Sensor de medida

Al realizar lecturas espectrales sobre un engranaje hay que asegurarse de que en ellas aparece la frecuencia de engrane y, por lo menos, un segundo armónico. Dependiendo de la velocidad de giro de los ejes y del número de dientes, esta frecuencia puede ser muy elevada y hay que asegurarse de que el sensor utilizado tiene un rango de frecuencias adecuado.

El sensor utilizado generalmente es un acelerómetro, ya que tiene un rango frecuencial mucho mayor que el de un velocímetro. Una vez seleccionado el sensor adecuado hay que determinar el tipo de anclaje a la máquina para garantizar que al realizar las mediciones la respuesta del sensor empleando ese modo de anclaje abarca las frecuencias de interés. De entre los diferentes modos de fijación disponibles se recomienda como mínimo realizar las lecturas con una base magnética.

Unidades de medición

El aceIerómetro seleccionado para la realización de las lecturas permite realizar lecturas de vibración en aceleración o en velocidad, dependiendo de si se realiza o no una integración de la señal del sensor. Si las frecuencias de interés se encuentran dentro de un rango inferior a las 60.000 CPM, se recomienda trabajar en velocidad para un mejor análisis del espectro. Si las frecuencias de interés se localizan por encima de los 60.000 CPM, no es necesario realizar una integración de la señal a velocidad sino que se trabaja directamente en aceleración. Sin embargo, actualmente la tecnología ha avanzado substancialmente, por lo que las aplicaciones de mantenimiento predictivo mediante análisis de vibraciones disponen de integración digital del espectro de frecuencia una vez almacenado, por lo que las unidades de adquisición del espectro de frecuencia no suelen ser una cuestion relevante.

Resolución espectral

La resolución espectral permite diferenciar frecuencias próximas entre sí. En el caso del diagnóstico de engranajes la resolución es muy importante, ya que permitirá diferenciar la frecuencia de engrane de las bandas laterales asociadas a las frecuencias de giro de los ejes del engranaje. Si la resolución es insuficiente en vez de diferenciar claramente la frecuencia de engrane de las bandas laterales se observará un único pico con una falda bastante ancha. Ante esta situación, al diagnosticar no se sabrá si la variación en la amplitud de este único pico se debe a una variación en la amplitud de la frecuencia de engrane o bien a una variación en la amplitud en la amplitud de las bandas laterales.

La resolución se obtiene de acuerdo a la formula siguiente:

donde F_MAX es la frecuencia máxima definida en el espectro, N_L el número de lineas espectrales y F_V el factor de ventana. El factor de ventana es una constante con valor 1,5 para la ventana de Hanning, 3,8 para la Flat top y 1 para la rectangular.

La frecuencia máxima seleccionada para el espectro de frecuencias en un engranaje debe ser superior al segundo armónico de la frecuencia de engrane. Si esta frecuencia máxima es inferior a 70x RPM del eje, en el caso de un engrane montado sobre rodamientos, se adoptará esta última como frecuencia máxima ya que garantiza la visualización en el espectro de los primeros armónicos de las frecuencias de fallo en rodamientos de bolas o rodillos.

Parámetros de análisis

La variaciones en el comportamiento mecánico de un engranaje están en principio asociadas con variaciones en las amplitudes de la frecuencia de engrane y de sus armónicos. Estas frecuencias, al ser frecuencias elevadas, tienen normalmente poca influencia en el nivel global de vibración en velocidad. Para detectar estas variaciones se calcula el nivel de amplitud de vibracion para una serie de bandas de frecuencias del espectro establecidas. De esta forma, se puede detectar cualquier variación en la actividad espectral asociada al estado del engranaje. Se recomiendan las bandas de frecuencias o parámetros de análisis de la siguiente tabla, donde cada una de las cuales está asociada con algún tipo de defecto particular que pueda desarrollarse en la caja de engranajes. El último de estos parámetros mide la actividad a alta frecuencia y por lo tanto tendrá unidades de aceleración.