Mantenimiento Preventivo análisis de vibraciones mecánicas

1. 05/04/2024
Vibraciones mecánicas
Material basado en apuntes del Profesor Pedro Saavedra

2. Conceptos básicos
• Vibración: Un movimiento oscilatorio alrededor de su posición de equilibrio

3. Conceptos básicos
• Frequencia: está definida como el número de ciclos u oscilaciones que efectúa el
cuerpo en cada segundo
𝑓 =
1
𝑇

4. Conceptos básicos
• Medición de la vibración

5. ¿Dónde medir?
• Debe tenerse presente que las vibraciones en las máquinas se generan por la
acción de fuerzas variables (o dinámicas) en ellas. Estas fuerzas dinámicas se
generan en el rotor de la máquina generando vibraciones en él. Estas vibraciones
son transmitidas a la carcasa y soportes de la máquina, los cuales vibran con
diferentes valores dependiendo de la rigidez del elemento sobre el que se mide la
vibración.
• Entonces, si se obtiene diferentes valores en distintos puntos sobre la máquina
¿dónde medir para evaluar la severidad de las vibraciones?

6. ¿Dónde medir?
La respuesta es: se debe medir vibraciones en puntos que sean representativos de las
vibraciones del rotor de la máquina.

7. ¿Dónde medir?

8. Vibración
• Desplazamiento vibratorio
• Velocidad vibratoria
• Aceleración vibratoria

9. Fases

10. Espectro vibratorio

11. Espectro vibratorio

12. ¿Qué magnitud se debe monitorear: desplazamiento,
velocidad o aceleración?
Para evaluar severidad vibratoria:
• Desplazamiento RMS para vibraciones con frecuencia bajo 10 Hz
• Velocidad RMS para vibraciones con frecuencias entre lo0s 10 y 1000 Hz
• Aceleración RMS para vibraciones con frecuencias sobre los 1000 Hz
En análisis frecuencial:
En general se analiza la velocidad a pesar que lo que se mide es aceleración.
Para diagnosticar fallas que generan vibración de alta frecuencia se utiliza
aceleración y problemas de baja frecuencia desplazamiento.

13. Frecuencias naturales

14. Aplicaciones de la medición de las frecuencias
naturales en la determinación
del deterioro de máquinas y estructuras

15. Principios de adquisición de datos

16. Transformada de Fourier

17. Transformada de Fourier

18. Transformada discreta de Fourier
• Es una aproximación numérica de la transformada de Fourier apropiada para
realizar el cálculo en el computador. Respecto a la transformada de Fourier la
transformada discreta realiza dos aproximaciones:
• Calcula el espectro a partir de un registro de vibraciones de longitud T, finito. Esto,
de utilizar para el cálculo no una longitud de señal infinita, sino que una longitud
finita, se llama truncación de la señal
• Realiza el cálculo con valores discretos de la señal (digitalización de la señal), que
es la señal guardada en la memoria del recolector de datos

19. Transformada discreta de Fourier
• Toma N puntos discretos en ella que se designan por X(1), X(2), ... X(N). Estos
puntos en la forma de la onda están separados entre ellos por ∆t , llamado
intervalo de discretización de la señal temporal.
• Luego aplica la transformada discreta de Fourier para obtener un espectro
compuesto por NL líneas discretas en el espectro: X(1), X(2), ... X(N/2), los cuales
quedan separados entre ellos por ∆f (resolución en frecuencia).
• La relación entre el número de líneas en el espectro y el número de puntos
discretos tomados por el recolector en la señal temporal(o forma de onda) es:

20. Transformada rápida de Fourier
• Es un algoritmo más eficiente para calcular la transformada discreta de Fourier.

21. Ejemplo

22. Ecuaciones importantes

24. Problemas con el uso de la FFT
• Aliasing
La frecuencia con que el recolector toma puntos en la forma de onda medida se
llama frecuencia de muestreo fs. El aliasing se genera cuando se utiliza una
frecuencia de muestreo inadecuada, la frecuencia de muestreo tiene que ser mayor
que el doble de la máxima frecuencia que esté presente en la señal medida, es
decir:

25. Aliasing

26. Aliasing

27. Ejemplo
• Considere un espectro de 6400 líneas y fmax=20kHz determine:
• Número de puntos en el tiempo
• Resolución en frecuencias
• Tiempo de la forma de onda
• Intervalo de muestreo
• Frecuencia de muestreo