Análisis de las vibraciones en maquinas.

1. ANALISIS DE LAS
VIBRACIONES
INGENIERIA INDUSTRIAL I CICLO
Dennis Manuel Ramirez Ramirez

2. MANTENIMIENTO PREDICTIVO.
El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el
punto futuro de falla de un componente de una maquina, de
tal forma que dicho componente pueda reemplazarse, con
base en un plan, justo antes de que falle.

3. TÉCNICAS APLICADAS AL
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
Existen varias técnicas aplicadas para el mantenimiento
preventivo entre las cuales tenemos las siguientes:
1. Análisis de vibraciones.
2. Análisis de lubricantes.
3. Análisis por ultrasonido.
4. Termografía.
5. Análisis por árbol de fallas.
6.Análisis FMECA.

8. ANALISIS DEVIBRACION
La medición y análisis de vibraciones es utilizado, en conjunto
con otras técnicas, en todo tipo de industrias como técnica
de diagnóstico de fallas y evaluación de la integridad de
máquinas y estructuras.
En el caso de equipos rotatorios, la ventaja que presenta el
análisis vibratorio respecto a otras técnicas como tintas
penetrantes, ultrasonido, etc., es que la evaluación se realiza
con la máquina funcionando, evitando con ello la pérdida de
producción que genera una detención.

10. TECNICAS DE ANALISIS DE
VIBRACIONES
El objetivo del análisis de vibraciones es poder
extraer el máximo de información relevante que ella
posee. Para esto existen diferentes técnicas de análisis
tanto en el dominio tiempo como en el dominio
frecuencia.
A continuación se presenta algunas de las técnicas más
utilizadas en la inspección de máquinas.

11. Análisis Espectral
La esencia del análisis espectral es descomponer la señal
vibratoria en el dominio del tiempo en sus componentes
espectrales en frecuencia. Esto permite, en el caso de las
máquinas, correlacionar las vibraciones medidas
generalmente en sus descansos, con las fuerzas que actúan
dentro de ella.

12. Análisis de la Forma de Onda.
El análisis de la forma de la vibración en el tiempo a veces
puede proveer información complementaria al análisis
espectral.
Este análisis es adecuado para reconocer los siguientes tipos
de problemas:
Impactos
Rozamientos intermitentes
Modulaciones en amplitud y frecuencias
Transientes
Truncaciones.

13. Análisis de Fase deVibraciones.
Se puede definir la diferencia de fase entre dos vibraciones de
igual frecuencia como la diferencia en tiempo o en grados con
que ellas llegan a sus valores máximos, mínimos o cero.
El análisis de diferencias de fase a la velocidad de giro de la
máquina entre las vibraciones horizontal y vertical o entre las
vibraciones axiales de los diferentes descansos del sistema
motor-máquina, permite determinar los movimientos relativos
entre ellos, y diferenciar entre problemas que generan
vibraciones a frecuencia 1x rpm:
 Desbalanceamiento
 Desalineamiento
 Eje doblado
 Resonancia
 Poleas excéntricas o desalineadas

14. Análisis de los Promedios
Sincrónicos en elTiempo.
Esta técnica recolecta señales vibratorias en el dominio tiempo y las
suma y promedia sincrónicamente mediante un pulso de
referencia repetitivo. Las componentes sincrónicas al pulso se
suman en el promedio y las no sincrónicas disminuyen de valor con
el número de promedios (1).
En la siguiente figura se muestra vibraciones medidas en la tercera
prensa de una máquina papelera. Se observa utilizando la técnica
de promedios sincrónicos en el tiempo la contribución a la
vibración global del rodillo superior y el
fieltro. Esto permite determinar en forma más fácil el origen de las
diferentes componentes vibratorias.

16. Análisis de Orbitas.
Combinando dos señales vibratorias captadas por
sensores ubicados relativamente entre ellos a 90º
(vertical y horizontal) en un descanso de la máquina se
puede obtener el movimiento del eje en el descanso o su
órbita.

17. Análisis de Demodulaciones.
El análisis de demodulaciones en amplitud consiste
en analizar la envolvente de la señal temporal de
una señal modulada.
Este análisis permite determinar más fácilmente la
periocidad de las modulaciones y diagnosticar
problemas tales como:
Rodamientos picados
Engranajes excéntricos o con dientes agrietados
Deterioro de álabes en turbinas
Problemas eléctricos en motores

18. Análisis deVibraciones en Partidas
y Paradas de una Máquina.
Existen ciertos problemas que son más fáciles de
diagnosticar durante el funcionamiento de la maquina, que en un
estado estacionario.
Es el caso de los problemas que generan vibraciones cuyas
frecuencias son función de la velocidad de la máquina. Al
disminuir ésta, dichas componentes van disminuyendo en
acorde, por lo que en algún momento coinciden con alguna
frecuencia natural de ella y son amplificadas, evidenciando en ese
instante en forma más clara el problema.

19. Para esto se analiza los gráficos de la amplitud y fase de algunas
componentes vibratorias en función de la velocidad de rotación
de la máquina.
Estos gráficos se denominan a veces gráficos de Bodé. Otro
gráfico que también se utiliza para este análisis es el diagrama
en cascada.
Este gráfico tridimensional muestra espectros vibratorios para
diferentes velocidades de rotación de la máquina.

20. Transformadas tiempo-frecuencia
Esto se consigue con las distribuciones o transformadas
tiempo-frecuencia.
Las transformadas tiempo-frecuencia son análisis
tridimensionales amplitud-tiempo-frecuencia, es decir,
segrega una nueva dimensión (el tiempo) a la clásica FFT.

21. NORMATIVA EXISTENTE EN EL ANALISIS
DE
VIBRACIONES
1. Respecto a las máquinas rotatorias.
• La normativa actual existente da criterios de evaluación de la severidad
vibratoria respecto a:
 La condición operacional de la máquina
 Ensayos de aceptación de máquinas.
• ISO 10816-1. "Las vibraciones mecánicas. Evaluación de las máquinas por medio
de mediciones de las vibraciones de piezas no giratorias”.
 Establece los parámetros a medir, procedimientos, instrumentación y
condiciones de operación recomendada para tomar las mediciones.
• Para las máquinas con descansos hidrodinámicos, que es el caso en general de
máquinas críticas grandes, esta normativa ISO 10816 es complementada con el
estándar ISO 7919-1: " Las vibraciones mecánicas de las máquinas no
reciprocantes. Medición de ejes giratorios y los criterios de evaluación”.

22. 2. Respecto a máquinas con movimiento alternativo
 En el caso de máquinas con movimiento alternativo los estándares
existentes para evaluar la severidad de sus vibraciones tienen objetivos
diferentes que para el caso de las máquinas rotatorias.
 ISO 10816-1. "Las vibraciones mecánicas. Evaluación de las máquinas por
medio de mediciones de las vibraciones de piezas no giratorias”.
 Parte 6: Máquinas Reciprocantes con potencia por encima de 100 kW".
 La normativa evalúa la severidad vibratoria no para considerar el efecto
sobre la máquina misma, sino que considera el efecto que ella tiene en
elementos montados sobre la máquina (bombas, intercambiadores de
calor, instrumentos, etc.) y los conectados a ella (tuberías, fundaciones,
etc.).

23. 3. Respecto a las estructuras
 Existen normativas al respecto, tales como ASA 95-1990 ó
ANSI S2.47:
"American National Standard.Vibraciones de los edificios.
Directrices para la medición de vibraciones y evaluación de
sus efectos en los edificios”.
 Esta normativa es solamente cualitativa. Indica los
diferentes factores como los diferentes tipos de estructuras
o edificios existentes, las magnitudes y métodos de
medición que pueden ser usados y los diferentes
procedimientos de cálculo a utilizar para evaluar las
vibraciones medidas.
 El hecho de que la normativa sea solo cualitativa es a razón
de que en las estructuras, las dimensiones relativas en las
tres direcciones pueden variar grandemente.

24. 4. Respecto a las personas
 La norma más importante y ampliamente conocida es la norma ISO 2631:
"Vibraciones mecánicas y choques. Evaluación de la exposición humana a las
vibraciones transmitidas al cuerpo entero”.
 Este estándar define y da valores numéricos para los límites de exposición a los
que puede estar sometido un ser humano. Estos límites establecen valores que
permiten cuantificar diferentes efectos de las vibraciones sobre el individuo:
 Daño en la salud o seguridad de las personas.
 Disminución de la eficiencia en el trabajo.
 Disminución del confort de la persona.
 Esta norma se utiliza para evaluar la severidad vibratoria la aceleración RMS
entre 1 y 80 (Hz). Limita el nivel vibratorio de acuerdo a la frecuencia de la
vibración.
 Los valores más bajos corresponden a los rangos de frecuencia donde se
encuentran las frecuencias naturales de vibrar de los diferentes órganos del ser
humano. Por ejemplo, la frecuencia natural longitudinal (de cabeza a pies) de un
ser humano se considera que está entre 4 y 8 (Hz). Las transversales (espalda a
pecho y de derecha a izquierda) están entre 1 y 2 (Hz).

25. Bibliografía
• Saavedra, P. Análisis de vibraciones nivel II. Facultad de
Ingeniería. Universidad de Concepción. Chile (1997).
• http://www.aaende.org.ar/sitio/biblioteca/material/CON
FCHILE.pdf
• Revista facultad de ingeniería universidad de Antioquia.
Medellín. Abril/Junio 2007. No.40. ISSN 0120-6230.

26. GRACIAS