5 tipos clave de herramientas de medición de vibraciones
11 de mayo de 2023
¿En qué consiste la medición de vibraciones?
La medición de vibraciones es una herramienta clave en el ámbito actual de la fiabilidad y el mantenimiento, que avanza muy rápido gracias al Internet Industrial de las Cosas. Para saber que está eligiendo la mejor herramienta para su organización, es importante saber si se conectará un determinado sensor de vibraciones o dispositivo de medición de vibraciones industrial con sus sistemas actuales y futuros, incluido el hardware y el software de gestión de activos.
El Internet Industrial de las Cosas (IIoT) facilita la interfaz entre personas, sistemas y maquinaria. La conectividad que proporciona ofrece nuevas oportunidades a los equipos de mantenimiento para prolongar la vida útil de la máquina y aumentar la eficiencia general.
Por ejemplo, con herramientas de supervisión de estado, los profesionales de la fiabilidad pueden predecir los fallos de los activos y recibir datos críticos del estado de las máquinas al instante desde cualquier lugar. Y, en el futuro, el análisis de vibraciones, combinado con el aprendizaje automático (ML) y la inteligencia artificial (IA), dará recomendaciones sobre reparaciones. Para prepararse para el futuro, sin embargo, los equipos de mantenimiento deben estar preparados con el kit de herramientas de medición de vibraciones adecuado.
¿Qué herramienta de medición de vibraciones debo utilizar y por qué?
Antes de decidir cómo medir la vibración, analice dónde se encuentra su organización respecto a la fiabilidad. ¿Está conforme con sus prácticas actuales de mantenimiento y operaciones? ¿Cuenta con la conectividad y la infraestructura necesarias para implementar estrategias de mantenimiento predictivo o un programa de supervisión de las vibraciones?
La falta de recursos es uno de los motivos habituales por los que algunas organizaciones experimentan dificultades en sus programas de supervisión de vibraciones, incluida la elección de la herramienta de medición de vibraciones incorrecta para sus necesidades. Fluke Reliability ofrece una amplia variedad de hardware, software y servicios de supervisión del estado de manera remota para ayudarle a empezar y consolidar sus iniciativas de manera satisfactoria.
Los datos de medición de vibraciones ofrecen mucha información
La medición de las vibraciones puede ayudar a los equipos de mantenimiento a determinar el estado de las máquinas. Al recopilar datos de las vibraciones, los equipos pueden detectar si cambia el estado de una máquina y cuándo. También se puede utilizar la medición de vibraciones para diagnosticar la causa de ese cambio. Lo más importante es que la medición de las vibraciones también puede ofrecer información para el funcionamiento seguro de la máquina.
La medición de vibraciones es un procedimiento de medición no invasivo que puede llevarse a cabo con la máquina en marcha en su estado normal de funcionamiento.
La vibración es simplemente una onda sonora, y cada componente de una máquina tiene un sonido único (o frecuencia) que el oído humano no puede detectar. Los sensores tienen la capacidad de detectarlos.
La amplitud de la vibración depende de la magnitud de la fuerza de excitación, la masa y rigidez del sistema, y su amortiguación. Cierto grado de vibración es normal en la maquinaria. Otras fuentes adicionales de vibración son las tolerancias de la máquina y su estructura, el diseño de los rodamientos, la carga y lubricación, el montaje de la máquina y el rodamiento y la fricción que se producen entre las piezas en movimiento.
Cinco tipos de herramientas de medición de vibraciones
Los profesionales de la fiabilidad suelen usar las siguientes herramientas de medición de vibraciones para poner en marcha un programa de mantenimiento predictivo o de supervisión remota del estado.
1. Herramientas de medición de vibraciones de mano
Uso óptimo:
Una herramienta de medición de vibraciones de mano como el medidor de vibraciones Fluke 805 FC es la mejor opción cuando se necesita un dispositivo de detección de gran fiabilidad que pueda proporcionar lecturas de vibración generales y repetibles. A diferencia de los comprobadores tipo lápiz, el Fluke 805 también mide variables específicas, como el estado de los rodamientos y la temperatura.
La escala de niveles de gravedad es fácil de entender y se indica con textos sencillos (Good [Bueno], Satisfactory [Satisfactorio], Unsatisfactory [Insatisfactorio], Unacceptable [Inaceptable]) para indicar el estado del rodamiento y la vibración general. El dispositivo de medición de vibraciones lee una amplia gama de frecuencias, y se puede acceder a los datos desde cualquier lugar a través de un dispositivo inteligente, como un portátil o un teléfono móvil.
2. Herramientas de comprobación de vibraciones portátiles
Uso óptimo:
Un comprobador de vibraciones portátil es una excelente opción cuando un técnico puede acceder a las máquinas críticas de forma segura y sencilla. Y aunque tanto los comprobadores de vibraciones de mano como los analizadores de vibraciones pueden capturar datos de vibración y diagnosticar fallos en las máquinas, sus capacidades son diferentes.
El comprobador de vibraciones Fluke 810 utiliza un motor de análisis para diagnosticar problemas de la máquina y realizar el análisis de vibraciones in situ en una sola pantalla. Captura un conjunto de datos limitado.
Herramientas de análisis de vibraciones de mano
Al igual que los comprobadores de vibraciones, un analizador de vibraciones portátil puede proporcionar a los usuarios información inmediata de la medición de vibraciones sobre el estado de la maquinaria, incluidos motores, ventiladores y sopladores. Ambos pueden detectar los cuatro fallos más comunes: asimetría, desalineación, holgura y daños en los rodamientos. A menudo, también pueden indicar la ubicación y la gravedad de la avería.
Sin embargo, a diferencia de los comprobadores de vibraciones, un analizador de vibraciones de mano, como el VIBXpert II de Prüftechnik, puede recopilar casi cualquier tipo de datos de medición de vibraciones. Estas herramientas también pueden ayudar a los equipos a corregir la asimetría de las máquinas y a conectarse a varios tipos de sensores. Sin embargo, debido a su sofisticación, los analizadores de vibraciones a menudo requieren que un experto interprete los datos detallados.
4. Sensor de análisis de vibraciones inalámbrico
Uso óptimo:
Un sensor de análisis de vibraciones inalámbrico es la mejor opción si su organización cuenta con muchas máquinas esenciales. Cuando un activo crítico falla, puede detener la producción e incluso dañar otras máquinas. Estos sofisticados sensores alertan de posibles fallos de la máquina con suficiente antelación, lo que entre otras cuestiones, también consiste mostrar la gravedad del problema para que pueda actuar y evitar fallos.
¿Para qué sirve un sensor de análisis de vibraciones inalámbrico?
Los sensores de vibración inalámbricos, como el sensor de análisis de vibraciones Fluke 3563, llevan un seguimiento del rendimiento de la máquina y recopilan datos detallados con un potente sensor piezoeléctrico. Los datos proporcionan información a los profesionales de la fiabilidad sobre los problemas de la maquinaria esencial para la producción. Al obtener resultados rápidos, los equipos de mantenimiento disponen de suficiente tiempo para tomar decisiones informadas antes de que las máquinas fallen.
5. Sistema de supervisión de vibraciones con cable
Uso óptimo:
Un sistema de supervisión de vibraciones con cable es lo mejor para vigilar el estado de máquinas esenciales para la producción. Por ejemplo, el VIBGUARD IIoT de Prüftechnik puede supervisar generadores de turbina, máquinas de papel, husillos de alta velocidad y máquinas con múltiples unidades de accionamiento. Estas avanzadas herramientas de medición de vibraciones proporcionan un análisis completo de las vibraciones para máquinas complejas.
¿Para qué sirve un sistema de supervisión de vibraciones con cable?
Un sistema de supervisión de vibraciones con cable captura grandes cantidades de datos de medición de vibraciones de alta resolución. Permite analizar las vibraciones relacionadas con una gran variedad de fallos de maquinaria, resonancias, procesos y estructuras, además de facilitar el mantenimiento predictivo.
Consejos útiles para elegir una herramienta de medición de vibraciones
- Piense en los problemas de la maquinaria que quiera resolver primero y por qué. Determine cuáles son sus problemas de mantenimiento más caros. ¿Cuáles de sus máquinas fallan con más frecuencia, qué causa los problemas y cómo afectan a la producción?
- Aproveche las ofertas de los fabricantes. Las versiones de prueba permiten probar una herramienta de medición de vibraciones antes de comprarla. En función del proveedor, también se ofrece asistencia especializada, lo que garantiza una configuración adecuada del programa piloto y un mayor éxito. Por ejemplo, Fluke Reliability ofrece una amplia formación y servicios de supervisión remota del estado.
- Realice un análisis de criticidad de activos para asegurarse de que las mediciones de las vibraciones se centran en la maquinaria correcta. En una evaluación de criticidad de activos se utilizan datos para identificar con precisión el valor empresarial real de los activos esenciales. Las partes interesadas utilizan los criterios acordados para evaluar, clasificar y categorizar los activos en función de su importancia para la producción, y se distingue entre activos críticos, semicríticos y menos críticos.
La medición de vibraciones es esencial para cualquier programa de mantenimiento. La vibración es el "pulso" de las máquinas, ya que proporciona una valiosa información sobre el estado y el rendimiento de los activos. Por suerte, no es necesario ser un experto en medición de vibraciones para aprovechar las ventajas del análisis y la supervisión de vibraciones para su equipo. A continuación conoceremos cómo funciona la medición de vibraciones, por qué es importante y cómo ayuda a mantener sus activos en buen estado y a prolongar su vida útil.
Por qué es importante la medición de vibraciones
Cuando el equipo industrial está en funcionamiento, es normal que se produzca cierto grado de vibraciones. Si el patrón de vibración de una máquina cambia, puede indicar fallos actuales o potenciales. Las vibraciones excesivas, erráticas o anormales suelen ser la primera señal de un problema en las máquinas. Si no se controlan, los problemas subyacentes pueden escalar hasta el punto de que la máquina acabe por fallar. Además, las vibraciones incontroladas pueden provocar daños adicionales en el equipo.
Con los avances en las tecnologías del Internet Industrial de las Cosas (IIoT), el sector ha pasado del mantenimiento preventivo a las estrategias de mantenimiento predictivo basado en el estado. En este tipo de técnicas se usan los datos del estado de los activos en tiempo real para optimizar los programas de mantenimiento y evitar tiempos de inactividad imprevistos.
Una herramienta de medición de vibraciones recopila datos del estado de las máquinas. Los datos de estos dispositivos se pueden utilizar para diagnosticar problemas como rodamientos desgastados, desalineación, etc., para que se puedan resolver antes de que den pie a averías y tiempos de inactividad. El control de vibraciones permite detectar los primeros indicios de desgaste de las máquinas y sirve como un potente indicador del estado y el rendimiento de la maquinaria.
Instrumentos de medición de vibraciones
Se pueden utilizar una gran variedad de instrumentos para capturar la vibración de la máquina. Para ello, la mayoría miden los cambios en la aceleración. A este tipo de herramienta se la denomina "acelerómetro", y es una de las tecnologías más eficaces para supervisar y analizar las vibraciones de las máquinas, tanto a largo plazo como en tiempo real. La vibración se puede medir tanto con dispositivos de mano usados por el personal de mantenimiento como con sensores fijados a los componentes de la máquina.
Medidores y comprobadores de vibraciones de mano
Los medidores de vibración de mano y los comprobadores portátiles se pueden utilizar para recopilar datos manualmente en un momento determinado, por ejemplo, durante el mantenimiento basado en rutas. Estos dispositivos captan lecturas precisas que se pueden utilizar para diagnosticar problemas y fundamentar su programa de mantenimiento.
Los analizadores de vibraciones de mano pueden ser una herramienta de diagnóstico eficaz, pero tienen sus limitaciones. Miden las vibraciones en un único momento en el tiempo. Además, la medición depende de la acción humana: un técnico debe acercarse a la máquina, realizar la lectura, registrarla, etc.
Sensores de vibración
Los sensores de vibración se pueden colocar en los puntos críticos de una máquina para controlar los patrones de vibración en tiempo real de manera ininterrumpida. Esto ofrece muchas ventajas, por ejemplo, la supervisión continua implica disponer de más datos sobre el rendimiento de la máquina y su estado a lo largo del tiempo.
La supervisión en tiempo real también significa que puede recibir alertas de un problema inmediatamente, esto es, cuando aún hay tiempo para proteger la máquina de daños adicionales. Hay sensores de vibración tanto con cable como inalámbricos.
Tipos de sensores de vibración
En la actualidad, la gran mayoría de los sensores de vibración son acelerómetros, lo que significa que los sensores miden la aceleración. Los sensores MEMS y piezoeléctricos son dos de los tipos de acelerómetros más habituales utilizados para medir la vibración de la máquina.
Los sensores de vibración MEMS son los más adecuados para rangos de frecuencias de 0 a 1000 Hz. Este rango de frecuencias suele ser donde se pueden identificar la asimetría, desalineación y holgura. Los sensores MEMS son rentables y proporcionan una larga duración de la batería, lo que los hace ideales para programas de supervisión de vibraciones a gran escala.
Los sensores de vibración piezoeléctricos son los más adecuados para rangos de frecuencias superiores a 1000 Hz, incluida la supervisión de rodamientos, compresores y cajas de engranajes. Estos sensores se pueden utilizar para identificar, por ejemplo, problemas con el acoplamiento de los engranajes y las barras del motor.
¿Qué es la vibración?
La vibración describe un proceso de oscilación o desplazamiento hacia delante y hacia atrás, alrededor de un centro estable. Al golpear un diapasón, vibra. Las herramientas que funcionan con motor también vibran cuando se utilizan.
No hay dos activos que vibren exactamente de la misma forma. Hay factores como el tamaño, la rigidez, la entrada de energía y el acoplamiento que afectan a la frecuencia y amplitud de los niveles de vibración de un activo. También hay factores ambientales, como el calor, que afectan a las vibraciones.
¿Por qué es importante esto? Porque los niveles de vibración son una excelente forma de realizar un seguimiento de los cambios en el estado de los activos.
Cada máquina giratoria tiene su propio patrón de referencia o "huella" en lo que respecta a la vibración. Cuando ese patrón cambia, hay muchas probabilidades de que esa máquina tenga algo que no funcione correctamente. Incluso los pequeños cambios en los niveles de vibración pueden indicar nuevos problemas, como desalineación, fallos en los rodamientos, desequilibrios o un eje doblado.
Cuanto antes detecte estos problemas, ants podrá repararlos su equipo. Si no se solucionan, en cambio, pueden provocar graves averías que podrían paralizar las máquinas. En otras palabras, prestar atención a los niveles de vibración puede ahorrarle tiempo, recursos y mano de obra.
¿Cómo se mide la vibración?
Los técnicos disponen de un amplio abanico de herramientas que pueden utilizar para medir las vibraciones, desde medidores de vibraciones de mano hasta sensores de vibración inalámbricos. En función de sus necesidades, los técnicos pueden medir las vibraciones como parte de una inspección por rutas o recopilar datos de forma continua.
La mayoría de las mediciones de las vibraciones se realizan mediante un acelerómetro, que es una herramienta que mide los golpes y vibraciones emitidos por los activos y componentes. Muchos acelerómetros, incluidos la mayoría de los sensores inalámbricos, se basan en tecnología piezoeléctrica, que convierte las vibraciones físicas en señales eléctricas.
Los sensores de vibración inalámbricos pueden recopilar datos de vibración continuamente, lo que significa que puede ver exactamente el rendimiento de sus activos mientras están en funcionamiento. También puede aprovechar estos datos para enviarlos a un sistema de gestión de mantenimiento informatizado (CMMS) con el fin de obtener más información sobre el estado de los activos y fundamentar la planificación del mantenimiento.
Un buen CMMS también almacenará sus datos de vibración para que sea fácil acceder a ellos en cualquier momento y lugar. Esto le ayuda a tomar decisiones informadas sobre la programación de las reparaciones, el pedido de piezas o la compra de equipos nuevos.
¿Cuál es la unidad de medida de la vibración?
Hay varias formas diferentes de medir los niveles de vibración. En cada método se utilizan distintas unidades de medida. La mayoría de las plantas miden las vibraciones de más de una forma, por lo que es una buena idea familiarizarse con algunos enfoques.
La vibración se puede medir en frecuencia, velocidad, aceleración y desplazamiento. En resumen:
- La frecuencia mide el número de oscilaciones completas, o ciclos, por los que pasa un objeto vibratorio por segundo. La frecuencia se mide en hercios (Hz).
- El desplazamiento mide cuánto se mueve un objeto vibratorio desde su posición central fija. Un mayor desplazamiento indica una vibración más exagerada. El desplazamiento se mide normalmente en metros (m) o milímetros (mm).
- La velocidad mide los cambios en la tasa de desplazamiento. La unidad básica son los milímetros por segundo (mm/s).
- La aceleración mide los cambios de velocidad a lo largo del tiempo. En función de los niveles de vibración, la aceleración se puede medir en m/s2 o mm/s2.
¿Cuáles son los tres parámetros más importantes que se utilizan para medir la vibración?
Normalmente, los técnicos observan tres parámetros cuando miden los niveles de vibración: frecuencia, desplazamiento (o amplitud) y aceleración. En resumen, estos parámetros miden el tamaño y la intensidad de los niveles de vibración. Juntos, pueden ayudar a los equipos a identificar la causa raíz de la vibración, determinar su gravedad y establecer prioridades de mantenimiento.
Observar los cambios en los niveles de desplazamiento, por ejemplo, puede ayudar a los equipos a determinar si una máquina está desequilibrada. Realizar análisis de frecuencia puede ayudar a determinar exactamente qué componente está aumentando las vibraciones totales. Al final, un enfoque multifacético del análisis de vibraciones ahorra tiempo y dinero.
¿Cómo miden los técnicos la frecuencia de vibración?
La mayoría de los sensores de vibración utilizados actualmente son acelerómetros, que miden la aceleración. Los sensores de vibración MEMS están diseñados para medir los niveles de vibración para rangos de frecuencias de 0 a 1000 Hz. Los sensores de vibración piezoeléctricos son ideales para rangos de frecuencias superiores a 1000 Hz.
Los técnicos también pueden desglosar estas señales de vibración en sus componentes de frecuencia individuales. El gráfico resultante se denomina "espectrógrama de frecuencia" y puede ofrecer información valiosa sobre qué componente está provocando el aumento de los niveles de vibración. Un buen instrumento de supervisión de vibraciones también puede realizar un análisis de transformación rápida de Fourier (FFT), en el que se desglosa la lectura de vibración en un espectrógrama de frecuencia.
Hay muchas formas diferentes de medir los niveles de vibración, y, si se realiza correctamente, la medición de vibraciones puede ofrecer muchísima información procesable sobre el estado de la máquina. Un análisis eficaz de las vibraciones puede ayudarle a anticiparse a problemas graves, mantener su planta en funcionamiento y fomentar importantes aumentos de la productividad.
Para obtener más información, consulte nuestra guía de sensores de vibración para motores.