Vibración

LA MEDICION Y ANALISIS DE LAS VIBRACIONES COMO TECNICA

DE INSPECCION DE EQUIPOS Y COMPONENTES, APLICACIONES,

NORMATIVAS Y CERTIFICACION

Pedro Nelson Saavedra

Facultad de Ingeniería - Universidad de Concepción, Casilla 160 - Concepción - Chile

Psaavedr@udec.cl

En el presente trabajo se analiza, en primer lugar, los diferentes tipos de sensores que se utiliza para la medición de

las vibraciones, en especial lo referente a la limitación de sus rangos de frecuencia y a su inherente ruido eléctrico.

Se presenta las técnicas de análisis más utilizadas, algunas de las cuales son ilustradas con casos históricos. Se

analiza en particular su uso en la detección de grietas en ejes y vigas. Finalmente se analiza la normativa existente

para la medición y evaluación de la severidad vibratoria.

First, the different vibration transducers are analized, specially with rapport their frequency range and electrical noise.

The most used techniques for vibration analysis are presented, some of ones are illustred through historical cases.

Techniques of craked beam and shaft detection are illustrated with an example. Finally, the severity vibration

standards are analyzed.

INTRODUCCION

La medición y análisis de vibraciones es utilizado,

en conjunto con otras técnicas, en todo tipo de industrias

como técnica de diagnóstico de fallas y evaluación de la

integridad de máquinas y estructuras. En el caso de los

equipos rotatorios, la ventaja que presenta el análisis

vibratorio respecto a otras técnicas como tintas

penetrantes, radiografía, ultrasonido, etc., es que la

evaluación se realiza con la máquina funcionando,

evitando con ello la pérdida de producción que genera una

detención.

MEDICION DE LA VIBRACION

Las etapas seguidas para medir y/o analizar una

vibración, que constituyen la cadena de medición, son:

- Etapa transductora

- Etapa de acondicionamiento de la señal

- Etapa de análisis y/o medición

- Etapa de registro.

El transductor es el primer eslabón en la cadena de

medición y debería reproducir exactamente las

características de la magnitud que se desea medir. Un

transductor es un dispositivo electrónico que sensa una

magnitud física como vibración y la convierte en una

señal eléctrica (voltaje) proporcional a la magnitud

medida.

Típicamente hay cuatro tipos de sensores o

transductores de vibraciones:

- Sensor de desplazamiento relativo sin contacto

- Sensor de desplazamiento relativo con contacto

- Sensor de velocidad o velocímetro

- Sensor de aceleración o acelerómetro.

Para la medición de vibraciones en el exterior de

las máquinas y en las estructuras hoy en día se utiliza

fundamentalmente los acelerómetros. El acelerómetro

tiene la ventaja respecto al velocímetro de ser más

pequeño, tener mayor rango de frecuencia, y poder

integrar la señal para obtener velocidad o desplazamiento

vibratorio. El sensor de desplazamiento se utiliza para

medir directamente el movimiento relativo del eje de una

máquina respecto a su descanso.

Para la selección adecuada del sensor se debe

considerar, valor de la amplitud a medir, temperatura de

la superficie a medir y fundamentalmente el rango de las

frecuencias a medir. Tabla Nº1 indica rangos de

frecuencias de sensores de vibraciones típicos.

Tabla Nº1.

Rango de frecuencias de transductores de vibración

típicos.

Tipo de transductor Rango típico de frecuencia

(Hz)

Desplazamiento sin contacto 0 - 10.000

Desplazamiento con contacto 0 - 150

Velocímetro sísmico 10 - 1.000

Acelerómetro de uso general 2 - 7.000

Acelerómetro de baja frecuencia 0.2 - 2.000

Otro factor que debe tenerse en cuenta en la

selección del sensor es el ruido eléctrico inherente a él.

Por ejemplo, un acelerómetro de uso industrial tiene un

ruido eléctrico típico de 500 mg pico, mientras que un

acelerómetro de baja frecuencia sólo tiene un ruido

eléctrico típico de 10 mg pico.

La etapa de acondicionamiento de la señal consiste

en acondicionar la señal que sale del transductor para que

Fig. Nº1. Análisis espectral y de la forma de onda de una bomba centrífuga.

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