VIBRACIONES BASICAS DE MAQUINARIA

Luis A. Serrano S.

CBM Eng. / Equipo.

1. PRINCIPIOS BASICOS DE VIBRACION

1.1. Naturaleza Física de la Vibración1.1. Naturaleza Física de la Vibración

¿Que es Vibración?Es la oscilación de un sistema físico o de una propiedad alreded

de una posición de equilibrio (o de referencia) . Ejemplo: oscilaciones de presión, de temperatura, de corriente eléctrica etc.

1.2. Sistema Mecánico1.2. Sistema Mecánico

MASA : Resistencia de un cuerpo a la aceleración

SPRING (RESORTE) : parte del sistema que soporta masa y se comporta como un resorte (constante del resorte)

AMORTIGUADOR : Para que ocurra el movimiento, una fuerza es aplicada a la masa. Pero la masa no se moverá por siempre, la energía se disipará causando que la masa se detenga

F= K.XF= K.X

1.3. Caracteristicas de la Vibración

1.3.1. Frecuencia

1.3. Caracteristicas de la Vibración

1.3.1. Frecuencia Es el No. De ciclos en un determinado periodo de tiempo. (Hz, CPM,

Ordenes).

Periodo: Tiempo Requerido para completar un ciclo de vibración. (ms, s). T: 1/f

1.3.2. Amplitud1.3.2. Amplitud

Es el desplazamiento maximo de la vibración. /desplazamiento, velocidad, aceleración)

1.3.3. Fase1.3.3. Fase

Es la realación en tiempo, medido en grados entre dos vibraciones a la misma frecuencia. (grados, radianes).

1.4. Medición de las vibraciones.1.4. Medición de las vibraciones.

Aceleración

Velocidad

Desplazamiento

AM

PLI

TUD

FRECUENCIA

AMPLITUD UNIDADES

Desplazamiento, D mils-pico a pico

Velocidad, V in/sec, pico o RMS

Aceleración, A g’s- pico o RMS

1 g = 386.1 in/sec2

1.5.2. Transductores de Velocidad.1.5.2. Transductores de Velocidad.

Es llamado así porque su salida es proporcional ( dentro de sus límites ) a la velocidad de vibración. Las unidades para medir velocidad son: inc / sec, mm / seg

1.5.3. Acelerometros.1.5.3. Acelerometros.

Son sensores utilizados para medir los niveles de viración en carcazas y alojamientos de cojinetes.

2. ADQUISICIÓN DE DATOS

2.1. Espectro2.1. Espectro

Una señal en el dominio de la frecuencia es graficada con el eje vertical como la amplitud y el eje horizontal como la frecuencia. Los datos contenidos en el dominio de la frecuencia son derivados de la forma de onda en el tiempo

2.2. Forma de Onda2.2. Forma de Onda

Refleja el comportamiento físico dela máquina.Es utilizada para identificar eventos únicos en la

máquina y su repetición.

2.3. Orbita2.3. Orbita

Es una representación en la pantalla de dos dimensiones de vibración en un punto de la máquina.

2.4. Severidad de la Vibración.2.4. Severidad de la Vibración.

Proposito general (ISO 2372) Maq. Rotativa (API 613)

Para equipos de proposito general se utiliza la ISO 2372Para maquinaria rotativa mayor se utiliza la API 613.

3. DIAGNOSTICO DE FALLAS

3.1. Desbalance de masas.3.1. Desbalance de masas.

Se presenta cuando el centro geométrico del eje y el centro de masas del rotor no coinciden.

Desbalance es la causa mas común de vibración. La caracteristica es 1x en el espectro, Wf sinusoidal, Fase 90°+/-

30°, Orbita circular. La vibracion aumenta proporcional a la velocidad de operación.

Graficos de desbalanceGraficos de desbalance

3.2. Desalineamiento.3.2. Desalineamiento.

El desalineamiento es básicamente cuando los dos ejes acoplados no se encuentran en la misma línea y centro de rotación.

Caracteristicas: Alta vibración axial Alta vibración 1xRPM & 2xRPM. 180° de desfase en direcciones axiales o radiales a través del

acople. Forma de onda de 2 o 3 picos por revolución Orbita Ovalada.

Graficos de DesalineamientoGraficos de Desalineamiento

3.3. Rodamientos.3.3. Rodamientos.

El diseño deñ rodamiento determina la magnitud de la vibracion obtenida en el rodamiento.

Caracteristicas: Picos no-sincrónicos y sus armónicos Ocurre grandes jorobas de energía de banda ancha. La forma de onda muestra impactos. Etapa de falla temprana, los defectos producen amplitudes bajas.

BPFO = # Roller * TS * 40%BPFI = # Roller * TS * 60%

FTF= BPFI/#bolas

OUTER RACE

PITCH RADIOS

INNER RACE

Grafico falla de rodamientoGrafico falla de rodamiento

WAVEFORM DISPLAY 26-Sep-02 15:21:05 PK = .1496 PK(+) = .3045 PK(-) = .3094 CRESTF= 2.92

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

-0.0

0.1

0.2

0.30.4

Revolution Number

Vel

oci

ty in

In/S

ec

MGE - STEWARD GENERATORG-7102 -1VH Vertical Generator Velocity

ROUTE SPECTRUM 26-Sep-02 15:21:05 OVRALL= .1284 V-DG PK = .9653 LOAD = 80.0 RPM = 750. RPS = 12.50

0 20 40 60 80 100 120

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Frequency in kCPM

PK

Acc

eler

atio

n in

G-s

Freq: Ordr: Spec:

19.50 26.00 .00393

>gG7 Brg gen C=BPFO

C C C C C C C C C C

PK

Acc

eler

atio

n in

G-s

Frequency in kCPM

MGE - STEWARD GENERATORG-7102 -1VH Vertical Generator Velocity

0 20 40 60 80 100 120

Max Amp .34

Plot Scale

0

0.35

15:21:0526-Sep-02

07:57:5710-May-02

08:12:1722-Jan-02

14:29:2926-Sep-01

07:16:3629-May-01

07:33:1709-Feb-01

Freq: Ordr: Sp 1:

51.00 70.84 .00537

MGE - STEWARD GENERATORG-7102 -1VH Vertical Generator Velocity

Trend Display of OVERALL VALUE

-- Baseline -- Value: .199 Date: 10-Dec-99

0 200 400 600 800 1000 1200

0

0.06

0.12

0.18

0.24

0.30

0.36

Days: 11-Dec-99 To 26-Sep-02

PK

Vel

oci

ty in

In/S

ec

WARNING

ALERT

FAULT

3.4. Engranajes.3.4. Engranajes.

Generan vibraciones a altas frecuencias por el contacto de los dientes.

Deben ser analizados en alta frecuencia y comunmente se usa el acelerometro.

Caracteristicas: Impactos en la forma de onda. (diente partido y engrane) Vibracion de gear mesh = #dientes x velocidad (mal contacto

entre dientes o desgaste del engrane)

Graficas Falla dientesGraficas Falla dientes

WAVEFORM DISPLAY 09-Sep-02 15:08:55 PK = 5.94 PK(+) = 10.89 PK(-) = 12.81 CRESTF= 3.11

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

-20

-15

-10

-5

0

5

10

1520

Revolution Number

Acc

ele

ratio

n in

G-s

ST2 - HP-UNITS-CAMPOCB-K-2802 -12G MAIN G,BOX HS,SHF NDE VERT,ACEL

ROUTE SPECTRUM 09-Sep-02 15:08:55 OVRALL= 5.96 A-DG PK = 5.92 LOAD = 100.0 RPM = 9800. RPS = 163.34

0 200 400 600 800 1000

00.30.60.91.21.51.82.12.42.73.0

Frequency in kCPM

PK

Acc

ele

ratio

n in

G-s

78

.39

88

.17

97

.98

10

7.7

8

Freq: Ordr: Spec:

345.60 35.26 .00382

Impacts each turn

G-m

esh

PK

Acc

ele

ratio

n in

G-s

Frequency in kCPM

ST2 - HP-UNITS-CAMPOCB-K-2802 -12G MAIN G,BOX HS,SHF NDE VERT,ACEL

0 200 400 600 800 1000

Max Amp 2.66

Plot Scale

0

2.7

07-May-00 16:45

09-Sep-02 15:08

09-Sep-02 22:50

3.5. Frecuencia Natural y Resonancia3.5. Frecuencia Natural y Resonancia

Frecuencia Natural (Fn): Frecuencia de libre vibración de un sistema a la cual un modo natural específico asume la máxima amplitud.

Resonancia (R):

Condición en la cual la

frecuencia de una fuerza

externa coincide con la Fn

Caracteristicas:

Son determinadas por el diseño de la máquina, son propiedades de la masa y la rigidez

Cada sistema tiene varias frecuencias naturales y no son múltiplos de la 1a natural.

Las frecuencia naturales no son importantes a menos que una fuerza de exitación este cerca de esta.

La fase de vibración se desfasa 180°

Grafico prueba de impacto y resonanciaGrafico prueba de impacto y resonancia

PK V

eloc

ity in

In/S

ec

Frequency in kCPM

SEAL OIL PUMPPOINT: 1HV - MORE THAN ONE MACHINE (08-May-02)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Max Amp .54

Plot Scale

0

0.6

PM-1825A

PM-2825B

PM-2825A

Freq: Ordr: Sp 3:

3.584 .996 .543

Grafico resonanciaGrafico resonancia

Resonancia

3.6. Velocidad Crítica.3.6. Velocidad Crítica.

Es cualquier velocidad de rotación en la cual están asociadas altas amplitudes de vibración. Es tambien llamada velocidad de resonancia de balance.

La velocidad crítica está ligada a la forma modal del eje.

Graficos Velocidades críticasGraficos Velocidades críticas

4. VIBRACION EN TURBINAS Y COMP. CENTRIFUGOS.

4.1. Turbocompresores reinyeccion.4.1. Turbocompresores reinyeccion.

4.2. Compresores Demag.4.2. Compresores Demag.

FIN

Gracias por su atención