Hay que tener en cuenta que todas lasmquinas vibran, debido a
las toleranciasinherentes a cada uno de sus elementosconstructivos.
Estas tolerancias propor-cionan a una mquina nueva una vibra-cin
caracterstica bsica mediante la cualcomparar futuras vibraciones
para sucorrecta evaluacin. Mquinas similares,funcionando en buenas
condiciones, ten-drn similares caractersticas de vibra-ciones.
Un cambio en la vibracin bsica deuna mquina, funcionando en
condicio-nes normales, ser indicativo de quealgn defecto incipiente
se est dando enalguno de sus elementos.
Diferentes tipos de fallos dan lugar adiferentes tipos de cambio
de vibracincaracterstica de la mquina.
Mquinas rotativas
Un tren de maquinaria consiste en unafuente de potencia (motor
elctrico),unos acoplamientos intermedios (correas,embragues, cajas
de cambio, etc.) y todauna serie de elementos mviles comobombas,
ventiladores, etc.
Todo elemento de un tren de maqui-naria genera fuerzas dinmicas
duranteel funcionamiento de la mquina. Cadauna de estas fuerzas dar
lugar a fre-cuencias de vibracin, que identificarna los distintos
elementos de la mquina.
Si todos los elementos de una mquinaestn unidos entre s, las
frecuencias devibracin de cada uno de los componen-tes de la misma
se transmitirn en su tota-lidad.
Causas ms comunes de fallo
Fallos en acoplamientos
Desequilibrios
No es necesario que exista un desequili-brio mecnico real, para
que exista un de-sequilibrio en la mquina. La inestabi-lidad
aerodinmica o hidrulica, tambinpuede crear una condicin de
desequili-brio en la mquina.
Desalineamiento
Es el defecto ms usual en la industria.El desalineamiento se
produce entre dosejes conectados mediante acoplamien-tos. Tambin
puede existir entre los coji-netes de un eje slido, o entre otros
dospuntos de la mquina.
Desalineacin paralela: se presentaentre dos ejes entre s cuando
no estnen el mismo plano. Este tipo de desali-neacin generar una
vibracin radial(figura 1).
Desalineacin angular: se producecuando los ejes no estn
paralelos en-tre s, es decir, entre los ejes existe unpequeo ngulo.
Este tipo de desali-neacin generar una vibracin axial(figura
2).
En conclusin, se puede decir que sien un acoplamiento se notan
niveles ele-vados de vibraciones del tipo radial (per-pendicular al
eje), casi con toda seguridadsufre una desalineacin paralela de
losejes acoplados.
Si se miden niveles anormales devibraciones del tipo axial
(paralelo al eje),se puede asegurar con poco margen deerror que ese
acoplamiento sufre una desa-lineacin angular de los ejes
acoplados.
Falta de apriete en los elementos de unin
Si al realizar las mediciones se observanniveles de vibracin
anormales, antes derealizar cualquier otra medicin, se
debecomprobar que los elementos de apoyoo unin estn bien sujetos y
no sufrenholgura. Si este fallo existiera se produ-ciran
vibraciones sin que la mquinaestuviera averiada.
Si se tuviera sospecha de que los ancla-jes estn en malas
condiciones, se debe-rn tomar medidas, tanto axiales comoradiales,
en los puntos de unin o ancla-jes, ya que puede que no absorban
bienlas vibraciones existentes en el tren demaquinaria.
Monitorizado de mquinas
Motores elctricos
Los motores elctricos son frecuente-mente utilizados como motor
principalen procesos de fabricacin.
En los motores (figura 3), tanto hori-zontales como verticales,
se deben tomar,siempre dentro de nuestras posibilidades,dos
mediciones radiales (perpendicularal eje) y una axial (paralela al
eje), en am-bos extremos del motor, es decir, a amboslados del eje
del rotor; aunque a veces,con slo una medida radial en cada lado,se
pueden detectar tambin los fallos exis-tentes.
En estos motores son muy usuales lasvibraciones de carcter
radial, que indi-can un defecto en los rodamientos.
Si estos defectos son superiores a losniveles tolerables, se
deben cambiar losrodamientos con la mayor celeridad posi-ble, ya
que este defecto mecnico puedederivar en un problema ms grave,
tantode carcter mecnico como elctrico.
En los motores acoplados a otrosequipos, como bombas o
generadores, esimportante saber diferenciar las vibra-
ciones creadas en el motor, por fallo enlos rodamientos del
mismo, o las produ-cidas por un mal acoplamiento entreequipos que
transmiten las vibraciones atodo el bloque.
Acoplamientos
En los acoplamientos entre ejes, comopueden ser las bombas o los
generado-res, se debern tomar las medidas, den-tro de las
posibilidades existentes, tantoaxiales como radiales a ambos lados
delacoplamiento.
Si en un acoplamiento se notan nive-les elevados de vibraciones
del tipo radial(perpendicular al eje), es seal de quepuede sufrir
una desalineacin paralelade los ejes.
Si se miden niveles anormales devibraciones del tipo axial
(paralelo al eje),se puede asegurar que ese acoplamientosufre una
desalineacin angular de losejes.
Equipos de medida
Actualmente, en el mercado existen apa-ratos con una gran
precisin en la medida,y de relativo bajo precio.
Estos aparatos suelen medir las vibra-ciones en unidades de
desplazamiento(mm), velocidad (mm/s) y de aceleracinde la vibracin
(mm/s), tanto en valoresmedios (RMS) como en valores de
pico(pk-pk).
Una correcta utilizacin de estos apa-ratos, como es lgico,
mejora notable-mente el control de los equipos, pudiendoas realizar
un mantenimiento predictivocon buenos resultados y mnimos
gastos.
Mtodos de medida de
vibraciones para mquinas
Medida de vibraciones severas
Un procedimiento para localizar eldesequilibrio de mquinas
rotativas, esla medida de velocidad de vibracin otambin llamado
vibracin severa. Estemtodo es la medida de la energa queproduce la
vibracin.
Los distintos niveles de vibracinrecomendables se recogen en la
normaISO 10816-1. En la tabla 1 se represen-tan los niveles de
vibracin segn el tipode mquina.
Grupo K: motores elctricos hasta15 kW.
Grupo M: motores elctricos de 15a 75 KW.
Grupo G: grandes motores. Grupo T: turbomquinas.La medida se
debe realizar en el rango
de velocidad y en modo RMS.
Tcnica Industrial 255 - Diciembre 2004 25
AG
E F
OTO
STO
CK
D Alta vibracin, los daos en la mquinano son excluibles.
Ejemplo de medida de vibraciones
Se dispone de un motor de 45 kW aco-plado a una bomba (figura
4). Tras lamedicin de vibraciones, lo cual est pre-sente en el plan
de mantenimiento, sedetectan los siguientes valores de vibra-ciones
en mm/s:
Radial . . . . . . . . . . . . . . . . .3,5 mm/sRadial 1 . . . .
. . . . . . . . . .13,8 mm/sRadial 2 . . . . . . . . . . . . . . .
.10 mm/sAxial 1 . . . . . . . . . . . . . . . .6,1 mm/sAxial . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .5 mm/sEl motor es del grupo M, por
lo que
tiene un valor lmite de 7 mm/s. Los niveles altos de vibraciones
se
presentan en las medidas radiales delmotor.
Tras comprobar las vibraciones en losanclajes del motor y
cerciorarse que losniveles de las mismas no son excesivos,se
comprueba si se presenta alguno delos casos ms habituales de
desalinea-miento en el acoplamiento, es decir,angular o
paralelo.
Como se ha descrito en este artculo,la muestra ms evidente que
indica un des-alineamiento en el acoplamiento del tipoangular son
valores elevados de vibracio-nes en la medida axial. ste no es el
caso.
Se comprueba si existe desalineamientoparalelo, es decir, con
valores elevados devibraciones radiales. Hay valores altos enla
zona del motor, pero no en la bomba,por lo que no se presenta este
tipo de des-equilibrio.
Tras analizar todos los datos recogidosse toma la decisin de
abrir el motor y com-probar el estado de los rodamientos. Comoera
de esperar, estn en mal estado, loque produca unos niveles altos de
vibra-ciones radiales slo en el motor.
Estos rodamientos giraban de formaincorrecta, provocando que el
eje rodarade forma excntrica, provocando este tipode
vibraciones.
Bibliografa
Glenn D. Introduccin a la vibracin en mquinas.
White, Predict-DL I 1997.
Introduccin al fenmeno de las vibraciones mecni-
cas. Curso de doctorado. Departamento de inge-
niera mecnica, energtica y de materiales. Univer-
sidad de Navarra.
Motor
Radial 1Radial 2
Radial
Axial
Axial 1
Bomba
Figura 4.
AUTORGabriel Lpez Solar
[email protected]
Ingeniero tcnico industrial, especialidad en electri-
cidad por la E.T.S.I.I. de la universidad de Cantabria.
Desde octubre del 2002 hasta el presente perte-
nece al servicio de mantenimiento de Astilleros de
Santander (Astander).
