Métodos de detección

Son diversas las técnicas que normalmente se utilizan para calcular las frecuencias de resonancia de un sistema. Estas técnicas requieren un software e instrumentación especial que no son necesarios para un programa de Mantenimiento Predictivo. A continuación se definen las más relevantes:

Test de arranque y parada

Para su realización se requiere la utilización de un analizador FFT y un fototaco. El analizador se encarga de recoger y almacenar el nivel global de vibración a la vez que el fototaco le envía la señal de la velocidad de giro del rotor en cada instante. Se requiere la utilización de un analizador rápido que permita en cortos períodos de tiempo almacenar un gran número de medidas.

Figura 11.1: Diagrama de Bode
Diagrama de espectros en cascada

Es una representación gráfica del espectro frecuencial de una máquina en función de la frecuencia de funcionamiento. Se captura un espectro de vibración a intervalos fijos de la velocidad de rotación tras lo cual se representan consecutivamente en cascada tal y como se muestra en la Figura 11.2. La amplitud de las frecuencias forzadas, como 1x RPM, debería aumentar progresivamente con la velocidad. Las velocidades críticas se identifican observando que la amplitud de la vibración aumenta considerablemente al pasar por ellas.

Figura 11.2: Diagrama de espectros en cascada
Test de impacto

Para realizar un test de impacto se requiere el uso de un martillo y un analizador FFT. El proceso consiste en golpear el sistema con un martillo de goma o plástico, nunca metálico porque podría distorsionar el análisis al producir resonancias de contacto. Con el martillo se golpea el sistema excitando las frecuencias de resonancia y simultáneamente con el analizador se toma y almacena el espectro. Los picos del espectro nos indican las posibles frecuencias de resonancia del sistema. El resultado será la obtención de un diagrama de Bode, como el de la Figura 11.1, que consiste en una gráfica de amplitud frente a frecuencia y otra de fase frente a frecuencia. La existencia de alguna frecuencia de elevada amplitud donde se produzca un cambio de fase de 180° nos indicará la existencia de una frecuencia de resonancia.

Figura 11.3: Test de impacto
 

Eliminación de resonancias

Como se ha explicado, las velocidades críticas provocan altas amplitudes de vibración que pueden ser catastróficas, por eso, se debe evitar a toda costa trabajar a estas velocidades. El objetivo es separar la frecuencia de operación de la frecuencia natural en un ±20% como mínimo. Las frecuencias naturales no pueden ser eliminadas, pero pueden minimizarse sus efectos o pueden desplazarse a otras frecuencias mediante diversos métodos:

  • Reducir o eliminar la fuerza de excitación: mediante equilibrado de precisión, alineación de precisión de ejes y correas, cambio de aisladores gastados o rotos, etc.
  • Modificar la masa o rigidez de la estructura.
  • Cambio de régimen de giro en el equipo.
  • Añadir amortiguamiento al sistema: el amortiguamiento es la capacidad interna de todo sistema para disipar la energía vibratoria. Se puede, por ejemplo, montar la máquina sobre calzos antivibratorios.

En ocasiones, es necesario aislar o amortiguar un equipo para evitar los daños que provocarían las vibraciones transmitidas a través del suelo, estructuras o tuberías a otros equipos más sensibles.