Demystifying Vibration Monitoring Part 4: Diagnosing Imbalance, Misalignment, Looseness, and Bearing Wear
8 de abril de 2025
Acceso rápido
Parte 1: Por qué es importante la monitorización de vibraciones y cómo funciona
Parte 2: Principios del análisis de vibraciones en máquinas giratorias
Parte 3: Identificación e interpretación de los patrones generales de vibraciones y averías
Parte 4: Diagnóstico de asimetría, desalineación, holgura y desgaste de los rodamientos
Las cuatro averías más comunes de las máquinas
Todos los componentes de una máquina generan una señal de vibración única. Las señales mostradas en el espectro a menudo conforman patrones característicos. El reconocimiento de patrones es una parte clave del análisis de vibraciones, pero se necesita una formación y experiencia importantes para reconocer y leer los patrones.
No pierda tiempo analizando los cientos de averías raras de las máquinas, cuando el 90 % de las veces las máquinas giratorias sufren cuatro averías habituales: desalineación, asimetría, holgura y desgaste de los rodamientos.
Tabla de resumen de las cuatro averías más habituales
A continuación se muestra una descripción general simplificada de los patrones utilizados para reconocer las cuatro averías más comunes de las máquinas.
Asimetría
Una asimetría es un punto pesado en el eje que provoca fuerzas en todas las direcciones radiales, lo que genera una vibración excesiva y aumenta el desgaste de los rodamientos, las juntas, etc. Consulte la Figura 2 más adelante.
Desalineación
La desalineación se produce cuando los ejes de rotación de dos ejes no son colineales mientras la máquina funciona en condiciones normales de uso. Esto provoca fuerzas que provocan una vibración excesiva y aumentan el desgaste de los rodamientos, las juntas, etc. Consulte la Figura 3 más adelante para obtener más información.
Holgura
La holgura se produce cuando el eje, la base o un componente se aflojan, lo que provoca fuerzas que generan una vibración excesiva y aumentan el desgaste de los rodamiento, las juntas, etc., como se muestra en la Figura 4.
Avería de los rodamientos
Los rodamientos se desgastan por cargas excesivas, otras averías de la máquina, lubricación o instalación incorrecta, etc. Si no se corrige, los rodamientos fallarán y la Figura 5 muestra el aspecto que tiene:
Por qué las frecuencias de los rodamientos no son sincrónicas (picos no enteros)
La geometría de las bolas, la jaula y las pistas se muestran a diferentes velocidades, no en un múltiplo de la velocidad del eje. Esto significa que los picos no síncronos suelen proceder de rodamientos de rodillos. Muchos programas de vibración necesitan cuatro frecuencias de rodamientos para diagnosticar averías en los rodamientos: pista interior, pista exterior, jaula y giro de bola (consulte la Figura 6). Una de las excepciones es el Fluke 810, que utiliza reconocimiento de patrones automatizado.
La Figura 7 (más adelante) es un ejemplo de avería de un rodamiento.
Observe que el pico de vibración del eje es de 1X. Si la máquina tiene cuatro aspas de la hélice de la bomba, se mostrará un pico más pequeño en 4X.
Pero, ¿cuál es el gran pico de 3,56X? Una máquina no puede tener 3,56 álabes del ventilador o 3,56 álabes de la bomba. Es probable que este fenómeno se deba a un rodamiento de rodillo.
Descripción de la gravedad de las cuatro averías habituales
Se puede llevar un seguimiento de la gravedad de las cuatro averías habituales a lo largo del tiempo en función del historial de cientos de miles de máquinas que han sido analizadas por muchos expertos en vibraciones durante 30 años.
Esta información y experiencia se han incorporado a algoritmos basados en reglas y una base de datos de referencia que han demostrado ser eficaces en máquinas rotativas normales: motores, bombas, ventiladores, compresores, soplantes y husillos de un solo eje.
Se ha analizado el avance de las averías de las máquinas de cada clase de máquina y cada avería, y se han creado patrones que permiten al programa de diagnóstico dentro de un analizador de vibraciones diagnosticar con exactitud la gravedad de cada avería. A continuación se muestra cómo un analista experimentado analizaría manualmente los datos, aunque recuerde que un analizador como el Fluke 810 hace todo esto automáticamente.
Avance de la asimetría: observe la gravedad a medida que empeore
Un punto pesado en el eje provoca fuerzas en todas las direcciones radiales que provocan una vibración excesiva y aumentan el desgaste de los rodamientos, las juntas, etc. Las indicaciones de asimetría son bastante directas: vibración de 1X (eje) más alta de lo normal en la dirección radial y tangencial.
Puesto que 1X se observa mejor en el rango bajo, busque la asimetría comparando los picos de 1X en el rango bajo. Si los picos de 1X crecen con el tiempo en las direcciones radial o tangencial, pero no axial, entonces la avería es la asimetría.
La gravedad está determinada por la amplitud del pico de 1X sobre la línea de referencia.
Observe el avance de la gravedad de la avería en cada fase de la asimetría y anote la medida de reparación recomendada en la Figura 8 más adelante.
Avance de la desalineación: observe la gravedad a medida que empeore
Los ejes de rotación de dos ejes no son colineales cuando la máquina está funcionando en condiciones normales de uso. Esto provoca una vibración excesiva y aumenta el desgaste de los rodamientos, las juntas, etc.
Los indicios de desalineación son bastante claros. Incluyen una vibración de 1X (eje) más alta de lo normal en la dirección axial y de 2X en la dirección radial/tangencial.
El aumento de los picos se observará tanto en las ubicaciones del motor como de la bomba, ya que la desalineación se encuentra entre los dos ejes.
Puesto que los picos de 1X y 2X se observan mejor en el rango bajo, busque la desalineación comparando los picos de 1X y 2X en el rango bajo. Si los picos aumentan con el paso del tiempo, la avería es la desalineación.
La gravedad está determinada por la amplitud sobre la línea de referencia.
Observe el progreso de la gravedad de la avería en cada fase de la desalineación y anote la medida de reparación recomendada en la Figura 9.
Avance de la holgura: observe la gravedad a medida que empeore
El eje, la base o un componente se aflojan, lo que provoca fuerzas que generan una vibración excesiva y aumentan el desgaste de los rodamiento, las juntas, etc.
Los indicios de holgura son bastante claros. Presentan armónicos de 1X más altos de lo normal en cualquier dirección. Puesto que estos armónicos se observan mejor en el rango bajo, busque la holgura comparando los armónicos de 1X en el rango bajo.
Si los armónicos de 1X aumentan con el tiempo en alguna o todas las direcciones, entonces la avería es la holgura. La gravedad está determinada por la amplitud de los armónicos de 1X al respecto de la línea de referencia.
Observe el avance de la gravedad de la avería en cada fase de la holgura y anote la medida de reparación recomendad en la Figura 10 más adelante.
Avance del desgaste de rodamientos: observe la gravedad a medida que empeore
Los indicios de desgaste de los rodamientos pueden aparecer y desaparecer. Un mes están presentes y el siguiente no lo están. Todos sabemos que los rodamientos no mejoran.
Tenga esto en cuenta al diagnosticar averías en los rodamientos. Busque picos no enteros en cualquier dirección. Observe el avance de la gravedad de la avería de los rodamientos en cada fase del desgaste de los rodamientos y anote la medida de reparación recomendada (consulte la Figura 11). Nota: Los datos del motor son normales.
El desgaste de los rodamientos suele deberse a otros factores que actúan sobre ellos. Si los rodamientos se averían de forma prematura, le recomendamos que compruebe otras averías leves de la máquina, como asimetría, desalineación y holgura. Por ejemplo, una desalineación moderada puede aumentar o no su gravedad con el tiempo, pero los efectos de la desalineación aumentan la tensión en los rodamientos y las juntas con el tiempo.
Asegúrese de que el analizador que está utilizando muestra todas las averías encontradas en una máquina para poder observar posibles candidatos de la causa principal de la avería. Incluso si la desalineación no es extrema, debe diagnosticarse y corregirse pronto para evitar daños colaterales en los rodamientos y las juntas.
Conclusión: de las señales de vibración a un mantenimiento más inteligente
A lo largo de esta serie hemos descrito cómo funciona la vibración, qué revela y cómo se relaciona directamente con las averías más habituales de los equipos rotativos. Pero la verdadera conclusión es la siguiente:
la monitorización de vibraciones proporciona a los equipos de mantenimiento la señal correcta en el momento adecuado.
Ofrece suficiente antelación para planificar y actuar, y actividades lo suficientemente orientadas como para evitar el ruido y los falsos positivos. Va desde sencillas herramientas de detección hasta sistemas de diagnóstico avanzados, y acompaña a los técnicos en cualquier lugar, tanto si están detectando problemas como verificando las causas principales.
A medida que los equipos se encargan de mantener más equipos utilizando menos recursos, la vibración se convierte en algo más que una medición. Se convierte en una estrategia.
Con las herramientas adecuadas y una comprensión clara de lo que le indica la vibración, puede pasar de las reparaciones reactivas a la planificación basada en el estado y mantener sus activos en servicio durante más tiempo, con menos sorpresas.
Biografía del autor: John Bernet es especialista en productos y aplicaciones mecánicas de Fluke Corporation. Durante sus más de 30 años de experiencia en el mantenimiento y funcionamiento de plantas de energía nuclear y maquinarias en plantas comerciales, John ha trabajado con clientes de todos los sectores implementando programas de fiabilidad. Es analista de vibraciones de categoría II certificado y profesional de fiabilidad de mantenimiento certificado (CMRP), con más de 20 años de experiencia en el diagnóstico de averías de máquinas.