Vibration Training Book Espanol

5/6/2018 Vibration Training Book Espanol - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/vibration-training-book-espanol 1/30

1

SEMINARIO DE

VIBRACIONES

Manual

para participantes

Edición Diciembre 1994VIB 9.456 E



2



3

Indice

Indice

I. Teoría básica de las vibraciones¿Qué son las vibraciones? .......................................................................... 5¿Por qué el análisis de vibraciones? Ahorro de tiempo y costos...................5Los parámetros básicos de las vibraciones ..................................................6Frecuencia de rotación ............................................................................... 6¿Cómo se mide la amplitud de las vibraciones? .......................................... 7Parámetros usuales de medición de vibraciones .......................................... 7Espectros de desplazamiento, velocidad y aceleración ................................8Vibraciones compuestas ............................................................................. 8

II. El espectro de frecuenciasLa trasformada de Fourier ...................................................................... 9El espectro de frecuencias .......................................................................... 9El espectro de frecuencias de una señal compleja ..................................... 10Formas de onda estándares y sus espectro de frecuencia ..........................10Amortiguación y resonancia ..................................................................... 11Vibración armónica y vibración resonante ................................................11Factor de escala lineal y logarítmico .........................................................12

III. Medición de la vibracionesLa norma ISO 2372 sobre vibraciones.......................................................12Diagrama esquemático analizador de vibraciones ..................................... 13Aliasing ................................................................................................... 13Funciones de ventana ..............................................................................14La función envolvente .............................................................................. 15Datos de máquinas importantes...............................................................16Causas de vibraciones y sus frecuencias características .............................17Frecuencias de rodamientos características ............................................... 18Tipos de transductores de vibraciones ...................................................... 19Preparación para la medición de vibraciones ............................................19Montaje del transductor y resonancia.......................................................20Montaje del transductor con espárrago roscado o base ............................ 21Después de medir .................................................................................... 22Equilibrado en un solo plano....................................................................23Correcciones del equilibrado .................................................................... 24

IV. Ejemplos prácticosEjemplo práctico: Tamizador .................................................................... 25Espectros de frecuencias del tamizador .................................................... 25Ejemplo práctico: Turbocompresor ........................................................... 26Ejemplo práctico: Ventilador de fundición ................................................26Ejemplo práctico: Ventilador de horno de galería......................................27Ejemplo práctico: Bomba centrífuga tratamiento de aguas .......................27

Indice ...................................................................................................... 28



4



6

Notas:

C 1994 PRÜFTECHNIK AG

Notas:


T

A

180° 0°

270°

+

x

t

f

3. Los parámetros básicos de las vi-braciones

El péndulo de resorte de la figura con-siste en una masa que oscila alrededorde su posición de equilibrio.

La representación gráfica de este mo-vimiento a lo largo de un período - sincontar los efectos de amortiguación -describe una configuración de ondasenoidal o cosenoidal perfecta.

Esta función se determina mediante

sólo tres parámetros:AmplitudA = Desplazamiento máximo

Frecuenciaf = Número de oscilaciones por unidadde tiempo = 1/T

Ángulo de fasef

= Posición al comienzo de la oscila-ción (véase también la siguiente figu-ra)

Los parámetros básicos de las vibraciones

Frecuencia de rotación

4. Frecuencia de rotación

La frecuencia de rotación en una má-quina rotativa es el número de revolu-ciones por unidad de tiempo. Dichafrecuencia desempeña un importantepapel en el análisis espectroscópico delas máquinas rotativas puesto que pro-porciona información directa sobre elestado de las piezas de las cuales seemite.

Dado que esta frecuencia normalmen-te se expresa en Hertz (Hz = ciclos porsegundo), a menudo puede calcularsecon facilidad a partir de las RPM co-rrespondientes:

RPM x 60 Seg./Min. = R/Seg. = Hzp.ej. a 3000 RPM:

Frecuenciade rotación f = --------

= 50 Hz.

Esta frecuencia también puede deter-minarse a partir de la frecuencia angu-lar

w

(en radianes p. seg.): f=w

/2p

El ángulo de fasef

indica la posiciónde inicio de la oscilación a t = 0.

3000 U/M

60 Seg./M



7


Notas:

Notas:

t

X

v

s

a

s v a


t

XmRMSX

XP

P/PX

X

90°

5. ¿Cómo se mide la amplitud de lasvibraciones?

Existen tres tipos de medición de apli-cación generalizada que se utilizan paraespecificar la amplitud de la vibración:1. Desplazamiento de la vibración

(mm) (por ejemplo, desplazamien-to de un componente de la maqui-na visible).

2. Velocidad de la vibración (mm/s)(por ejemplo, funcionamiento pocosuave de la máquina táctil).

3. Aceleración de la vibración (mm/s²)(por ejemplo, ruido de los roda-mientos audible).

Dado que estos tres parámetros estánrelacionados matemática y directamen-te entre sí, cualquier de los tres puedeutilizarse para determinar los dos res-tantes mediante la integración y la di-ferenciación. Los modernos instrumen-tos de medición de las vibraciones pue-den llevar a cabo dicha conversión consólo pulsar una tecla, de modo que elusuario puede visualizar los resultadosde la medición en el formato deseado,independiente de las unidades de se-ñal originales.

¿Cómo se mide la amplitud de las vibraciones?

Parámetros usuales de medición de vibraciones6. Parámetros usuales de medición

de vibraciones

Aunque el valor máximo (de cresta), Xpy el valor cresta a cresta, Xp/p, seanlos parámetros de medición de vibra-ción más fácilmente comprensibles, nodan indicación alguna respecto a la

potencia de las vibraciones a lo largodel tiempo.

La media aritmética, Xm, caracteriza elpunto de la curva en el cual F = Xm T.Se establece así la relación de la oscila-ción en el tiempo, pero no brinda másdatos.

El valor de la raíz cuadrada de la me-dia, XRMS, es el valor cuadrático me-dio también conocido como la poten-cia efectiva de la vibración. Tiene encuenta, pues, no sólo el aspecto tem-poral de la vibración sino también elcontenido energético de la misma. Porconsiguiente, dicho parámetro estáespecificado en las normas ISO en tér-minos de velocidad como indicadorgeneral de la potencia de la vibración.



8

Notas:

Notas:



t

t

t

S 1

S 2

S 1+S 2

Desplazamiento

Velocidad

Aceleración

µm

m/s

m/s²

7. Espectros de desplazamiento,velocidad y aceleración

El espectro de frecuencias de un venti-lador mal equilibrado muestra clara-mente la relación entre el desplaza-miento, la velocidad y la aceleración.

Vel. de rotación = 1500 RPM = 25 Hz

Desplazamiento (0Hz - aprox. 400 Hz)------------------------------------s = S sin (

w

t +f

)

donde

s = desplazamiento instantáneoS = amplitudw

= frecuencia angulart = tiempof = ángulo de desfase

Velocidad (aprox. 10Hz a 1kHz)------------------------------v = S

w

cos (w

t +f

)

(Aquí puede verse cómo el factor demultiplicación

w

hace que las crestasaparezcan más altas en el espectro.)

Aceleración (>1kHz - aprox. 20 kHz)-----------------------------------

a = -Sw

² sin(w

t +f

)

Las vibraciones compuestas

Espectros de desplazamiento, velocidad y aceleración

8. Las vibraciones compuestas

Hasta este momento nos hemos limi-tado a las sencillas configuraciones deonda senoidales. No obstante, en larealidad la mayoría de las configura-ciones de onda de vibraciones son bas-tante complejas dado que suelen estarcompuestas de cierto número de vibra-ciones individuales, sencillas y distin-tas entre sí, que se producen de formasimultánea.

Esta ilustración muestra dos ondas se-noidales diferentes que se suman al sersobrepuestas.

Dicho superposición sigue siendo bas-tante clara cuando sólo dos oscilacio-nes- pero las configuraciones de ondamás complejas resultan sensiblementedifíciles de analizar al sobreponerse.



9


Das Frequenzspektrum PRUFTECHNIK AG

R

t

X

X

t

f

Notas:

Notas:


f

t

X

T = 10 ms

f = 100 Hz

T2

= 5 m sT

1= 1 0 m s

9.-12.El espectro de frecuenciasSi bien el gráfico de una oscilación sen-cilla a lo largo del tiempo es de fácilcomprensión, este tipo de representa-ción resulta de poca ayuda para deter-minar la fuente de los componentes devibraciones complejas. El campo de lasfrecuencias, no obstante, brinda unosdatos mucho más interesantes, dadoque muestra la frecuencia y la ampli-tud de cada componente individual dela señal compleja.

La base matemática del estudio delespectro en el análisis armónico, fuepropuesto primero por el matemáticofrancés Fourier. El principio fundamen-tal es que cualquier curva puede des-componerse en la combinación correc-ta de ondas senoidales simples. Estasvibraciones individuales aportan infor-mación importante para el diagnósti-co de la máquina.

(continúa en la siguiente página)

El espectro de frecuencias

La transformación de Fourier



10

Notas:


7.5

(mm/s)

0

0 FREQUENCY (Hz) 200

15

(mm/s)

-15

0 TIME (m/sec) 2000

Tiempo

Frecuencia


Sine wave

Amortiquamiento

Square wave

Onda seno de amplitud modulada

(Espectro de frecuencias, cont.)La transformada de Fourier, por tanto,se adapta perfectamente a la represen-tación de los espectros de frecuenciade las vibraciones. Cooley y Tukey pu-lieron aún más un algoritmo que re-quiere menos cálculos y por tanto esmás rápido y preciso. Dicho algoritmogeneralmente recibe el nombre de«Fast Fourier Transform» o bien, «FFT»

Las formulas de transformación requie-ren un análisis de una señal de longi-tud infinita. No obstante, puesto quelas señales de las vibraciones no pue-den medirse durante un período detiempo infinitamente largo, la señaldebe muestrearse a intervalos regula-res. La transformada discreta de Fourierpermite calcular el espectro de frecuen-cia original a partir de la señal facsímil.

Naturalmente, cobra especial impor-tancia el período del muestreo (es de-cir, el período de tiempo mínimo entrelecturas consecutivas). Esta frecuenciade muestreo mínima puede determi-narse de forma matemática. La fre-cuencia de muestreo determina el nú-mero de posibles líneas de amplitudque pueden representarse dentro de uespectro.

La teoría del muestreo de Shannon afir-ma:«Sólo pueden obtenerse unos resulta-dos correctos a frecuencias hasta lamitad de la frecuencia de muestreo.»

Por consiguiente, la frecuencia demuestreo f

sdebe ser al menos dos ve-

ces más alta que la frecuencia de inte-rés más alta del espectro (f

max). Esta fre-

cuencia máxima del espectro (fA /2) sue-

le conocerse como «la frecuencia deNyquist».

Espectro de frecuencias de una señal complejo

Formas standard de ondas y sus espectros de frecuencia

Notas:

Choque

Pulse train

Amplitude-modulated sine wave



11



D e s p l a z . f a s e

( c a m b i o a n g u l a r )

Notas:

D e p l a z a m i e n t o

fres

fres

r2

> r1

r1

r2

180°

90°

0°

Notas:

Resonancia

1A críticaFrecuenciaflexión

3a crítica

(p.ej. vibración

torsión del eje)

(p. ej. vibración

de flexión del eje)

2a crítica

1/2

1/3

2o harmónico

(2o orden)4o harmónico

(4o orden)

Frequencia nominal

(1er harmónico/1er orden)

3o harmónico

(3rd order)

f

f

Sub

harmonics

no harmónico

(no orden)

Vibración deresonancia

Harmónicosde vibración

Excitation frequency

13. La amortiguación y la resonan-cia

Si se excita un oscilador en fase a unafrecuencia que se sitúa cerca o en sufrecuencia natural, la amplitud de lavibración crece de forma continua de-bido a la energía adicional en la zonade menor rigidez. Este fenómeno seconoce como resonancia. La resonan-cia puede resultar en la destrucción delsistema (catástrofe de resonancia), siotros fenómenos, tales como la amor-

tiguación producida por la fricción in-terna, no lo impiden.

(Un ejemplo aparatoso de dicho fenó-meno se produjo en Tacoma, Washing-ton, cuando un puente colgante fuedestruido por la excitación de la reso-nancia debido al flujo del agua alrede-dor de sus soportes).

14. Vibración armónica y vibraciónresonante

Las frecuencias armónicas son sencilla-mente los múltiples de la frecuencianominal; por ejemplo, un rotor quefunciona a 3000 RPM tendría una fre-cuencia nominal de 50 Hz, y su segun-da frecuencia armónica sería 100 Hz.Las subarmónicas son iguales a la fre-cuencia nominal dividida por el ínte-gro, tal como se muestra en la figurainferior.Sucede una vibración de resonanciacuando un cuerpo es excitado con unafrecuencia cercana a su frecuencia cri-tica (que es determinada por su geo-metria y configuración material).Una pieza mecánica puede tener dife-rentes frecuencias criticas que no sonnecesariamente simples múltiples una

de otra.

La amortiguación y la resonancia

Vibración armónica y vibración resonante

Alto amortiguamiento

Bajo amortiguamiento

Alto amortiguamiento

Bajo amortiguamiento



12


Notas:

Class I Class II Class III Class IV

good

satisfactory

unsatisfactory

unacceptable

45

28

18

11

7

4.5

2.8

1.8

1.1

0.7

0.45

0.28


0.3

(G)

0


0.3

(G)

0


Logaritmico

Lineal

Notas:

15. Factor de escala lineal y loga-rítmico

El eje vertical del diagrama de frecuen-cias puede representarse de forma li-neal o logarítmica. Si tanto las señalesfuertes como las débiles se represen-tan de forma simultánea, debe utilizar-se el factor de escala de amplitudeslogarítmica.

El diagrama superior muestra el espec-tro de una señal que parece constar de

sólo unas pocas frecuencias. Ello esdebido al factor lineal utilizado, quehace que los componentes más débi-les aparezcan excesivamente peque-ños. Sólo una amplificación adicionalde la señal potenciaría las crestas has-ta el punto en que el instrumento da-ría un mensaje de error de «rebasa-miento». La representación logarítmi-ca inferior, no obstante, muestra has-ta los componentes más débiles congran detalle.

16. Norma ISO 2372

La Norma ISO 2372 sirve como «la basepara especificar las normas de evalua-ción de la vibración mecánica de má-quina con velocidades de funciona-miento desde las 10 hasta las 200 rev/ s» (600 a 12.000 RPM). Contiene pau-tas para clasificar la gravedad de las

vibraciones como «buena», «satisfac-toria», «no satisfactoria». y «inacep-table» para cuatro tamaños diferentesde máquina y de anclaje. La experien-cia demuestra que estos límites sonválidos, por lo general. Al excederse dedichos límites pueden preverse dañosen la máquina.

Factor de escala lineal y logarítmico

Norma ISO 2372



13


RAM 1M

BSY

S2.0 1

7

419000008

HW1 .0

Typ

SerialNo.

Status

Made in

W,-Ger

many

PRÜFTE

CHNIK

P.O.Box1263

8045 Ismaning

Paten

tspendi

ng

PRÜFTE

CHNIK

C

1 0 . 9 4

0 5

. 9 0

. 0 , 5

V I B

8 . 5

1 0

P T B

N o .

E x - 8 1 / 2 1 2 5

S e r i a l N o .

Display

17. Diagrama esquemático analiza-dor de vibraciones

El transductor envía la señal de vibra-ción al analizador de vibraciones don-de es procesada secuencialmente pordiferentes grupos de componentes. Losresultados de la medición pueden vi-sualizarse, imprimirse y/o almacenarseen medios de grabación.

18. Aliasing

Si una señal contiene frecuencias másaltas que la del muestreo (normalmen-te de poco interés), éstas pueden ejer-cer una influencia deformante sobre elespectro visualizado. Dicho fenómenose conoce como el efecto «aliasing».

Dicha distorsión puede suprimirse me-

diante un filtro de paso bajo con el lí-mite superior sitúan por debajo de fs/ 2 (o la mitad de la frecuencia de mues-treo).

Otra consecuencia del muestreo, debi-do al carácter discreto (es decir, no in-finitamente pequeño) de los intervalosde frecuencias muestreadas, es la re-solución de la frecuencias con ciertaanchura de intervalo y el muestreo dela señal temporal sobre un período detiempo finito. Dicha anchura se cono-ce como «anchura de banda». Demodo similar a los filtros analógicos, latransformada de Fourier define unaanchura de banda específica dentro dela cual pueden suponerse unos resul-tados fiables.


Notas:

Notas:

➠

Almacenamiento

Transductor

Diagrama esquemático analizador de vibraciones

Aliasing

Amplificador Filtro

Unidad deevaluación

Impresora/

Regsitrador



14

Notas:


x

t

x

t

x

t

1

f

1

f

1

f

1

t

1

t

1

0

0

0t

Rectangular

Flat-Top

Hanning

x

x

x

=

=

=

19. Funciones de ventanaDebido al hecho de que las muestrasde medición no son infinitamente lar-gas, la muestra de la señal medida sue-le contener vibraciones incompletas alcomienzo y al final. Dichas vibracionesrecortadas producen un tipo de distor-sión denominado «dispersión», que semanifiesta en una frecuencia incierta,bandas laterales y/o ensanchamientode la crestas del espectro (superiorderecho).Las distintas funciones de

ventana pueden utilizarse para reducireste efecto considerablemente. Cuan-do se analizan señales no periódicas,la función de ventana suprime los com-ponentes de la frecuencia que, debidoa la duración limitada del muestreo,aparecen como bandas laterales falsasen el espectro visualizado.La ilustraciónmuestra las ventajas y desventajas delas tres funciones de ventana.

Ventana rectangular: admite la totali-dad de la señal sin efecto de filtro; se

visualiza toda la amplitud, pero las cres-tas de los espectros aparecen algo en-sanchadas.

Ventana Hanning: reduce la dispersiónpara mejorar la resolución de la fre-cuencia, a expensas de la precisión enla amplitud, dado que las crestas apa-recen algo «amortiguadas». Por tantoresulta útil para determinar las frecuen-cias exactas.

Ventana flat-top: Si bien la ventana decresta aplanada ofrece una resolución

de frecuencia menos precisa que laventana Hanning, sí muestra las am-plitudes con una precisión sensible-mente mayor (error de sólo el 1%). Porconsiguiente, debe preferirse esta ven-tana en lugar de la Hanning siempreque la evaluación de la amplitud seade importancia.

Otras medidas para reducir el error enel análisis de frecuencias incluyen:- Ensanchamiento de la banda pro-

mediando varias frecuencias cerca-

nas en una sola frecuencia media.- Promediar varias señales tempora-les.

- Promediar varios espectros.- Utilización de la función autocorre-

lación

Funciones de ventana



15

20. La función envolvente

La función envolvente es una herra-mienta útil para analizar las señalestales como el impulso de alta frecuen-cia originado por las pistas o elemen-tos rodantes: el tren de impulsos semodula en amplitud conforme la zonadefectuosa pasa a través de distintaszonas de carga. El análisis envolventeproporciona un método para examinarel contorno externo de esta modula-ción de la amplitud.

La señal original en el dominio del tiem-po (izquierda) se rectifica primero has-ta obtener la configuración de ondaque aparece en el centro, y luego seaplica un filtro de paso bajo a dichaonda rectificada a fin de obtener lacurva envolvente (derecha).

La función envolvente ofrece variasimportantes ventajas respecto a otrosposibles métodos de análisis de roda-

mientos:1. Muestra la frecuencia de daños di-

rectamente.2. El proceso no se ve afectado por li-

geras variaciones en la velocidad defuncionamiento.

Notas:


a(t) aH (t)

La función envolvente



16

21. Datos de máquinaimportantes

La ilustración muestra como una cres-ta característica puede verse en el es-pectro de vibraciones para cada com-ponente individual de la máquina. Es-tas crestas pueden seguirse hasta darcon la fuente correspondiente, de iz-quierda a derecha:

1. Rotor desequilibrado2. Mala alineación.3. Daños de engranaje.

4. Daños de rodamientos.

Este tipo de fallo, así como las señalesiniciales de desgaste, desarrollan suspropias vibraciones a frecuencias carac-terísticas. Es por ello que el conoci-miento detallado del diseño de la má-quina y sus principios de funcionamien-to son necesarios para emparejar lascrestas de frecuencia con sus orígenes.

Estos datos pueden obtenerse a me-nudo sólo al parar y abrir la máquina

para una «inspección visual».Estos datos incluyen los puntos siguien-tes:

1. Principios tecnológicos2. Sistema motor/transmisión de po-

tencia.3. RPM: constante o variable.4. Relación y tipo de transmisión.5. Número de dientes de engranaje.6a. Tipo de rodamiento.6b. Rodamiento de bola, de rodillo,

axial, radial, etc.

6c. Dimensiones internas del roda-miento: número de elementos ro-dantes, ángulo de contacto, diá-metro primitivo.

7. Número de correas, alabes, cilin-dros.

8. Conectores, acoplamientos, siste-ma de lubricación.

9. Anclaje, tipo de montaje.10. Carga de la máquina (potencia de

entrada y salida).11. Temperatura de entrada y salida.

12. Características de la frecuencia deresolución (subcríticas o supercrí-ticas).

Notas:


Frequenz

S c h w i n g u n g s a m p l i t u d e

321

A m p l i t u d d e v i b r a c i ó n

4

Datos de máquina importantes

Frecuencia



17

Posible Frecuencia Dirección Dirección

causa dominante

Desequilibro 1xfrecuencia Radial, para Amplitud en proporción al desequilibro y RPM;

desequil. causada por desplazamiento del eje de rotación

posible axial del centro de gravedad de la masa

Mala alineación; 1xfrequencia Radial, Vibración axial severa y 2a armónica:

a menudo 2x y múltiples axial mejor volver a utilizar ROTALIGN,

superiores OPTALIGN V o SYSTEM 2 TURBALIGN

Daños en roda- Vibración de alta fre- Radial, Puede diagnostificarse a partir de la vibración,

mientos cuencia, vibración por axial sólo mediante la utilización de funciones de

impulsos de choque diagnóstico, análisis de choque o análisi de la

curva envolvente

Juego de roda-Subarmónica, exacta- Radial Suele depender de las RPM y la temperautra

miento de manguito mente 1/2 o 1/3 de la de servicio

frecuencia de rotación

Efecto orbital o tan- 40%-50% de la Radial Ocurre en máquinas de alta velocidad;

gencial de película frecuencia de rotación fluctuación de faseaceite (de manguito)

Inestabilidad por Frecuencia crítica Radial Las vibraciones se excitan conforme la máquina

histéresis de rotación del eje atravies la RPM crítica y permanece a velocida-

des. Remedio: El rotor debe hacerse (mejorar

el montaje

Daños dientes Frecuencia de engrane Radial, Las bandas laterales ocurren a partir de la mo-

de engranaje y múltiplos de la misma axial dulación de la vibración del engrane de dientes

con bandas laterales a la frecuencia de rotación: pueden aislarse

a múltiplos de la frecuen- mediante el análisis envolvente

cia de rotación

Daños correa Frecuencia de engrane Radial Recomendado: mediciones combinadas de RPM

transmisión y múltiplos de la misma y la velocidad de la correa para averiguar

posible deslizamiento de la correa.

Turbulencia, Frecuencia paso de Radial, Recomendado para bombas: medición

Cavitación àlabe/paleta axial de impulsoso de choque en la envoltura

de la bomba

Señal alternador Múltiplos de la frecuencia Radial Desaparece con linea directa: en proporción

frecuencia de linea a la frecuencia de la linea del motor

Causas de las vibraciones y sus frecuencias características



18


Notas:

Notas:


Di

Dc

Do

dR

23. Tipos de transductores de vibra-ciones

La mayoría de los transductores de vi-braciones más utilizados pertenecen auna de estas categorías:

Transductor de desplazamiento: eltransductor produce una corriente pa-rásita en proporción directa a la distan-cia del objeto medido (p.ej. un eje deturbina). La vibración se mide al osci-lar esta distancia.

Transductor de velocidad: una bobinase suspende de un resorte dentro deun imán que adopta un movimiento devaivén al ponerse en contacto con elobjeto medido. Dado que la bobinapermanece inmóvil, la señal eléctrica

varía en proporción directa al movi-miento respecto al imán.

Acelerómetro piezoeléctrico: un cristalpiezoeléctrico emite una tensión enproporción directa a la fuerza de com-presión ejercida.

22. Frecuencias de rodamientos ca-racterísticas

A fin de examinar un rodamiento anti-fricción, debemos «desmontarlo» ensus componentes individuales, que a suves originan frecuencias característicasque se elevan al producirse daños:

■ Frecuencia de la pista exterior

■ Frecuencia de la pista interior

■ Frecuencia del elemento rodante

■ Frecuencia de la jaula

Los siguientes datos deben estar dis-ponibles para calcular las frecuenciasde los rodamientos:

Dc: Diámetro primitivo

= [(D°

+ Di)/2] sin

a

n: RPM

Ø: Diámetro del elemento rodante

a

: ángulo de contacto

k: Número de elementos

Las frecuencias del rodamiento puedenobservarse en el espectro correspon-diente para determinar el estado defuncionamiento y el desarrollo de losdaños.

Pista interior

Pista exterior

Jaula

Elementos

rodantes

Frecuencias de rodamientos características

Tipo de desplazamiento

• Sector de frecuenciaestrecho(0 - 300 Hz)

• Instalacióncomplicada

• Long. cabledebe ser calibradapor el fabricante

• precisión influen-

ciada por irregu-laridades magnéticas

y gemétricas deleje

• Se requieresuministro voltaje

• Util para medición deposición del eje yvibraciones duranteoperación deturbomaquin.

• no contacto

• Sin partes enmovimiento

= Sin desgaste

• Rango frecuencialimitada a 10 -2000Hz

• Facilmente dañadopor camposmagnéticos ogolpes

• Sensible amovimientotransversal yfluctuacióntemperatura

• Piezas enmovimiento sujetasa desgaste

• Alojamientorelativamentegrande

• Fuerte señal desalida, no necesitaamplificación

• Débil señal desalida, precisaamplificaciónprevia (parapermitirtransmisión alarga distancia)

• Amplia gama defrecuencia (10 -10.000 Hz)

• Amplia gama dinámica

• No hay piezas enmovimiento= espec. robusto= sin desgatse

• Diseño compacto depcoc peso

• Facil de montar

Tipo de aceleraciónTipo de velocidad

Tipos de transductores de vibraciones

; ;



19


Notas:


?

?

?

3

6

42

5

1

Notas:

24. Preparación para la medición devibraciones

Deben clarificarse los puntos siguien-tes antes de comenzar la medición:

·

Selección del punto de medición(puntos y direcciones de montaje).

·

Señalización del punto de medición.

·

Rango de frecuencias.

· Parámetro de vibración: desplaza-miento (s), velocidad (v) o acelera-ción (a).

· Filtro de gama de frecuencias.

·

Rutas y procedimientos de medi-ción.

·

Condiciones de medición y funcio-namiento.

·

Intervalo de medición.

·

Registro de las condiciones ambien-tales.

·

Límites de alarma de los valores

medidos.

25. Puntos de montaje de transduc-tores indicados

La selección de los puntos de mediciónes crítica para el éxito de la mediciónde vibraciones. Debe prestarse especialatención para garantizar que la ruta detransmisión de la señal desde el roda-miento al transductor sea lo más cercaposible de la zona de carga. Normal-mente, la severidad de la vibración semide horizontal y verticalmente en di-rección radial y cada máquina se mideuna vez en dirección axial - aunque unsolo punto de medición es suficientepara máquinas sencillas tales como losmotores eléctricos. Las máquinas másimportantes, p.ej. turbo máquinas, re-quieren más puntos de medición.

La rigidez de la ruta de transmisión de

la señal desempeña un papel impres-cindible. Es importante, pues, montarel transductor lo más directamenteposible en el alojamiento del rodamien-to. Las tapas de máquina y similaresdeben evitarse dado que producen suspropias vibraciones.

Preparación para la medición de vibraciones

Puntos de montaje de transductores indicados



20

26. Montaje del transductor y la re-sonancia

La precisión de la medición dependeno sólo de la selección del tipo de trans-ductor, sino también en gran parte dela rigidez de la conexión entre el trans-ductor y el punto de medición.

La ilustración muestra las ventajas delpegado y montaje por espárrago ros-cado respecto a los métodos sencillosmanuales o magnéticos tal como seaprecia en las correspondientes curvas

de frecuencias.Si las frecuencias críticas se encuentranpor debajo de la frecuencia de reso-nancia del acoplamiento del transduc-tor, estos dos últimos métodos puedenproporcionar valores de medición sa-tisfactorios.


VIB8.515/M5

V I B

8 . 5 1 0

P T B N

o .

E x - 8 1 / 2 1 2 5

S e r i a l N o .

VIB8.515/M5

VIB8.515/M5

Notas:

Roscado

aprox. 1500 Hz

Montaje del transductor y la resonancia

Sostenido en mano PegadoBase magnética

aprox. 2000 H z aprox. 2000 H z aprox. 2000 Hz



21

27. Montaje del transductor conbase o espárrago roscado

El método de montaje más preciso yrígido consiste en enroscar el espárra-go del transductor dentro de un orifi-cio roscado en la superficie de montaje. Una placa de montaje roscada pue-de conectarse como buena alternati-va:

- Las tolerancias de diámetro interiorindicadas corresponden a la Norma ISO1101 y la superficie debe acabarse del

modo correspondiente.

- Asegurarse de que el orificio es lobastante profundo como para que elespárrago roscado del transductor nopresione contra el fondo del orificio.

- Limpiar las superficies de contacto deltransductor y la superficie de montajeo placa de montaje. Se puede aplicarun poco de grasa de silicona a la su-perficie de montaje para mejorar elcontacto. Enroscar el transductor y ase-

gurarse de que se asiente correctamen-te. No apretar el transductor excesiva-mente.

- Antes de que se pegue la placa demontaje, ambas superficies de montaje deben limpiarse y desengrasarse paraobtener los mejores resultados. Debeutilizarse resina epoxica de 2 compo-nentes para la mejor transmisión de laseñal.

- Si la conexión roscada resulta dema-siado complicada para toda una ruta

de medición, la placa de montaje pue-de servir como superficie de mediciónpara la punta de extensión magnéticadel transductor.

Pautas generales

Montaje roscado: para instalación per-manentePlaca de montaje pegada: para puntosde medición de diagnósticoMontaje magnético: para rutas de me-dición o distintas direcciones de medi-

ciónSonda manual: para una verificaciónrápida


Notas:

0,02 A

0,01A 1,6

0,25

Xmin

Agujero piloto:f

M5= 4,2mm

f

M8= 6,6mm

Encarar

superficie

Unir base en

su sitio

Roscartransductoren agujero

Montaje del transductor con base o espárrago roscado



22


HEITZ HEITZ HEITZ

Notas:

Producción

Mantenimiento

28. Después de medirLos aspectos más importantes de lamedición de vibraciones incluyen nosólo la preparación y la realización delas mediciones, sino también las si-guientes tareas esenciales:

- Notificación de datos: p.ej. de cual-quier condición especial, mensajesurgentes o los efectos de una ac-ción realizada anteriormente, la co-ordinación de tareas a corto y largoplazo con el mantenimiento, infor-

mando a la dirección del tiempo deparada de la máquina

- Archivo de mediciones: aquí debenrecogerse la forma, el período detiempo y la selección de los datos aarchivar.

- Mantenimiento del equipo: no de-ben olvidarse la limpieza, la cargade baterías o sustitución de papel ycinta impresora (y otras piezas derepuesto) así como la calibración.

- Tendencias de los datos de medi-ción, salida impresa de los espec-tros medidos, transferencia de losdatos de medición a los archivos dela base de datos.

Después de medir

Reintroducción información Archivo Mantenimiento equipo



23


Notas:

V0

3 0 °

V0

90°

0°

V1

Vt

Vt

30° 2 0

m m / s

V1

90°

0°

V0

90°

0°

V0

80°

3 0

m m / s

V0

Vt

V1

90°

0°

29. Equilibrado en un solo planoISO define el equilibrado como el pro-ceso mediante el cual la distribución demasa alrededor de un rotor se mide yse corrige, si fuera necesario, a fin deasegurar que la vibración y las fuerzasdel rodamiento se mantengan dentrode los límites correspondientes a suvelocidad de régimen. Las normas ISOtambién especifican los límites del des-equilibrio residual.

La mayoría de los procedimientos de

equilibrado utilizan el método de co-eficiente de influencia que se desarro-lló hace unos sesenta años: primero semiden la amplitud y el ángulo de fasede la vibración de desequilibrio (supe-rior izquierda). Luego una masa cono-cida se conecta al rotor a un ánguloespecífico a la señal de disparo y semide el cambio de vibración en direc-ción al desequilibrio (superior derecha).El ordenador calcula los coeficientes dela influencia a partir de esta diferencia

en cantidad y fase (inferior izquierda)que determina el punto exacto y la can-tidad de masa correctora a aplicar alrotor.

De modo similar, el equilibrado en dosplanos puede llevarse a cabo, añadien-do los coeficientes de influencia de unapesa prueba en el segundo plano. Es-tos métodos pueden aplicarse al equi-librado de cualquier rotor, del modelo«rotor rígido», es decir, tal que la vi-bración de la resonancia no se produ-

ce a la velocidad de régimen.

Equilibrado en un solo plano



24


Notas:

25. Correcciones del equilibradoDespués de la medición, la computa-dora muestra la cantidad y la posiciónde la masa correctora en la pantalla deresultados. Esta posición se expresarelativa a la de la masa prueba aplica-da para la medición. Después de mon-tar la masa correctora debe tomarseuna medición final para garantizar quelos resultados estén dentro de las tole-rancias.

Corrección en un punto fijoSe recomienda este procedimientosiempre que un número fijo de puntosa distancias iguales están disponiblespara montar las masas correctora (porejemplo, en un ventilador).

Al pulsarse la tecla correspondiente, lacomputadora divide la masa correcto-ra en dos cantidades distribuidas en dospuntos fijos para proporcionar unacompensación perfecta del equilibrado.La ilustración muestra un ejemplo en

el que se disponían de cinco punto paramontar las masas correctoras. A la de-recha, se muestran las correcciones re-comendadas para los dos planos.

Otras opciones de corrección

Correcciones de peso fijoLa computadora calcula el punto exac-to en el que debe montarse la mismamasa de equilibrado predeterminada(fija).

Corrección con cinta métricaLa computadora convierte el punto decorrección en una posición en la circun-ferencia del rotor. Dicha posición pue-de hallarse fácilmente colocando unacinta métrica alrededor del rotor.

Correción simple

Correcciones de equilibrado

Correciones de situaciones fijas



25

31. Ejemplo práctico: tamizadorEn este caso, se aplicaron dos méto-dos de medición de forma simultánea:el método de impulsos de choque y lamedición de la severidad efectiva de lavibración VEFF. El seguimiento de ten-dencias se vio afectado por el interva-lo de medición relativamente inusualde 6 meses. A consecuencia de ello,los valores de los impulsos de choquetomados sólo, sin lecturas secuencia-les, podrían dar lugar a errores de diag-

nóstico.

En general, el seguimiento de tenden-cias debe sobreponerse a la interpre-tación de las lecturas individuales, aun-que parezca algo más complicado.

1 - Motor de imuplsión2 - Eje cardán3 - Bloque impulsor5 - Pantalla

32. Espectros de frecuencia del ta-mizador

La máquina funciona con una frecuen-cia de rotación de 16,33Hz. La crestade amplitud más alta es visible en elprimer espectro y el segundo valor másalto ocurrió en la gama subarmónica

de la frecuencia de rotación. La causaera un perno desgastado en el bloquemotor derecho.

El segundo espectro muestra valoreselevados (tercera cresta en altura) a unafrecuencia del elemento de 84Hz.


Notas:

3 32 2 1

5


Notas:

FREQUENCY (Hz)

7,5

(mm/s)

0 0 500

FREQUENCY (Hz)

7,5

(mm/s)

00 500

Side view

fK

= 84 Hz

Frecuencia de rotación = 16 Hz

Pernos gestados, impulsión 1

Espéctro de frecuencia tamizador

n = 1 6 H z

Frecuencia del red = 50 Hz

Ejemplo práctico: tamizador

Vista lateral



26


FREQUENCY (Hz)

10

(mm/s)

00 200

Notas:


Notas:

FREQUENCY (Hz)

10

(m/s)

00 200

Frecuenica de rotación = 25 Hz

2 kHz

1 80 2 40 3 00 4 2 0 6 00 9 00 1 2 00 1 80 0 3 00 0 40 00 6 0 00 9 K 1 2 K 1 8K 2 4K 3 0K 4 2K 6 0K

32 4 5 6 7 8 910 15 2 3 4 5 6 7 8 910 150 2 3 4 5 6 78 9102 kHz

180 240 300 420 600 900 1200 1800 3000 4000 6000 9K 12K 18K24K 30K 42K 60K

32 4 5 6 7 8 9 10 15 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Poco antes de la

revisión total

Poco después de la

revisión total

Frequencia (Hz)

Frequencia (Hz)

fMotor

= 50 Hz

fComp.

fMotor

fComp

= 232 Hz

(mm/s)Antes delequilibrado:

vu

= 11.25 mm/s

Después delequilibrado:v

u= 2.73 mm/s

33. Ejemplo práctico: Turbocompre-sor

La ilustración muestra los espectrosmedidos poco antes (izquierda) y des-pués de una revisión general de un tur-bocompresor. El compresor funciona a13.920 rpm (=232Hz) y es impulsadopor un motor a 3000 rpm (50Hz). Es-tas frecuencias explican las dos crestasespectrales mayores, causadas por unacombinación de mala alineación del ejey el desequilibrio del rotor.

34. Ejemplo práctico: ventilador

Este ventilador tiene 2m de diámetro yfue revisado por una empresa externa.El ventilador seguía produciendo unasvibraciones severas de modo que elcontratista lo hizo equilibrar para evi-tar un pleito por daños y perjuicios.

Del valor de severidad inicial efectivode 11,25mm/s, el desequilibrio supo-nía 9,52mm/s. Poco menos de una horamás tarde, el ventilador se equilibró yla severidad medida bajó a solo1,49mm/s, como indican los espectrosmedidos antes (superior) y después delequilibrado.

Antes de equilibrar un ventilador, siem-pre es aconsejable limpiar los álabespara luego tomar nuevas mediciones,dado que la suciedad incrustada a me-nudo causa lecturas de vibración ele-vadas - sobre todo cuando se despren-de de forma irregular.

Ejemplo práctico: Turbocompresor

Ejemplo práctico: ventilador



27

mm/sec RMS

Hertz RPM: 1485

5.72

5.14

4.57

4.0

3.43

2.858

2.287

1.715

1.143

0.572

0.00 400 800 1200 1600 2000


Notas:

mm/sec RMS

Hertz RPM: 0

5.72

5.14

4.75

4.0

3.43

2.858

2.287

1.175

1.143

0.572

0.00 400 800 1200 1600 2000

Antes del equilibrado Después del equilibrado

fANILLO INTERIOR

= 272.5 Hz

fPALAS

= 400 Hz

16 Palas

1485 RPM

Frecuencia de rotación = 25 Hz

fANILLO INTERIOR

nf

PALAS

12.00

m/s2

10.00

8.000

6.000

4.000

2.000

0.000

100.0 200.0 300.0 Hz

36. Ejemplo práctico: Bomba centrí-fuga de tratamiento de aguas

Una de las bombas centrífugas de unaplanta de tratamiento de agua empe-zó a producir un fuerte ruido durantesu funcionamiento. Una verificaciónpreliminar reveló fuerzas vibratorias

excesivas de acuerdo con las normasISO. Por tanto, se llevó cabo un análi-sis de frecuencias detallado, cuyo re-sultado fue el espectro de la izquierda.

Cuando se calcularon todas las frecuen-cias críticas para los rodamientos de labomba, se vio que el anillo interior os-cilaba a su frecuencia natural de 35 Hz,con frecuencias armónicas de nivel ele-vado.

Se cambió el rodamiento y la lecturageneral de vibraciones disminuyó deforma dramática hasta alcanzar un ni-vel aceptable.


Notas:

Avería del rodamiento,

anillo interior

fI

= 35.16 Hz

2fI

= 71.09 Hz

3fI

= 107.0 Hz

4fI

= 142.2 Hz

35. Ejemplo práctico: Ventilador dehorno

El espectro de la izquierda muestra unacresta extremadamente alta a una fre-cuencia de rotación de 25Hz, indican-do un desequilibrio. Las frecuencias delos rodamientos también muestran ni-veles elevados. La cresta al paso delálabe de 400Hz forma parte del esta-do de funcionamiento normal.

Dado que el 70% de la produccióndepende de este ventilador, evitar cual-

quier tiempo de parada era la máximaprioridad. Por consiguiente, la sustitu-ción de los rodamientos se aplazó has-ta la siguiente parada prevista.

Ejemplo práctico: Ventilador de horno

Ejemplo práctico: Bomba centrífuga de tratamiento de aguas



28

Equilibrado en un solo plano 23Espárrago roscado 21Espectro

de frecuencias 9de aceleración 8desplazamiento 8de velocidad 8

F

Factor de escala lineal 12FFT 10Filtro de gama de frecuencias 19Filtro de paso bajo 13Flat-top, ventana 14Fourier 9Frecuencia 6

angular 8de muestreo 10de Nyquist 10de rotación 6

Frecuencias características 17Frecuencias de rodamientos características 18Función envolvente 15

Funciones de ventana 14

H

Hanning, ventana 14

I

Indice 3Intervalo de medición 19

ISO 2372 12

L

Lineal 12Logarítmico 12

M

Mala alineación 16Métodos de montaje 21Montaje del transductor 20Montaje magnético 21Montaje roscado 21

Indice

A

Aceleración de la vibración 7Acelerómetro piezoeléctrico 18Aliasing 13Alineación, mala 16Amortiguación 11Amplitud 6Amplitud de las vibraciones, medir 7Análisis de vibraciones 5

ventajas principales 5Analizador de vibraciones 13

Diagrama esquemático 13Ángulo de fase 6

B

Base magnética 20

C

Causas de las vibraciones 17Condiciones de medición 19Corrección

con cinta métrica 24en un punto fijo 24de peso fijo 24

Correcciones del equilibrado 24Cresta 7

D

Dañosde engranaje 16de rodamientos 16

Datos de máquina importantes 16Desplazamiento

de la vibración 7instantáneo 8máximo 6

Después de medir 22

E

Ejemplo prácticoBomba centrífuga de tratamiento 27Tamizador 25Turbocompresor 26Ventilador 26Ventilador de horno 27



29

Vibración 5Definición 5Vibración armónica 11Vibración resonante 11Vibraciones 6

Parámetros basicas 6Parámetros básicas 6

Vibraciones compuestas 8

N

Norma ISO 2372 12

P

Parámetro de vibración 19Parámetros

básicos de vibraciones 6usuales de medición de vibraciones 7

Peso fijo 24Preparación para la medición 19Punto de medición 19Punto fijo 24Puntos de montaje de transductores 19

R

Rango de frecuencias 19Resonancia 11, 20Rodamientos, daños 16Rotor desequilibrado 16

S

Sonda manual 21

T

Tamizador 25Tipo de aceleración 18Tipo de desplazamiento 18Tipo de velocidad 18

Tipos de transductores de vibraciones 18Transductor de desplazamiento 18Transductor de velocidad 18Transformación de Fourier 9

V

Valorcresta a cresta 7máximo 7

Velocidad de la vibración 7Ventana

flat-top 14Hanning 14rectangular 14



30

Printed in Germany 80.9456.94.12eVIBROTIP® , VIBROSPECT® FFT, TIPTREND® TIPTECTOR® and TANDEM PIEZO® are aregistered trademarks of PRÜFTECHNIK AG. PRÜFTECHNIK products are the subject ofpatents granted and pending throughout the world. Contents subject to change withoutfurther notice, particularly in the interest of further technical development. Reproduc-tion, in any form whatsoever, only upon express written consent of PRÜFTECHNIK.© Copyright 1994 by PRÜFTECHNIK AG

PRÜFTECHNIK AGP.O. Box 12 63D-85730 IsmaningTel. (+49) 89-99616-0Fax (+49) 89-99616-200

Provenmaintenancetechnology

Vibration Training Book Espanol

Documents

Transcript of Vibration Training Book Espanol