vibraciones

1. 7. TIPOS DE VIBRACIONES MECANICAS
Interés principal para el Mantenimiento deberá ser la identificación de las amplitudes
predominantes de la Vibraciones detectadas en el elemento o máquina, la
determinación de las causas de la vibración, y la corrección del problema que ellas
representan. Las consecuencias de las Vibraciones Mecánicas son el aumento de los
esfuerzos y las tensiones, pérdidas de energía, desgaste de materiales, y las más
temidas: daños por fatiga de los materiales.
ANÁLISIS ESPECTRAL
Cuando se mide una máquina, se genera una información muy valiosa que es
necesario analizar. El éxito de este análisis depende de la correcta interpretación que
se le de a los espectros capturados con respecto a las condiciones de operación en que
se encuentra la máquina. A continuación se muestra un esquema de cómo sería la
captura de la información desde una máquina para luego ser analizada.

2. 7.1 DESBALANCE
Desbalance Estático
Producido generalmente por desgaste radial superficial no uniforme en rotores en los
cuales su largo es despreciable en comparación con su diámetro. El espectro presenta
vibración dominante con una frecuencia igual a 1 X RPM del rotor.
Desbalance Dinámico
El desbalance dinámico ocurre en rotores medianos y largos. Es debido principalmente
a desgastes radiales y axiales simultáneos en la superficie del rotor. El espectro
presenta vibración dominante y vaivén simultáneo a frecuencia igual a 1 X RPM del
rotor Se recomienda para corregir la falla balancear el rotor en dos planos

3. 7.2 DESALINEAMIENTO
Desalineación General
La mayoría de los casos de desalineación son una combinación de los tipos angular y
paralelo. El diagnóstico presenta picos 2x más fuertes que los picos 1x y en la
existencia de picos axiales 1x y 2x. Noten que altos niveles axiales 1x no están
causados por desbalance en rotores sobresalientes.
Efectos de la Temperatura en la Alineación
La mejor alineación de cualquier máquina siempre ocurrirá solamente a una
temperatura de operación y se espera que esta sea su temperatura de operación
normal. Es imperativo que las mediciones de vibración para el diagnóstico de
desalineación sean hechos con la máquina a su temperatura de operación normal.
Causas de Desalineación
La desalineación esta causada por las condiciones siguientes:
• Armado impreciso de los componentes, como motores, bombas etc.
• La posición relativa de los componentes se altera después del montaje.
• Distorsión debido a fuerzas en tuberías.
• Distorsión en soportes flexibles debido a torque.
• Expansión de la estructura de la maquina debido al alza de la temperatura.
• El frente del acoplamiento no está perpendicular al eje.
• "Pie Suave", esto es cuando una máquina se altera cuando los pernos de fijación
son puestos bajo fuerzas de torque.

4. Desalineación Angular:
Ocurre cuando el eje del motor y el eje conducido unidos en el acople, no son paralelos
Caracterizado por altas vibraciones axiales. 1X RPM y 2X RPM son las más comunes,
con desfase de 180 grados a través del acople. También se presenta 3X RPM. Estos
síntomas también indican problemas en el acople.
Desalineación Paralela:
Los ejes del motor y del rotor conducido están paralelos, pero no son colinéales. Se
pueden detectar altas vibraciones radiales o tangenciales en los rodamientos en cada
lado del acoplamiento a 2X RPM, predominante, y a 1X RPM, con desfase de 180
grados a través del acople. Cuando aumenta la severidad, genera picos en armónicos
superiores 4X y 8X.

5. 7.3 REMOLINO DE ACEITE / LATIGASO DE ACEITE (Oil Whirl)
Este tipo de vibración es una condición muy destructiva que ocurre solamente en
maquinas equipadas con descansos lubricados a presión, y que funcionan a
velocidades relativamente altas, el Oil whirl es una condición en la que ocurre una
fuerte vibración entre 0. 38x 0. 48x. ,nunca aparece en exactamente 0. 5x, pero siempre
está más bajo de la frecuencia de rotación.
El problema de los torbellinos de aceite normalmente se atribuye a diseño incorrecto del
descanso, desgaste excesivo y un aumento de la presión del lubricante o un cambio de
la viscosidad del aceite. Las llamadas velocidades críticas son velocidades en las que
se excita una frecuencia natural del eje. La mayoría de las máquinas con ejes largos
tendrán varias velocidades críticas, y la velocidad de operación estará por lo general
arriba de la primera velocidad crítica. .La solución al remolino de aceite, y al latigazo de

6. 7.4 HOLGURA MECÁNICA EJE-AGUJERO
Aflojamiento de manguitos, tolerancias de manufactura inadecuadas (con juego), y
holgura entre el impulsor y su eje en bombas. Causa un “corte” en la forma de onda en
el dominio del tiempo.
La falla genera múltiples armónicos y subarmónicos de 1X RPS, destacándose los
armónicos fraccionarios 1/2 X, 1/3 X, 1.5 X, 2.5 X, Frecuentemente la fase es inestable
y el nivel máximo tiende a una dirección notable realizando lecturas radiales espaciadas
30 grados entre si

7. 7.5 SOLTURA ESTRUCTURAL
Ablandamiento o desplazamiento del pié de la máquina, por holgura en los pernos de la
base o por deterioro de los componentes de la sujeción El espectro presenta vibración a
1X RPM en la base de la máquina con desfase a 180 grados entre los elementos
sujetados en el anclaje. Altamente direccional en la dirección de la sujeción.
7.6 ROTOR O EJE PANDEADO
Se produce por esfuerzos excesivos en el eje Genera Vibración AXIAL alta con
diferencia de fase de 180 grados medida en los dos soportes del rotor. La vibración
dominante es de 1X RPM si el pandeo está cercano al centro del eje, y es de 2X RPM
si el pandeo está cerca del rodamiento.

8. 7.7 CORREAS O BANDAS
Excentricidad de poleas: Fácilmente confundible con desbalance. Ocurre cuando el
centro de rotación no coincide con el centro geométrico en una polea o engranaje La
mayor vibración ocurre a 1 X RPM del elemento con excentricidad, en dirección de la
línea que cruza por los centros de los dos rotores.
Resonancia de la correa: Ocurre por sobrepaso de la vida útil de la banda, o por
desgaste excesivo de la misma Las frecuencias de bandas siempre están por debajo de
la frecuencia del motor o máquina conducida. Normalmente se encuentran cuatro picos
y generalmente predomina el de 2x frecuencia de banda.
.

9. Resonancia de correas: Sucede si la frecuencia natural de la banda coincide o se
aproxima a las RPM del motor o de la máquina conducida. El espectro muestra altas
amplitudes de la frecuencia de resonancia y la frecuencia de excitación de banda,
siendo la frecuencia de resonancia la predominante.
Desalineación entre Poleas:
Se dan tres tipos, desalineación paralela, desalineación angular y Casi todas las
desalineaciones que se observen en la práctica son una combinación de las 2
anteriores.
Estas generan vibraciones anormales en sentido axial y radial excitación del pico
representativo de la velocidad 1X RPM, especialmente en sentido axial.

10. 7.8 FLUJO DE LÍQUIDOS
Frecuencia De Aspas: Frecuencia a la cual, cada aspa pasa por un punto de la
carcaza. Producida por obstrucciones, cambios abruptos de direcciones o desgastes de
juntas La BPF (frecuencia de paso de aspas) es excitada en sus primeros dos
armónicos con bandas laterales. La BFP es igual al número de aspas por la frecuencia.
La BPF algunas veces coincide con la frecuencia natural lo cual causa altas
vibraciones.
Cavitación: Es la entrada de aire o vaporización de un fluido dentro de la bomba.
Ocurre cuando la presión de fluido es menor que la presión de vapor a esta
temperatura. La cavitación causará erosión a las partes internas de la bomba, el
espectro muestra una vibración a altas frecuencias del orden de 2000 Hz.

11. 7.9 BOMBAS CON ENGRANES
Bombas con engranes se usan para bombear aceite de lubricación, y casi siempre
tienen un componente de vibración fuerte en la frecuencia del engranaje, que es el
número de dientes en el engrane por las RPM. Este componente dependerá
fuertemente de la presión de salida de la bomba.
Si la frecuencia del engranaje se cambia de manera significativa, y hay una aparición de
armónicos o de bandas laterales, en el espectro de vibración, este podría ser una
indicación de un diente roto o dañado de otra manera.
.

12. 7.10 FALLAS EN RODAMIENTOS
Falla en pista interna:
Grietas o picaduras del material en la pista interna, Se produce una serie de armónicos
siendo los picos predominantes 1X y 2X RPM la frecuencia de falla de la pista interna,
en dirección radial. Además el contacto metal - metal entre los elementos rodantes y las
pistas producen pulsos en el dominio del tiempo del orden de 1-10 Khz.
Falla en pista externa:
Grietas o picaduras del material en la pista externa, Se produce una serie de armónicos
siendo los picos predominantes 1X y 2X RPM la frecuencia de falla de la pista externa,
en dirección radial. Además el contacto metal - metal entre los elementos rodantes y las
pistas producen pulsos en el dominio del tiempo del orden de 1-10 Khz.

13. Falla En Elementos Rodantes:
Se produce una serie de armónicos siendo los picos predominantes 1X y 2X RPM la
frecuencia de falla de los elementos rodantes, en dirección radial. Además el contacto
metal - metal entre los elementos rodantes y las pistas producen pulsos en el dominio
del tiempo del orden de 1-10 Khz
Deterioro de jaula:
Deformación de la jaula, caja o cubierta que mantiene en su posición a los Se produce
una serie de armónicos de la frecuencia de la jaula siendo los picos predominantes 1X y
2X RPM de la frecuencia de falla en jaula, en dirección radial o axial.

14. 7.11 FALLAS EN ENGRANAJES
Estado Normal: Espectro característico de un engranaje en estado normal Espectro
característico del engrane: El espectro mostrará armónicos 1 X y 2 X RPM del piñón
conductor y de la rueda conducida. Adicionalmente, mostrará bandas laterales
alrededor de la Frecuencia de Engrane GMF (Gear Mesh Frecuency).
Desgaste En Diente: Ocurre por operación más allá del tiempo de vida del engranaje,
contaminación de la grasa lubricante, elementos extraños circulando en la caja del
engrane o montaje erróneo Su espectro se caracteriza por la aparición de bandas
lateral alrededor de la frecuencia natural de vibración (fn) del engrane defectuoso. El
espaciamiento de las bandas laterales es 1 XRPM del engrane defectuoso. Si el
desgaste es avanzado, hay sobreexcitación de la GMF.

15. Sobrecarga En Engrane
La excentricidad ocurre cuando el centro de simetría no coincide con el centro de
rotación. El backlash se produce cuando, al terminar el contacto entre dos dientes, los
dos siguientes no entran inmediatamente en contacto el espectro muestra aumento
considerable de las bandas laterales alrededor del la GMF y fn. El engranaje con
problemas es indicado por el espaciado de las bandas laterales.
Si el problema es blacklash, la GMF debe disminuir con el aumento de la carga Para
corregir el problema, el engranaje debe ser reensamblado o reemplazado si se
encuentran problemas de manufactura

16. 8. CASOS DE FALLAS REALES
8.1. Falla de rodamiento de aeroenfriadores fan
Para el enfriamiento de condensado de las plantas se utilizan aeroenfriadores los
cuales se monitorean vibraciones del motor eléctrico y rodamientos del Fan, en total
son 180 aeroenfriadores. El Fan un rodamiento inferior que es de carga axial y un
rodamiento superior carga radial, al igual que el motor eléctrico, el movimiento se
transmite mediante correa de una banda y poleas.
El rodamiento inferior del fan es de rodillos a rótula autoalineables y muy robustos. Las
dos hileras de rodillos hacen que los rodamientos puedan absorber cargas elevadas.
Esquema del Aeroenfriador
Rodamiento Inferior del Fan
lado derecho se muestra
desarmado.
Rodamiento InferiorMotor
Eléctrico
Correa

17. 8.2 Falla de rodamiento Inferior E-305-20F
Espectro tomado en Marzo
2007, muestra niveles
normales de vibraciones,
solo se aprecia in pick al
1x que son las rpm del
Fan. Se debe considerar
que aunque los valores
son bajos ya hay una falla
insipiente del rodamiento
(seguir monitoreando)
En Marzo 2008 los valores
de vibraciones aumentaron
debido al mayor daño en
rodamiento inferior del fan,
notar Las bandas laterales
producidas alrededor de la
frecuencia del rodamiento.
También se producen una
serie de picos muy cortos al
ritmo de los polines
pasando por la falla.
1x
• La zona entre 10 y 40 KCPM presenta levemente
picos con una amplitudes promedio 0.2 mm/seg.
• También presenta zona de pasto (ruido)

18. Fig. 1 Daño en la pista de la cubeta inferior y pista interior
La frecuencia de falla del rodamiento se
presenta a los 15KCPM

19. Formas de Ondas Asincrónicas
Forma de onda asincrónica no
se presenta limpia debido a que
esta en el inicio de la falla.
La forma de onda es periódica
típica de los rodamientos.
En esta etapa de la falla los
periodos son mas compacto, los
impulsos por la falla de las
pistas aumentas, en esta etapa
es inminente la falla.
Tendencia de vibraciones de
valores absolutos, sirve para
analizar con más detención el
aumento de vibración del
elemento rodante.

20. 8.3 Falla de rodamiento Inferior E-405-21F
La fig1 muestra la pista externa del rodamiento con el daño producido por los polines,
estas grietas producen impactos que son los primeros estados de la falla del
rodamiento el que producirá frecuencias de vibración no sincronías que se llaman
"tonos de rodamientos", y sus armónicos. La Fig. 2 indica la forma de onda asincrónica
indicando los impactos por cada periodo de tiempo.
Fig. 1 Fig2
El rodamiento presenta una falla en la
pista exterior.
Comparado con la falla anterior cabe
destacar que los niveles de amplitud son
alrededor de 0.5 a 0.6 mm/seg. Estos
impactos son más bajos que la falla
anterior, lo que indica que la falla de
estos rodamientos dependen más de la
frecuencia que de la amplitud para
decidir el cambio.
Tono de rodamiento

21. 8.4 Correa suelta y pérdida de paso del Fin-Fan E-405-27F
En el primer caso tenemos la correa que esta suelta debido a una tensión incorrecta
como se ve en el espectro la frecuencia natural de la banda coincide o se aproxima a
Las RPM del motor 1x o de la máquina conducida e indica altas amplitudes de la
frecuencia de resonancia.
La frecuencia natural puede ser alterada cambiando la tensión de la banda o su La
frecuencia natural puede ser alterada cambiando la tensión de la banda. Cuando hay
desgaste por cumplimiento de la vida útil de la correa, o por desgaste excesivo de las
poleas. Las frecuencias de bandas siempre están por debajo de la frecuencia del motor
o máquina conducida y generarán vibración a la frecuencia fundamental de paso de
correa y sus armónicos.
Se puede corregir el problema siempre y cuando si la correa no presenta demasiado
desgaste es tensionarla.

22. Correa con desgaste Polea motor eléctrico con desgaste
En el segundo caso tenemos un severo desgaste de la correa con lo que provoca la
perdida del paso de esta con las poleas causando altas vibraciones al 1x, también se
pierde tensión de la correa produciendo resonancia, El excesivo desgaste de la polea
del motor eléctrico y desalineamiento son los factores causales de la falla.
En este tipo de espectro normalmente se encuentran cuatro picos y generalmente
predomina el de 2x frecuencia de banda con amplitudes inestables.

23. 8.5 Falla del la turbina de vapor por desbalance
Rotor de turbina 106UJT
• Servicio: Se utiliza para mover un
ventilador que suministra aire a una
caldera de vapor 106U.
La turbina esta acoplada a una caja
reductora y posteriormente a un Fan.
• Datos: La velocidad de operación en
servicio 4570 RPM.
Potencia 200 HP
• Historia: Al colocarse en servicio
presenta ruido y altas vibraciones, se toma los datos vibraciones y temperaturas.
Los espectros y análisis se indican en las siguientes láminas.

24. Valores de vibraciones debida al desbalance
Espectro tomado lado no
conductor, en la posición
vertical manifiesta un
desbalance dinámico, la
frecuencia de vibración
predominante se
manifiesta a 1x RPM de la
pieza desbalanceada.
La amplitud de la vibración
es mayor en el sentido de
medición radial, vertical, y
algunos armónicos 1X.
Para este espectro se coloco el cursor al 1x y el equipo entrega los múltiplos de esta
frecuencia (en verde).
El desbalance de este tipo
de rotor (rotor saliente)
presenta a menudo como
resultado una gran amplitud
de la vibración en sentido
axial al 1x y al mismo tiempo
que en la dirección radial.
1x RPM

25. Mecanismo de sobre velocidad de la turbina
Causa de la falla: Para balancear el rotor este mecanismo se instala y se deja en una
posición fija (posición 1), después de balanceado se desmosta para poder instalar
otras piezas después se instala definitivamente en su posición final.
Cuando se volvió a colocar este dispositivo de sobre velocidad se instalo un shim entre
la cara de este y el rodamiento quedando en la posición 2 cambiando el centro de la
masa lo que provoca que el rotor quede desbalanceado provocando vibraciones a la
turbina.
• Espectro después de la
reparación del rotor de la
turbina de vapor.
Posición 1Posición 2
Mecanismo
Sobre velocidad
Shim
Rodamiento

26. 8.5 Problema de balance Motor Eléctrico PM-3002B
En la prueba del motor eléctrico (3000 RPM) en terreno presenta altas vibraciones en
dirección radial 2.5 a 5 mm/seg. La frecuencia de vibración predominante se
manifiesta a 1x de rpm, La amplitud de la vibración es mayor en el sentido de medición
radial, tipo de desbalance dinámico, predominante en la dirección Vertical y con
algunos armónicos al 1X.
Origen de la falla: la causa se debió a que se balanceo sin media chaveta y según la
norma IEC 34 – 14.
En Talleres se volvió a girar nuevamente el motor, sin la media chaveta esta vez los
valores de la vibración aumentan y quedan al límite de lo recomendado.
Se recomienda usar la norma ISO 1940 G2, 5 para compensar el rotor, ya que
eventualmente estaría en el umbral de la inestabilidad, Lo que hace riesgoso dejarlo en
las condiciones actuales.

27. Se determina que para un requerimiento G2, 5 existe desbalance en ambos planos. Se
procede a corregir por medio de aporte de masa en las aletas 14 grs. y 10 grs. En el
plano 1 y 2 respectivamente.
Luego de la corrección, la verificación del residual arroja valores muy por dentro del
requerimiento G2, 5 para este equipo.
Finalmente se realiza la prueba con y sin chaveta y en ambos casos se obtiene una
mejora significativa del nivel de vibraciones, mencionando si, que siempre sin la media
chaveta las magnitudes se incrementa.
PLANILLA DE MEDICIÓN DE VIBRACIONES
Lectura Inicial
(norma IEC 34-14)
Lectura Final
(Norma G2,5)
Punto Con Chaveta Sin Chaveta Con Chaveta Sin Chaveta
medición Peak (medido) RMS Peak
(medido)
RMS Peak
(medido)
RMS Peak
(medido)
RMS
1 1.120 0.79 2.430 1.72 0.756 0.53 1.490 1.05
2 2.020 1.43 6.710 4.74 0.593 0.42 1.540 1.09
3 0.660 0.47 4.970 3.51 0.797 0.56 2.030 1.44
4 2.060 1.46 3.690 2.61 0.194 0.14 1.610 1.14
5 1.020 0.72 0.593 0.42 0.193 0.14 0.871 0.62
6 1.090 0.77 6.070 4.29 0.882 0.62 2.460 1.74
Tabla de severidad
Clase de Rotación
Valor rms máximo de vibración
Balanceo RPM 80 a 132 132 a 225 225 a 400
N 600 a 1800 1.8 1.8 2.8
( norma )
1800 a
3600 1.8 2.8 4.5
R 600 a 1800 0.71 1.12 1.8
( Reducido )
1801 a
3600 1.12 1.8 2.8
E 600 a 1800 0.45 0.71 1.12
( Especial )
1801 a
3600 0.71 0.12 1.8

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