El análisis de vibraciones es el proceso de medición y análisis de los patrones de vibración de sus activos. Es una de las formas más eficaces de mantener los equipos en funcionamiento durante más tiempo y reducir el gasto total en mantenimiento.
Los cambios en los patrones de vibración pueden indicar que un activo está desequilibrado, desalineado o tiene un fallo en los rodamientos. Los sensores de vibración modernos son lo suficientemente sensibles como para detectar cambios sutiles en las vibraciones, de modo que los técnicos pueden detectar los problemas a tiempo y repararlos antes de que provoquen averías.
Nos sumergiremos en cómo funciona el análisis de vibraciones y nos adentraremos en algunos de los enfoques más comunes.
¿Qué es la vibración?
La vibración es el movimiento de vaivén, u oscilación, de un objeto en torno a su posición de equilibrio. Una cuerda de guitarra vibra al pulsarla; un motor también vibra cuando está en marcha.
Es normal que los equipos accionados por motor vibren durante su funcionamiento, hasta cierto punto. Sin embargo, una vibración excesiva puede indicar que se está gestando un problema en su equipo. Los ejes doblados, las piezas desalineadas y los equipos desequilibrados pueden causar vibraciones anormales. Los ingenieros de fiabilidad diagnostican estos problemas analizando los patrones de vibración.
¿Cuáles son las características de las vibraciones?
Las vibraciones tienen tres características importantes:
- Amplitud
- Frecuencia
- Dirección
Cada característica proporciona información importante sobre la salud de los activos.
Amplitud (también llamada desplazamiento) se refiere a la magnitud de la vibración. Cuanto mayor es la amplitud, mayores son las oscilaciones. En una forma de onda, la amplitud suele medirse de pico a pico.
La amplitud es una buena forma de medir la gravedad; una mayor amplitud puede indicar un problema más grave.
Frecuencia se refiere al número de ciclos que un objeto vibrante completa por segundo. La frecuencia se mide en hercios.
Dirección se refiere al movimiento del objeto vibrante. La dirección puede ser axial o radial, por ejemplo.
¿Cómo se mide la vibración?
Los analistas de vibraciones suelen utilizar analizadores de vibraciones portátiles y sensores de vibraciones inalámbricos junto con el softwaremonitoreo de condición para medir los niveles y frecuencias de las vibraciones. Los programas de análisis de vibraciones más avanzados también utilizan inteligencia artificial.
El tipo más común de acelerómetro es el sensor piezoeléctrico, que convierte las vibraciones físicas en señales eléctricas. Estas señales se registran como datos de vibración. A continuación, el software organiza y analiza los datos, ya sea en forma de onda o de transformada rápida de Fourier (FFT).
Dependiendo de la planta, los técnicos pueden querer instalar sensores de vibración inalámbricos que midan los datos de vibración en tiempo real. Algunas operaciones prefieren realizar mediciones de vibraciones en ruta utilizando un analizador de vibraciones portátil, como el VibXpert II de Pruftechnik.
Tras recoger los datos de las vibraciones, el siguiente paso es el análisis.
¿Cómo funciona el análisis de vibraciones?
El análisis de vibraciones toma los datos de vibraciones y les da sentido para que los equipos de mantenimiento puedan tomar medidas y realizar las reparaciones necesarias. Hay varias formas de analizar los datos de vibraciones: análisis de espectro y análisis de forma de onda.
¿Qué es el análisis espectral de vibraciones?
El análisis de espectros toma los datos de vibraciones y los "descompone", lo que permite a los técnicos estudiar cada componente por separado. En lugar de examinar los niveles globales de vibración, el análisis espectral presenta las señales de vibración en el dominio de la frecuencia.
El análisis del espectro es una excelente forma de localizar la avería de una máquina. Los componentes de una máquina vibran a diferentes frecuencias cuando se averían. Los rodamientos, por ejemplo, tienden a vibrar a frecuencias más altas cuando están averiados.
El análisis modal utiliza programas informáticos para crear una representación visual de las respuestas en frecuencia de un activo. Algunos equipos utilizan animaciones para crear un mapa visual de todos los modos de vibración.
¿Qué es el análisis de vibraciones en forma de onda?
El análisis de formas de onda muestra las señales de vibración en el dominio temporal. Una simple onda sinusoidal, por ejemplo, traza los niveles de vibración a lo largo del tiempo. Es una forma excelente de hacerse una idea general de las vibraciones y detectar anomalías alarmantes.
El análisis de la forma de onda puede indicar la intensidad de las vibraciones. También puede señalar exactamente cuándo se produce la vibración más extrema. Los "picos" de una forma de onda indican sacudidas. El estudio de una forma de onda puede indicarle en qué momento del ciclo de funcionamiento se producen estos impactos.
Los técnicos también examinan RMS (media cuadrática) para determinar la intensidad de las vibraciones. La RMS mide la energía global causada por las vibraciones de su activo. Es una métrica útil para calibrar la gravedad del problema.
Métodos de análisis de vibraciones de máquinas
El análisis de vibraciones es una de las técnicas más eficaces para detectar defectos en maquinaria rotativa. Bien hecho, el análisis de vibraciones puede ayudar a los equipos a identificar los fallos de la máquina en una fase temprana para que el personal de mantenimiento pueda repararlos de inmediato.
Desde hace mucho tiempo, las plantas utilizan el análisis de vibraciones como parte de una estrategia de mantenimiento preventivo. Hoy en día, cada vez más operaciones utilizan el análisis de vibraciones como parte fundamental de un enfoque de mantenimiento predictivo y monitoreo de condición .
¿Qué puede descubrir el análisis de vibraciones?
El análisis de vibraciones es como un sistema de alerta temprana para su planta. Los sensores de vibración actuales están afinados y detectan los pequeños cambios en las vibraciones que indican un defecto en la máquina.
Las cuatro averías más comunes en las máquinas rotativas son
- Desequilibrio
- Desalineación
- Fallos en los rodamientos
- Soltura
Si no se controlan, estos problemas pueden convertirse en grandes quebraderos de cabeza y provocar paradas o descensos de la productividad. Ahí es donde entra en juego el análisis de vibraciones.
El análisis de vibraciones identifica los primeros signos de desequilibrio, desalineación, fallos en los rodamientos o holguras. Esto significa que los equipos de mantenimiento pueden programar las reparaciones cuando sea conveniente. También significa que los problemas no se descontrolan.
Ejemplos de análisis de vibraciones
Casi todas las operaciones pueden beneficiarse del análisis de vibraciones. Los sectores de automoción, fabricación, petróleo y gas utilizan el análisis de vibraciones para mantener sus operaciones en funcionamiento.
¿Qué es el análisis de vibraciones en mantenimiento?
Los equipos de mantenimiento utilizan el análisis de vibraciones para identificar señales tempranas de desequilibrio, holgura, fallos en los rodamientos o desalineación.
Hoy en día, la mayoría de las empresas trabajan con un programa de producción muy ajustado, sin margen para tiempos de inactividad o caídas de la producción. La planta típica también tiene muchos más activos críticos que en el pasado. Al mismo tiempo, la mayoría de los equipos se enfrentan a escasez de mano de obra.
Todo esto significa que es más importante que nunca mantener los activos en perfecto funcionamiento. El análisis de vibraciones ayuda a los equipos a estar al tanto de los fallos nuevos y en desarrollo de las máquinas. También es una buena forma de dar un poco de margen a su programa de mantenimiento, identificando los fallos con la suficiente antelación para solucionarlos cuando sea más conveniente.
A menudo, los técnicos de mantenimiento recopilarán datos durante sus rutas utilizando analizadores de vibraciones portátiles. Después, esas mediciones de vibraciones serán analizadas por ingenieros de fiabilidad internos o servicios externos demonitoreo de condición , como los que ofrece Fluke Reliability.
Ejemplos comunes de análisis de vibraciones
Cada activo giratorio tiene una "firma" de vibración estándar. Cuando esa firma cambia, es señal de que algo va mal.
Los activos accionados por motor, como bombas y compresores de aire, son excelentes candidatos para el análisis de vibraciones. Colocar un sensor de vibraciones en sus bombas y compresores le ayudará a detectar signos tempranos de problemas para poder cortarlos de raíz.
Herramientas de análisis de vibraciones
Las herramientas de análisis de vibraciones son lo bastante sensibles como para detectar señales sutiles de problemas. La mayoría son de uso intuitivo, incluso para personas sin formación técnica.
¿Qué es un sensor de vibraciones?
Los sensores miden y registran la aceleración, la velocidad y la frecuencia de las vibraciones. Sus técnicos pueden instalar sensores de vibración en casi cualquier activo o componente que desee supervisar.
Los sensores inalámbricos pueden recopilar datos de vibración de forma continua y transmitirlos en tiempo real, para que nunca te pierdas nada. También puedes programar la mayoría de los sensores para que te avisen cuando los niveles de vibración superen un determinado umbral.
¿Qué es un analizador de vibraciones?
Los analizadores de vibraciones suelen ser instrumentos compuestos: son en parte sensores y en parte ordenadores. Los analizadores de vibraciones están equipados con acelerómetros piezoeléctricos para medir los niveles de vibración. También analizan esos datos y los muestran. Algunos analizadores de vibraciones pueden diagnosticar averías en las máquinas y guiar a los usuarios en las reparaciones.
¿Qué es la supervisión de las vibraciones?
La supervisión de vibraciones utiliza sensores y análisis de datos para vigilar constantemente sus activos más críticos. La mayoría de las plantas no tienen personal para supervisar manualmente todos sus equipos. El uso de una red de sensores y analizadores de vibraciones garantiza que estará al tanto de los problemas y sacará el máximo partido de sus limitados recursos.
monitoreo de condición Análisis de vibraciones
monitoreo de condición realiza un seguimiento del estado general de sus equipos mediante sensores y análisis de datos. Su objetivo es detectar nuevos fallos de la máquina cuando aún son pequeños y manejables. Si se hace bien, monitoreo de condición puede alertarle de los signos de un problema semanas, o incluso meses, antes de que se convierta en un problema.
El análisis de vibraciones es un elemento clave de cualquier estrategia de monitoreo de condición . Al detectar pequeños cambios en los niveles de vibración, el análisis de vibraciones ayuda a los equipos a anticiparse a los problemas.
monitoreo de condición depende de sensores, software y herramientas IIoT para capturar y analizar datos. La mayoría de los equipos necesitarán cierta formación para implantar un programa monitoreo de condición , pero las herramientas siguen siendo de uso intuitivo.
Es un enfoque sólido para equipos con conocimientos limitados o para plantas que operan con un presupuesto ajustado. Y, por supuesto, es una forma estupenda de que cualquiera obtenga más resultados en términos de tiempo de actividad y mayor fiabilidad.