¿Qué es la vibración?
Vibración es movimiento repetitivo (oscilante) de un objeto ida y vuelta alrededor de una posición de equilibrio.
- La carcasa del motor tiembla ligeramente.
- Un ventilador que hace zumbar un conducto
- Un puente que se mece con el viento
- Un teléfono zumbando (vibración intencionada)
Todos estos son vibraciones: movimientos que alternan direcciones y se repiten en el tiempo.
Por qué es importante la vibración (impacto en el mundo real)
La vibración puede ser:
- Inofensivo/normal (un motor en marcha tiene algo de vibración)
- Irritante (ruido, malestar)
- Perjudicial (pernos sueltos, soldaduras agrietadas, fallas en los rodamientos, fatiga)
En los sistemas industriales, la vibración es uno de los indicadores tempranos más útiles de:
- desequilibrio
- desalineación
- flojedad
- problemas con rodamientos/engranajes
- problemas de resonancia
Términos clave de vibración (el “vocabulario de vibración”)
1) Amplitud (qué tan grande es la vibración)
La amplitud describe la tamaño de la moción. Dependiendo de lo que midas, la amplitud puede ser:
- Desplazamiento (qué tan lejos se mueve) — µm, mm
- Velocidad (qué tan rápido se mueve) — mm/s
- Aceleración (qué tan rápido cambia la velocidad) — m/s² o g
2) Frecuencia (qué tan rápido oscila)
La frecuencia es cuantos ciclos por segundo, medido en Hz.
- 10 Hz = 10 ciclos por segundo
- Una frecuencia más alta generalmente se siente "más zumbada" y puede estar relacionada con ciertos tipos de fallas.
3) Fase (relación de tiempo)
La fase te lo dice cuando una señal de vibración alcanza su punto máximo en relación con otra.
Es útil para diagnosticar desequilibrios, desalineaciones y direccionalidad multisensor.
Las 3 formas principales de describir la vibración (desplazamiento versus velocidad versus aceleración)
Puedes medir la vibración como:
A) Desplazamiento
Lo mejor para: movimiento de baja frecuencia y movimiento estructural (balanceo lento, holgura a baja velocidad)
Unidades: mm, mm
B) Velocidad
Lo mejor para: Gravedad general de la vibración en muchas máquinas rotativas.
Unidades: mm/s (a menudo RMS)
La velocidad es popular en el monitoreo de condición porque se correlaciona bien con muchos problemas mecánicos comunes en una banda ancha.
Relacionado: Sensores de velocidad de vibración
C) Aceleración
Lo mejor para: Eventos de mayor frecuencia como defectos de rodamientos e impactos.
Unidades: m/s² o g
Los sensores de aceleración (acelerómetros) son extremadamente comunes porque son compactos, de banda ancha y versátiles.
Tipos de vibración (cómo la clasifican los ingenieros)
1) Vibración libre versus vibración forzada
- Vibración libre: un sistema vibra después de ser perturbado (como un resorte que se tira y se suelta)
- Vibración forzada: la entrada continua causa vibración (rotación del motor, engrane de engranajes, turbulencia en el flujo de aire)
2) Vibración amortiguada versus no amortiguada
- Amortiguado: la vibración se reduce gradualmente (sistemas del mundo real)
- Sin amortiguar: la vibración continúa para siempre (modelo ideal)
3) Vibración periódica versus aleatoria
- Periódico: se repite de manera predecible (máquinas giratorias)
- Aleatorio: impredecible, de amplio espectro (turbulencia, vibración de la carretera)
4) Resonancia (el efecto “amplificador”)
Resonancia Ocurre cuando la frecuencia forzada coincide con la frecuencia natural de un sistema, lo que hace que la amplitud de la vibración aumente dramáticamente.
Esta es la razón por la que una máquina puede parecer “bien” a una velocidad pero vibrar fuertemente a otra.
Causas comunes de vibración en las máquinas.
Equipos rotativos (motores, ventiladores, bombas, cajas de cambios)
- Desequilibrio (masa no centrada)
- Desalineación (ejes no colineales)
- Flojedad (soportes, pernos, base, rodamientos)
- Daños en los rodamientos (desgaste, picaduras)
- Problemas con el equipo (desgaste de dientes, problemas de malla)
- Eje doblado o excentricidad
- Problemas electricos (fuerzas electromagnéticas del motor)
Estructuras y tuberías
- Vibración inducida por el flujo (turbulencia aire/líquido)
- Soportes débiles o marcos mal apuntalados
- Resonancia de conductos, tuberías, paneles.
Cómo se miden las vibraciones (resumen práctico)
1) Sensores (los más comunes)
- Acelerómetros (medir la aceleración)
- Sensores de velocidad / transductores de velocidad (mida la velocidad de vibración directamente)
- Sensores de desplazamiento (sondas de corrientes parásitas, LVDT, láser)
2) Qué hacen los instrumentos con la señal
- Espectáculo forma de onda de tiempo (cómo cambia la vibración con el tiempo)
- Calcular RMS/pico/pico a pico
- Convertir al dominio de la frecuencia usando FFT (encontrar frecuencias dominantes)
- Cambios de tendencia a lo largo de semanas/meses para el mantenimiento predictivo
Unidades de vibración y métricas comunes.
Unidades comunes
- Desplazamiento: µm, milímetros
- Velocidad: mm/s
- Aceleración: m/s² o gramo (1g ≈ 9,81m/s²)
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Métricas comunes
- RMS: indicador estable de energía general (muy común)
- Cima: captura la excursión máxima
- De pico a pico: A menudo se utiliza para mediciones de tipo desplazamiento.
Vibración versus ruido (están relacionados, no son idénticos)
- Vibración es movimiento mecanico
- Ruido es la variación de presión en el aire
La vibración a menudo causa ruido (las estructuras irradian sonido) y la reducción de la vibración comúnmente reduce el ruido.
Cómo reducir la vibración (métodos de alto nivel)
- Balance piezas giratorias
- Alinear ejes correctamente
- Apretar soportes/mejorar la rigidez de la base
- Reemplazar rodamientos/engranajes desgastados
- Agregar mojadura material o aisladores
- Cambie la velocidad de funcionamiento para evitar resonancias.
- Rediseñar la estructura (endurecer, apuntalar, agregar masa, cambiar la frecuencia natural)
Preguntas frecuentes: ¿Qué es la vibración?
1) ¿Todas las vibraciones son un problema?
No. Muchas máquinas tienen una vibración base normal. La clave es cambio de tendencia, componentes de frecuencia anormales o aumento de la gravedad general.
2) ¿Cuál es la forma más sencilla de monitorear las vibraciones en la industria?
Un enfoque común es un acelerómetro alimentando un monitor de vibración que calcula RMS y genera tendencias a lo largo del tiempo (a menudo con alarmas).
3) ¿Por qué los ingenieros utilizan con tanta frecuencia la velocidad de vibración (mm/s)?
La velocidad es a menudo un fuerte indicador general del estado de la máquina rotativa y se utiliza ampliamente para determinar las tendencias generales de gravedad de la vibración.
4) ¿Qué es la resonancia en términos simples?
La resonancia ocurre cuando un sistema es "empujado" a su frecuencia natural, lo que hace que la vibración crezca mucho más, como empujar un columpio en el momento adecuado.
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