La mayor parte del mantenimiento predictivo por análisis de vibraciones realizado en la actualidad, entra dentro de uno de los siguientes grupos:

• Medidas periódicas de espectros y valores globales.
• Monitorización en continuo de vibraciones.

Medidas periódicas de valores globales y espectros

Las medidas periódicas (también llamadas en ruta) se realizan con equipos portátiles, estos equipos atendiendo a su capacidad de análisis se pueden clasificar como:

• Vibrómetros de valor global: analógicos o digitales.
• Analizadores de frecuencia: digitales FFT en tiempo real.

Los vibrómetros son instrumentos que reciben la señal eléctrica de un transductor y la procesan, llevando a cabo el filtrado e integración, para obtener el valor del nivel global de vibración en velocidad. La mayoría de ellos están diseñados para tomar medidas según determinadas normativas de severidad de vibración. Por ejemplo, según la norma ISO 2372 se debe medir el valor de vibración en velocidad RMS, en un rango de frecuencia entre 10 y 1.000 Hz.

Las principales ventajas de estos instrumentos son su fácil manejo, su poco peso y un coste asequible. Sus limitaciones son grandes, pues sólo sirven para medir amplitudes, ya que no permiten obtener información relativa a frecuencias. Otra de sus limitaciones hace referencia al rango de trabajo en frecuencia, tanto por debajo impidiendo la medición de frecuencias sub-armónicas (problemas de desgaste de correas, remolino de aceite, roces, etc.) como por encima (frecuencias de defectos en engranajes, rodamientos, cavitación, lubricación, etc.) del rango de medida.

Pero la limitación más importante de los vibrómetros es la imposibilidad de determinar la frecuencia a la que se produce la vibración y, por lo tanto, su origen mecánico. En la actualidad, el desarrollo de la instrumentación para medir vibración ha sido tan grande que ya existen en el mercado pequeños aparatos que, por un coste bastante asequible, realizan el análisis FFT y obtienen el espectro de frecuencia, permitiendo distinguir unos problemas de otros.

Los analizadores de frecuencia son pequeños ordenadores portátiles. Su principal virtud es la gran capacidad de diagnóstico de problemas asociados a frecuencias características de problemas mecánicos en elementos rotativos. En la actualidad estos analizadores son equipos digitales con microprocesador integrado para el calculo de la FFT. Son capaces de obtener el espectro en tiempo real y disponen de multitud de funciones de ayuda al análisis.

Estos ordenadores normalmente son muy robustos, pero el precio de su robustez (aparte del puramente económico) es que sus prestaciones son inferiores a lo que cabría esperar. Normalmente estos colectores están basados en procesadores con unas velocidades de proceso bajas, y con poca memoria disponible para el almacenamiento de mediciones. Entre las marcas que dominan el mercado destacan Pruftechnik, CSI, Predict, Bently Nevada, Entek IRD, Bruel & Kjaer, Diagnostic Instruments, Framatome, Schenck.

Las medidas en ruta se suelen realizar con un sensor (normalmente un acelerómetro) que se va fijando en los distintos puntos de medida situados en la máquina. La identificación de estos puntos en la máquina se puede realizar simplemente con pintura, aunque es más recomendable el empleo de una base fija para asegurar la repetibilidad de las medidas. Así mismo, el tipo de sujeción con la cual se conecta el acelerómetro a la máquina es determinante en la calidad de la medida de vibración obtenida. La sujeción manual, ampliamente usada hasta hace unos años, ha dado paso a otro tipo de fijaciones de mayor calidad, como puede ser el empleo de imanes o la conexión rígida a elementos de fijación en la propia máquina. La identificación de los puntos de medida también se ha visto mejorada con la introducción de elementos de ayuda, como el empleo de códigos de barras.

Sea cual sea el sistema empleado para la medida, todos los datos quedan guardados en la memoria del colector. Esta memoria suele ser, como ya se ha comentado, bastante limitada, y en ocasiones volátil (se pierde cuando se agotan las baterías). Por tanto, para poder evaluar las tendencias de vibración (elemento fundamental en el mantenimiento predictivo) hay que descargar estas medidas en un ordenador de sobremesa, dotado de un paquete específico de software. Esta descarga se realiza normalmente a través del puerto USB del ordenador. El tiempo empleado en la medida de vibraciones, así como el usado en el procesado de estos datos por el ordenador, tiende a minimizarse, ya que es un tiempo que no implica ningún valor añadido. Hay que tener en cuenta que el verdadero valor que aporta el mantenimiento predictivo, y en el que habría que invertir todo el tiempo posible, es en el análisis de las vibraciones, no en su toma. Por tanto, se han desarrollado métodos para disminuir el tiempo de medida de vibraciones (sensores triaxiales, fijaciones especiales, etc.), así como para la realización de un análisis de vibraciones preliminar (sistemas automáticos de diagnóstico) que permita dirigir al analista hacia los problemas más relevantes. Aquellos puntos de medida que son de difícil o peligroso acceso, se suelen dotar de sensores colocados de forma permanente. Estos sensores se cablean hasta una caja de conexiones, a la cual se conecta el colector durante la toma de medidas en ruta.

Monitorización en continuo de vibraciones

La toma de datos de vibración en máquinas evoluciona hacia sistemas automatizados (sistemas en continuo o “on-line”) que en muchos casos ofrecen mayores beneficios que la adquisición de datos con colectores portátiles:

• Reducción drástica de los intervalos de toma de datos. Ya que estos se toman de forma continua. Permitiendo detectar de manera inmediata cualquier cambio en la vibración de la máquina.
• Menor coste de explotación. Al ser la toma de datos automática eliminamos el coste de la mano de obra por tomar los datos de vibración de la máquina.
• Mayor calidad en la toma de datos. La exactitud en el punto de medida de datos es mayor, puesto que siempre se mide en el mismo sitio y con el mismo sensor, y además podemos condicionar la toma de datos a unas determinadas condiciones de operación de la máquina (velocidad y carga dadas).

Los sistemas de monitorización en continuo normalmente presentan el problema del gran coste que supone su instalación, comparado con el de un sistema portátil. Este coste incluye los sensores, el cableado en la planta, así como los gastos de los propios equipos de medición. Hay que prestar especial atención al cableado de los acelerómetros, ya que es importante que la señal de vibración se degrade lo menos posible en su camino desde la máquina hasta el equipo de medición. Para ello hay que evitar fuentes de interferencias electromagnéticas (cables de alta tensión principalmente), así como cables excesivamente largos.