Este documento describe el análisis de vibraciones para el mantenimiento predictivo de maquinaria industrial. Explica que las mediciones de vibración permiten identificar defectos incipientes y reducir costos de reparación. Detalla los diferentes tipos de vibraciones que indican fallos como desalineamientos de ejes o problemas en rodamientos, y recomienda medir las vibraciones axiales y radiales en puntos clave usando equipos precisos.

1. Análisis de vibraciones
para el mantenimiento
predictivo
Gabriel López Solar
La correcta interpretación de las medidas de vibraciones en la maquinaria
industrial permite minimizar las averías en estado latente y reducir
los costes de las reparaciones

2. Hay que tener en cuenta que todas las – Desalineación angular: se produce ciones creadas en el motor, por fallo en
máquinas vibran, debido a las tolerancias cuando los ejes no están paralelos en- los rodamientos del mismo, o las produ-
inherentes a cada uno de sus elementos tre sí, es decir, entre los ejes existe un cidas por un mal acoplamiento entre
constructivos. Estas tolerancias propor- pequeño ángulo. Este tipo de desali- equipos que transmiten las vibraciones a
cionan a una máquina nueva una vibra- neación generará una vibración axial todo el bloque.
ción característica básica mediante la cual (figura 2).
comparar futuras vibraciones para su En conclusión, se puede decir que si Acoplamientos
correcta evaluación. Máquinas similares, en un acoplamiento se notan niveles ele- En los acoplamientos entre ejes, como
funcionando en buenas condiciones, ten- vados de vibraciones del tipo radial (per- pueden ser las bombas o los generado-
drán similares características de vibra- pendicular al eje), casi con toda seguridad res, se deberán tomar las medidas, den-
ciones. sufre una desalineación paralela de los tro de las posibilidades existentes, tanto
Un cambio en la vibración básica de ejes acoplados. axiales como radiales a ambos lados del
una máquina, funcionando en condicio- Si se miden niveles anormales de acoplamiento.
nes normales, será indicativo de que vibraciones del tipo axial (paralelo al eje), Si en un acoplamiento se notan nive-
algún defecto incipiente se está dando en se puede asegurar con poco margen de les elevados de vibraciones del tipo radial
alguno de sus elementos. error que ese acoplamiento sufre una desa- (perpendicular al eje), es señal de que
Diferentes tipos de fallos dan lugar a lineación angular de los ejes acoplados. puede sufrir una desalineación paralela
diferentes tipos de cambio de vibración de los ejes.
característica de la máquina. Falta de apriete en los elementos de unión Si se miden niveles anormales de
Si al realizar las mediciones se observan vibraciones del tipo axial (paralelo al eje),
Máquinas rotativas niveles de vibración anormales, antes de se puede asegurar que ese acoplamiento
Un tren de maquinaria consiste en una realizar cualquier otra medición, se debe sufre una desalineación angular de los
fuente de potencia (motor eléctrico), comprobar que los elementos de apoyo ejes.
unos acoplamientos intermedios (correas, o unión están bien sujetos y no sufren
embragues, cajas de cambio, etc.) y toda holgura. Si este fallo existiera se produ- Equipos de medida
una serie de elementos móviles como cirían vibraciones sin que la máquina Actualmente, en el mercado existen apa-
bombas, ventiladores, etc. estuviera averiada. ratos con una gran precisión en la medida,
Todo elemento de un tren de maqui- Si se tuviera sospecha de que los ancla- y de relativo bajo precio.
naria genera fuerzas dinámicas durante jes están en malas condiciones, se debe- Estos aparatos suelen medir las vibra-
el funcionamiento de la máquina. Cada rán tomar medidas, tanto axiales como ciones en unidades de desplazamiento
una de estas fuerzas dará lugar a fre- radiales, en los puntos de unión o ancla- (mm), velocidad (mm/s) y de aceleración
cuencias de vibración, que identificarán jes, ya que puede que no absorban bien de la vibración (mm/s), tanto en valores
a los distintos elementos de la máquina. las vibraciones existentes en el tren de medios (RMS) como en valores de pico
Si todos los elementos de una máquina maquinaria. (pk-pk).
están unidos entre sí, las frecuencias de Una correcta utilización de estos apa-
vibración de cada uno de los componen- Monitorizado de máquinas ratos, como es lógico, mejora notable-
tes de la misma se transmitirán en su tota- mente el control de los equipos, pudiendo
lidad. Motores eléctricos así realizar un mantenimiento predictivo
Los motores eléctricos son frecuente- con buenos resultados y mínimos gastos.
Causas más comunes de fallo mente utilizados como motor principal
en procesos de fabricación. Métodos de medida de
Fallos en acoplamientos En los motores (figura 3), tanto hori- vibraciones para máquinas
zontales como verticales, se deben tomar,
Desequilibrios siempre dentro de nuestras posibilidades, Medida de vibraciones severas
No es necesario que exista un desequili- dos mediciones radiales (perpendicular Un procedimiento para localizar el
brio mecánico real, para que exista un de- al eje) y una axial (paralela al eje), en am- desequilibrio de máquinas rotativas, es
sequilibrio en la máquina. La inestabi- bos extremos del motor, es decir, a ambos la medida de velocidad de vibración o
lidad aerodinámica o hidráulica, también lados del eje del rotor; aunque a veces, también llamado vibración severa. Este
puede crear una condición de desequili- con sólo una medida radial en cada lado, método es la medida de la energía que
brio en la máquina. se pueden detectar también los fallos exis- produce la vibración.
tentes. Los distintos niveles de vibración
Desalineamiento En estos motores son muy usuales las recomendables se recogen en la norma
Es el defecto más usual en la industria. vibraciones de carácter radial, que indi- ISO 10816-1. En la tabla 1 se represen-
El desalineamiento se produce entre dos can un defecto en los rodamientos. tan los niveles de vibración según el tipo
ejes conectados mediante acoplamien- Si estos defectos son superiores a los de máquina.
tos. También puede existir entre los coji- niveles tolerables, se deben cambiar los – Grupo K: motores eléctricos hasta
netes de un eje sólido, o entre otros dos rodamientos con la mayor celeridad posi- 15 kW.
puntos de la máquina. ble, ya que este defecto mecánico puede – Grupo M: motores eléctricos de 15
– Desalineación paralela: se presenta derivar en un problema más grave, tanto a 75 KW.
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entre dos ejes entre sí cuando no están de carácter mecánico como eléctrico. – Grupo G: grandes motores.
en el mismo plano. Este tipo de desali- En los motores acoplados a otros – Grupo T: turbomáquinas.
neación generará una vibración radial equipos, como bombas o generadores, es La medida se debe realizar en el rango
(figura 1). importante saber diferenciar las vibra- de velocidad y en modo RMS.
Técnica Industrial 255 - Diciembre 2004 25

3. 28
18 INACEPTABLE
11
7
V. severa mm/s
4,5 PERMISIBLE
2,8
1,8 UTILIZABLE
1,1
0,7
0,45 BUENO
0,28
Grupo K Grupo M Grupo G Grupo T
Tabla 1.
α
Desalineamiento paralelo Desalineamiento angular
Figura 1. Figura 2.
Motor vertical, motor horizontal y bomba horizontal.
Medida de vibraciones en motores
RADIAL 1 alternativos
RADIAL 2
Los motores alternativos, como los
motores de combustión y los compreso-
res, se caracterizan por disponer de ele-
mentos en movimiento. La vibración de
AXIAL estos elementos es más grande que la
vibración de los motores rotativos.
En la tabla 2 se indica la clasificación
de los niveles de vibración según el tipo
RADIAL 2’ RADIAL 1’ de motor alternativo.
Esta clasificación tiene el siguiente
significado:
A Máquinas nuevas.
B Máquinas de funcionamiento continuo.
C No aconsejable su uso para funciona-
Figura 3. miento continuo.
Nivel de Máxima vibración Clase de máquina
vibración Desplazamiento Velocidad aceleración
1 2 3 4 5 6 7
severa micrómetros RMS mm/s RMS mm/s2
1.1 <17.8 <1.12 <1.76
1.8 <28.3 <1.78 <2.79 A/B A/B A/B
2.8 <44.8 <2.82 <4.42
4.5 <71.0 <4.46 <7.01 A/B A/B
7.1 <113 <7.07 <11.1 C A/B
11 <178 <11.1 <17.6 C A/B
18 <283 <17.8 <27.9 C
28 <448 <28.2 <44.2 C
45 <710 <44.6 <70.1 D D D C
71 <1125 <70.7 <111 D C
112 <1784 <112 <176 D D C
180 >1784 >112 >176 D
Tabla 2.
26 Técnica Industrial 255 - Diciembre 2004

4. D Alta vibración, los daños en la máquina
no son excluibles.
Ejemplo de medida de vibraciones Radial 1
Se dispone de un motor de 45 kW aco- Radial 2
plado a una bomba (figura 4). Tras la Radial
medición de vibraciones, lo cual está pre- Axial 1
sente en el plan de mantenimiento, se Axial
detectan los siguientes valores de vibra-
ciones en mm/s:
Radial . . . . . . . . . . . . . . . . .3,5 mm/s
Radial 1 . . . . . . . . . . . . . .13,8 mm/s
Radial 2 . . . . . . . . . . . . . . . .10 mm/s
Motor Bomba
Axial 1 . . . . . . . . . . . . . . . .6,1 mm/s
Axial . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 mm/s Figura 4.
El motor es del grupo M, por lo que
tiene un valor límite de 7 mm/s. Se comprueba si existe desalineamiento Bibliografía
Los niveles altos de vibraciones se paralelo, es decir, con valores elevados de Glenn D. Introducción a la vibración en máquinas.
presentan en las medidas radiales del vibraciones radiales. Hay valores altos en White, Predict-DL I 1997.
Introducción al fenómeno de las vibraciones mecáni-
motor. la zona del motor, pero no en la bomba, cas. Curso de doctorado. Departamento de inge-
Tras comprobar las vibraciones en los por lo que no se presenta este tipo de des- niería mecánica, energética y de materiales. Univer-
anclajes del motor y cerciorarse que los equilibrio. sidad de Navarra.
niveles de las mismas no son excesivos, Tras analizar todos los datos recogidos
se comprueba si se presenta alguno de se toma la decisión de abrir el motor y com-
los casos más habituales de desalinea-
miento en el acoplamiento, es decir,
probar el estado de los rodamientos. Como
era de esperar, están en mal estado, lo
AUTOR
Gabriel López Solar
angular o paralelo. que producía unos niveles altos de vibra- gabriel.lopez@astander.es
Como se ha descrito en este artículo, ciones radiales sólo en el motor. Ingeniero técnico industrial, especialidad en electri-
la muestra más evidente que indica un des- Estos rodamientos giraban de forma cidad por la E.T.S.I.I. de la universidad de Cantabria.
alineamiento en el acoplamiento del tipo incorrecta, provocando que el eje rodara Desde octubre del 2002 hasta el presente perte-
angular son valores elevados de vibracio- de forma excéntrica, provocando este tipo nece al servicio de mantenimiento de Astilleros de
Santander (Astander).
nes en la medida axial. Éste no es el caso. de vibraciones.