Guía de sensores de vibración para motores

19 de mayo de 2022

Es normal que las máquinas vibren, pero un cambio en los patrones de vibración de una máquina puede apuntar a posibles problemas. La medición de los cambios en los patrones de vibración ayuda a los equipos a identificar asimetrías, holguras, desalineación o desgaste de los rodamientos en el equipo antes de que se produzca una avería. Una vibración anómanal o excesiva genera un desgaste prematuro de los componentes y pueden acortar la vida útil de los activos. Los sensores de vibración para motores se montan en la maquinaria para controlar los cambios en la amplitud, frecuencia e intensidad de la vibración.

Los sensores de vibración pueden recopilar información de fuentes como la estructura, las resonancias, el entorno, las máquinas adyacentes, el proceso, la cavitación y las turbulencias. Los datos recopilados por los sensores de vibración se pueden analizar para detectar averías y determinar su gravedad. Cuando los equipos de mantenimiento saben qué máquinas necesitan atención y con qué urgencia, pueden planificar y priorizar su trabajo de la forma más eficaz.

Los avances tecnológicos han hecho que los sensores de vibración sean más asequibles, por lo que también son más accesibles y escalables.

Los sensores de vibración para motores son habituales en parte porque los motores están en la transición entre fuentes eléctricas y mecánicas. Y aunque los sensores de vibración se centran más en las fuentes mecánicas, pueden detectar algunas de las eléctricas también.

Los motores pueden tener muy distintas envergaduras y usarse para accionar muchos tipos diferentes de equipos. La configuración y la accesibilidad del motor también son importantes. Gracias a los muchos tipos de sensores de vibración disponibles, hay opciones para casi cualquier situación.

Al monitorizar un motor que acciona una máquina grande y lenta, por ejemplo, a menudo tiene sentido centrarse en el desplazamiento o el movimiento. En este caso, lo mejor es una sonda de proximidad. Las sondas de proximidad se utilizan normalmente en compresores o turbinas de gran envergadura, especialmente cuando estas están accionadas por agua o vapor, algo que no sea un motor eléctrico.

Sensores de vibración MEMS

Sin embargo, en la mayoría de los casos, un acelerómetro es más adecuado. La gran mayoría de los sensores de vibración actuales son acelerómetros, que miden la aceleración. Los sensores MEMS son un tipo de acelerómetro, y son cada vez más habituales gracias a sus elevadas calificaciones por su respuesta de frecuencia. Muchos de ellos cuentan ahora con altas clasificaciones IP, que se refieren a la eficacia con la que el equipo evita la entrada de líquidos (como agua) o sólidos (como polvo). Los sensores MEMS son rentables y ofrecen una larga duración de la batería. Estos rasgos los convierten en una buena opción para la detección a escala.

Los sensores MEMS son adecuados para un rango de frecuencias de 0 a 1000 hercios. Ese intervalo de frecuencias más bajo suele ser donde se pueden detectar asimetrías, desalineación y holguras.

Sensores de vibración piezoeléctricos

Los entornos industriales pueden exigir clasificaciones IP más altas, y algunas instalaciones y usos requieren de equipos de seguridad intrínseca. "Intrínsecamente seguro" es el término con el que se denomina algo que no es capaz de causar una explosión. Los cristales piezoeléctricos son impermeables a la humedad, el polvo y el humo, lo que los convierte en una opción habitual para los sensores de vibración en entornos industriales. Son otro tipo de acelerómetro.

Para los rangos de frecuencias más altos, aquellos de más de 1000 hercios, se debe utilizar un sensor piezoeléctrico. Abarca la monitorización de rodamientos, compresores y cajas de cambios. La frecuencia más alta es donde se encuentran problemas de engrane y las barras de motor.

Sensores de vibración inalámbricos para motores

La larga duración de la batería es especialmente beneficiosa para los sensores de vibración de motores situados en zonas peligrosas o de difícil acceso, ya que reduce el número de desplazamientos que los técnicos de mantenimiento tienen que hacer. Algunos sensores requieren la sustitución de la batería cada dos años.

Un motor que acciona una soplante puede estar a una altura suficiente como para que acceder a él sea peligroso. Algunos motores que accionan bombas o compresores se encuentran detrás de paneles, en salas cerradas o en techos altos. Es también posible que haya motores situados en zonas con vapor caliente o materiales cáusticos. Es posible utilizar sensores inalámbricos remotos para monitorizar estos motores, ya que recopilan y transmiten datos de vibración para que los equipos de mantenimiento puedan estar informados sin el tiempo y el riesgo de que se produzcan frecuentes desplazamientos al motor.

Cuestiones únicas al respecto de los motores

Para máquinas compuestas, o configuraciones en las que hay diferentes ejes que van a diferentes velocidades y realizan diferentes funciones, una solución es utilizar múltiples sensores. Esto puede ser una opción especialmente útil para encontrar averías en diferentes frecuencias.

Algunas máquinas cuentan con muchos motores pequeños que accionan cajas engranajes o reductoras de pequeña envergadura en un transportador, con un motor grande que acciona la rueda principal y una cinta en el transportador que lo acciona todo. Las cajas reductoras y los compresores suelen presentar averías que se encuentran en los rangos de frecuencias más altos, lo que significa que se recomiendan sensores piezoeléctricos en lugar de sensores MEMS.

La mayoría de los motores funcionan a una velocidad constante la mayor parte del tiempo, lo que hace que el análisis y la monitorización de vibraciones resulten bastante sencillos. No bstante, durante la puesta en marcha de un motor, el motor pasa por muchas cargas y numerosos cambios. Para ello puede ser necesario un sensor de vibración más avanzado y sensible, y un análisis de vibraciones más avanzado.

Puesta en marcha y desaceleración, pruebas de resonancia, pruebas de estructura o movimiento oscilante: aquí es donde el análisis de vibraciones puede hacerse más complejo y requerir sensores de vibración que estén a la altura de la tarea.