Date post: | 10-Dec-2015 |
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ANÁLISIS VIBRACIONAL TÉRMINOS Y CONCEPTOS
CAMPUS TECNOLÓGICO DE SANTA ANITA, AGOSTO DEL 2011
SIXTO SARMIENTO CHIPANA Machinery Lubricant Analyst Level II
Vibration Analyst Level II
Nuestras equipos de planta …!!!
LA CAVITACIÓN LA CAVITACIÓN ME ESTÁ ME ESTÁ MATANDOMATANDO
MIS MIS RODAMIENTOS RODAMIENTOS
ESTAN MUERTOSESTAN MUERTOS
¿Qué está fallando?
1.1. TodasTodas laslas máquinasmáquinas vibranvibran
2.2. LaLa ““señalseñal”” dede lala vibraciónvibración cambiacambiacuandocuando lala condicióncondición cambiacambia
AnálisisAnálisis VibracionalVibracional
cuandocuando lala condicióncondición cambiacambia
3.3. LoLo queque ustedusted escuchaescucha eses sólosólounauna parteparte dede lala historiahistoria..
El El AnálisisAnálisis de de VibraciónVibración le le puedepuede ayudarayudar a a detectardetectar unauna ampliaampliagamagama de de problemasproblemas de de fallafalla
¿¿QuéQué causancausan laslas vibracionesvibraciones??
La causa de la vibración es usualmente controlada por muchos factores tales como:
�Causas operativas para el cual a sido diseñada la máquina.�Tolerancias de fabricación �Tolerancias de fabricación �Tolerancias de instalación�Efectos de los componentes de la máquina por fabricación�Efectos de los componentes de la máquina por desgaste.
La vibración puede ser utilizada para identificar los defectos La vibración puede ser utilizada para identificar los defectos por diseño, por fabricación, por instalación o por desgaste.por diseño, por fabricación, por instalación o por desgaste.
AnálisisAnálisis VibracionalVibracional
1. Es considerada la técnica más efectiva paramonitorear las condiciones de las máquinasrotativas
2. La medición de la vibración es la medida deun movimiento periódico
3. Se mide vibraciones con el objeto de detectarun exceso que pueda provocar averías.
4. Se analiza la tendencia.
Se entiende por VibracionesMecánicas las oscilacionesperceptibles y medibles en lassuperficies de máquinas y susfundaciones.
VibracionesVibraciones mecánicasmecánicas
fundaciones.
Es llamado también “ruido estructural”
Estas pueden ocurrir técnicamentecuando las masas se mueven
Salvo algunas excepciones la causa de lavibración reside en los problemasmecánicos de una máquina.
¿¿QuéQué originaorigina la la vibraciónvibración ??
La causa de la vibración tiene que ser (es)una fuerza que cambie su dirección.
Hasta que no se aplique una fuerza alpeso para producir su movimiento no habrávibración.
F
¿¿QuéQué causacausa la la vibraciónvibración ??
1.1. El giro del El giro del ejeeje genera genera laslas fuerzasfuerzas friccionalesfriccionales y y rotatoriasrotatorias..
2.2. La La VibraciónVibración generadagenerada porpor estasestas fuerzasfuerzas eses enviadaenviada a la a la cubiertacubierta de la de la máquinamáquina a a travéstravés de los de los cojinetescojinetes
..
DEFINICIÓN DE LA VIBRACIÓNDEFINICIÓN DE LA VIBRACIÓN
Es un movimiento oscilatorio de los cuerpos en la cual plasman cada una de sus características.
Po ello, las equipos plasman su propia señal de vibración y en ella se encuentra la información de cada uno de sus componentes. encuentra la información de cada uno de sus componentes.
NaturalezaNaturaleza físicafísica de la de la vibraciónvibración
La magnitud de la vibración no sólo depende de la fuerza sino también de las propiedades del sistema y ambos de la velocidad de la máquina
PROPIEDADES DEL SISTEMAPROPIEDADES DEL SISTEMA
MASA SUSPENDIDA EN UN MUELLEMASA SUSPENDIDA EN UN MUELLE
Conectado al Conectado al Conectado al Conectado al instrumentoinstrumentoinstrumentoinstrumento Sensor de Sensor de Sensor de Sensor de
POSICIÓN NEUTRAL
MASA EN POSICIÓN DE REPOSO SIN PRESENCIA DE UNA FUERZA DE APLICACIÓNMASA EN POSICIÓN DE REPOSO SIN PRESENCIA DE UNA FUERZA DE APLICACIÓNMASA EN POSICIÓN DE REPOSO SIN PRESENCIA DE UNA FUERZA DE APLICACIÓNMASA EN POSICIÓN DE REPOSO SIN PRESENCIA DE UNA FUERZA DE APLICACIÓN
instrumentoinstrumentoinstrumentoinstrumento Sensor de Sensor de Sensor de Sensor de vibraciónvibraciónvibraciónvibración
Conectado al Conectado al Conectado al Conectado al instrumentoinstrumentoinstrumentoinstrumento Sensor de Sensor de Sensor de Sensor de
MASA SUSPENDIDA EN UN MUELLEMASA SUSPENDIDA EN UN MUELLE
instrumentoinstrumentoinstrumentoinstrumento Sensor de Sensor de Sensor de Sensor de vibraciónvibraciónvibraciónvibración
LIMÍTE INFERIOR
POSICIÓN NEUTRAL
LÍMITE SUPERIOR
CARACTERÍSTICAS DE LA VIBRACIÓNCARACTERÍSTICAS DE LA VIBRACIÓN
��AMPLITUDAMPLITUD��DesplazamientoDesplazamiento��DesplazamientoDesplazamiento��VelocidadVelocidad��AceleraciónAceleración
��FRECUENCIAFRECUENCIA��FASEFASE
ANALIZANDO LA AMPLITUDANALIZANDO LA AMPLITUD
sen wtA x =
•DesplazamientoDesplazamiento
sen wtA x =
•Aceleración
•Velocidad
wtcos Aw x =•
sen wt Aw- x 2=••
Aceleración
Velocidad
MovimientoMovimiento ArmónicoArmónico SimpleSimple
La onda de desplazamiento es sinusoidal.
Asigne el Punto de medición
Elija
la direccióndirección
Podemos medir…
DESPLAZAMIENTO
VELOCIDADO
ACELERACIÓN
DESPLAZAMIENTO = Distancia recorrida
En cualquier punto en el tiempo...
VELOCIDAD= Lectura de velocidad
ACELERACIÓN =Cómo esta el movimiento
de sus pies.
LA AMPLITUD: CARACTERÍSTICASLA AMPLITUD: CARACTERÍSTICAS
A= A= A= A= MáxMáxMáxMáx (+)(+)(+)(+)V = 0V = 0V = 0V = 0
Ampli
tudAm
plitud
Ampli
tudAm
plitud
Pico
Pico
Pico
Pico
Pico
Pi
co
Pico
Pi
co -- --
Pico
Pico
Pico
Pico RM
SRM
SRM
SRM
SAmpli
tudAm
plitud
Ampli
tudAm
plitud
TiempoTiempoTiempoTiempo
•• MovimientoMovimiento físicofísico actual de un actual de un objetoobjeto queque vibravibra
DESPLAZAMIENTODESPLAZAMIENTO
objetoobjeto queque vibravibra•• MedidoMedido en los en los componentescomponentes de de
bajabaja frecuenciafrecuencia•• MedidoMedido en en milésimasmilésimas ((pulgadaspulgadas) )
o o micrasmicras ((milímetrosmilímetros))
��MediciónMedición dede lala trayectoriatrayectoria totaltotal dede lalamasamasa..
��SeSe usausa parapara bajasbajas frecuenciasfrecuencias (de(de 00 aa
DESPLAZAMIENTODESPLAZAMIENTO
��SeSe usausa parapara bajasbajas frecuenciasfrecuencias (de(de 00 aa11,,200200 CPM)CPM) yy sese relacionarelaciona aa loslos esfuerzosesfuerzos..
��SeSe utilizautiliza concon unun acelerómetroacelerómetro yy lala señalseñaleses doblementedoblemente integradaintegrada parapara obtenerobtenerdesplazamientodesplazamiento
DESPLAZAMIENTO ES LO MÁS FÁCIL DE DESPLAZAMIENTO ES LO MÁS FÁCIL DE VISUALIZARVISUALIZAR
Tiempo
Am
plitu
d
Este es la onda en el tiempo que registra la
vibración en desplazamiento
•• MedidaMedida de la de la velocidadvelocidad al al cuálcuál la la masamasa eses movidamovida
•• UnidadUnidad de de medidamedida preferidapreferida comocomo
VELOCIDADVELOCIDAD
•• UnidadUnidad de de medidamedida preferidapreferida comocomoefectivaefectiva y y eficazeficaz sobresobre unauna ampliaampliagamagama, de , de frecuenciasfrecuencias bajasbajas a a altasaltasfrecuenciasfrecuencias..
•• MedidoMedido en en PulgPulg //segseg o mm/o mm/segseg
��Medición de la velocidad a la cuál la masa se Medición de la velocidad a la cuál la masa se está moviendo durante sus oscilaciones. Más está moviendo durante sus oscilaciones. Más rápido una máquina se rápido una máquina se flexeflexe, más pronto fallará , más pronto fallará por fatiga. por fatiga.
VELOCIDADVELOCIDAD
��Se utiliza para rangos de frecuencias entre 600 Se utiliza para rangos de frecuencias entre 600 y 60,000 CPM y se relaciona con la fatiga.y 60,000 CPM y se relaciona con la fatiga.
��Se mide directamente con un “pick up” de Se mide directamente con un “pick up” de velocidad o con un acelerómetro donde la señal velocidad o con un acelerómetro donde la señal es integrada para obtener velocidad.es integrada para obtener velocidad.
La velocidad es cero pues el objeto viene de una parada
antes de mover en la direcciónopuesta La velocidad es la más
alta aquí
•• Ratio Ratio de de cambiocambio de de velocidadvelocidad•• EnfatizaEnfatiza picospicos de de altaalta frecuenciafrecuencia en en
ACELERACIÓNACELERACIÓN
•• EnfatizaEnfatiza picospicos de de altaalta frecuenciafrecuencia en en el el espectroespectro
•• MedidoMedido en “g’s”en “g’s”
��EsEs lala medidamedida óptimaóptima parapara altasaltas frecuencias,frecuencias,superioressuperiores aa 6060,,000000 CPMCPM yy sese relacionarelaciona concon lalafuerzafuerza..
��LaLa aceleraciónaceleración eses mayormayor enen elel instanteinstante enen queque
ACELERACIÓNACELERACIÓN
��LaLa aceleraciónaceleración eses mayormayor enen elel instanteinstante enen quequelala velocidadvelocidad eses mínimamínima..
��LaLa aceleraciónaceleración eses lala mediciónmedición másmás dificultosadificultosadede lala amplitudamplitud dede vibración,vibración, peropero eses elelparámetroparámetro másmás aa menudomenudo directamentedirectamente medidomedidoenen elel campocampo concon elel usouso dede unun acelerómetroacelerómetro ..
Ampli
tudAm
plitud
Ampli
tudAm
plitud
A= A= A= A= MáxMáxMáxMáx (+)(+)(+)(+)V = 0V = 0V = 0V = 0
V = V = V = V = MáxMáxMáxMáxA = 0A = 0A = 0A = 0D = 0D = 0D = 0D = 0
D= D= D= D= MáxMáxMáxMáx (+)(+)(+)(+)
A = A = A = A = MáxMáxMáxMáx ((((----))))V = 0V = 0V = 0V = 0
D = 0D = 0D = 0D = 0
D= D= D= D= MáxMáxMáxMáx ((((----))))
La aceleración es la más alta cuando la velocidad es la mínima
El objeto ha desacelerado y parado y está cerca de iniciar la aceleración otra
vez
ComparaciónComparación de de VelocidadVelocidad, , DesplazamientoDesplazamiento y y aceleraciónaceleración
Desplazamiento es usadapara medir bajas
frecuencias: Bajas RPM
ComparaciónComparación de de VelocidadVelocidad, , DesplazamientoDesplazamiento y y aceleraciónaceleración
Aceleración esusada para mediraltas frecuencias:Frecuencias de rodamientos
Velocidad es la mejor sobre unagama de frecuencia ancha
Cómo se mide la vibración
ANALIZANDO LA FRECUENCIAANALIZANDO LA FRECUENCIA
1.1. Número de eventos por unidad de tiempoNúmero de eventos por unidad de tiempo
2.2. Identifica la fuente del problema Identifica la fuente del problema
LA FRECUENCIALA FRECUENCIA
2.2. Identifica la fuente del problema Identifica la fuente del problema ayudándonos a detectar lo que está mal en la ayudándonos a detectar lo que está mal en la máquinamáquina
Si Si la frecuencia ayuda a detectar la fuente del la frecuencia ayuda a detectar la fuente del problema, la amplitud va a indicar la problema, la amplitud va a indicar la
severidad del problemaseveridad del problema
�� El El impulsorimpulsor giragira 5 5 vecesveces cadacadasegundosegundo..
�� AderimosAderimos unauna masamasa el el cualcualgenera genera unauna fuerzafuerza de de desbalancedesbalance..
LA SEÑAL BÁSICA DE VIBRACIÓNLA SEÑAL BÁSICA DE VIBRACIÓN
Un Un segundosegundo de de tiempotiempo
�� Hertz = Hz = Hertz = Hz = CiclosCiclos porpor segundosegundoRPM = RPM = RevolucionesRevoluciones porpor MinutoMinutoCPM = CPM = CiclosCiclos porpor minutominutoCPM = RPM = Hz x 60CPM = RPM = Hz x 60
�� VelocidadVelocidad del del impulsorimpulsor = 5 Hz ó 300 RPM= 5 Hz ó 300 RPM
LA FRECUENCIALA FRECUENCIA
PeriodoPeriodo = 1/= 1/FrecuenciaFrecuencia
VelocidadVelocidad del del impulsorimpulsor = 5 Hz ó 300 RPM= 5 Hz ó 300 RPM
�� El El impulsorimpulsor giragira ahoraahora dos dos vecesveces másmás rápidorápido�� Los Los ciclosciclos de la forma de de la forma de ondaonda estánestán másmás cercanoscercanos y y juntosjuntos..
�� VelocidadVelocidad del del impulsorimpulsor = 10 Hz ó 600 RPM= 10 Hz ó 600 RPM
LA FRECUENCIALA FRECUENCIA
�� la la alturaaltura de la de la ondaonda eses la la ““amplitudamplitud”.”.
��Debido al peso en un álabe, Debido al peso en un álabe, el nivel de la vibración el nivel de la vibración
La La amplitudamplitud
el nivel de la vibración el nivel de la vibración aumenta mientras el ventilador aumenta mientras el ventilador aceleraacelera
DesplazamientoDesplazamiento: mils o : mils o micrasmicrasVelocidadVelocidad: in/sec or mm/sec: in/sec or mm/secAceleracionAceleracion: g: g
1.Calcular la amplitud pico – pico de la forma de onda en mils.
2.Calcular la amplitud pico de la forma de onda en micras
3.Calcular el periodo en segundos de la forma de onda
4.Calcular la frecuencia de la forma de onda en CPM
5.Calcular la amplitud pico de la velocidad de la forma de onda, en pulg/seg (IPS)
6.Calcular la amplitud RMS de la velocidad de la forma de onda, en pulg/seg (IPS)
7.Calcular la amplitud pico de la aceleración de la forma de onda, en g‘s
1.Calcular la amplitud RMS de la forma de onda en mils.
2.Calcular la amplitud pico de la forma de onda en micras
3.Calcular la frecuencia de la forma de onda en CPM
4.Calcular la amplitud pico de la velocidad de la forma de onda, en 4.Calcular la amplitud pico de la velocidad de la forma de onda, en pulg/seg (IPS)
5.Calcular la amplitud RMS de la velocidad de la forma de onda, en pulg/seg (IPS)
6.Calcular la amplitud pico de la aceleración de la forma de onda, en g‘s
Y= 1.00 Mil
Cómo se mide la vibración
ANALIZANDO LA FASEANALIZANDO LA FASE
1.1. EsEs unauna medidamedida dede lala diferenciadiferencia dede tiempotiempo entreentre dosdosondasondas sinusoidalessinusoidales..
2.2. AunqueAunque lala fasefase eses unauna diferenciadiferencia dede tiempo,tiempo, siempresiempresese midemide enen términostérminos dede ángulo,ángulo, enen gradosgrados ooradianesradianes ..
LA FASELA FASE
radianesradianes ..
3.3. EsoEso eses unauna normalizaciónnormalización deldel tiempotiempo queque requiererequiereunun ciclociclo dede lala ondaonda sinsin considerarconsiderar susu verdaderoverdaderoperíodoperíodo dede tiempotiempo..
4.4. LaLa diferenciadiferencia enen fasefase entreentre dosdos formasformas dede ondaonda sesellamallama desfasedesfase oo desplazamientodesplazamiento dede fasefase..
LA FASELA FASE
A está adelantado 90A está adelantado 90A está adelantado 90A está adelantado 90°°°° respecto de Brespecto de Brespecto de Brespecto de BBBAA
B está retrasada 90B está retrasada 90B está retrasada 90B está retrasada 90°°°° respecto de Arespecto de Arespecto de Arespecto de A
0° 90° 180° 270° 360°
DesfaseDesfaseDesfaseDesfase
LA LA FASEFASE((FaseFase a 0a 0°°))
LA LA FASEFASE((DesfaseDesfase a 180a 180°°))
LA LA FASEFASE((DesfaseDesfase a 90a 90°°))
DESPLAZAMIENTODESPLAZAMIENTO
ACELERACIÓNACELERACIÓN
ComparaciónComparación de de VelocidadVelocidad, , desplazamientodesplazamiento y y AceleraciónAceleraciónA
mpl
itud
Am
plitu
d
VELOCIDADVELOCIDAD
360360°°270270°°180180°°9090°°00°°
ÁnguloÁngulo de de fasefase ((GradosGrados))
Am
plitu
dA
mpl
itud
ComparaciónComparación de de VelocidadVelocidad, , desplazamientodesplazamiento y y AceleraciónAceleración
DESPLAZAMIENTODESPLAZAMIENTO ACELERACIÓNACELERACIÓNVELOCIDADVELOCIDAD
MovimientosMovimientos de la de la vibraciónvibración
ARMÓNICOARMÓNICOARMÓNICOARMÓNICO PERIÓDICOPERIÓDICOPERIÓDICOPERIÓDICO
ALEATORIOALEATORIOALEATORIOALEATORIO
TiposTipos de de vibraciónvibración mecánicamecánica
VibraciónVibración de de cuerpocuerpo librelibre
VibraciónVibración de de engraneengrane y de y de pasopaso
VibraciónVibración friccionalfriccional
VibraciónVibración de de cuerpocuerpo librelibre
Vibración de una máquinaVibración de una máquinaVibración de una máquinaVibración de una máquina
Vibración total de la unidadVibración total de la unidadVibración total de la unidadVibración total de la unidad
Vibración de una máquina o equipoVibración de una máquina o equipoVibración de una máquina o equipoVibración de una máquina o equipo Vibración de una unidad o conjuntoVibración de una unidad o conjuntoVibración de una unidad o conjuntoVibración de una unidad o conjunto
VibraciónVibración de de cuerpocuerpo librelibre
Componente de vibración de cuerpo libreComponente de vibración de cuerpo libreComponente de vibración de cuerpo libreComponente de vibración de cuerpo libre
VibraciónVibración de de engraneengrane y de y de pasopaso
Vibración de paso de dientes Vibración de paso de dientes Vibración de paso de dientes Vibración de paso de dientes (Engrane)(Engrane)(Engrane)(Engrane)
Vibración de Paso de álabesVibración de Paso de álabesVibración de Paso de álabesVibración de Paso de álabes
VibraciónVibración de de engraneengrane y de y de pasopaso
Componente de vibración de pasoComponente de vibración de pasoComponente de vibración de pasoComponente de vibración de paso
VibraciónVibración friccionalfriccional
Vibración de un componente de máquinaVibración de un componente de máquinaVibración de un componente de máquinaVibración de un componente de máquina
Cojinetes de fricción, de rodadura, deslizamiento y choqueCojinetes de fricción, de rodadura, deslizamiento y choqueCojinetes de fricción, de rodadura, deslizamiento y choqueCojinetes de fricción, de rodadura, deslizamiento y choque
Vibración Vibración Vibración Vibración friccionalfriccionalfriccionalfriccional de un conjuntode un conjuntode un conjuntode un conjunto Vibración Vibración Vibración Vibración friccionalfriccionalfriccionalfriccional de un rotorde un rotorde un rotorde un rotor
VibraciónVibración friccionalfriccional
Componente de vibración Componente de vibración Componente de vibración Componente de vibración fricionalfricionalfricionalfricional
RangoRango de de mediciónmedición porpor tipotipo de de vibraciónvibración
Vibración de cuerpo libreVibración de cuerpo libreVibración de cuerpo libreVibración de cuerpo libre Vibración de PasoVibración de PasoVibración de PasoVibración de Paso Vibración Vibración Vibración Vibración friccionalfriccionalfriccionalfriccional
MediciónMedición de de desplazamientodesplazamiento Vs. Vs. RangoRango de de frecuenciasfrecuencias
Rango de frecuenciasRango de frecuenciasRango de frecuenciasRango de frecuencias Localización de la mediciónLocalización de la mediciónLocalización de la mediciónLocalización de la medición
Percepción subjetivaPercepción subjetivaPercepción subjetivaPercepción subjetiva
MediciónMedición de de velocidadvelocidad Vs. Vs. RangoRango de de frecuenciasfrecuencias
Rango de frecuenciasRango de frecuenciasRango de frecuenciasRango de frecuencias Localización de la mediciónLocalización de la mediciónLocalización de la mediciónLocalización de la medición
Percepción subjetivaPercepción subjetivaPercepción subjetivaPercepción subjetiva
MediciónMedición de de aceleraciónaceleración Vs. Vs. RangoRango de de frecuenciasfrecuencias
Rango de frecuenciasRango de frecuenciasRango de frecuenciasRango de frecuencias Localización de la mediciónLocalización de la mediciónLocalización de la mediciónLocalización de la medición
Percepción subjetivaPercepción subjetivaPercepción subjetivaPercepción subjetiva
MediciónMedición de de pulsopulso de de choquechoque Vs. Vs. RangoRango de de frecuenciasfrecuencias
Rango de frecuenciasRango de frecuenciasRango de frecuenciasRango de frecuencias Localización de la mediciónLocalización de la mediciónLocalización de la mediciónLocalización de la medición
Percepción subjetivaPercepción subjetivaPercepción subjetivaPercepción subjetiva
RESUMENRESUMEN