Tecnologgg yía de diagnóstico y análisis de fallasdiagramasde.com/diagramas/otros/Capitulo_III_2010_vibraciones.pdf · • Impactos (Spikes de energía): Backlash, Engranaje desastillado,

Tecnología de diagnóstico y g g yanálisis de fallas

Técnico Universitario Industrial con Mención en Mecánica deTécnico Universitario Industrial con Mención en Mecánica de Mantenimiento

Unidad N°3: Inspección por análisis de vibración á i t t ien máquinas rotatorias

¿Qué es la vibración?

E té i i l ib ió i i t• En términos simples una vibración es un movimiento oscilatorio de pequeña amplitud.

• Todos los cuerpos tienen su forma particular de vibrar.

• Luego, la señal vibratoria captada de una máquina, d l d l ib ió d / dcorresponde a la suma de la vibración de c/u de sus

componentes.

Componentes de la vibraciónComponentes de la vibración

C t í ti d• Características de una señal de vibración:

Amplitud– Amplitud.– Frecuencia.

F– Fase.– Forma de vibrar.

Angulo de faseAngulo de fase

Forma de la vibraciónForma de la vibración

• La forma de la vibración es la forma de curva directa desplegada• La forma de la vibración es la forma de curva directa desplegada en un osciloscopio que puede ser separada dentro de dos categorias:

– Presentación en base de tiempo.– Presentación orbital u órbita– Presentación orbital u órbita.

Valores de vibraciónValores de vibración

Vibración CompuestaVibración Compuesta

Transformada de FourierTransformada de Fourier

Composición de la cadena de medición

• Vibración mecánica: Corresponde a la parte mecánica de la cadena, es el fenómeno físico a medir e interpretare interpretar.

• Etapa Transductora: Corresponde a la etapa en la que el sensor capta el fenómeno físico a medir yque el sensor capta el fenómeno físico a medir, y transforma la magnitud sensada en una señal eléctrica, que tiene una relación de proporcionalidad con la magnitud medida.

Tipos de sensoresp

ó• Idealmente el sensor debería reproducir la situación real de la

Problemas de elección• Nivel de ruido

R d f isituación real de la magnitud medida, de forma totalmente exacta, cosa que

l lid d

• Rangos de frecuencia no corresponden

• Medición con errores deen la realidad no ocurre.• pero debemos tratar de

lograr que este valor se

Medición con errores de procedimientos, etc.

lograr que este valor se acerque lo más posible a la realidad.

• No sirve de nada tener el resto de la cadena en condiciones óptimas y tenercondiciones óptimas y tener personal idóneo.

Tipos de sensoresp

• Sensor de Desplazamiento• Sensor de Desplazamiento sin contacto:– Entrega la distancia que existe

entre el eje y el sensor, su unidad de medida es el valor pico a pico y la sensibilidad

l d 200 ( V/ ill )general es de 200 (mV/mills) lo que significa que si el sensor mide un d l i t i i ddesplazamiento pico a pico de 1 (mils), entonces, tendremos un voltaje de salida de 200 mVmV.

Tipos de sensoresp

• Sensor de Desplazamiento• Sensor de Desplazamiento sin contacto:– Entrega la distancia que existe

entre el eje y el sensor, su unidad de medida es el valor pico a pico y la sensibilidad

l d 200 ( V/ ill )general es de 200 (mV/mills) lo que significa que si el sensor mide un d l i t i i ddesplazamiento pico a pico de 1 (mils), entonces, tendremos un voltaje de salida de 200 mVmV.

Sensor de desplazamiento psin contacto

El á 2 l• El sensor entregará 2 valores importantes:– Uno DC, (GAP) que es el ( ) q

valor medio de la distancia entre el sensor y el eje.

– Uno variable (AC) que ( ) qindicará la vibración propiamente tal del eje.

• Tiene un rango de frecuenciasTiene un rango de frecuencias reducido (aprox. 60.000 cpm).

• Presenta problemas de RUN OUTOUT

Tipos de sensoresp

• Sensor Velocidad:• Sensor Velocidad:– Por lo general, casi todos los

velocímetros son acelerómetros ( i lé t i ) i t l(piezoeléctricos) que integran la señal para entregar velocidad.

– Una Masa fija a un imán induce f l t t iuna fuerza electromotriz

proporcional a la velocidad del fenómeno que registran.

– Rango restringido de medición, [700; 90.000 cpm].

– Este sensor no necesita procesamiento de la señal, ni que sea alimentado externamente para general la

l didseñal medida.

Tipos de sensoresp

• Acelerómetros:• Acelerómetros:– Por lo general se usan los

acelerómetros piezoeléctricos.

– Usan materiales cerámicos como el cuarzo que tienen distribución asimétrica de la carga.

– Al someterse a una vibración generan una señal eléctrica proporcional a la aceleración de la masa M que se encuentra unida a los discos de cuarzo.

– Si bien es cierto, también puede generar su señal sin intervención, esta es muy baja y debe acondicionarse

Tipos de sensoresp

• Sensor Velocidad:• Sensor Velocidad:– Por lo general, casi todos los

velocímetros son acelerómetros ( i lé t i ) i t l(piezoeléctricos) que integran la señal para entregar velocidad.

– Una Masa fija a un imán induce f l t t iuna fuerza electromotriz

proporcional a la velocidad del fenómeno que registran.

– Rango restringido de medición, [700; 90.000 cpm].

– Este sensor no necesita procesamiento de la señal, ni que sea alimentado externamente para general la

l didseñal medida.

Criterios para seleccionar un sensor

f• Rango de frecuencias.• Sensibilidad típica: Razón

entre el voltaje de salida y

• Rango dinámico: Rango de amplitudes, en el que el sensor entrega unaentre el voltaje de salida y

la vibración que provoca esa salida, por ejemplo una

sensor entrega una respuesta lineal.

• Sensibilidad a la humedad: sensibilidad de 100 mV/g, significa, por cada “g” de aceleración el sensor

sensores herméticos.• Sensibilidad magnética.

aceleración, el sensor indicará una salida de 100 mV.

• Temperatura admisible.

Analizadores de vibracionesAnalizadores de vibraciones• Existen múltiples equipos que

permiten analizar vibraciones:– Recolector-analizador:

U l• Uso general.– Sistema escaneados:

• Ventiladores.• Sopladores.• Bombas.

Sistema de monitoreo continuo:– Sistema de monitoreo continuo:• Turbinas.• Tren principal de bombas.• Equipos estratégicos

Factores a considerar para escoger un recolector

°• Número de líneas: N° de divisiones que tendrá el espectro.espectro.– Por lo general, van desde

100 a 6.400 líneas.• Resolución en frecuencias:

Nf

f max=Δ

• N° de Bits: Exactitud en amplitud

líneasN

12Re −= nsoluciónamplitud, 2Re =solución

Mejora de Resolución en frecuencias

• Existen 3 opciones:

• Aumentar el número de líneas:– Por lo general, en una ruta se usan 800 líneas de las 6.400

que se tienen disponibles.

Di i i l f i á i• Disminuir la frecuencia máxima:– Análogo a aplicar un filtro pasa bajo.

• Aplicar zoom:• Aplicar zoom:– Vale decir, concentrar todas las líneas del espectro solo en el

intervalo de frecuencias de interés. (por ejemplo rotura de (p j pbarras en motor eléctrico)

Cadena de MediciónCadena de Medición

f• Envío de la información– Quien recolecta la información generalmente no es quien

diagnostica.diagnostica. • Decisión:

– Recepción de antecedentes, evaluación y emisión de diagnóstico.

• Ejecución del diagnóstico:– Planificación de detención.– Generación de ordenes de trabajo.– Petición de repuestos– Petición de repuestos.

Monitoreo de equipos

C f Base de datos• Clasificación de equipos de planta.– Equipos críticos

Base de datos

Á 2Á ÁEquipos críticos.– Equipos normales.– Equipos estratégicos

Definición de rutas

Área 2Área 1 Área n

– Equipos de bajo impacto• Definición de rutas:

– Por tipo de equipos

Equipo 1 Equipo 2 Equipo m

– Por tipo de equipos.– Por ubicación geográfica.

• Caldera críticos.C ld l

Punto 1Punto 2Punto k

Set Parameters Límites de alarma

• Caldera normales.

Límites de alarma, niveles de alerta y falla

41 BOMBA LAVADOR PRIMARIO41 - BOMBA LAVADOR PRIMARIO41 23 057 -M2A DESCANSO 2 MOTOR

Trend Display of Overall Value

6

7

FAULT -- Baseline -- Value: .501 Date: 09-May-94 5

mm

/Sec

3

4

PK V

eloc

ity in

m

ALERT

1

2

P

0 1000 2000 3000 40000

Days: 09-May-94 To 08-Ago-0

Date: Time: Ampl:

08-Ago-03 09:26:04

4 524Days: 09 May 94 To 08 Ago 0 Ampl: 4.524

Composición del pespectro vibratorio


Límite de alarma -Análisis envolvente

Optimización del sistema d itde monitoreo

• Establecer acuerdos con proveedores y fabricantes:– Entrega de información necesaria para análisis y

diagnóstico.G ió d d d t ió d á i– Generación de acuerdos de aceptación de máquinas.

Evaluación de la mantención por medio de indicadores• Evaluación de la mantención por medio de indicadores– Porcentaje de paradas no programadas.

Razón de costos de mantención a costos de– Razón de costos de mantención a costos de producción.

– Costos de mantención por unidad de potencia p pgenerada/consumida. (KW).


Análisis de un espectro vibratorio

Có li t ib t i ?• ¿Cómo analizar un espectro vibratorio?• Relacionar en forma precisa la frecuencia de las

vibraciones con la velocidad de rotación de la máquinavibraciones con la velocidad de rotación de la máquina.• Determinar para cada componente (frecuencia)

vibratoria o grupos de componentes, la causa que la(s) g p p q ( )genera. Se debe recordar que las vibraciones pueden provenir de:

• Vibraciones propias al funcionamiento de la• Vibraciones propias al funcionamiento de la máquina: Componentes a la frecuencia de paso de los álabes en turbomáquinas (fp= número de álabes x q ( pRPM), componentes a la frecuencia de engrane en reductores (fe= número de dientes x RPM), etc.

Análisis de un

Vibraciones generadas por condiciones inapropiadas de

espectro vibratorio• Vibraciones generadas por condiciones inapropiadas de

funcionamiento: Bombas centrífugas que trabajan a bajo flujo, harneros vibratorios con carga desbalanceada, etc.Vib i i t d t á i• Vibraciones provenientes de otras máquinas.

• Vibraciones generadas por fallas en la máquina: Desalineamiento, solturas, rozamientos, etc.

• NOTA: Una forma importante de facilitar el análisis y diagnóstico de fallas es comparar el espectro medido con el g p pEspectro Base, el cual corresponde a aquel que se tomó cuando la máquina estaba funcionando en buenas condiciones (generalmente, máquina recién instalada).

¿Qué buscar en un espectro?

Componentes a la velocidad de rotación de la máquina• Componentes a la velocidad de rotación de la máquina.• Armónicos de la velocidad de rotación.• Frecuencias más bajas de la velocidad de rotación.Frecuencias más bajas de la velocidad de rotación.

Distinguir si se trata de subarmónicos o subsincrónicos (0.48x ≠ 0.5x).

• Familias de armónicos y/o subarmónicos no• Familias de armónicos y/o subarmónicos no relacionados a la frecuencia de rotación. Por ejemplo fe, 2fe, BPFO, etc.Id ifi ió d b d l l• Identificación de bandas laterales.

• Vibraciones de banda ancha.

Técnicas de análisis de vibraciones

1 Análisis Frecuencial:1.- Análisis Frecuencial:• Relacionar en forma precisa la frecuencia de las

vibraciones con la velocidad de rotación de la máquina.q• Determinar las causas que las generan:• Vibraciones propias del funcionamiento de la máquina

(fe fp)(fe, fp)• Vibraciones generadas por condiciones inapropiadas de

funcionamiento.• Vibraciones provenientes de otras máquinas.• Vibraciones generadas por fallas de la máquina.


6364 - Bba. Agua Alimentación Cald63.23.100 -M2A MOTOR LADO ACOPL. AXIAL

Route Spectrum 13-Mar-03 08:44:33

OVERALL= .7636 V-DG PK = 76360.5

0.6 6364 - Bba. Agua Alimentación Cald63.23.100 -M2A MOTOR LADO ACOPL. AXIAL

Analyze Spectrum 13-Mar-03 11:40:36

PK 1 21

1.4

PK = .7636 CARGA = 100.0 RPM = 2991. RPS = 49.84

0 3

0.4

0.5y

in m

m/S

ec PK = 1.21 CARGA = 100.0 RPM = 2994. RPS = 49.90

0.8

1.0

1.2

in m

m/S

ec

0.2

0.3

PK V

eloc

ity

0.4

0.6

PK V

eloc

ity i

0 50 100 150 200 250 3000

0.1

Frequency in kCPM

Freq: Ordr: Spec:

2.986 .998 .144

0 50 100 150 200 250 3000

0.2

Frequency in kCPM

3 Horas después de lubricar

Técnicas de análisis

2 Análisis de Forma de Onda:

de vibraciones2.- Análisis de Forma de Onda:Diferentes formas de ondas en el tiempo producen el mismo espectro

en frecuencias:• Periodicidades: Diferencias entre desalineamiento con solturas o• Periodicidades: Diferencias entre desalineamiento con solturas o,

componentes que parecen ser armónicos en espectro y no lo son.• Impactos (Spikes de energía): Backlash, Engranaje desastillado,

run-outrun out.• Discontinuidades: Lapso de velocidad vibratoria cte. Indica

movimiento libre (implicaría soltura y no rozamiento).• Transcientes: Vibraciones generadas en partidas (10 veces másTranscientes: Vibraciones generadas en partidas (10 veces más

que en régimen) o frecuencias naturales excitadas por impactos.• Truncasión o restricciones: Saturación del analizador o restricciones

de movimiento del rotor. • Vibraciones de baja frecuencia: No pueden ser analizadas por

analizador/recolector, observables en la forma de onda.• Discriminar entre orígenes mecánicos y eléctricos.g y



3 Análisis de la Fase de las Vibraciones:

de vibraciones3.- Análisis de la Fase de las Vibraciones:• Para distinguir problemas con problemas a 1X.• Desbalanceamiento: Diferencia de 90° o 270° entre

vibraciones horizontales y verticales en un mismo descanso. Igual diferencia de fase entre vibración horizontal y vertical, en ambos descansos.

• Eje Doblado: Fases diferentes (Axial 1X) en diferentes puntos de la cara del descanso.

• Desalineamiento: Diferencia de 180° entre vibraciones radiales y/o/ axiales a ambos lados del acoplamiento.

• Resonancia: cambio brusco al variar ligeramente la velocidad.• Polea Excéntrica: Diferencia de fase entre vibraciónPolea Excéntrica: Diferencia de fase entre vibración

horizontal vertical 0 o 180° en descansos de polea.


4 Análisis de órbitas y posición del eje en el descanso:

de vibraciones4.- Análisis de órbitas y posición del eje en el descanso:• Se utilizan 2 transductores montados a 90°.• Tercer sensor que genera punto de referencia con la rotación del

ejeeje.• Surgen dos componentes:• Componente continua, posición media muñón c/r al alojamiento.

C t i bl t l ib ió d l ñó / l• Componente variable, entrega la vibración del muñón c/r al descanso.

• i.- Análisis de la posición radial del eje en el descansoS i l i ió d l j d tá d t id• Se requiere conocer la posición del eje cuando está detenido.

• Las mediciones son referidas a esta posición (GAP).• Aplicaciones:• Determinar la posición y espesor y mínimo de película.• Dirección de cargas adicionales (desalineamiento).• Determinar excesivo juego o desgaste de descansos j g g

hidrodinámicos.



4 Análisis de órbitas y posición del eje en el descanso:

de vibraciones4.- Análisis de órbitas y posición del eje en el descanso:• ii.- Análisis de órbitas• Para dos vibraciones de igual amplitud y diferentes ángulos de fase,

se dibuja la forma de la órbita con cada par coordenada (H V)se dibuja la forma de la órbita con cada par coordenada (H-V).• Vibraciones senoidales c/diferentes amplitudes y desfase 90°, lo

que implica una órbita elíptica.• Interpretación:• Interpretación:• Desalineamiento: fuerza adicional en los descansos. O sea,

comprime (forma análoga a un plátano) o deforma (como un “ocho”) la órbita generadala órbita generada.

• Rozamientos: existen dos tipos de rozamiento:– Parcial: Rotor ocasionalmente contacta parte estacionaria.– Completo: rotor contacta en forma permanente la parte estacionariaCompleto: rotor contacta en forma permanente la parte estacionaria.


5 Análisis de Vibraciones durante Partidas y paradas

de vibraciones5.- Análisis de Vibraciones durante Partidas y paradas• Se deben obtener gráficos, tanto de amplitud como de fase en

función de la velocidad de rotación:• Frecuencia natural: Es la frecuencia a la que el sistema vibra• Frecuencia natural: Es la frecuencia a la que el sistema vibra

libremente.• Resonancia: Frecuencia de las fuerzas dinámicas coincide con una

o más ωno más ωn.• Velocidad Crítica: Velocidades de giro del rotor a los cuales se

producen peaks de amplitud.• Una resonancia sin un peak de amplitud se puede deber a:Una resonancia sin un peak de amplitud, se puede deber a:• Fuerza excitadora resonante pequeña.• Sistema fuertemente amortiguado.• Sensor se encuentra ubicado en punto modal• Sensor se encuentra ubicado en punto modal.


DesbalanceoDesbalanceo

• Es imposible eliminarlo completamente.E d l bl• Es uno de los problemas más comunes en maquinaria rotatoriamaquinaria rotatoria.

• La modelación del desbalanceo es la de una desba a ceo es a de u aexcitación armónica.

• La diferencia de fase entre vertical y horizontal es de 90° ± 20°


• Por lo general el 80% del valor global de la vibración corresponde avibración corresponde a la 1X.

• La direcciónLa dirección predominante es la radial.

• Generalmente la rigidez Ge e a e e a g decambia según el plano en que vibre el equipo.

• Balanceo según ISO 1940 e ISO 5406.





DesalineamientoDesalineamiento

• Al igual que el desbalanceo, es imposible eliminarloimposible eliminarlo completamente.

• Existen dos tipos deExisten dos tipos de desalineamiento:– Paralelo.– Angular.

• Generalmente se encuentra una combinación de ambos.


• Se puede producir por:– Problemas de montaje.

Problemas de operación– Problemas de operación (movimiento de cañerías, asentamiento de f d i t )fundaciones, etc).

• El espectro esperado tendrá armónicos hastatendrá armónicos hasta 3X y, en casos severos, hasta 8X.


• Desalineamiento paralelo tendrá altas vibraciones radialesradiales.

• Desalineamiento angular, tendrá altas vibracionestendrá altas vibraciones axiales.

• Diferencia de fase entre e e c a de ase e elos descansos axiales de 180° indica un desalineamiento.


Soltura MecánicaSoltura Mecánica

• Se puede producir por:– Excesivo juego radial de

los descansoslos descansos – Rotor suelto en el eje o

con un ajuste por i t f i i fi i tinterferencia insuficiente.

– Apriete insuficiente en la camisa del descanso.

– Pernos de sujeción de la máquina a la base sueltos.


• Caracteristicas:– Gran cantidad de

armónicosarmónicos.– Puede confundirse con

desalineamiento severo. – Es posible en soltura

severa, ver armónicos a números enteros de la 1X.

– Forma de la vibración variable.


• Es posible diagnosticar la falla pero para poder encontrarla se deberáencontrarla, se deberá medir tanto amplitud como fase en distintos puntos de la máquina, en la vecindad de la falla, se

d átendrá un comportamiento errático de estas variablesde estas variables.



RoceRoce

• Existe el roce parcial y el total (durante toda la revolución).S l f di lt d li i t• Suele confundirse con soltura o desalinemiento severo.

• La clave está en la forma de la vibración que se• La clave está en la forma de la vibración que se mostrará “Truncada”, debido al roce.

RoceRoce

CorreasCorreas

• Fallas provocadas por imperfecciones en la correa:correa:– solturas.– Zonas duras (blandas) en la ( )

correa.– Desprendimientos en la

correacorrea.– Correa agrietada.

CorreasCorreas

• Polea Excéntrica:– Se produce cuando la

correa gira con respecto acorrea gira con respecto a un punto que no es su centro geométrico.L l ió d f t– La relación de fases entre las direcciones horizontales y verticales en un descanso son de 0° o 180°

Imperfecciones en Correasp

• La frecuencia de la correa es siempre inferior a la de las poleas conductora y conducida. Presencia de múltiplos armónicos de las RPM de la correa

Correas ExcéntricasCorreas Excéntricas

• Se producen altas vibraciones a la 1X de la polea• Se producen altas vibraciones a la 1X de la polea excéntrica.

• Vibración mayor en la línea de los centros de las poleas.y p

Resonancia en correasResonancia en correas

• Se produce cuando la frecuencia natural de la correa• Se produce cuando la frecuencia natural de la correa coincide con la velocidad de alguna de las poleas.

• Se puede solucionar cambiando la tensión en las pcorreas

Correas desalineadasCorreas desalineadas

• Altas vibraciones en la dirección axialAltas vibraciones en la dirección axial, principalmente a la 1X

Bombas y ventiladoresBombas y ventiladores

• Tanto ventiladores como bombas presentarán una componente llamadacomponente, llamada “frecuencia de paso de álabes” que qcorresponderá a la RPM por el número de álabes d l idel equipo.



• Armónicos de la 1X y de la frecuencia de paso de álabes


• Los ventiladores típicamente se desbalancean, por suciedad del fluido o por rotura de un álabe, que es más común en

bombasbombas


• Turbulencia de flujo: El flujo no es constante y se• Turbulencia de flujo: El flujo no es constante y se producirán perturbaciones aleatorias (flujo turbulento) causadas por variaciones de presión y de velocidad.causadas por variaciones de presión y de velocidad.


• Cavitación de bombas: genera vibraciones aleatorias debido al• Cavitación de bombas: genera vibraciones aleatorias, debido al colapso de burbujas sobre los álabes.– Puede destruir el rodete.– Presenta un sonido característico de paso de arena por la bomba

Fallas en rodamientos

• Los software de análisis

Fallas en rodamientos

• Los software de análisis de vibraciones contienen la mayoría de l t í d llas geometrías de los distintos tipos de rodamientos y, por enderodamientos y, por ende sus frecuencias de fallas esperadas.E t f i d• Estas frecuencias de fallas nunca son armónicas de la 1X.armónicas de la 1X.

• Las principales fallas son:

Fallas en rodamientosFallas en rodamientos

• BPFO: Ball Pass Frecuency of• BPFO: Ball Pass Frecuency of the Outer race (frecuencia de paso de los elementos rodantes en la pista externa).)

• BPFI: Ball Pass Frecuency of the Inner race (Frecuencia de paso de los elementos rodantes en la pista interna)rodantes en la pista interna)

• BSF: Fundamental Train Frecuency (Frecuencia de rotación del portaelementosrotación del portaelementos, jaula o canastillo que contiene a los elementos rodantes).

• FTF: Ball Spin Frecuency a Sp ecue cy(Frecuencia de paso de los elementos rodantes, - bolas, rodillos o conos-).


• Espectro con frecuencias de falla en pista externa, según el tipo de rodamiento ingresado al software de análisisde rodamiento ingresado al software de análisis.


• La evolución de las fallas en rodamientos dependerá de muchosdependerá de muchos factores, pero se tendrán por lo general 4 etapas p g pde falla claramente definidas y con vidas

dremanentes esperadas estimadas.

Etapa IEtapa I

• La falla comienza con una grieta microscópica que generalmente se confunde con el ruido eléctrico de fondo.

• Desde que comienza la falla se estima vida remanente en 6 mesesDesde que comienza la falla, se estima vida remanente en 6 meses.

Etapa IIEtapa II

• Al crecer la falla aparecen componentes a frecuencias naturales del rodamiento, generalmente acompañado de bandas laterales.Se estima la vida remanente en 6 meses• Se estima la vida remanente en 6 meses.

Etapa IIIEtapa III

• Aparecen las frecuencias de falla típicas de rodamiento y sus armónicosarmónicos.

Etapa IVEtapa IV

• Aparecen vibración aleatoria de alta frecuencia. La falla catastrófica es inminentees inminente.

Vibraciones en engranajesVibraciones en engranajes

• Al igual que ventiladores y bombas, existirá la “frecuencia de engrane”frecuencia de engrane que es las RPM x en número de dientes del engrane.

• Según la norma AGMA, los sensores deben medir, como mínimo h t l thasta la tercera frecuencia de engrane.


• Consejos para medir en reductores:

Para engranajes rectos la– Para engranajes rectos, la medición más representativa será radial.

– Engranajes helicoidales, medición axial.

– El sensor debe ser ubicadoEl sensor debe ser ubicado LO MÁS CERCA POSIBLE del engranaje.L di ió– La medición en un perno no atenúa de forma importante la señal.


• Espectro normal de un reductor de engranajes

Dientes rotos en engraneDientes rotos en engrane

• Espectro y forma de onda esperado para un engranaje con dientes rotos.con dientes rotos.

Vibraciones en engranajes (b kl h)(backlash)

• Espectro de backlash, con frecuencia de engrane con bandas laterales y excitación a la frecuencia natural debandas laterales y excitación a la frecuencia natural de

los engranes

Desalineamiento en jengranajes

• El desalineamiento en engranajes, siempre mostrará armónicos de la frecuencia natural del engranaje, conarmónicos de la frecuencia natural del engranaje, con

bandas laterales a la velocidad de giro.

Fallas en Motores eléctricosFallas en Motores eléctricos

Fallas en Motores eléctricos

M t i ó i


• Motores sincrónicos: Tienen como principales ventajas la de mantener jla velocidad constante independiente de la carga que se les aplicacarga que se les aplica, además son utilizados cuando se requiere de bajas velocidades y altas potencias.

• Como punto en contra se• Como punto en contra se tiene su bajo torque de partida.


La velocidad de un motor


• La velocidad de un motor sincrónico estará dada por:

• f: Frecuencia de la red a laf: Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina (Hz)

• p: Número de PARES dep: Número de PARES de polos que tiene la máquina (número adimensional)

• n: Velocidad de sincronismon: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto)

Fallas en Motores eléctricosFallas en Motores eléctricos

Ejemplo:Si se tiene una

máquina de cuatro polos (2máquina de cuatro polos (2 pares de polos) conectada a una red de 60 Hz, la máquina operará a 1500 r.p.m.Para motores asincrónicosPara motores asincrónicos existirá la “Frecuencia de Deslizamiento” que hará que los motores giren a un poco menos que la velocidad sincrónicavelocidad sincrónica

Motores asincrónicosMotores asincrónicos

Excentricidad del estatorExcentricidad del estator

• Generará altas vibraciones a 2 veces la frecuencia de línea, que en Chile son 50 Hz.línea, que en Chile son 50 Hz.

Excentricidad del rotorExcentricidad del rotor

• Se caracteriza por la generación de bandas laterales alrededor de 2 la frecuencia de línea a la frecuencia dealrededor de 2 la frecuencia de línea a la frecuencia de

deslizamiento del motor.

Rotor con barras rotasRotor con barras rotas

• Se presentará una componente a la velocidad de paso de barras con bandas laterales a la frecuencia dede barras con bandas laterales a la frecuencia de

deslizamiento

Rotor con barras rotasRotor con barras rotas

• Zoom a la velocidad de paso de barras para chequear frecuencias de bandas laterales

Descansos hidrodinámicosDescansos hidrodinámicos

Descansos HidrodinámicosDescansos Hidrodinámicos

• Son descansos de aceites y deben ser medidos con sensores demedidos con sensores de desplazamiento sin contacto.contacto.

• También llamados “Descansos planos”.p

• Los acelerómetros son complementarios para altas frecuencias.



• La principal falla es el “Oil Whirl” o “giro de aceite” que es cuando el eje se “Monta” en la ola de aceite dentro del descanso.

• Inestabilidad en la película de aceite

Juego ExcesivoJuego Excesivo

Se manifiesta como una soltura normal, con gran presencia de armónicos de lacon gran presencia de armónicos de la velocidad de giro.

Oil WhirlOil Whirl

Oil WhirlOil Whirl

• Frecuencia característica de falla sub sincrónico entre 0,42 y 0,48Xentre 0,42 y 0,48X

Caso Histórico Barras RotasCaso Histórico Barras Rotas

• Motor bomba:– Sintomas: Altas

vibraciones fuerte ruido

vibraciones, fuerte ruido.

• Antecedentes: Valor global de la ibración– Valor global de la vibración sobrepasa valor de falla.

– Motor ubicado en planta de agua, pero antes se encontraba en parque maderas.maderas.

– Bomba se mantiene en niveles normales.


S b b d l l• Antecedentes: – Gran cantidad de

armónicos de la 1X

• Se observan bandas laterales a 78 y 87 rpm, lo que se explica por la resolución de armónicos de la 1X.

– Se advierten posibles componentes ocultas, por l t l

frecuencias. • Las bandas laterales coinciden

con la frecuencia delo que se concentran las líneas.

– Espectro muestra múltiples

con la frecuencia de deslizamiento para el motor eléctrico (4 polos).N f ibl li

p parmónicos de la 1X.

– No se aprecian frecuencias de falla en rodamientos

• No fue posible realizar espectro de corriente (falta de instrumental).

de falla en rodamientos.• Se desconoce el número de

barras del rotor.


6364 - BOMBA AGUA DEMI63.23.033 -M1H MOTOR LADO LIBRE HORIZONTAL

Trend Display of Overall Value

6

7

FAULT -- Baseline -- Value: .749 Date: 18-Jul-02

4

5

n m

m/S

ec

2

3

PK V

eloc

ity in

ALERT

0

1

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

Days: 18-Jul-02 To 21-Jul-03

Date: Time: Ampl:

21-Jul-03 14:29:21 5.859

Caso Histórico Barras RotasCaso Histórico Barras Rotas6364 - BOMBA AGUA DEMI

63.23.033 -M1H MOTOR LADO LIBRE HORIZONTALAnalyze Spectrum2.5 Analyze Spectrum 21-Jul-03 14:31:03

PK = 5.85 CARGA = 100.0 RPM = 1479. RPS = 24.66

2.0

1.5

y in

mm

/Sec

1.0

PK V

eloc

ity

0.5

0 6000 12000 18000 240000

Frequency in CPM

Freq: Ordr: Spec:

1480.8 1.001 .265

Caso Histórico Barras RotasCaso Histórico Barras Rotas6364 - BOMBA AGUA DEMI

63.23.033 -M1H MOTOR LADO LIBRE HORIZONTALA l S t1.8 Analyze Spectrum 21-Jul-03 14:31:03

PK = 1.83 CARGA = 100.0 RPM = 1479. RPS = 24 66

1.5

1.8

RPS 24.66

1.2

in m

m/S

ec

0.6

0.9

PK V

eloc

ity

0.3

3600 4000 4400 4800 52000

Frequency in CPM

Freq: Ordr: Spec: Dfrq:

4518.8 3.054 .194

79.41Dfrq: 79.41


Caso Histórico Soltura iMecánica

M t b b• Motor bomba:– Sintomas: Altas

vibraciones, ruido de golpeteo.

• Antecedentes: – Equipo no ha sido

intervenido en 12 años.– Brusco aumento de

vibraciones. – Espectro muestra múltiples

armónicos de la 1X.armónicos de la 1X.– No se aprecian frecuencias

de falla en rodamientos.


A t d t• Antecedentes: – Se analizó la

temperatura en 41 - BOMBA LAVADOR PRIMARIO

41 23 057 -M2A DESCANSO 2 MOTORTrend Display of Overall Value

7

temperatura en distintos descansos:

• Machón lado motor: 72°C

-- Baseline -- Value: .501 Date: 09-May-94

4

5

6

mm

/Sec

FAULT

72 C.• Eje motor: 82°.• Machón lado

b b 38°C2

3

4

PK V

eloc

ity in

m

ALERT

bomba: 38°C.

0 1000 2000 3000 40000

1

Date: Time:

08-Ago-0309:26:04

Days: 09-May-94 To 08-Ago-03Time: Ampl:

09:26:04 4.524


41 - BOMBA LAVADOR PRIMARIO41 23 057 -M2H MOTOR,LADO ACOPL.HORIZONTAL

A l S t1.2 Analyze Spectrum 08-Ago-03 10:11:06

PK = 1.97 LOAD = 100.0 RPM = 372. RPS = 6.200 9

1.2

RPS 6.20 0.9

in m

m/S

ec

0.6

PK V

eloc

ity

0.3

0 4000 8000 120000

Frequency in CPM

Freq: Ordr: Spec:

371.25 .998 .01767

Caso Histórico Soltura MecánicaMecánica

• Descanso suelto del motor, no se puede apreciar daño en grasaapreciar daño en grasa


• Rodamiento montado en eje, grasa endurecida en d i trodamiento


• Acercamiento, grasa quemada en el interior del d i trodamiento

Caso histórico, VTICaso histórico, VTI

• Síntomas mostrados:– Ruido fuerte.– Impacto al tacto en los

descansos del til dventilador.

– No se registra aumento importanteaumento importante en la temperatura.

Descripción del casoDescripción del caso

Hi tó i t l• Históricamente el ventilador sufre desbalanceo, producto , pdel sulfato adherido. Mostrando espectros de soltura (ventilador muysoltura (ventilador muy grande).

• En parada de línea se pa ada de ea selavo el ventilador, para eliminar posible desbalanceo (primerdesbalanceo (primer diagnóstico considerando sus 12 años de historia).

Caso histórico, VTICaso histórico, VTI

El til d l ó• El ventilador alcanzó una vibración alta y repentina, descartándose el desbalanceo del diagnóstico inicial.S t• Se tomaron nuevas medidas con 10 promedios y con 6400 p o ed os y co 6 00líneas.

• La forma de onda t d li i tmuestra desalineamiento,

producto de la soltura grave que se presenta.grave que se presenta.

Caso histórico VTICaso histórico VTI

Ventilador lado acoplamientoVentilador lado acoplamiento

Ventilador, lado libreVentilador, lado libre

Vibración axial lado libreVibración axial lado libre

Forma de onda lado i iaccionamiento

Verificación del casoVerificación del caso


• Manguito de montaje de rodamiento descanso


• Cara interna de manguito de fijación de rodamiento.


• Arandela de fijación cortada en descanso lado acoplamiento del ventilador

Generalidades de normativas

C t d fi i i bá i• Conceptos y definiciones básicas

N L té i d t it b d• Norma: La norma técnica es un documento escrito, aprobado por un organismo reconocido y accesible al público. Para su elaboración se requiere el consenso de todas las partes q pinteresadas, tiene por objeto el interés general y se aplica a actividades repetidas o continuadas.

• Alarma: Para el caso de normas de evaluación de severidad vibratoria se definen como advertencias en que lasvibratoria, se definen como advertencias, en que las vibraciones acusan, ya sea, una magnitud o cambio significativo, el cual podría requerir de una acción correctiva.


E l d l l l d l id• En el caso de alcanzarse el valor de alarma, se considera que el equipo puede seguir funcionando por un período determinado, el que dependerá principalmente la criticidad , q p p pdel equipo dentro de la planta.

• Falla (Peligro): El límite de peligro de una norma de evaluación de severidad vibratoria está relacionado con la integridad mecánica del equipo en cuestión dependeráintegridad mecánica del equipo en cuestión, dependerá principalmente de las características de diseño.

• Es siempre necesario tomar acciones inmediatas para p pcorregir esta situación.


N d l ió d id d ib t iNormas de evaluación de severidad vibratoria• Estas normas dan respuesta a la siguiente pregunta:

á t d i d ib ió d t i d¿cuánto es demasiada vibración para una determinada máquina o estructura?

••• Existen numerosas asociaciones que establecen

estándares para evaluar la severidad vibratoria Entreestándares para evaluar la severidad vibratoria. Entre estas, las más importantes son: API, AGMA, etc. que corresponden a grupos industriales, mientras que, ANSI, ISO y VDI, etc. que corresponden a organizaciones.


Normas de evaluación de severidad vibratoria

• La tabla siguiente muestra las normas que se estudiarán g qy que pueden reunirse en dos grandes grupos:– Normas para medición en partes no rotatorias de la máquina– Normas para medición en partes rotatorias de la máquina.

Principales normas para p pmáquinas rotatorias

Clasificación de condición de maquinaria

T d l d fi lit ti t 4 d tTodas las normas definen cualitativamente 4 zonas dentro de las cuales se puede encontrar operando, y las líneas de acción a seguir para c/u de ellas:acción a seguir para c/u de ellas:• Zona A:(Buena) La vibración de las máquinas nuevas puestas en servicio normalmente está dentro de esta zonapuestas en servicio normalmente está dentro de esta zona, condición óptima.• Zona B: (Satisfactoria) Máquinas con vibración en esta ( ) qzona se consideran aceptables para operación a largo plazo sin restricción.

Clasificación de condición de

Z C (I ti f t i ) Má i d t d t

maquinaria

• Zona C: (Insatisfactoria) Máquinas dentro de esta zona se consideran insatisfactorias para operación continua a largo plazo Generalmente la máquina puede continuarlargo plazo. Generalmente la máquina puede continuar operando hasta que llegue a la detención programada para reparación.

• Zona D: (Inaceptable) Los valores de vibración dentro ( p )de esta zona son consideradas de suficiente severidad para causar daño a la máquina.

Notas

• El nivel vibratorio “bueno” significa que la máquina va a funcionar libre de problemas vibratorios, y los elementos diseñados para una vida infinita no fallarándiseñados para una vida infinita no fallarán.

La condición “inaceptable” significa que los elementos• La condición “inaceptable” significa que los elementos de la máquina especificados para tener una vida finita, tendrán una duración muy por debajo de su vidatendrán una duración muy por debajo de su vida esperada. Además los elementos diseñados para vida infinita, podrían fallar (ejemplo, ejes).

Notas

El h h té d t d l i l ib t i “b ”• El hecho que se esté dentro del nivel vibratorio “bueno” no implica que no se produzcan problemas, por lo que es necesario tener en consideración otros parámetroses necesario tener en consideración otros parámetros más específicos.

• Los valores medidos en la carcasa son de desplazamiento y de velocidad RMS, mientras que los p y , qmedidos al eje son desplazamientos Peak to peak.

Condiciones de operación de la máquinade la máquina

• Las mediciones de vibración deben hacerse sobre el d ió d l á i ( l id drango de operación de la máquina (velocidades

nominales, temperaturas de operación, etc.).

• Para máquinas de velocidad o carga variable, las mediciones deben realizarse bajo todas las condiciones a las cuales se espera que la máquina trabaje pora las cuales se espera que la máquina trabaje por períodos prolongados de tiempo.

• Para fines de análisis de severidad de vibración, se considerarán los valores máximos medidos como representativos de entre todas las velocidades posibles p pde operación.

Condiciones de operación de la máquinade la máquina

E t tá d li bl di i• Estos estándares no son aplicables a condiciones transientes, tales como partida y parada.

• Si se tiene que, con la máquina detenida, la vibración alcanzada es mayor al 25 % de la vibración de laalcanzada es mayor al 25 % de la vibración de la máquina medida en funcionamiento, se deberán efectuar acciones correctivas para reducir la vibración pde fondo.

Factores ambientales que afectan la mediciónafectan la medición

V i i d t t• Variaciones de temperatura.• Campos magnéticos.

C• Campos sonoros.• Variaciones de la fuente de poder que lo alimenta.• Longitud del cable del transductor.• Orientación del sensor.

Medición en partes rotatorias de la máquina

Modelación de un descanso hidrodinámico (plano)

Medición en partes rotatorias de la máquinarotatorias de la máquina

S li á l ISO 7919 3• Se analizará la norma ISO 7919-3.

Obj ti d l• Objetivos de la norma: – Monitorear cambios en el comportamiento vibratorio del equipo.

Monitoreo de las holguras radiales– Monitoreo de las holguras radiales.

• Sistemas de referencia:• Sistemas de referencia:– Relativo: Desplazamiento entre el eje y el descanso.– Absoluto: Desplazamiento con respecto a un sistema de p p

referencia inercial.

Medición en partes protatorias de la máquina

¿Qué medir?¿Qué medir?• S(P-P): Desplazamiento

vibratorio peack to peack de la ib ióvibración.

• Smax: Desplazamiento vibratorio máximo en el plano de medición (Desplazamiento es un vector).

Procedimiento de medición• Sensores montados

radialmente a 90°± 5°radialmente a 90 ± 5 .• A 45° de la vertical.


C d li ióCampos de aplicación– Generadores.– Turbocompresores– Turbocompresores.– Turbina a vapor.– Cajas de engranajes.

Objetivos de la mediciónj– Determinar cambios en el comportamiento vibratorio de la

máquina.M it l j di l t é d l i i t d l– Monitorear los juegos radiales a través del seguimiento de la señal DC del sensor de desplazamiento sin contacto.



C tid d didCantidades medidas• Para la aplicación de estas normas, se mide y analiza sólo la

vibración relativa del eje, dejando fuera la vibración absoluta de lavibración relativa del eje, dejando fuera la vibración absoluta de la máquina.– Desplazamiento medio o valor DC.

D l i t k t k l di ió d l di ió– Desplazamiento peak to peak en la dirección de la medición.– Desplazamiento máximo del eje, dmáx, o Smáx.

• Para aplicación de la norma, se considerará siempre como dmáx, el máximo valor de dpp, medidos en los planos transversales.


C tid d didCantidades medidas

NOTA S i d li di ió i l• NOTA: Se recomienda realizar una medición especial para determinar el runout total, este no proviene de las vibraciones de la máquina en sí misma, sino que se debe tanto a problemas mecánicos del eje como a problemas eléctricos.

• API 670 establece que este run out no exceda de un 25% del• API 670 establece que este run out, no exceda de un 25% del desplazamiento vibratorio admisible o 6 μm, cualquiera que sea mayor.


ISO 7919 1 1996 M h i l ib ti f i tiISO 7919-1: 1996, Mechanical vibration of non-reciprocating machines – Measurements on rotating shafts and evaluation criteria – Part 1: General Guidelines.

ISO 7919-2: 1996, Mechanical vibration of non-reciprocating machines – Measurements on rotating shafts and evaluation criteria – Part 2: Large land-based steam turbine generator sets.

ISO 7919-3: 1996, Mechanical vibration of non-reciprocating machines – Measurements on rotating shafts and evaluationmachines Measurements on rotating shafts and evaluation criteria – Part 3: Coupled industrial machines.

Medición en partes protatorias de la máquina

C i i d l ió ICriterio de evaluación I: magnitud de la vibración

• Los valores límites establecidos por estas normas, están dados en función de laestán dados en función de la velocidad de rotación.


Criterio de evaluación I: magnitud de la vibración


C it i d l ió II C bi l it d dCriterio de evaluación II: Cambios en la magnitud de las vibraciones

• ISO 7919-3: Esta norma establece que la variación en la magnitud de la vibración no debiera ser mayor al 25% del valor límite de la zona B/C para una situación de alarma, incluso si es que no se ha alcanzado la zona C, considerada en el criterio de evaluación I.alcanzado la zona C, considerada en el criterio de evaluación I.


Alcances a ISO 7919 3Alcances a ISO 7919-3

• En ambos casos debe verificarse que el valor entregado por laEn ambos casos debe verificarse que el valor entregado por la curva límite C, no exceda los juegos radiales de los descansos y los sellos.

• Ambos estándares establecen que alcanzados los niveles de trip (peligro), es imperativo que la máquina sea detenida.

• Mientras tanto, alcanzado el nivel de alarma, ya sea, por criterio I o II, las normas establecen que es posible mantener la operación del

i ól b j i i il i d l i d lequipo; sólo bajo estricta vigilancia del comportamiento del conjunto, mientras se toman medidas de corrección y, por períodos de operación breves.

Medición en partes no rotatorias de la máquinarotatorias de la máquina

¿Qué se entiende por “partes ¿ p pno rotatorias”?

• Es la medición de la vibración en l ú t l talgún punto que logre entregar una

medición representativa de la vibración del equipo en alguna parte no rotatoria del equipo.

• ¿Qué pasa cuando no es posible¿Qué pasa cuando no es posible medir en los descansos del equipo?– Deberá realizarse en la carcasa o

en algún punto que sea accesibleen algún punto que sea accesible o lo suficientemente seguro para el técnico que realizará la mediciónmedición.

Medición en partes no rotatorias de la máquinarotatorias de la máquina

• Factores que afectan los criterios de evaluación:– El propósito para el cual las mediciones son hechas (por Ej.; los

requerimientos para asegurar la mantención de los huelgos-rotor/estator - en régimen);g )

– Las cantidades medidas;– La posición donde se realizaran las mediciones;

La frecuencia de rotación en el eje;– La frecuencia de rotación en el eje;– Diámetro y holguras radiales;– El tipo de soporte y tamaño de la máquina en consideración;

Medición en partes no rotatorias de la máq ina

ISO 10816 3 “Vib ió á i E l ió d l

rotatorias de la máquina

• ISO 10816-3: “Vibración mecánica – Evaluación de la vibración de máquinas en base a su medición en Partes No-Rotatorias – Parte 3: Máquinas industriales conNo Rotatorias Parte 3: Máquinas industriales con potencia nominal sobre 15 kW y velocidades nominales entre 120 r/min y 15000 r/min cuando se mide en terreno”

• Esta norma reemplaza a la ISO 2372, sin embargo hay equipos que no son cubiertos por la nueva norma y, por lo tanto deben seguir rigiéndose por la norma anterior.

¿Por qué medir valor RMS y no p-p?

Distintas formas de onda con igual valor peack y distinto valor RMS

Medición en partes no rotatorias de la máq inarotatorias de la máquina


N ISO 2372


Norma ISO 2372

Aplicación de la normaAplicación de la norma

• Dado el campo de aplicación de esta norma, establecido anteriormente, es que se considera sólo a la clase I. Su aplicación requiere conocer el mayor valor global de la

l id d RMS l d 10 1000 H didvelocidad RMS en el rango de 10 a 1000 Hz, medida en los descansos de la máquina (en cualquier dirección medida)medida).

Medición en partes no rotatorias de la máquina


C t i d l ISO 2372


Comentarios de la ISO 2372:• No es aplicable a máquinas con movimientos

alternativos (motores diesel compresores alternativosalternativos (motores diesel, compresores alternativos, etc.), ni a máquinas que funcionen con grandes masas desbalanceadas (harneros vibratorios, centrífugas, etc.)desbalanceadas (harneros vibratorios, centrífugas, etc.)

• No es aplicable a máquinas eléctricas de una fase (220No es aplicable a máquinas eléctricas de una fase (220 V) o máquinas de más de una fase, que operen en una fase.


Má i t l d ISO 10816 3


Máquinas contempladas en ISO 10816-3• Turbina a vapor con potencia de hasta 50 MW.

T bi t i 50 MW l id d b j• Turbina a vapor con potencia mayor a 50 MW y velocidades bajo 1500 rpm o sobre 3600 rpm.

• Compresores rotatoriosp• Turbinas a gas industriales con potencia hasta 3 MW.• Bombas centrífugas, de flujo axial o mixto.• Motores eléctricos de cualquier tipo.• Sopladores o ventiladores.• Generadores excepto cuando son usados en plantas de bombeo o• Generadores, excepto cuando son usados en plantas de bombeo o

generación de potencia hidráulica.


Má i E l id ISO 10816 3


Máquinas Excluidas en ISO 10816-3

• Máquinas acopladas a máquinas alternativas (ISO 10816-6)• Máquinas acopladas a máquinas alternativas (ISO 10816-6)• Compresores alternativos.• Compresores rotatorios de desplazamiento positivo (por Ej. de

tornillo).• Bombas recíprocas o alternativas.

Motobombas sumergidas• Motobombas sumergidas.• Turbinas de viento.


NOTAS d ISO 10816 3


NOTAS de ISO 10816-3:

• ISO 10816-3, se aplica tanto a monitoreo continuo como periódico., p p

• ISO 10816-3, se aplica sólo para vibraciones producidas por la máquina y, no contempla la vibración externa que se transmite q y, p qhacia ella.

• Aunque ISO 10816-3, se puede aplicar a máquinas que contengan q , p p q q gengranajes (reductores) o rodamientos, este estándar no está orientado para diagnosticar la condición particular de estos engranajes y/o rodamientosengranajes y/o rodamientos.

Medición en partes no rotatorias de la máquina


Cl ifi ió


Clasificación por grupos:• Grupo 1:

– Máquinas rotatorias grandes con potencia nominal sobre 300 kWMáquinas rotatorias grandes con potencia nominal sobre 300 kW. – Máquinas eléctricas con altura de eje H ≥ 315 mm.

• Grupo 2:– Máquinas rotatorias medianas con potencia nominal entre 15 y 300 kW,

inclusive.– Máquinas eléctricas con altura de eje entre 160 y 315 mm.j y

• Grupo 3:– Bombas con impulsor multipaletas y con motor separado (flujo

centrífugo axial o mixto) o con potencia sobre 15 kWcentrífugo, axial o mixto) o con potencia sobre 15 kW.• Grupo 4:

– Bombas con impulsor multipaletas y con motor integrado (flujo centrífugo, axial o mixto) con potencia sobre 15 kW.


Alt d j S d fi l di t i did t


• Altura de eje: Se define como la distancia medida entre la línea de centro del eje y el plano basal de la máquina mismamisma.

• NOTAS: – Para una máquina sin patas o de una máquina con pies

levantados o cualquier máquina vertical en el mismo marco básico o cuando el soporte es desconocido, la mitad del pdiámetro de la máquina puede ser considerada como altura de eje.

– Para los equipos que no estén incluidos dentro de la ISO– Para los equipos que no estén incluidos dentro de la ISO 10816-3 y si lo estén dentro de ISO 2372, se les puede definir como un grupo 5.


Cl ifi ió fl ibilid d d l i t t


Clasificación por flexibilidad del sistema soporte:• Soporte rígido: Si la primera frecuencia natural del sistema

á i / t l di ió d l di ió á ltmáquina/soporte, en la dirección de la medición es más alta que suprincipal frecuencia de excitación por lo menos en 25%, entonces el soporte se puede considerar rígido en esa dirección. p p g

• Soporte flexible: Serán flexibles, todos los sistemas que no estén d t d l d fi i ió t identro de la definición anterior.

NOTA: Según la definición de soporte rígido, es posible que un sistemaNOTA: Según la definición de soporte rígido, es posible que un sistema sea rígido en una dirección y flexible en otra.


C it i d l ió I E l ió d l it d d


Criterio de evaluación I: Evaluación de la magnitud de la vibración

Este criterio es el que debe de utilizarse cuando no se dispone de información del comportamiento vibratorio histórico de los equipos a p q pevaluar. Una vez que se han establecido los valores típicos de vibración, se recomienda utilizar el criterio II.

Los valores límites para zonas de evaluación, se encuentran dados en tablas. Para usar estas tablas, debe considerarse el valor más alto medido en las direcciones radiales y la vibración axial de cualquier descanso de la máquina.

Medición en partes no protatorias de la máquina

• Clasificación de las zonas de severidad vibratoria para máquinas del grupo 1q g p







Medición en partes no t t i d l á irotatorias de la máquina

Medición en partes no t t i d l á irotatorias de la máquina


C it i d l ió II E l ió d l bi l


Criterio de evaluación II: Evaluación del cambio en la magnitud de la vibración

• Este criterio es el ideal para cuando se dispone de• Este criterio es el ideal para cuando se dispone de información de los equipos de planta, de la forma de vibrar característica y de los valores que alcanzan normalmente por lo que se adapta la norma a la realidad específica de la planta a analizar

• Se establece como criterio de alarma cuando el cambio en el nivel de la vibración es, al menos el 25 % del límite de la zonanivel de la vibración es, al menos el 25 % del límite de la zona B/C, independiente que estos cambios sean crecientes o decrecientes.

Medición en partes no rotatorias de la máq inarotatorias de la máquina

Criterio de evaluación II: Evaluación del cambio en la magnitud de la vibración

• NOTA: El 25% del valor es proporcionado como recomendación para un cambio significativo en la magnitud de vibración. Sin

b d t l b á d lembargo, pueden usarse otros valores, basándose en la experiencia para una máquina específica. Por ejemplo máquinas que tengan un comportamiento errático durante su operación.

• Esta norma no establece criterios para la aceptación de máquinas, pero puede servir como guía para establecer acuerdo con proveedoresproveedores.

Ejemplos de aplicación de ISO 10816-3

D fi i ió d iDefinición de sistema soporte

• Una bomba de 6 álabes conUna bomba de 6 álabes, con potencia de 80 kW y velocidad de rotación de 1000 cpm, tiene su primera frecuencia naturalsu primera frecuencia natural de vibrar vertical soporte/máquina a 5450 cpm.


D fi i ió d iDefinición de sistema soporte

• Las mediciones tomadas en laLas mediciones tomadas en la caja de los descansos entregaron los siguientes valores globales de velocidadvalores globales de velocidad de la vibración:

• VRMS A-V = 1,65 mm/s• VRMS B-V = 1,44 mm/s


Ejemplos de aplicación de ISO 10816-3j p p

Definición de sistema soporte • Para el descanso B enDefinición de sistema soporte

• La frecuencia marcada en el espectro a 5450 cpm

• Para el descanso B, en dirección vertical, la frecuencia principal de excitación es la frecuencia de paso de los espectro a 5450 cpm

corresponde al 75% de la primera frecuencia natural de vibrar vertical

pálabes y está sobre la frecuencia de 5450, por lo tanto, se considera como un soporte flexible en la direcciónmáquina/soporte.

• Para el descanso A, en

soporte flexible en la dirección vertical.

,dirección vertical, la frecuencia principal de excitación es la frecuencia de rotación y, está bajo la frecuencia debajo la frecuencia de 5450cpm, por lo tanto, se considera como soporte rígido en la dirección


Vibraciones provenientes de otras fuentes


Vibraciones provenientes de otras fuentes.

• Se tiene un ventilador de 8

• al paso de los álabes respectivamente. Las demás componentes provienen deSe tiene un ventilador de 8

álabes girando a 1000 cpm. Al medir las vibraciones en la caja de los descansos se

componentes provienen de otras fuentes. Luego, el valor RMS de la velocidad vibratoria será:caja de los descansos, se

obtiene el siguiente espectro vibratorio RMS.

será:

• Las componentes a 1000 y 8000 cpm corresponden a vibraciones provenientes de la • La vibración proveniente sólo

d l á i ápmáquina, que son producto del desbalanceamiento residual y,

de la máquina será:


Vibraciones provenientes de otra fuente

• Se puede observar una diferencia de 2,043 mm/s entre el valor RMS proveniente de la máquina y el valor RMS proveniente de la vibración ptotal.

• Esta diferencia corresponde al valor RMS que proviene devalor RMS que proviene de otras fuentes.


óEvaluación de velocidad y desplazamiento vibratorio.

Equipo girando a bajaEquipo girando a baja velocidad

• Para el mismo equipo anterior, pero considerando que ahora gira a 500 cpma 500 cpm.

• La mayor vibración se presenta en el descanso A-H.


Evaluación de velocidad yEvaluación de velocidad y desplazamiento vibratorio. Equipo girando a baja

• Considerando la potencia del equipo, se tiene que pertenece al grupo 2. Al pertenecer su velocidad q p g j

velocidadg p pde rotación al intervalo entre 120 y 600 cpm deberá analizarse tanto su velocidad RMS, como su

• Para el mismo equipo anterior, pero considerando que ahora gira a 500 cpm

su velocidad RMS, como su desplazamiento RMS.

• Luego, el valor de la velocidad RMS ágira a 500 cpm.

• La mayor vibración se presenta en el descanso A-H.

RMS será:

mm/s 58.15.15.0 22 =+=RMSV


P b l l l b l• Para obtener el valor global del desplazamiento RMS, se debe conocer el espectro del

( )( ) mdRMS μ

s1

smm

6033,8

5,01 ==

desplazamiento RMS, se utiliza la ecuación:

Vd RMS

( )( ) m 1

smm

μ5,2267,66

152 ==RMSd

• donde, f: frecuencia de la

1000⋅=f

Vd RMSRMS

• Con estos valores, se t l t d l

( )s,

componente en Hz. construye el espectro del desplazamiento RMS, que resulta ser:


• Con ambos valores globales

m μ645,2260 22 =+=RMSD

Con ambos valores globales, se evalúan en las tablas I y II, para velocidad RMS y desplazamiento RMSdesplazamiento RMS respectivamente.

• Para la velocidad RMS, se tiene que la condición de la máquina está en la zona B, lo que significa que es aceptable q g q ppara operar sin restricción.


Ah bi l• Ahora bien, para el desplazamiento RMS, según tabla II tenemos que la máquina está en zona C lomáquina está en zona C, lo que se considera insatisfactoria para operar por un tiempo prolongadoun tiempo prolongado.

• Al ser más conservador el áli i d l d l i tanálisis del desplazamiento

vibratorio, se considera ésta como evaluación de la se eridad de la ibración en elseveridad de la vibración en el equipo, vale decir, su condición es Insatisfactoria.

Tecnología de diagnóstico y g g yanálisis de fallas

Técnico Universitario Industrial con Mención en Mecánica deTécnico Universitario Industrial con Mención en Mecánica de Mantenimiento

Unidad N°3: Inspección por análisis de vibraciónUnidad N 3: Inspección por análisis de vibración en máquinas rotatorias

Documents

Tecnologgg yía de diagnóstico y análisis de fallasdiagramasde.com/diagramas/otros/Capitulo_III_2010_vibraciones.pdf · • Impactos (Spikes de energía): Backlash, Engranaje desastillado,