Introducción al Análisis de Vibraciones, Primera Parte.

Summary

El análisis de vibraciones es fundamental en la tecnología de mantenimiento predictivo, donde se estudia el movimiento armónico simple de un sistema masa-resorte. Este movimiento se caracteriza por su forma senoidal, periodicidad y simetría. Los tres parámetros clave son la amplitud, la frecuencia y la fase, que proporcionan información valiosa sobre el estado de la máquina. La amplitud indica la severidad de la vibración, la frecuencia ayuda a identificar el tipo de problema y la fase distingue entre distintos problemas. A través de un ejemplo de un ventilador de techo con una aspa rota y golpeteo con un matamoscas, se muestra cómo la señal de tiempo puede ser compleja, pero la transformada de Fourier permite obtener un espectro de vibración que simplifica la información y permite la identificación de los problemas específicos.

Takeaways

• 📊 La vibración es un movimiento alternante que puede ser causado por fuerzas internas o externas.
• 🔁 El movimiento armónico simple es una forma de estudio del movimiento vibratorio, representado por un sistema de masa y resorte.
• 📉 La masa en un sistema de oscilación vertical describe una trayectoria senoidal y su movimiento se repite periódicamente.
• ⏱ El periodo es el tiempo requerido para que se reproduzca un ciclo de movimiento vibratorio.
• 📍 La amplitud es la máxima excursión de la masa desde el punto de equilibrio y es un indicador de la severidad de la vibración.
• 🔢 La frecuencia indica el número de oscilaciones por unidad de tiempo y es crucial para diagnosticar problemas en máquinas.
• 🈯 La fase muestra cómo un componente vibra en relación con otro y es útil para distinguir entre diferentes problemas.
• 🧑‍⚕️ En el mantenimiento predictivo, los parámetros de amplitud, frecuencia y fase son utilizados para evaluar el estado de las máquinas, de manera similar a cómo un médico utiliza una tomografía.
• 📉 Una mayor amplitud en la vibración indica un problema más grave, especialmente cuando se mide en velocidad.
• 🔁 La fase puede revelar información sobre el tipo de desequilibrio presente en un sistema, como desbalance estático o de par.
• 🤔 La interpretación de la frecuencia es compleja y puede requerir herramientas avanzadas como la transformada de Fourier para analizar señales complejas.
• 📈 La transformada de Fourier permite convertir una señal de tiempo compleja en un espectro de vibración, lo que facilita la identificación de problemas específicos en una máquina.

Q & A

¿Qué es la vibración y cómo se define en el contexto del análisis de vibraciones?

La vibración es un movimiento alternante que es una reacción a fuerzas internas o externas. En el análisis de vibraciones, se estudia este movimiento para entender el comportamiento de sistemas mecánicos y su estado de funcionamiento.

¿Cómo se describe el movimiento de un sistema de masa-resorte durante la oscilación vertical?

El movimiento de un sistema de masa-resorte durante la oscilación vertical se describe como una trayectoria de forma senoidal, que es simétrica e irregular, y se repite periódicamente en un ciclo.

¿Cuál es el período en el contexto del movimiento armónico simple y cómo se mide?

El período es el tiempo requerido para que se reproduzca un ciclo de movimiento armónico simple. Se mide en segundos y representa la duración de una compleción del ciclo de oscilación.

¿Qué se llama la máxima excursión que tiene la masa en un movimiento armónico simple y por qué es importante?

La máxima excursión que tiene la masa en un movimiento armónico simple se llama amplitud. Es importante porque indica la magnitud del desplazamiento y es un indicador de la severidad de la vibración.

¿Cuáles son los tres parámetros fundamentales para describir cualquier movimiento armónico simple y cómo se relacionan con el estado de una máquina?

Los tres parámetros fundamentales para describir un movimiento armónico simple son la amplitud, la frecuencia y la fase. En el mantenimiento predictivo, estos parámetros se utilizan para diagnosticar el estado de una máquina, similar al uso de una tomografía computarizada en medicina.

¿Cómo se interpreta la amplitud en el análisis de vibraciones para el mantenimiento predictivo de máquinas?

La amplitud en el análisis de vibraciones es un indicador de la severidad de la vibración. Cuanto mayor sea la amplitud, peor será el problema que se está observando, especialmente si la vibración se mide en velocidad, como lo indica la norma ISO 10816.

¿Qué información proporciona la fase en el análisis de vibraciones y cómo se utiliza para distinguir problemas en una máquina?

La fase en el análisis de vibraciones indica cómo un componente está oscilando con respecto a otro. Se utiliza para distinguir entre diferentes problemas, como se muestra en la diferencia entre el movimiento en fase de los cojinetes en un desbalance estático y el movimiento en contrafase en un desbalance de par.

¿Cómo se relaciona la frecuencia en el análisis de vibraciones con el problema de desbalance en un ventilador de techo?

La frecuencia en el análisis de vibraciones indica la velocidad de oscilación. En el caso de un ventilador de techo desbalanceado, la frecuencia de vibración es igual a la frecuencia de giro del ventilador (1 por), lo que produce una onda completa por cada vuelta que da el ventilador.

¿Qué sucede cuando un matamoscas de plástico impacta las aspas de un ventilador girando y cómo se refleja esto en la señal de tiempo de vibración?

Cuando un matamoscas de plástico impacta las aspas de un ventilador girando, se producen golpes adicionales. En el caso de un ventilador de 5 aspas, se esperaría una frecuencia de golpes 5 veces la velocidad de giro, lo que se refleja en la señal de tiempo como una serie de picos de frecuencia más alta.

¿Cómo ayuda la transformada de Fourier a simplificar la interpretación de señales de vibración complejas?

La transformada de Fourier convierte una señal de tiempo compleja en un espectro de vibración, que muestra la frecuencia y la amplitud de las diferentes componentes de vibración. Esto permite identificar y separar los distintos problemas en una máquina, como el desbalance y el golpeteo, a partir de picos en el espectro.

¿Por qué es difícil estimar amplitudes, frecuencias o fases de problemas individuales en una señal de tiempo compleja de vibración?

Es difícil porque la señal de tiempo resultante de múltiples problemas en una máquina, como engranes dañados o rodamientos defectuosos, puede ser excesivamente compleja y por lo tanto ilegible, lo que dificulta la identificación y separación de cada problema individual.

¿Cómo se diferencia la gráfica del espectro de vibración de la señal de tiempo y qué ventajas ofrece?

La gráfica del espectro de vibración es muy diferente en sus características a la señal de tiempo, pero contiene la misma información. Muestra los picos de frecuencia y amplitud asociados con diferentes problemas, facilitando la identificación y análisis de los problemas en la máquina.