Análisis de vibraciones de desalineación
1 – Análisis de vibraciones de desalineación – Introducción
UNA Análisis de vibraciones la desalineación de una máquina, con una analizador de vibraciones, es un preliminar importante para el siguiente paso, que es su alineación. La desalineación es uno de los defectos más comunes que generan vibraciones excesivas en las máquinas.. Por tanto, quien quiera comprender el comportamiento dinámico de un equipo en funcionamiento debe tener un conocimiento razonablemente completo de este fenómeno.. Esto es esencial para implementar con éxito un programa de mantenimiento predictivo.
La desalineación en sus diversas formas es sin duda una de las anomalías más comunes en cualquier grupo de máquinas..
La comprensión de sus efectos es de suma importancia para la elaboración de un diagnóstico correcto sobre el comportamiento anormal en una máquina..
2 – Definición de desalineación y sus orígenes
La desalineación puede ocurrir básicamente en dos niveles:
– Desalineación de un eje en sus rodamientos
- Desajuste entre el eje de simetría del eje y el eje de simetría del cojinete.
– desalineación de transmisiones
- No coincidencia entre el eje de simetría de dos ejes colineales
- Falta de paralelismo entre ejes.
- Distancias incorrectas
- Posición axial incorrecta
- Perpendicularidad incorrecta
Su origen puede ser diferente.:
– Mal posicionamiento en fabricación o montaje
- De los cojinetes de un eje, entre si
- En relación con otras venas (desalineación de la transmisión) – compromisos, engranajes, correas, etc..
– deformaciones
- * Efectos térmicos en el eje
- * Efectos térmicos en la estructura de soporte del rodamiento..
- * Deformación en la superficie de apoyo de la máquina
- * Alabeo en la estructura de la máquina
- * Deformación inducida por tubería
3 – Efectos de desalineación
3.1 – entre acoplamientos
en la figura 1 presentado a continuación se puede ver el efecto de una desalineación angular.
Puede verse que se producirá la generación de una fuerza de aproximación de las venas., en la dirección axial, en cada rotacion. Será, por lo tanto, ocurrencia natural de vibraciones axiales.
en la figura 2 presentado a continuación, se puede ver el efecto de la falta de colinealidad.
Puede verse que se producirá la generación de una fuerza de aproximación entre las venas., en direcciones radiales, dos veces en cada rotación. También se ve que esta fuerza tiene una dirección predominante.
En la práctica, estos efectos aislados rara vez se encuentran.; es bastante común encontrar su combinación.
son considerados, por lo tanto, Síntomas de desalineación los siguientes:
- – Vibraciones anormales en la dirección axial.
- – Vibraciones anormales al doble de la velocidad de rotación.
- – Direccionalidad anormal de las vibraciones., al contrario de lo que cabría esperar dada la rigidez de los rodamientos.
A continuación puede ver los Niveles Globales de Vibraciones en una máquina desalineada en el acoplamiento.
Nota-se:
una) Las vibraciones son mayores en los rodamientos cerca del acoplamiento..
segundo) Fuertes vibraciones en el rodamiento C, en la dirección axial.
do) O facto de no motor eléctrico, en el cojinete B, Las vibraciones son mayores verticalmente que horizontalmente., al contrario de lo que cabría esperar teniendo en cuenta únicamente la rigidez de la estructura del motor.
en la figura 4 se puede ver que cuando tienes una fuerza para girar con el eje, como en el caso de desequilibrio, figura de análisis de vibración de desalineación. figura de análisis de vibración de desalineación. La desalineación es una anomalía que genera una fuerza direccional.
Abajo puedes ver un espectro, la medida en la dirección axial de una máquina, junto a un rodamiento, es un síntoma muy fuerte de desalineación – el segundo armónico de la velocidad de rotación es mayor que el primero.
en la figura 6 puedes ver la amplitud (dentro de cada círculo) y la fase (marcado por una cruz en cada círculo) del componente a la velocidad de rotación, medidas en las tres direcciones, en todos los rodamientos, en una máquina con un acoplamiento desalineado (acoplamiento de dientes).
Tenga en cuenta los siguientes aspectos:
- – diferencia de fase de 180 grados en las mediciones en el motor en la dirección vertical
- – voy en horizontal
- – Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado (Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado).
Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado, Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado, Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado. Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado.
Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado 180 Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado ( Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado 0 Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado) Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado
3.2 – Análisis de vibraciones de desalineación – Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado
Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado. Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado.
Por lo tanto, es natural que surjan vibraciones en oposición de fase en la dirección axial.. En direcciones radiales es natural que predomine el efecto de desequilibrio debido al alabeo..
en la figura 8 En direcciones radiales es natural que predomine el efecto de desequilibrio debido al alabeo..
En direcciones radiales es natural que predomine el efecto de desequilibrio debido al alabeo., en la dirección axial, En direcciones radiales es natural que predomine el efecto de desequilibrio debido al alabeo., En direcciones radiales es natural que predomine el efecto de desequilibrio debido al alabeo.. En direcciones radiales es natural que predomine el efecto de desequilibrio debido al alabeo.. En direcciones radiales es natural que predomine el efecto de desequilibrio debido al alabeo., En direcciones radiales es natural que predomine el efecto de desequilibrio debido al alabeo..
Un efecto que, desde el punto de vista de la vibración, se asemeja en absoluto al de un eje torcido es la desalineación de los cojinetes.. La siguiente figura muestra esquemáticamente su efecto..
Habrá una diferencia de fase de 180 grados entre mediciones en la misma dirección radial y axial.
4 – Análisis de vibraciones de desalineación – Medición de la fase de vibración y uso de la luz estroboscópica
El propósito previsto con la medición de fase es visualizar el movimiento de la máquina mientras vibra a una frecuencia determinada.. Toma como ejemplo lo que ves en la Fig. 10.
Suponga que el motor estaba vibrando en la dirección horizontal, a la frecuencia de rotación, con el perfil de vibración definido en la Hipótesis 1. Cuando el sensor de vibración se colocó en diferentes puntos de medición a lo largo del motor, la amplitud de la velocidad de rotación seguiría este perfil.; mayores amplitudes en los extremos, cerca de los rodamientos y amplitudes más pequeñas en las posiciones intermedias. Si se midiera la fase de las vibraciones, esto siempre debe ser aproximadamente igual. Si el motor estuviera vibrando según el perfil de Hipótesis 2 el perfil de amplitud sería exactamente el mismo, sin embargo, la fase de las vibraciones tendría una diferencia de 180 grados entre mediciones en ambos extremos de la máquina.
en la hipotesis 1 uno concluiría que el cuerpo del motor se estaba flexionando; en la Hipótesis 2 oscilaba alrededor del centro.
También se ve como midiendo la amplitud y la fase es posible visualizar la forma de la vibración. Cabe señalar que si no se midiera la fase, probablemente el sentido común llevaría a la misma conclusión, ya que es difícil que la carcasa de un motor se flexione como se indica en la Hipótesis 1 sin que se destruyan inmediatamente los rodamientos.
A veces, medir el nivel global de vibraciones es suficiente para detectar la forma de la vibración..
El estroboscopio es un equipo que, en este contexto, tiene una aplicación muy generalizada porque efectivamente nos permite ver las vibraciones.. Desafinar la frecuencia de flash a la frecuencia de vibración por un valor entre 100 mi 200 RPM en las que puede ver la máquina “camara lenta”, cuando la amplitud de las vibraciones es mayor que 0.2 milímetro
Dado que es evidentemente imposible ver máquinas grandes, es, sin embargo, particularmente útil para la inspección visual de acoplamientos mientras la máquina está funcionando.
5 – Análisis de vibraciones de desalineación – acoplamientos y diagnóstico de desalineación
O Estroboscópio
Al medir vibraciones causadas por desalineación en el acoplamiento, se mide su efecto. El efecto vibratorio depende no sólo de la cantidad de desalineación, pero también, entre otros factores, la forma en que el acoplamiento absorbe la desalineación. Entonces, para algunos tipos de acoplamiento, existen enfoques específicos..
Una prueba realizada por cualquiera que alinee los acoplamientos con una regla y escuadra es poner el eje en rotación lenta., y verifique visualmente el paralelismo de todas las superficies en ambos lados del acoplamiento.
Esto se puede hacer fácilmente con el estroboscopio sin detener la máquina según la técnica descrita en el punto 4.
El único requisito que tiene esta técnica, tener éxito, es que la desalineación es de un orden de magnitud visible. Aplica-se, por lo tanto, a acoplamientos rectos y alineados en escuadra, donde la desalineación es, por definición, siempre visible, y también a acoplamientos alineados con comparador con grandes desalineaciones. Este suele ser el caso cuando las vibraciones provocadas por la desalineación son de gran amplitud..
El uso de un estroboscopio para el diagnóstico de desalineaciones tiene la ventaja de no requerir un conocimiento específico de las vibraciones y de ser fácilmente interpretado.. Esto lo convierte en un instrumento que puede ser utilizado fácilmente por todo el personal de mantenimiento..
Acoplamientos dentados
un acoplamiento dentado, cuando está inmovilizado, parece ser un órgano que, por su construcción, es capaz de absorber grandes desalineaciones.
Esto es efectivamente lo que sucede cuando la máquina está inmovilizada.
Sin embargo, cuando la máquina está en funcionamiento, la potencia transmitida por el acoplamiento junto con la fuerza de fricción reducirán drásticamente esta movilidad relativa., y de un cierto valor de potencia transmitida, el conjunto se bloqueará por completo. Por lo tanto, hay un desajuste, esto puede ser completamente absorbido por el acoplamiento con la máquina funcionando con carga reducida, y ya no cuando la máquina está a plena carga.
Dependiendo de las condiciones de carga de la máquina, ésta puede presentar, o no, síntomas de vibración de desalineación. La variación de las condiciones de carga de una máquina con este tipo de acoplamiento, por lo tanto, es una prueba a realizar para determinar si hay desalineación en el acoplamiento.
en la figura 12 por lo tanto, es una prueba a realizar para determinar si hay desalineación en el acoplamiento, por lo tanto, es una prueba a realizar para determinar si hay desalineación en el acoplamiento, en la dirección axial, por lo tanto, es una prueba a realizar para determinar si hay desalineación en el acoplamiento
por lo tanto, es una prueba a realizar para determinar si hay desalineación en el acoplamiento; por lo tanto, es una prueba a realizar para determinar si hay desalineación en el acoplamiento 3 por lo tanto, es una prueba a realizar para determinar si hay desalineación en el acoplamiento 9 MW.
por lo tanto, es una prueba a realizar para determinar si hay desalineación en el acoplamiento 5.
En el espectro superior no hay síntomas de desalineación, mientras que en el espectro inferior ya se nota.. El acoplamiento al transmitir 3 MW de potencia fue flexible y absorbió la desalineación existente; no ocurría lo mismo al transmitir 9 MW.
Si desea saber más sobre el efecto de las vibraciones de desalineación de engranajes Haga clic aquí.
En los acoplamientos dentados, cuando la condición de los dientes se degrada, comienza a aparecer una vibración en la frecuencia de engranaje. (número de dientes de acoplamiento multiplicado por la velocidad de rotación). Por lo tanto, en este tipo de acoplamiento, es importante seguir esta frecuencia.
Si desea saber más sobre el efecto sobre las vibraciones de los acoplamientos dentados, Haga clic aquí.
acoplamientos de cuchillas
En este enlace puedes ver un ejemplo de los efectos de un fallo en un acoplamiento de palas.
Ejemplo: falla en Cardan
Una unidad de accionamiento de un cilindro de "Yankee", que comprende una unidad de engranaje accionado por dos (2) motores, como se ilustra en la figura 16, Mantenimiento predictivo está incluido en el programa definido por el cliente, Está sujeto a inspecciones regulares vibrométricas.
Figura 13 – Análisis de vibraciones en engranajes – Fotografía de la unidad de accionamiento
Inspección realizada en junio, hubo un aumento significativo en los niveles de vibrométricos presencia en la reducción, como se puede ver en el gráfico de tendencia que se muestra en la figura.
Figura 14 – Análisis de vibraciones en engranajes – Gráfico de Tendencia del Nivel de Vibración Global registrado en el apoyo de uno de los ejes de entrada del reductor
El análisis de frecuencia de los espectros registrados reveló que en los vibrométricos de presencia en los niveles de reductores eran, especialmente, influenciada por la amplitud de la segunda armónica de la frecuencia de funcionamiento del eje de entrada, como se ve a continuación .
De este análisis, amplitudes También el hecho de que la extensión que sobresale de frecuencia de funcionamiento de la pantalla de entrada del reductor eje grandemente reducida. Por este facto, Se desecha como una desalineación causa en primer lugar a los altos niveles vibrométricos registraron. De este modo, se recomienda al cliente el reemplazo / reparación de los sindicatos "cardán".
Después de la sustitución de las articulaciones "cardan", llevado a cabo por parte del cliente de servicios técnicos, durante una de las paradas programadas de instalación, vibrométrica realizó la inspección reveló una reducción muy significativa de los niveles de vibración se encuentra que la reducción sometido, como puede verse en el gráfico de tendencia muestra en la figura 19.
La disminución de la gravedad se originó vibrométrica, principalmente, al disminuir el segundo armónico de la frecuencia de funcionamiento de los ejes de entrada del reductor, como se puede ver en la figura .
La inspección reveló los componentes reemplazados de degradación acentuada de los cojinetes y perchas, como se puede ver en la figura.
A iJECUCIÓN Programa de Mantenimiento Predictivo, basándose en la medición y el análisis de vibración, Permitió a tiempo y sin pérdidas de producción, hacen posible intervenir en el equipo de minimizar los costos de intervención.
6 – Análisis de vibraciones de desalineación – Deformaciones y desalineaciones
6.1 – Desalineación en caliente
En las máquinas que funcionan a altas temperaturas siempre se producen fenómenos de dilatación que pueden provocar desalineaciones en caliente.. Cuando esto sucede, la máquina de frío no vibra., pero cuando se calienta aparecen fenómenos vibratorios de gran amplitud. Así, en máquinas que trabajan a altas temperaturas, siempre es necesario comprobar:
- – Existencia de calentamiento de las estructuras de soporte de los cojinetes.
- – Existencia de compensación en frío de deformaciones en caliente, si la estructura de soporte del cojinete se calienta.
Los síntomas de desalineación en caliente son los mismos que los de cualquier otra desalineación, ser capaz, sin embargo, hacer algunas pruebas adicionales:
- – Monitorización de vibraciones durante la fase de calentamiento de la máquina para determinar si existe proporcionalidad entre ambos parámetros.
- – Aislamiento temporal de la fuente de calor o refrigeración de la estructura portante con seguimiento de la evolución de las vibraciones.
en la figura 13 se puede ver la evolución de las vibraciones, en la dirección axial de un cojinete de ventilador, con desalineación en caliente, después de aislar la estructura de soporte de un cojinete de la fuente de calor.
Si desea saber más sobre el efecto en las vibraciones de la desalineación en caliente Haga clic aquí.
6.2 – Deformaciones Corporales
Generalmente se acepta que más de 40 % de los motores eléctricos muestran algún tipo de desviación de la planitud de sus bases.
Por otro lado, es raro que la base de una máquina sea absolutamente plana.
Estos factores conducen al apriete de los pernos de fijación de la máquina, lo que en ocasiones provoca la deformación de su estructura, lo que provoca desalineaciones.. Lo mismo puede decirse de los espárragos de conexión de las bridas de las tuberías.
Por lo general, se pueden realizar pruebas para verificar posibles deformaciones con la máquina parada o en servicio..
Con la máquina parada se pueden realizar las siguientes pruebas:
- – Inspección visual de zapatos.
- – Apretar y aflojar las piernas del zapato, con observación de su comportamiento con comparador. Un rendimiento superior a 0.05 mm implica la colocación de cuñas.
- – Apretar y aflojar las piernas del zapato, con observación simultánea del comportamiento de la alineación del acoplamiento al comparador.
Con la máquina en servicio, se pueden realizar las siguientes pruebas:
- – Inspección visual de zapatos.
- – Desaperto, uno por uno, de espárragos de sujeción con observación simultánea de vibraciones. Para ello se coloca el sensor de vibraciones en el lugar donde son mayores y se observa su evolución a medida que se tensan y se aflojan las patas..
- – Alineación con la máquina en servicio, al observar las vibraciones.
6.3 – Alineación con la máquina en servicio
O alineación con máquinas en servicio Es una técnica que se conoce desde hace mucho tiempo y suele ser utilizada por quienes no tienen otros medios o posibilidades para hacerlo. (Ex.: buques pesqueros en situaciones de emergencia, submarinos, donde no hay acceso a los equipos).
Se lleva a cabo de la siguiente manera:
- – Coloque comparadores en todos los zapatos para rastrear los movimientos verticales (opcional)
- – La máquina a mover es la que está libre (normalmente o motor eléctrico)
- – Aclarar ligeramente las piernas (las vibraciones pueden aumentar ligeramente)
- – El motor en este punto debe moverse en la dirección correcta..
- – Por intentos de encontrar la mejor posición..
7 – Análisis de vibraciones de desalineación – Resumen de ensayos y síntomas
La siguiente tabla muestra un resumen de las pruebas a realizar y los síntomas involucrados cuando se trata de situaciones de desalineación..
| TécnicasSíntomas + Ensayo | Nivel Global de Vibraciones | Estroboscópio | Espectro deFrequência | Medición de fase |
| dirección de vibración | X | X | ||
| Vibración de la forma de la máquina | X | X | X | X |
| Frecuencia de vibración | X | |||
| estado de acoplamiento | X | X | ||
| fase de vibraciones | X | X | X | |
| Comprobación de deformación base | X | X | X | |
| variación de carga(en los acoplamientos dentados) | X | |||
| Variación de temperatura (en máquinas que funcionan a altas temperaturas) | X | X | X | X |
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