¿Qué es Vibración?

Una vibración se puede considerar como la oscilación o el movimiento repetitivo de un objeto alrededor de una posición de equilibrio.

Tipos de Vibraciones

Existen dos tipos de vibraciones:

• Simples (movimiento armónico simple)
• Complejas (vibración compleja)

Equipo Recolector de Datos de Vibraciones

Estos equipos permiten recolectar datos de vibración y desplegarlos en el dominio del tiempo y de las frecuencias, con lo que se podrá efectuar un diagnóstico del estado de la máquina recurriendo a la experiencia del vibroanalista.

Datos de Vibración Recopilados

Los datos de vibración que se recolectan son:

• Amplitud (Desplazamiento, Velocidad, Aceleración)

Sensor del Recolector

El sensor del recolector es generalmente un acelerómetro, que mide la amplitud de la Aceleración. Por medio de integrar en el tiempo una vez, se obtiene la Velocidad, e integrando por segunda vez, se obtiene el Desplazamiento.

Evaluación de la Severidad Vibratoria

Primero se evaluará la severidad vibratoria de la máquina, en valor RMS, midiendo los siguientes parámetros:

Desplazamiento

Para vibraciones con frecuencias menores a 10 Hz o 600 CPM, lo más dañino, son los esfuerzos que la vibración genera.

Velocidad

Para frecuencias entre 10 y 1000 Hz o 600 y 60000 CPM, lo más crítico es el problema por fatiga que la vibración genera.

Aceleración

Para frecuencias mayores a 1000 Hz o 60000 CPM, lo más perjudicial es el problema de las fuerzas de inercia que generan las vibraciones

¿Cómo Analizar un Espectro Vibratorio?

1) Velocidad de la Máquina

Antes de efectuar un análisis de vibraciones, se debe tener certeza de la velocidad que esta operando la máquina, la que se debe relacionar en forma precisa con la frecuencia de los peaks que muestra el espectro (frecuencias discretas).

2) Origen de las Vibraciones

Considerar que las vibraciones pueden provenir de:

• a) Vibraciones propias del funcionamiento de la máquina: Componentes a la frecuencia de paso de los alabes en turbo maquinaria (fp = numero de alabes x RPM), componentes a la frecuencia de engrane en cajas de engranaje (fe = numero de dientes x RPM), etc.
• b) Vibraciones generadas por condiciones inapropiadas de funcionamiento: bombas centrífugas que trabajan a flujo distinto del nominal.

Componentes de un Espectro Vibratorio

Componente Sincrónica

Componente cuya frecuencia es igual a la velocidad de giro de la máquina (1x ó 1x RPM). Cuando el espectro sólo muestra un peak, ya sea a la velocidad de rotación u otro que tenga relación con algún componente de la máquina, se dice que la vibración es senoidal. La forma de onda en el tiempo es senoidal.

Componente Subsincrónica

Componente cuya frecuencia es menor que la velocidad de giro de la máquina. Ej: 0,48 x RPM ó 0,48 x.

Componente No Sincrónica

Componente cuya frecuencia es mayor que la velocidad de giro de la máquina y no es múltiplo entero de ella. Ej. 3,14 x RPM ó 3,14 x.

Componente Armónica

Componente cuya frecuencia es un múltiplo entero de otra frecuencia. Ej.: 1X, 2X, 3X, son armónicos de la velocidad de rotación ó fe, 2fe, 3fe son armónicos de la frecuencia de engrane.

Componente Subarmónica

Componente cuya frecuencia es una fracción de otra frecuencia, ejemplo: X/2, X/3, X/4… son subarmónicos de la velocidad de rotación.

Vibración Senoidal

Es aquella que el espectro en frecuencia presenta un solo peak el que normalmente esta a 1X. La forma de onda en el tiempo es senoidal.

Resonancia

Es la condición para la cuál, las frecuencias de las fuerzas dinámicas que actúan en una máquina, coinciden con una frecuencia natural, produciendo fatiga. La resonancia sólo amplifica las vibraciones de otras fuentes de excitación, no las genera, sin embargo, esta amplificación puede ser severa y dañina para la máquina.

Frecuencia Natural

Son las frecuencias a las que vibra libremente una máquina. Normalmente un sistema tiene varias frecuencias naturales, lo importante es que estas no coincidan con alguna frecuencia de excitación.

Velocidad Crítica

Son las velocidades de giro del rotor para las cuales se producen grandes deflexiones del eje. En este caso, el eje no se haya sometido a deflexiones alternativas, sino que sólo gira curvado, lo cuál no produce Fatiga en él.

Rotor Rígido

Es aquel en que las deflexiones generadas en el rotor son despreciables, cuando opera en todo su rango de velocidad. También se dice que es aquel rotor que gira bajo 0.7 veces la primera velocidad crítica.

Rotor Flexible

Es aquel que trabaja flectado en el rango de operación de velocidad (deflexión elástica), no produce vibraciones

Cavitación

Se produce cuando la bomba trabaja bajo su capacidad de diseño ó con una inadecuada presión de succión. Esto produce burbujas en el líquido, las que al llegar a la zona de alta presión del impulsor, desaparecen bruscamente, produciendo ruido (similar como si arena circulara por una tubería) y vibraciones. La vibración generada es aleatoria y su espectro es continuo en un cierto rango de frecuencia. Las amplitudes son pequeñas, pero extremadamente dañina, produciendo erosión en diferentes componentes internos.

Flujo Turbulento

Se produce cuando el fluido es forzado a realizar cambios bruscos en su dirección, por diseños inadecuados de ductos y cañerías. Las amplitudes no son altas, a menos que entren en resonancia. El espectro es similar al mostrado por cavitación, pero su ancho de banda es menor.

Parámetros a Controlar Durante Proceso de Aceptación

1. Desalineamiento
2. Desbalance de sistemas
3. Solturas mecánicas
4. Holguras mecánicas
5. Estados de rodamientos
6. Estado cajas reductoras

Desbalanceamiento

El desbalanceamiento es aproximadamente el 40% de problemas de vibraciones en los equipos y respecto a los sistemas propulsores, se pueden producir por tres factores importantes:

1. Desbalanceamiento de la hélice
2. Desbalanceamiento del conjunto
3. Eje combado

Desalineamiento

El desalineamiento es muy común en los equipos que trabajan acoplados y constituye aproximadamente un 50 % de las fallas y se pueden presentar de tres formas:

• Paralelo
• Angular
• Combinado

Solturas Mecánicas

Las solturas mecánicas no generan vibraciones, salvo que estén acompañadas de alguna falla en la máquina (desbalanceamiento, desalineamiento, roce, etc.), lo que cambia el comportamiento del equipo de lineal a no lineal.

Las solturas contemplan los siguientes casos:

• Pernos de sujeción del equipo a la base sueltos.
• Juego radial excesivo en descansos hidrodinámicos o rodamientos.
• Grieta en estructura o pedestal porta descanso.
• Rotor suelto en el eje o con insuficiente ajuste por interferencia.
• Componentes de la máquina sueltos
• Insuficiente apriete de la camisa del descanso

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