer mediciones de baja frecuencia, particularmente

en mquinas que operan por debajo de 100 RPM; se debera considerar el uso del acelermetro tipo

corte en lugar del acelermetro en modo de compresin.

3. Efecto de la Sensibilidad de voltaje del transductor, constante de masa y tiempo de

descarga

Existen otros tres parmetros que pueden afectar el desempeo de la medicin en baja frecuencia

de los acelermetros, ellos son: su sensibilidad de voltaje (mv/g), la constante del tiempo de

descarga (seg), y el peso (gramos). En general, los acelermetros que tienen altas sensibilidades de

alto voltaje del orden de 500 mv/g o mayores, son preferidos para mediciones de baja frecuencia.

Constante de tiempo de descarga de 5 segundos o ms son tambin generalmente preferidas.

Acelermetros de mayor masa son generalmente mejores para trabajo de baja frecuencia.



FIGURA 18

ACELEROMETRO TIPO CORTE (SHEAR TYPE)



Las Figuras 19 a la 21 muestran la real importancia de usar acelermetros de sensibilidad de alto

voltaje con altas constantes de tiempo de descarga para trabajos de baja frecuencia. Aqu, cada uno

de los 3 acelermetros fueron comparados tomando espectros a velocidades de 33, 66 y 300 RPM.

Lo que se representa a continuacin es una lista parcial de las especificaciones de estos 3

acelermetros:

La Figura 19 compara los espectros producidos por los acelermetros de 10 mV/g (302 A), 100mV/g

(308B) y 1100mV/g (393C), sobre una mquina operando a 300 RPM. Cada uno de estos 3

acelermetros fueron conectados a un analizador de tiempo real Rockland 5815 A. Observando la

Figura 19, se nota que a una velocidad de 300 RPM, los 3 acelermetros podran fcilmente medir y

desplegar el pico de 1X RPM. En todos los casos, 1X RPM estuvo muy por encima del ruido del

transductor. Es importante indicar que el ruido producido en los espectros de las Figuras 19A y 19B

era casi enteramente provenientes del acelermetro. Esta diferencia se puede apreciar comparando

los espectro de la Figura 19A para modelo de 10 mV/g con la Figura 19C de 1100mV/g. Note que el

modelo de 1100 mV/g prcticamente no muestra ruido sobre el lado izquierdo del espectro versus

una significante cantidad de ruido presentado por el modelo de 10 mV/g.

La Figura 20 compara el desempeo de cada uno de estos 3 acelermetros con la misma mquina

operando a 66 RPM. Note que a esta velocidad, los tres acelermetros midieron y detectaron

exitosamente una frecuencia de defecto de rodamiento acompaada por frecuencias de bandas

laterales espaciadas a 1X RPM en el rango entre 960 y 1200 CPM. Sin embargo, la Figura 20A

muestra que el pico de 1X RPM fue completamente perdido dentro del ruido por el acelermetro de

10 mV/g, La Figura 20B del modelo de 100 mV/g muestra que 1X RPM solo esta encima del ruido. La

comparacin de los trazos 20B y 20C muestra otro problema. Un analista estara indeciso para

determinar si los picos justo a la derecha de 1X RPM en la Figura 20B fueron reales o fueron

simplemente ruido de instrumento / transductor.

De otro lado en la Figura 20 C, el analista puede evaluar mucho ms efectivamente el espectro ya

que puede ver todos los picos ya que estuvieron por encima de cualquier ruido generado por el

transductor.



Finalmente, la Figura 21, muestra que cuando la mquina redujo su velocidad a 33 RPM, solo el

modelo de 1100 mV/g pudo mostrar la 1X RPM y sera el nico transductor capaz de mostrar 2X, 3X,

y aun 4X RPM con un alto grado de confianza (si estuviesen presentes). Note que la Figura 21A,

para el modelo 10 mV/g solo mostraba ruido hasta alcanzar la regin de frecuencia del defecto de

rodamiento. El modelo de 100 mV/g mostraba menos ruido, pero igualmente no poda claramente

mostrar cualquier frecuencia hasta la regin de defecto de rodamiento (Figura 21B). Sin embargo, la

unidad de 1100 mV/g fcilmente detecto el 1X RPM a 33 CPM, por encima de cualquier ruido (Figura

21C) y que adicionalmente mostr algo de energa en la vecindad de 270 CPM. Esta Figura 21c

tambin confirm a la misma frecuencia que en la Figura 21B, pero con un grado de certeza mucho

mayor debido a un notable menor ruido.

Finalmente, los 3 acelermetros, exitosamente midieron y detectaron la frecuencia de defecto de

rodamiento y sus bandas laterales acompaantes, las cuales estuvieron concentradas alrededor de

450 y 650 CPM. Aunque el acelermetro de 10 mV/g an tena considerable ruido pudo detectar

estas frecuencias.

Un tpico muy importante relacionado al uso de una apropiada sensibilidad de voltaje del

transductor es setear apropiadamente la sensibilidad del voltaje de entrada en el analizador o

colector de datos. As mismo, muchos colectores de datos PMP permiten al analista ajustar

manualmente la amplitud a escala natural para una medicin o tener el colector de datos con la

funcin de escala automtica para ajustar la amplitud en forma automtica.



Muchos problemas han surgido en programas de mantenimiento predictivo cuando una amplitud de

escala total errnea era ingresada al analizador. Esto ha creado problemas con el diagnostico. Ha

existido casos que un espectro parezca como aquel de una mquina que tiene algn problema de

rodamiento, cavitacin, etc, simplemente porque el analista se equivoco en la seleccin de la sensibilidad

del voltaje de entrada.

La Figura 22 ilustra el problema de una incorrecta especificacin de amplitud a escala total en un

colector de datos. Note el excesivo ruido introducido en la Figura 22A simplemente por inapropiado

ajuste de amplitud a escala total. Desafortunadamente, si uno emplease escala automtica, muchos

colectores de datos no optimizan apropiadamente los ajustes de escala total. A menudo, la escala

automtica resulta en amplitudes a escala total que son demasiado altas, las cuales introducen ruido en

el espectro y pueden realmente causar que un analista que no sea experimentado con problemas de

ruido/ganancia del instrumento vaya a diagnosticar cavitacin u otro problema relacionado a flujo en una

bomba por ejemplo. Para ilustrar mas esto, asuma que se dispone para seleccionar escalas totales de

0.05, 0.10, 0.20, 0.50 y 1.0 pulg/seg y considerando que la amplitud general medida fue de solo 0.03

pulg/seg una amplitud de escala total de 0.05 pulg/seg debera ser elegida. En cambio, muchas escalas

automticas de colectores de datos aun elegirn un numero como 0.10 pulg/seg y desafortunadamente,

muchos colectores de datos alcanzaran a una escala total, an mayor que esta.

La Figura 23 ilustra un problema relacionado con analizadores de tiempo real. La Figura 23 A muestra un

espectro para un analizador de tiempo real con un apropiado ajuste de sensibilidad de voltaje de entrada

de 20 mV. Esta mquina estaba operando aproximadamente a 160 RPM. Las Figuras 23 B y 23 C

muestran lo que pude ocurrir a este espectro con el voltaje de entrada errneo. Un voltaje de entrada de

200 mV fue usado en la Figura 23B, mientras que 2000mV fue especificado para la Figura 23C. note que

mientras

1X RPM y armnicas son an exitosamente mostradas en la Figura 23B , en presencia de algo de ruido

de fondo. De manera similar, la Figura 23C muestra excesivo ruido debido simplemente al errneo ajuste

de voltaje de entrada.

Finalmente, la constante de tiempo de descarga (Tc) en un transductor ICP dictara su respuesta de baja

frecuencia como lo indica la ecuacin (1):

( )HzT

fc

c

16.0= Ecuacin (1)

Donde:

Fc = Frecuencia de esquina inferior (-3dB) . (Hz)

Tc = Constante de tiempo de descarga de transductor (seg).

Por ejemplo, para ilustrar como Tc afecta la atenuacin progresiva de amplitud, considere lo siguiente:



Por lo tanto, un acelermetro con una baja constante de tiempo de descarga (Tc) de alrededor de 0.1

seg. tendr una prdida de seal de aproximadamente del 10% a 3.40 Hz (204 CPM), mientras que otro

acelermetro con un Tc de 10 seg, perder ese 10% de seal en el entorno de 0.03 Hz (1.8 CPM), lo

que equivale una diferencia superior a las 100 veces en la frecuencia de corte (10% de prdida de

seal).



7.4. EVALUANDO LOS RODAMIENTOS EN MQUINAS DE BAJA VELOCIDAD

Los rodamientos han sido exitosamente evaluados a velocidades de operacin tan bajas como 1.5 RPM.

Sin embargo, uno debe estar particularmente enterado de las limitaciones de baja frecuencia tanto de su

analizador, como de su transductor las cuales fueron discutidos anteriormente.

Adems de las limitaciones de los instrumentos debe indicarse que tanto las amplitudes de 1X RPM y las

amplitudes de frecuencia de rodamiento en si mismas, sern muchos menores en maquinarias grandes

de baja velocidad. Aqu ser particularmente importante asegurarse que el Transductor este colocado en

la zona de carga a fin de detectar tales problemas de rodamientos, particularmente para el caso de

rodamientos de rodillos esfricos. A continuacin se presentan algunas notas al respecto.

Debido a la configuracin interna de la mayora de rodamientos de rodillos esfricos y sin considerar

cmo la unidad est montada en su alojamiento, valores de tolerancia radial interna de 0.0025 a 0.025

pulgadas, dependern del tamao del dimetro interno y la clasificacin de tolerancia. Con estas

condiciones, es posible colocar el transductor sobre la caja del rodamiento donde ningn contacto existe

entre los elementos rodantes y el anillo exterior (180 desde la zona de carga). Esto puede alterar la

intensidad de la seal total tanto como un 100%. Sin la apropiada medicin en la zona de carga, un

error grave podra resultar en la evaluacin del defecto. Con esta informacin, una apropiada decisin

puede ser tomada cuando el acceso es restringido a la ubicacin ptima, por ejemplo tome una medida

en la zona de carga radial versus una medicin axial de la zona sin carga, cuando la zona de carga axial

no es accesible.

Las Figuras 24 y 25 ilustran el clsico escenario normal de falla seguido por aproximadamente el 80 %

de los rodamientos. Clsicamente, un rodamiento pasar a travs de 4 etapas de falla, las cuales son

mostradas en estas Figuras. Es importante indicar que durante la etapa 2 las frecuencias naturales del

rodamiento son excitadas cuando el desgaste ha avanzado lo suficiente como para ocasionar impactos

dentro de los componentes del rodamiento.

Note que estas frecuencias naturales del rodamiento siempre permanecen a la misma frecuencia, esto

es, que son independientes de la velocidad. Estas permanecern en la mima ubicacin de frecuencia as

la mquina este operando a 10 ,000 RPM a 100 RPM. La diferencia principal por supuesto, ser que

habr mucho ms energa de impacto disponible a 10,000 RPM que a 100 RPM. Por tanto, la amplitud de

estas frecuencias naturales de rodamientos ser mucho mayor para la mquina de alta velocidad. Sin

embargo, si el analista proporciona un suficiente rango de frecuencia (Fmax), el podra ver estas

frecuencias cuando son excitadas, an en mquinas de baja velocidad. Normalmente para las mquinas

con rodamientos que operan a velocidades de 1800 a 10,000 RPM, la mxima frecuencia debe ser



ajustada entre 40 y 60X RPM, dependiendo de que tipos de rodamiento sean instalados (debindose

ajustar a mas altas frecuencias para rodamiento de rodillos cnicos o de rodillos esfricos), sin embargo,

para mquinas de baja velocidad, estas frecuencias mximas no ser suficiente.

Por ejemplo, para un rotor de 100 RPM, si consideramos 60 X, la Fmax, seria de 6000CPM, lo cual seria

insuficiente para capturar la frecuencia natural del rodamiento, la misma que normalmente estara entre

30,000 a 120,000CPM, por lo que sera necesario especificar un mayor rango de frecuencia para la

evaluacin especifica del rodamiento. Sin embargo debemos mantener el rango de frecuencia de 40 a 60

X RPM, a fin de detectar problemas estructurales (1X, 2X, 3X).

La Figura 24 tambin muestra que frecuencias de defecto de rodamiento comienza a aparecer durante la

tercera etapa de escenario de falla de rodamiento. Estas frecuencias de defecto de rodamiento son

calculadas en la Figura 26. La gran diferencia entre estas frecuencias de defecto de rodamiento y de

frecuencias causadas por otras fuentes de la mquina es que solo la presencia de estas frecuencias

particulares, indicarn que el rodamiento tendr un defecto. Otra frecuencia tales como de paso de

labes y frecuencias de engrane de engranaje comnmente aparecer cuando no haya un problema real.

El punto clave aqu es que las frecuencias de rodamientos por si mismas an pueden ser detectadas por

colectores de datos y sistemas de transductores Standard en mquinas de baja velocidad, an cuando

pueda ser difcil para ellos detectar el 1X RPM o 2X RPM. Por ejemplo, la Figura 27 es un ejemplo de un

problema de rodamiento en un soplador funcionando alrededor de 300 RPM. Note que la Figura 27 A

muestra un espectro de desplazamiento; la Figura 27B un espectro de velocidad, y la Figura 27C un

espectro de aceleracin, todos los cuales fueron tomados de la misma mquina. Note la presencia de

1XRPM a 300 CPM en cada uno de los 3 espectros, sin embargo, observe como varan sus amplitudes.

Esto es, observando la Figura 27 A se nota que 1X RPM claramente domina el espectro de

desplazamiento. Sin embargo, esto es ligeramente mayor que 2 o 3 picos en el espectro de velocidad de

la Figura 27B. Luego a 1X RPM casi totalmente desaparece en el espectro de aceleracin de la Figura

27C , donde su amplitud solo fue suficiente para alcanzar el umbral definido por el usuario de manera tal

que su amplitud y frecuencia podran no ser detectados en el espectro.

Con respecto a la frecuencia del rodamiento (2X BPFO) a 4860 CPM se nota que esta frecuencia es

claramente visible tanto en los espectros de velocidad y aceleracin (Figura 27B y 27C). Sin embargo,

esta frecuencia de rodamiento por si misma solo pudo alcanzar el umbral en el espectro de

desplazamiento y casi perdi las bandas laterales de 2 RPM en el entorno de 2X BPFO, cuando ellas

fueron claramente evidentes en los espectros de velocidad y aceleracin. Por supuesto, la razn para

esto es que el desplazamiento tiende a amplificar bajas frecuencias mientras la aceleracin enfatiza las

altas frecuencias.



Uno de los hechos mas importante, es que las Figuras 27 A a 27 C muestran como los espectros de

desplazamiento para mquinas de baja velocidad, fcilmente mostraran problemas del tipo 1X RPM y 2X

RPM (asumiendo que el instrumento pueda detectar estas bajas frecuencias). Sin embargo, es muy

probable que no se detecte problemas de rodamientos si es que se usa espectros de desplazamiento.

Por ejemplo, la ilustracin de las etapas de falla ilustrada en la Figura 24 indica la presencia de

frecuencia de bandas laterales (particularmente BPFO y BSF) alrededor de las frecuencias de defectos

del rodamiento, normalmente significa que el problema de desgaste se esta agravando.

Por lo tanto si el inters primario en mquinas de bajas velocidades es la salud del rodamiento, los

espectros de velocidad son recomendados sobre los espectros de desplazamiento. Cuando las

velocidades se ubican por debajo de aproximadamente 100 RPM, se recomienda utilizar tanto el

espectro FFT, como la forma de onda en el tiempo. A menudo, cuando las velocidades se encuentran en

dichos niveles, los impulsos generados por las frecuencias de defectos de los rodamientos no tendrn

suficiente energa para ser claramente visualizados en los espectros FFT, pero si pueden ser claramente

observados en la forma de onda de tiempo. Un ejemplo de este tipo se presenta en la Figura 28, donde

la forma de onda de tiempo es mostrada directamente debajo del espectro FFT. En este caso en

particular, el analista probablemente habra visto las frecuencias de defecto de la pista interior en el

espectro FFT. Sin embargo, se observa que estas frecuencias estuvieron claramente presentes con una

amplitud mucho mas ntida en la forma de onda en el tiempo. Por ejemplo, en la forma de onda, el

tiempo entre estos impulsos espaciados , es la inversa de la frecuencia de la pista interior (BPFI) y

present amplitudes de alrededor de 0.25 pulg/seg comparadas a amplitudes de solo alrededor de 0.01

pulg/seg en el espectro FFT (alrededor de 254 veces mayor es la amplitud en la forma de onda). Esto es

muy comn con defectos asociados con rodamientos y engranajes, los cuales causan impactos de corta

duracin en la forma de onda. Cuando se aplica la FFT, estas amplitudes son a menudo grandemente

suprimidas, cuando son convertidas al espectro y muchas veces no sern notadas particularmente si hay

otras frecuencias asociadas con otros problemas mecnicos de mucha mayor amplitud presentes (tales

como desbalance a 1X RPM, desalineamiento a 2X RPM, frecuencia de paso de labes, etc).



FIGURA 24

LAS 4 ETAPAS TIPICAS DEL PROCESO DE DETERIORO DE RODAMIENTOS



(ESPECTRO VELOCIDAD)



FIGURE 26

ROLLING ELEMENT BEARING DEFECT FREQUENCIES



Observando nuevamente la Figura 28, no solamente se aprecian los impulses de defectos de

rodamientos sino tambin los impulses especiados a 1X RPM (43 RPM). Cuando se busque problemas de

rodamientos, es una buena idea especificar el tiempo de muestreo, (Tmax a aproximadamente 2X o 4X

RPM. Esto permitir al analista, ver los impulsos asociados con problemas de rodamientos de baja

velocidad en las formas de onda en el tiempo. Lo que viene a continuacin, son los tiempos de muestreo

recomendados para las formas de onda de tiempo de varias mquinas de baja velocidad desde los 3

hasta los 600 RPM (note que el nmero recomendado de muestras es incrementado desde 1024 a 2048

muestras una vez que la velocidad de la mquina caiga a 60 RPM o menos). La razn para este

incremento en tamao de muestra en la forma de onda es para construir la imagen mas verdadera

posible de la forma de onda; esto es, para formas de onda con (Tmax) bien encima de 1 seg, un numero

insuficiente de muestras no permitir que los impactos sean mostrados a altas amplitudes en las cuales

ellos realmente ocurran.



FIGURA 27

COMPARACION DE ESPECTROS EN MODOD DESPLAZAMIENTO, VELOCIDAD Y ACELERACION

EN UN VENTILADOR DE 300 RPM CON PROBLEMAS EN RODAMIENTOS



TIEMPO DE MUESTREO RECOMENDADO (Tmax) Y NUMERO DE MUESTRAS EN LA FORMA DE

ONDA EN MQUINAS DE BAJA VELOCIDAD (seg)

FIGURA 28

ESPECTRO Y ONDA EN EL TIEMPO DE UN RODAMIENTO QUE GIRA A 43 RPM

Y CON DAO EN LA PISTA INTERIOR



Cuando las velocidades caen a niveles muy bajos del orden de 1 a 20 RPM, los espectros FFT casi nunca

detectaran los problemas en rodamientos. Sin embargo, la forma de onda de tiempo, si puede revelar el

problema del rodamiento como fue demostrado en la Figura 29. En este ejemplo, tomado de un

rodamiento instalado en un recipiente de BOF (horno de oxigeno bsico) de 200 toneladas de una

siderurgica y que gira solo de 1.5 RPM (40 seg/rev), la forma de onda en el tiempo claramente muestra

una frecuencia de defectos del anillo exterior (BPFO), mientras que el espectro no lo hizo. Aqu, BPFO

fue igual a 20.4 CPM (0.34 Hz) cuando se compara a la velocidad de operacin de 1.5 RPM (0.025 Hz).

Ntese cada uno de los picos transitorios pronunciados producidos cuando los rodillos del rodamiento

pasaron encima e impactaron los defectos del anillo exterior (tambin note que la velocidad de la

mquina realmente variaba desde alrededor 1.3 a 1.7 RPM durante el anlisis). La frecuencia fue

calculada midiendo el tiempo entre impactos (seg/ciclo) e invirtiendo el resultado.

Por ejemplo refirindose a la Figura 29, tomando los dos primeros tiempos anotados (3.367 seg 0.427

seg = 2.940 seg), estos corresponderan a una frecuencia de 1/(2.940) seg 0.34 Hz (20.4 CPM), lo cual

es igual al BPFO de este rodamiento.

Una precaucin final a considerar en la evaluacin del rodamiento es con respecto a las amplitudes

permisibles a la frecuencia de defecto del rodamiento en mquinas de baja velocidad. En una

oportunidad se presenta un caso de dao extenso encontrado en un rodamiento de rodillos instalados en

un rodillo secador de baja velocidad de mquinas papeleras operando a menos de 100 RPM y con

amplitudes de frecuencia de rodamientos, de solo 0.003 a 0.006 pulg/seg. Dicha experiencia tambin

indica, que no existen respuestas absoluta que pude ser dada como amplitudes de vibracin permisibles

a frecuencias de defecto de rodamiento. Lo que se plantea es que si existe un desgaste significativo en

el rodamiento, deber detectarse un numero de armnicas de la frecuencia de defecto de rodamiento,

particularmente si ella estn circundada por las bandas laterales especiadas, ya sea 1X RPM o bandas

laterales espaciadas a otras frecuencias de defecto del rodamiento, independientemente de su amplitud,

si este tipo y patrones de frecuencia estn presente en el espectro, reemplace el rodamiento tan pronto

como sea posible.

Otra herramienta la cual ha probado ser muy efectiva en los aos recientes en los programas de

mantenimiento predictivo ha sido el desarrollo de las tcnicas conocidas como anlisis espectral de

modulado del envolvente de alta frecuencia (tambin referido como espectros de energa pico

transitoria, espectros de modulo de amplitud, espectros de envolvente de aceleracin y espectros

SEE). Usando estas tcnicas se proporciona al usuario, una herramienta de advertencia temprana

dejando saber cuando los problemas de rodamiento estn justo comenzando (etapa inicial) a pesar que

an no se muestran en los espectros de velocidad o de aceleracin. Adems cuando el problema sea

simplemente lubricante y se repitan las mediciones, es posible que estos picos desaparezcan del



espectro. Luego el analista debe retornar a las mquinas dentro de las siguientes 24 horas, para ver si

las frecuencias del defecto han reaparecido. Si ellas no han reaparecido, el problema real,

probablemente ha sido resuelto (lubricacin) y es posible que el rodamiento tenga una vida

significativamente extendida, cuando se compare a aquella, si es que el problema de lubricacin no

hubiese sido la causa, la frecuencia del rodamiento volver a aparecer en los espectros de envolvente de

alta frecuencia y el rodamiento probablemente este dentro de la etapa 1 del ciclo de falla de 4 etapas.

FIGURA 29

DETECCION DE FALLAS DE RODAMIENTOS USANDO EL DOMINIO DEL TIEMPO EN UN

RODAMIENTO TRUNNION OPERANDO A UNA VELOCIDAD NOMINAL DE 1.5 RPM

Un punto importante es, que los espectros demodulados de envolvente de alta frecuencia son tan

efectivos en mquinas de baja velocidad, como ellos lo son en mquinas de velocidad moderada o alta.

Esto es, an si la mquina solo esta operando a 30 RPM, y defectos muy diminutos comiencen a

aparecer, ellos causarn excitacin visible a estas altas frecuencias y con amplitudes muchas veces

menores 0.001 g. Esto puede causar que la amplitud de las frecuencias del defecto estn debajo de la

lnea de base causada por otros defectos mecnicos y/o elctricos, hacindola completamente invisible.

Por lo tanto, si el analista invocara esta herramienta, l puede detectar tempranamente un problema en

el rodamiento, que posiblemente no puedan ser conseguidas con los mtodos tradicionales.

La revisin de espectros de envolvente de alta frecuencia mostraron la presencia de frecuencia del

defecto de rodamiento (a menudo acompaadas por armnicas de 1X RPM), permitiendo detectar

precozmente un desgaste significante que posiblemente no fue indicado dentro de la forma de onda, ni

el FFT.

7.5. RESUMEN DE TECNICAS RECOMENDADAS CUANDO SE HACEN MEDICIONES DE BAJA

FRECUENCIA



Probablemente el requerimiento ms grande en mediciones de baja frecuencia, es hacer el mayor

esfuerzo posible para minimizar el influjo de ruido desde todas las fuentes, tanto en los datos de forma

de onda de tiempo y en los espectrales, con el fin de maximizar la relacin seal / ruido. Si estos

esfuerzos son alcanzados, el analista con la mejor informacin posible registrada, podr hacer un preciso

diagnstico de los problemas. Lo que se indica lneas abajo, es una sntesis de las tcnicas de medicin

de baja frecuencia recomendadas, las cuales incluirn un nmero de pasos requeridos para minimizar el

ruido y de ese modo maximizar la relacin seal / ruido:

a. Use un apropiado transductor de baja frecuencia para minimizar el ruido en el espectro

de vibracin medido.

Durante las mediciones de baja frecuencia, uno debe remover el ruido desde los espectros de tal

manera que se pueda analizar las frecuencias verdaderas y no el ruido. El anlisis de vibracin es

bastante difcil cuando se analizan espectros que tienen solo frecuencias verdaderas y se vuelve

extremadamente difcil analizar cuando adicionalmente se incluye.

Por ejemplo, al referirse a la Figura 19, donde se compara espectros tomados a un rodamiento de

ventilador de 300RPM usando acelermetros de 10,100 y 1100 mV/g, se observa que el

acelermetro de 10 mV/g genera el espectro de la Figura 19A, el cual muestra varios picos, los

cuales parecen ser verdaderas frecuencias. Note particularmente las frecuencias a 111, 150 y

195 CPM. Su forma y altura relativa lo hacen parecer reales; pero la pregunta es ellas lo son?

Este un problema continuo que se presente en anlisis de baja frecuencia. As, si un analista

estuviese verdaderamente desempeando su tarea y creyese que estas frecuencias van a ser

(reales), l tendra que examinar de manera cercana estas frecuencias y probablemente debera

diagnosticar potenciales problemas de rodamiento. Sin embargo, la verdadera imagen fue revelada

mediante el acelermetro de 1100 mV/g como se mostr en la Figura 19C. este espectro mostraba

que tales frecuencias subsincronas verdaderamente no existieron. Los verdaderos hechos

mostrados en el espectro de la Figura 19C revelaron que estas frecuencias Subsincronas no

existen.

b. Use un acelermetro de baja frecuencia con sensibilidad de voltaje ptimo

(Normalmente 500 1000 mV/g)

Los actuales acelermetros de propsito general que normalmente se suministran con los

colectores de datos, tienen sensibilidades de aproximadamente 100 mV/g y los mejores

transductores tienen un ruido de fondo de aproximadamente 20 V. Refirindose a la tabla I, note

que la alta vibracin de 10 milipulgadas (pico pico) a 600 CPM (10 Hz) era equivalente a una

velocidad pico de 0.314 pulg/seg y una aceleracin pico de 0.0511g, sin embargo, este mismo

desplazamiento de alto nivel de 10 milipulgadas a una frecuencia de solo 6 CPM a (1Hz) solo igual



a 0.00314 pulg/seg, pero una aceleracin de solo 0.00000511 g (5.11 g). Esto es por debajo del

ruido de fondo de los acelermetros de 100 mV/g mas comunes.

Por lo tanto, esto requiere mucha sensibilidad con un voltaje mucho mayor para mantener la seal

claramente encima del ruido de fondo por lo que se recomienda una sensibilidad de 500mV/g para

mquinas que operan entre aproximadamente 30 a 300 RPM; y un acelermetro de 1 Volt/g

nominal es usado en mquinas que trabajen por debajo de los 30 RPM. En todos los casos, si el

acelermetro va ser tomado sobre ruta, uno debera asegurarse que este sea un acelermetro

que puede operar por debajo de los 30 RPM de ser necesario. En todos los casos, si el

acelermetro va ser tomado sobre una ruta, uno debera asegurarse que este sea un acelermetro

en modo de corte (no uno en modo de compresin) para minimizar el tiempo de asentamiento, as

tambin por su ventaja a afrontar diferencia de temperaturas en las superficies y/o entorno.

Relacionado esto de nuevo a voltaje puro, un acelermetro de 100 mV/g sujeto a vibracin de 10

milipulgadas a 60 CPM (1 Hz) da 0.0511 mV, o 51 v (0.00051g x 100 mV/g). Este nivel de 51 v

mantendr la seal real justo encima del ruido del fondo del transductor, asumiendo que este

puede ser mantenido a 20 v como se planteo antes. Normalmente, para unas buenas mediciones

una relacin seal a ruido de al menos 5/1 debera ser mantenida.

Con el fin de hacer esto, un acelermetro de 500 mV/g sujeto a este mismo desplazamiento pico a

pico de 10 milipulgadas a 60 CPM producir un voltaje de 0.2554 mV ( 2554 v). Probablemente,

el mejor acelermetro candidato PARA operar rutas de monitoreo de condicin en mquinas de

baja velocidad sern los acelermetros del tipo corte de 500 a 1000mV/g listados en la Figura 11.

c. Porque un acelermetro ssmico de 10 v/g no es recomendado para uso en rutas de

monitoreo de condicin

Hay varios acelermetros ssmicos de muy alta sensibilidad disponibles, con sensibilidades de

aproximadamente 10 v/g. Si se mira desde un punto de vista de seal a ruido, parecera que

tales acelermetros seran preferidos. Sin embargo, los problemas con estos acelermetros

ssmicos de ultra alta sensibilidad son su baja frecuencia natural cuando estn montados con

pernos prisioneros, su falta de durabilidad, una alta sensibilidad a temperatura transitorias o

variantes, costo de transductor y una posibilidad que mayores frecuencias se aproximen a la

frecuencia natural del transductor (tal como las frecuencias de engrane de engranaje) las cuales

pueden sobresaturar los dispositivos electrnicos dentro de transductor debido a altsimos niveles.

El problema con la frecuencia natural baja es que no podran detectar (y no estn diseadas para

detectar) fuentes de vibracin de ms alta frecuencia tales como engranajes, rodamientos, barras

de rotor, etc. En trminos de durabilidad, estos acelermetros pueden romperse al caerse el

transductor sobre piso de concreto. Adems, su masa ms grande y pobre estabilidad a la

temperatura los hacen pobres candidatos para mediciones de ruta de monitoreo de condicin.



d. Recuerde que acelermetros de baja frecuencia normalmente no pueden ser usados

para capturar espectros demodulados de envolvente de alta frecuencia (Esto es

espectros de energa pico transitoria, espectros de envolvente de aceleracin,

espectros SEE o espectros de Amplitud demodulado):

Normalmente, los espectros demodulados de envolvente de alta frecuencia requieren el uso de un

transductor que tenga una frecuencia natural montada con perno prisionero del orden de 25,000 a

35,000 Hz (1500,000 2100,000 CPM. Esto es normalmente bastante mayor que las frecuencias

naturales de los transductores de baja frecuencia mencionados antes. Adems, ellos simplemente

no tienen una gama de frecuencia utilizable bastante alta que comprenda tales rangos de

envolvente (extendindose desde alrededor de 5000 a 50,000 Hz, lo que equivale de 300,000 a

3000,000 CPM. Normalmente, tales transductores de baja frecuencia tienen repuestas de

frecuencia que se extienden solo hasta alrededor de 500 a 1000 Hz (30.000 60.000 CPM).

Sin embargo, en aos recientes, varias unidades prototipos experimentales de baja frecuencia han

sido llevadas al mercado, las cuales tienen sensibilidad de alto voltaje, adems baja masa,

frecuencias naturales montadas con perno prisionero tan altas como alrededor de 23,000 a 25,000

Hz, y gamas de frecuencia utilizables que se extienden de hasta 6000 Hz (360,000 CPM). Puede

ser posible capturar tanto velocidad de baja frecuencia, as como tambin datos de envolvente de

alta frecuencia con este transductor. Los experimentos estn siendo ahora conducidos para

conformar esto.

e. Uso de acelermetros tipo corte vs tipo de compresin

Para minimizar la influencia trmica debida a las temperaturas transitorias y reducir el tiempo para

hacer las mediciones por si misma, los acelermetros de baja frecuencia de tipo corte deberan ser

empleados en rutas PMP en lugar de los modo de compresin (vea Figuras 16 y 18 y Tabla I). El

acelermetro del tipo corte es casi insensible a altas temperaturas (o cambios de temperatura) que

frecuentemente son encontrados en maquinaria de baja velocidad. El uso de acelermetro del tipo

corte en lugar del tipo de compresin, puede reducir el tiempo de medicin por un factor de 2 a 3

veces.

f. Seteo del analizador para el suministro constante de energa al acelermetro de baja

frecuencia.

Es importante configurar al analizador para suministrar de manera constante potencial al sensor de

baja frecuencia con el fin de evitar las conocidas fluctuaciones transitorias. Dependiendo del

transductor en particular, algunos acelermetros pueden requerir desde 20 segundos a mas de 4

minutos para estabilizarse despus que la potencia sea suministrada a ellos. Hasta que ellos se

estabilicen la amplitud general registrada en un colector de datos que usa un transductor de baja

frecuencia oscilar ampliamente. As prever los pasos para el suministro constante de energa al



transductor de baja frecuencia, permitir reducir el tiempo de medicin y aumentar la calidad de

los datos medidos.

g. Sea cuidadoso cuando monte el transductor que usa un magneto:

Un transductor de baja frecuencia no puede diferenciar entre el impacto e instalacin simple hasta

la posicin de medicin, por lo que se debe permitir al magneto instalarse suavemente sobre las

superficie de montaje (cuidadosamente conectar un pie del magneto y asegura que el otro pie

del magneto ( o lado ) lentamente se conecte al montaje. De no ser as tal impacto puede

sobresaturar los dispositivos electrnicos (y puede aun daar el acelermetro si sus niveles g

permisibles son superados durante el impacto). Lo que pueda afectar el impacto depende del

transductor usado. Sin embargo, puede requerirse desde alrededor de 30 seg hasta mas de 3

minutos para asegurarse que los transductores de baja frecuencia se recuperen de un impacto

transitorio.

h. Rangos de frecuencia de medicin recomendados (Fmax)

Las mquinas de baja velocidad casi siempre requerirn de dos (2) rangos de frecuencia en al

menos un punto en una direccin de cada rodamiento; esto es, un menor rango de frecuencia

para evaluar potenciales problemas tales como desbalance, desalineamiento, aflojamiento,

frecuencias de defecto de rodamiento de bajo orden, etc; y luego un rango de frecuencia mucho

mayor para capturar las frecuencias naturales de rodamiento, las mismas que normalmente son

excitadas en la etapa de fallo 2. Este rango de mayor frecuencia se extiende debe 0 a aprox.

90,000 a 120,000 CPM (1500 2000 Hz). Dependiendo de la velocidad de la maquina, el rango de

menor frecuencia normalmente es especificado a aproximadamente 40 a 60X RPM. Como una

regla general, cuando menor sea la max frecuencia, mejor ser la relacin seal a ruido a

estas frecuencias muy bajas. Adems, si es an difcil ver 1X RPM, esto puede requerir mas lneas

de resolucin y/o incrementar el nmero de promedios (lo cual es cubierto abajo).

i. Nmero recomendado de lneas de resolucin FFT

Normalmente, solamente 400 lneas FFT seran requeridas para el rango de mayor frecuencia, el

cual se extender a 1500 a 2000 Hz (90,000 120,000 CPM). As mismo se pude requerir 800

lneas o mas para detectar 1X RPM con una relacin seal a ruido mayor o igual que 5:1 en

mquina operando por debajo de 60 a 100 RPM. En algunos casos, pueden ser posible disminuir el

nmero de lneas desde 800 a 400 lneas si el nmero de promedios son incrementados, por

ejemplo desde 4 a 8 (usando promediacin de superposicin lo cual es cubierta abajo).

j. Numero recomendado de promedios (con y sin traslape)



El tiempo requerido para capturar un bloque (1 promedio) de datos es proporcionado por la

ecuacin:

( )( ) ( )FrecuenciadeRango

FFTLneasde

FrecuenciadeRango

muestradeTamaoT

#60

56.2

60max =

=

Donde:

Tmax = Periodo de nuestro total requerido PARA capturar un bloque de

datos

Tamao de muestra = Nmero de Conversiones Analgicas a Digitales a ser

capturados en el bloque de tiempo (# de muestras son a

menudo ajustadas a 1024 muestras para unas 400 lneas FFT,

etc)

# Lneas FFT =Nmero de Lneas FFT.

Rango de Frecuencia = Rango de frecuencia (CPM)(Extendindose desde Fmin a Fmax

para sistemas cuya medicin FFT comience a un frecuencia

diferente a 0 CPM).

La ecuacin muestra que cuando mayor sea el nmero de lneas FFT o menor el rango de

frecuencia, mayor ser el tiempo requerido para capturar un bloque de datos. Por ejemplo, si uno

usa 400 lneas sobre un rango de frecuencia de 60,000 CPM (1,000 Hz), la ecuacin muestra que

solo 0.4 seg sera requeridos para capturar estos datos. De otro lado, si 1600 lneas fueran

especificadas junto con un rango de frecuencia de 600 CPM (10 Hz) serian requerido 160 seg para

capturar este bloque de datos.

Desafortunadamente, en anlisis de baja frecuencia, a menudo se requiere usar mas de 400 lneas

con el fin de detectar 1X RPM con clara relacin seal a ruido. Adems, usualmente es

necesario tomar aproximadamente 4 a 8 promedios para remover el efecto de datos aleatorios y

disminuir el ruido en el extremo inferior del espectro.

Aplicacin del traslape puede ser usada de manera efectiva para reducir de manera significante el

tiempo de medicin requiero para adquirir espectros de baja frecuencia. Por lo tanto, despus de

adquirir el primer bloque de tiempo (o promedio), del traslape reducir el tiempo requerido PARA

tomar cada promedio siguiente. Por ejemplo, si el traslape fuese del 50 % solo el 50% de nuevos

datos serian usados desde el segundo bloque de tiempo, mientras que el 50% de los datos viejos

del primer bloque de tiempo seran empleados y para un traslape del 75%, 25% de los datos

nuevos sern usados en el segundo bloque, mientras que el 75% de los datos originales, serian

utilizado en el primer bloque de tiempo. Despus del segundo promedio, esta misma configuracin

seria usada en cada promedio siguiente. Por lo tanto, para traslape del 50% los datos sern



requeridos dos veces mas rpido, mientras que sera tres veces mas rpido, cuando usa un

traslape de 66,7%; y cuatro veces mas rpido cuando se usa un traslape de 75% en cada

promedio despus que el primer bloque de tiempo ha sido capturado. El tiempo requerido para

capturar el primer bloque de tiempo es definido por la ecuacin.

El siguiente ejemplo ayudar a ilustrar el efecto de promediar el traslape en el tiempo de medicin

requerido.

Rango de frecuencia deseada = (0 25Hz)

Resolucin FFT = 800 lneas (Requeridas 2048 muestras)

# promedios = 8

( )( ) ( )( )seg

CPM

lneas

FrecuenciadeRango

FFTlneasdet 32

1500

80060#60==

(para cada bloque de tiempo completo de 2048 muestra).

As, el tiempo total de promedios = (32 seg) (8 prom) = 256 seg (8 promedios sin traslape).

Si el promedio de traslape del 75% es empleado para el segundo hasta el octavo promedio, el

tiempo total requerido ser:

Tiempo de muestreo local = tiempo para 1er bloque & tiempo para 2do hasta 8avo promedio.

( )( )4

32732

segpromseg +=

= 32 seg + 56 seg = 88 seg (66% de menos tiempo usando con 75% de traslape).

Los clculos de tiempo de medicin previos solo incluyen el tiempo requerido para capturar los

datos (no incluye el tiempo para estabilizar el sensor, el tiempo requerido por el microprocesador

para calcular el FFT desde la forma de onda en el tiempo resultante, ni el tiempo para que el

analizador despliegue el espectro resultante. De manera importante la promediacin de traslape no

es el cura todo para reducir considerablemente el tiempo de medicin y no deberan ser

empleadas para todas las situaciones de medicin. Los problemas que ocurren con la promediacin

de traslape es que si los datos no son continuamente peridicos dentro de cada bloque de tiempo

(repitiendo continuamente el mismo patrn), o si el tiempo de medicin resultante no permite la

captura de un impulso transitorio pronunciado, muy grande de origen desconocido.

Esto se entiende, si usamos es usando el ejemplo anterior, si un impulso mayor ocurri a alrededor

de intervalos de tiempo de 100 seg, el tiempo de muestreo de 88 seg puede enteramente perder

estos eventos, mientras las mediciones sin traslape probablemente capturaran estos eventos.

An, en la mayora de mediciones de monitoreo de condicin de maquinaria rotativa en general,

promediar el traslape es una poderosa herramienta la cual puede ser usada de manera efectiva.



Cuando se hagan mediciones de baja frecuencia, particularmente en mquinas operando a

velocidades debajo de 300 RPM, un porcentaje de traslape de aprox. 50% a 67% es recomendado.

k. Capture tanto formas de onda de tiempo y espectros demodulados, envolventes de alta

frecuencia adicionales a los espectros FFT en mquinas operando por debajo de 100

RPM

Anteriormente se mencion porque era necesario tomar datos tanto de la forma de onda del

tiempo y espectro FFT, para ver frecuencias de defecto de rodamiento en mquinas operando

debajo de aprox. 20 RPM, y como tambin a menudo es difcil ver frecuencias de defecto de

rodamiento para mquinas operando hasta 100 RPM.

En estos casos, los impulsos del defecto an son vistos en la forma de onda de tiempo por las

razones delineadas anteriormente.

Finalmente, en otros casos, ni la forma de onda de tiempo, ni los espectros de vibracin pueden

mostrar incipientes problemas de rodamiento los cuales pueden ser captados por lo denominados

espectros de envolvente de alta frecuencia y espectros demodulados. Estos son efectivos al

detectar problemas incipientes tales como aquellos en rodamientos engranajes, lubricacin, etc.

Aqu de nuevo, la vida del componente es cubierta con mas detalle en la seccin IV. Para el seteo

del Tmax, se debe partir de seleccionar de 2 a 4x para determinar el tiempo de la onda del tiempo.

La clave es que el analista no debera confiar totalmente en cualquier herramienta de anlisis de

mquinas de baja velocidad. En cambio, el debera emplear espectros FFT, formas de onda de

tiempo envolvente de alta frecuencia, particularmente en maquinaria crtica operando debajo de

aproximadamente 100 RPM.



7.6. ESPECIFICACIN DE ALARMA DE VALOR TOTAL Y DE BANDA DE ALARMA ESPECTRAL

PARA MAQINAS DE BAJA VELOCIDAD

Mientras el principal nfasis de este documento es como analizar las mquinas de baja velocidad y

detectar problemas dentro de ellas. As mismo debe definirse las pautas como establecer

apropiadamente las bandas de alarma espectral y la alarma de valor total. Si bien es cierto que durante

el curso de anlisis I, se detall como especificar apropiadamente tanto las alarmas de banda espectrales

y totales para maquinaria rotatoria general que opera entre 600 y 60,000 RPM. Sin embargo, tcnicas

especiales tendrn que ser empleadas para especificar estas alarmas para mquinas de baja velocidad

que operan aproximadamente de 10 hasta 600 RPM la cuales son delineadas como sigue.

a. Especificando los niveles de alarma de vibracin total.

La tabla II muestra los niveles de alarma total recomendadas para maquinaria rotatoria en general

que operan al menos a 600 RPM. Sin embargo, esta tabla no puede ser empleada en mquinas que

trabaja a bajas velocidades. La razn de esto es demostrada en la Figura 31 la cual muestra como

los niveles de exactitud en la velocidad de vibracin se atenan progresivamente con la disminucin

de la frecuencia. Por ejemplo, refirindose a la Figura 31, ntese que un nivel especificado alrededor

de 0.300 pulg/seg como EXCESIVO a 600 RPM; tendra su equivalente de 0.03 pulg/seg a 60

RPM. Por lo tanto, desde que la sensibilidad de la velocidad cae con la disminucin de la frecuencia,

esto debe ser tomado en cuenta no solo cuando se especifiquen los niveles de alarma total, sino

tambin las alarmas de bandas espectral. Adems, no solo sensibilidad de la velocidad cae a bajas

frecuencias, sino tambin los analizadores y transductores los cuales se atenan progresivamente

con la disminucin de la frecuencia esta debe tomarse en cuenta cuando se especifiquen los niveles

de alarma.

Procedimiento estadstico para determinar niveles de alarma

Una de las armas mas potentes para especificar bien los limites de alarma permisibles en mquinas

de baja velocidad depende el desempeo del anlisis estadstico basado en mediciones reales

tomadas en las mquinas que se intente incluir en el programa. Esto es particularmente importante

cuando se especifican tales alarmas para mquinas de baja velocidad cuya amplitudes sern un

nuevo desarrollo para la tecnologa de mantenimiento predictivo.

En resumen, el analista debera capturar los datos de todas la mquinas de baja velocidad, para las

cuales el desee especificar niveles significativos de alarma. El debera agrupar primero las mquinas

por tipo. Esto es, el debera identificar ciertas familias de mquinas teniendo velocidades comunes

de operacin, configuracin de transmisin (correa, engranaje, acoplado directo proporciona un



ejemplo de cmo se agrupan los grupos de mquinas familia. En este ejemplo, algunas de las

familias incluyeron (1800 y 3600 RPM separadamente) ventiladores de tiro forzado, pulverizadores,

etc

De manera similar, despus de capturar datos en todos los puntos de las mquinas de baja

velocidad, un anlisis estadsticos debe ser desempeado, el cual incluir el calculo de la media y de

la desviacin estndar y niveles de alarma estadsticos.

Primero, calcule el nivel total promedio para cada familia (X ave), para lo cual deber sumarse los

niveles para cada punto de cada mquina en la familia entera y luego dividirlo entre el nmero total

de muestras, de acuerdo a la siguiente formula:

n

xxxx

n

X

X n

n

i

i

ave

...3211 +++===

Donde:

X ave = promedio del valor medio (pulg/seg)

X i = valor de cada muestra individual i (pulg/seg)

n = Numero de muestras

Luego, calcule la desviacin standard (S) para los datos de esta familia, de acuerdo a la Ecuacin:

( )

1

1

2

==

n

XX

S

n

i

avei

Donde:

S = Desviacin Standard

Finalmente, calculado la alarma estadstica total par ala familia, con la asistencia de las siguientes

frmulas:

SXOAlStatistica ave 2+= Ecuacin 4A

O, algunos prefieren:



SXOAlStatistica ave 3+= Ecuacin 4B

Asumiendo una distribucin normal, aprox. 95.5% de los datos deberan caer dentro de 2

desviaciones estndar del promedio estadstico, mientras 99.77% deberan caer dentro de 3

desviaciones estndar.

Ahora llega el punto en el cual determinantes decisiones deben ser tomadas es la alarma total

estadstica calculada significativa? Esto es si parece ser demasiado bajo, lo cual pone a las mquinas

en alerta constante, ya que un nmero de lado, es la alarma total estadsticamente calculada

mucho mas alta, ya que un nmero de mquinas dentro de esta familia estuvieron en muy malas

condiciones? En este ltimo caso, ir con esta alarma puede permitir que un considerable dao ocurra

en muchas de las mquinas en esta familia antes que cualquier alarma fuese violada.

Generalmente hablando, el clculo de la alarma total estadstica, asume que una familia con

suficientes nmero de mquinas hacen el ejercicio principalmente. En la prctica, esto norm

instrumentacion, tecnica y analisis de vibracion

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