AN LISIS VIBRACIONAL a es o DE ar oFALLAS e c nDcIaAGsNs cSTICO PATR eN. DeE ADAP ACI SIXTO SARMIENTO SAR MIENTO CHIP C HIPANA ANA Vibration Analyst Level II
LUIS ROJAS MOSQUERA Ultrasound Analyst Analyst Level I
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Perú, agos o del 2010
Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Origen del problema: problema: Desbalance Desb De sbal alan ance ce estático está es táti tico co Espectro típico Relación de fase
El Desbalance Estático muestra fases iguales
estables esta bles [fijas [fijas (sin fluctuación fluctuación)]. )]. La ampli amplitud tud
debidadel al desbalance sube en relación cuadr RPM (debajo demás la primera critica rotor); un incremento de RPMal de 3 ado ecesde = la Vibración 9 veces alta. velocidad La cresta en 1 x RPM siempre está presente y por lo general domina la espectro. Puede corregirse al colocar una única pesa de correc ión de equilibrio en un solo plano en línea con el centro de gravedad (CG) a lo largo del rotor. Diferencia de fase entre los horizontes OB e IB: 0° aproximadamente, así como entre los verticales OB e IB. Se ve una diferencia de fa e de 90° aproximadamente entre las lecturas horizontal y vertical en cada apoyo del rotor d sbalanceado ( ±30°).
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Origen del problema: problema: D sb sbalance sbal alan ance ce de pa parr o cupla Espe Es Espectro pect ctro ro típico típi tí pico co
Relación de fase
El Desbalance Tipo Par de fuerzas genera genera un ovimiento fuera de fase de 180° de un mismo eje eje. RP RPM M siempr siempre está á pre presen sente te yincreme por lloo toeneral domina espectro. La amplitud con. el1Xcuadrado de ela est velocidad en debajo de laalprimera velocidad críticavaria del rotor. Puede causar una fuerte vibración axial tant como radial. Su corrección requiere colocar pesas de corrección en por lo menos 2 planos. Observe que debe existir una diferencia de fas de 180° aprox. Entre mediciones horizontales OB e IB, así como entre los verticales OB e IB. Además, por lo general existe una diferencia de fase de 90° aproximadamente entre las l cturas horizontal y vertical en cada apoyo ( 30°).
30 ).
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Origen del problema: problema: Desbalance Desb De sbal alan ance ce dinámico diná di námi mico co Espe Es Espectro pect ctro ro típico típi tí pico co
Relaci Relación ció ón de de fase
El Desbalance Dinámico es el más común y es una combinación de desbalance estático y de par de fuerzas. 1X RPM domina el espectro.
. , los apoyos lado libre y lado acoplado puede ab rcar un rango de 0° a 180°. Sin embargo la diferencia las fases verticales ( 30°). de fase de los apoyos horizontales será similar a la diferencia entre Así mismo, en caso de que predomine el desbalance, una diferencia de fase de 90° aproximadamentee resultará entre las lecturas orizontal y vertical de cada apoyo ( 40°). aproximadament
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Origen del problema: problema: Desb lance lanc la nce e del del ro roto rotor torr en en voladizo Espe Es Espectro pect ctro ro típico típi tí pico co
Relación de fase
El Desbalance de Rotor en voladizo causa una amplitud alta al 1X RPM en ambas direcciones radial y axial (por el efecto de palanca del vola izo). ser inestables. Sin embargo, entre las fases( horizontales coincidirán por lo general con la diferencia entrelalasdiferencia fases verticales del rotor 30°). Estos rotores presentan ambos desbalances estáticos y par de fuerzas. Por lo tanto, las masas de corrección siempre tendrán que colo arse en 2 planos para contrarrestarlos. contrarrestarlos.
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Origen del problema: a: Rotor excéntrico Espe Es Espectro pect ctro ro típico típi tí pico co
Relaci Relación ció ón de de fase
La excentricidad ocurre cuando el centro de ro ación esta fuera de la línea central geométrica de una polea, un engranaje, un rodamiento, rodamiento, u a armadura arma dura de motor, motor, etc. la línea a través de los centros de los dos rotor s. La comparación y vertical p .r lo general muestra una diferencia de 0° o de 180° (indicadoresdedefase un horizontal movimiento rectilíneo) Los intentos de balancear un rotor excéntrico dan frecuentemente como resultado una reducción de la vibración de una de las direcciones radiales, pero incrementa la vibración en la otra (relativo a la cantidad de excentricidad).
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Origen del probl ma ma:: E Eje je doblado doblado Espe Es Espectro pect ctro ro típico típi tí pico co
Relación de fase
La presencia de un eje doblado causa una vibr ción axial alta con diferencias de fase axial de aproximadamentee 180° en un dado componen e de la máquina. aproximadament pero ocurre en 2X en caso de una flexión cerca del acoplamiento.
,
(Al medir del la fase, asegúrese de compensar la fases axiales cuando se tiene que invertir la dirección sensor). Utilice un indicador de dial para confirmar la flexión del eje. En unos casos, el eje puede doblarse o flexionar sólo cuando gira el rotor.
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Origen del problema: problema: D salineamiento salin sal ineam eamie ient nto o angular angul ang ular ar Espe Es Espectro pect ctro ro típico típi tí pico co
Relación de fase
La Desalineación Angular se caracteriza por na vibración axial alta, 180° fuera de fase al [en] comparar las fases AXIALES de ambos a mbos lados de acople. 1X, 2X ó 3X dominen.
.
,
Estos síntomas también pueden indicar proble as de acoplamiento. Unaa desa Un desaliline neac ació iónn angu angula larr se sevver eraa pue uede de p esen sentar tar mu muccho hoss armó armóni nico coss de 1X RPM. A diferencia del Aflojamiento u Holgura Mecánica del Tipo C, estos múltiples armónicos no se acompañan de un piso de ruido elevado en los espectros.
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Origen del problema: problema: Espe Es Espectro pect ctro ro típico típi tí pico co
esalineamiento esali es aline neami amien ento to radial radia rad iall Relación de fase
La Des Desali alinea neaci ción ón Rad adia iall o paral aralel elaa tie ienne ca carracte acterrís ístitica cass de vibr ibrac aciión si sim mililar ares es a la Desalineación Angular pero presenta una vibración radical alta que se aproxima a 180° fuera de fase al [en] comparar las fases RADIALES e ambos lados del acople. , tipo de acople. Cuando la desalineación angular se so era,toda pueden generarmónica generar ar picos dedeamplitud alta en armónicos mucho mas altos (4X o– radial 8X), oesincl una serie alta frecuencia similar a la apariencia de la holgura o el afloja iento mecánico [mecánica]. El tipo de acoplamiento y su material influye enormemente en el espectro total cuando la desalineación es severa. Generalmente no presenta piso de ruido elevado.
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Origen del problema: problema: Cojin te de desa sali line nead ado o e inclinado sobre el eje
El rodamiento inclinado genera una vibració axial considerable. Causará un movimiento torcido, con un cambio de fase AXIAL de apr ximadamente 180° entre la parte. superior e El tratar de alinear el rodamiento o alinear el r tor no solucionara el problema. Por lo general se debe retirar rodamiento e instalarse co feria rectamente. problemas tendráel fases axiales iguales a la per (+/- 30°)Un rodamiento que no presenta [Lo normal en analizar la fase muestra unas f ses axiales iguales (adentro de una tolerancia de ( 30°) en todos los puntos de la misma caja de apoyo].
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Origen del problema: problema: S lt ltura ltur ura a Me Mecá cáni nica ca TIPO TIPO A Espe Es Espectro pect ctro ro típico típi tí pico co Relaci Relación ció ón de de fase
La Holgura o Aflojamiento Mecánicos se notan por un espectro de vibración tipo A, B o C. El Tipo A se debe a una holgura/debilidad Estr ctural de las bases de la máquina, de la placa base o del cimiento; también se debe a un mo rtero deteriorado, deteriorado, a pernos de sujeción sueltos en la base; y a la distorsión del armazón o de l base (Por (Por eejempl jemplo, o, pata coja). El análisis de fase puede revelar una difere cia de fase de aprox. 90° a 180° entre las lecturas verticales verticales en el perno, en la base de la máquina, en la placa base y en la base en si.
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Origen del problema: problema: S ltura ltur lt ura a Me Mecá cáni nica ca TIPO TIPO B
La Holgura o Aflojamiento Mecánicos se notan por un espectro de vibración tipo A, B o C. El Tipo B por lo general se debe a pernos de soporte y sujeción flojos, a fracturas en la estructura del armazón o en el pedestal de rod miento.
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Origen del problema: problema: S ltura ltur lt ura a Me Mecá cáni nica ca TIPO TIPO C
El C normalmente pormuchos causa de un ajustedebido inadecuado o de un no desgaste entre a la respuesta lineal de las lasTipo partes componentes aparece originando armónicos partes sueltas frente a las fuerzas dinámicas d l rotor. Causa un truncamiento de la forma de onda y un piso de ruido mayor en el espectro. , un rodamiento suelto dando vueltas en su e e, a un claro excesivo en cojinetes planos y rodamientos, o por un impulsor u otro rotor s elto en su eje, etc. Con frecuencia la Fase de Tipo C es inestable y puede variar de una le tura a otra, sobre todo si el rotor cambia de posición en el eje de un arranque al otro. menudo, la Holgura Mecánica es altamente direccional y puede provocar lecturas notable ente diferentes si se comparan los niveles en incrementos de 30° en dirección radial en to a la caja del rodamiento. Además la holgura PUEDE provocar múltiples sub-armónicos en xactamente 1/2 ó 1/3 RPM (.5X, 1.5X, 2.5X,
PUEDE provocar múltiples sub armónicos en xactamente 1/2 ó 1/3 RPM (.5X, 1.5X, 2.5X, Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS etc. .
Origen del proble problema ma:: Rodamientos ma
4 etapas del daño
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Origen del problema ma:: Rodamientos
ETAPA 1: Las primeras indicaciones de problemas aparecen en un rango de frecuencias ultra ult rasón sónica icass ent entre re apr aproxi oximad madame amente nte 250,00 250,00 – 350,000 Hz; luego, a medida que se incrementa el deterioro [la deterioración], cae en el rango [la playa] de aproximadamente 20 000 - 60 000 Hz (1,200 000 – 3 600 000 CPM). Estas últimas frecuencias son evaluadas por el filtro Spike Energy (gSE), por HFD (g) y por el pulso de Choque (dB). Por ejemplo, el nivel de Spike Energy puede alcanzar aproximadamente 25 gSE en la Etapa 1 (el valor real depende de la ubicación de la lectura y de la RPM de máquina).
La adquisición de espectros envolventes (dem ra dulados) de alta frecuencia confirma si el rodamiento [cojinete] se encuen o no en[(desmodulados)] la Etapa 1 de Daño. Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Origen del problema ma:: Rodamientos
ETAPA 2: El paso de elementos sobre [encima de] ligeros defectos del rodamiento comienzan a “excitar” una(s) frecuencia(s) natur natural(es) al(es) (Fn de los componentes (aros, jaula). del rodamiento.
–
.
,
Dichas frecuencias también pueden ser reson ncias estructurales del apoyo del rodamiento. Unas bandas laterales aparecen arriba (derecha) y abajo (izquierda) del pico de la frecuencia estructural excitada al final de la Etapa 2. La e ergía Spike Energy crece (por ejemplo, de .25 a .50 gSE).
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Origen del problema ma:: Rodamientos
ETAPA 3: Aparecen frecuencias de defecto d l rodamiento y sus armónicos. A medida que progresa el deterioro, aparecen más armónicos de frecuencia de defecto y las bandas laterales en amplitud en componen cantidad, eanto alrededor de[cojinete]. las frecuencias de defecto que de lascrecen, frecuencias naturalesy de del rodamiento La energía Spike Energy sigue incrementándos incrementándos (por ejemplo, de .1 a más de 1 gSE). En esta etapa por lo[cojinete], general elsobre dañotodo se cuando hace visibl puede laterales extenderse toda la periferia del rodamiento vari sybandas biena formadas acompañan a los armónicos de frecuencia de defecto del rodamiento. Los espectros demodulados [deesmo [d moddul ulad ados os]] de alta alta frecu ecuenci enciaa y env env lventes ayudan a confirmar la ETAPA 3. ¡Reemplace los rodamientos inmediatamente! (a pesar que las amplitudes de las
frecuencias de defecto aparezcan despre iables en el espectro). Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Origen del problema ma:: Rodamientos
ETAPA 4: Hacia el final, incluso se afecta la a plitud en 1X RPM. Crece y normalmente causa ETAPA la aparición de muchos armónicos de 1X. “desaparecer” y se ven reaplazadas por un piso elevado o “ruido de piso” aleatorio de alta frecuencia sobre una banda ancha. Además, las amplitudes tanto del piso de ruido de alta frecuencia y del Spike Energy (o similar) pueden en efecto disminuir; sin embar o, justo previo al fallar catastrófico, la energía Spike Energy y HFD por lo general se disparan a amplitudes excesivas.
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Origen del problema: Rodamientos
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Origen del probl ma: ma: Resonancia Espe Es Espectro pect ctro ro típico típi tí pico co Relación de fase
La Reso esonanc nancia ia ocur ocurre re cuan cuando do la Fr Frec ecue uenc nciia de Oscilación Forzada coincide con una Frecuencia Natural de Sistema. Puedee caus Pued causar unaa drás drástitica ca ampl amplif icac ació iónn d amplitud que puede resultar en un daño , ar un .ific puede también originarse en la base, en el ci iento, en la caja de engranaje o incluso en las correas (fajas) de poleas. Un rotor en resonan ia o cerca de ella puede ser casi imposible de balancear debido al importante cambio de f se al entrar y cruzar la resonancia (90° en resonancia; casi 180° al salir de ella). La solución común requiere el cambio de la frecuencia natural hacia una frecuencia más alta o más aja (por alteración de rigidez o de masa). Las frecuencias naturales generalmente no se alte an con cambio de velocidades de giro, lo cual
facilita su identificación (con excepción de los quipos con cojinetes planos de babbit y de los Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS equipos con un cantilibre o voladizo significativo).
Origen del problema: problema: Rozamiento Roza Ro zami mien ento to de ro roto rotor torr
Un rozamiento rotor produce un espectro similar a la Holgura Mecánica cuando una parte rotativa rotativ a toca undel componente estacionario. El contacto puede ser parcial o anular (alrededor de toda la revolución del eje). Normalmente genera una serie de frecuencias, excitando un o más resonancias. El contacto puede excitar , , , , ,… naturales del rotor. El rozamiento puede excit r altas frecuencias (similar al ruido de banda ancha de una tiza en el pizarrón). Puede ser un evento serio de baja duración si el eje toca el metal babbit del cojinete plano. Un rozamiento en toda la circunferencia (sobr toda la rotación) puede inducir una presesión hacia atrás (con el rotor “remolinando” a una velocidad critica en dirección opuesta a la
rotación). Es inherentemente inestable y pued fallar catastróficamente. Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Origen del problema: problema: De a aste ste y jjuego uego en en cojinetes de fri ción
Las últimas etapas de desgaste de los cojine es plano por lo general se evidencian por la presencia de series completas de armónicos de la RPM (hasta 10 ó 20). A menudo un cojinete plano “borr “borrado” ado” (ro ado) permite una amplitud vertical alta en , pronunciado en 1X RPM. Los cojinetes planos con holgura excesiva p rmiten mayores niveles de vibración por un desbalance o desalineamiento MENORES. Esto niveles serán [se quedarían] despreciables si la holgura entre eje y pared de babbit se encu encuen entr traa [encon ncontr trar aríía] dent dentrro de las especificaciones.
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problema: In stabilidad stab st abil ilid idad ad p por po or remolino remo re mollino Origen del problema: de a eite
La inestabilidad por remolino de aceite ocurre a .40 - .48X RPM. Puede ser muy severo. Es excesivo si la amplitud excede el 40% del claro del cojinete. El remolino es una vibración excitada por la película de aceite. Empuja el eje adentro del cojinete. Llega por desviación de las condici nes operativas normales (cambios en ángulo relativo con la vertical y la relación de exce tricidad), permitiendo que la cuña de aceite mueva a pos c n e e e a en ro e c n ro co ne e. La fuerza desestabilizadora en dirección de la otación resulta en un remolino (una presesión hacia delante). El remolino es inestable ya q ncrementa las fuerzas radiales que aumentan las fuerzas del mismo remolino. Puede hace que el aceite no soporte al eje. Se vuelve inestable cuando la frecuencia de remolino oincide con una frecuencia natural del rotor.
Afectan externas.el remolino los cambios de viscosid d, la presión de lubricación y las precargas Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Origen del problema: problema: Ines abilidad abilidad por ef efecto efec ecto to orbital orbi or bita tall en cojinete de fricción
El latigazo de aceite puede ocurrir si existe re olino y si la máquina gira en o por arriba del doble de la velocidad crítica del rotor. Cuando el rotor llega alrededor de esta RPM (el doble de la crítica), la frecuencia del remolino estará muy cerca del valor de la velocidad crítica del rotor. Puede ocasionar una vibración excesiva que la película de aceite ya no será capaz de soportar (así facilitando el contacto del eje y d l babbit). De hecho, la frecuencia de remolino se “fija” velocidad crítica delelrotor y ya produce no cambiaunaunque la máquina a una RPM máseny lamás alta. Entonces, latigazo movimiento lateralsedelleve precesión delantera (hacia delante, o en la misma dir direcci ección ón de rota taci ción ón)) en una frec ecue uenc nciia correspondiente a la velocidad crítica del roto , esta frecuencia siendo sub-armónica a la 1X
RPM (al momento del latigazo). Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Problema:: F Fuerzas uerz rza as hidr hidr u ulicas licas y aerodinámicas Problema Pasada de Pasada de a aspas spas y pasada pasada de de paletas
Frecuencia de Paso de Alabes (BPF) = Núm. e Alabes (o Aspas) X RPM. Esta frecuencia es inherente en bombas, ventiladores y compresores. Usualm Usua lmen ente te,, no pr pres esen enta ta prob proble lem mas. as. Sin Sin mbargo, una BPF de amplitud grande (y difusores estacionarios no sean igual en tod la periferia. Además, la BPF (ó armónicos) puede coincidir con una frecuencia natural del sistema causando una alta vibración. La BPF alta en amplitud puede generarse en caso d que el anillo de desgaste de la carcaza se suelta y se atora en el anillo de desgaste del i pulsor, o en caso de que fallen las soldaduras de los difusores. Así mismo, la BPF puede de erse a doblamientos abruptos en la tubería (o en el ducto), a unas obstrucciones que inte rumpen el flujo, a los ajustes del deflector/
válvula o si el impulsor/ rotor del abanico se posicionan de forma excéntrica dentro de la Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS ca a.
Problema:: F Fuerzas uerz rza as hidr hidr ulicas ulicas y aerodinámicas Problema Turbulencia ia de de flujo
Frecuencia de Paso de Alabes (BPF) = Núm. e Alabes (o Aspas) X RPM. Esta frecuencia es inherente en bombas, ventiladores y compresores. La turbulencia de flujo ocurre a veces en los s pladores debido a variaciones en presión o en velocidad del aire que pasa a través del abanic o de los ductos conectados. Este trastorno de flujoencausa una de turbulencia una vibración0.8 de –baja frecuencia aleatoria, típicamente el rango 50 a 2000que CPMgenera (aproximadamente 33 Hz). En un compresor centrifugo, el “surge” [surgimien o] dentro del compresor puede causar una vibración de banda ancha aleatoria en alta frecuencia. La turbulencia excesiva también puede
generar una banda ancha de altas frecuencias. Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Problema:: F Fuerzas uerz rza as hidr hidr ulicas ulicas y aerodinámicas Problema Cavit ción
Frecuencia de Paso de Alabes (BPF) = Núm. e Alabes (o Aspas) X RPM. Esta frecuencia es inherente en bombas, ventiladores y compresores. La cavitación normalmente genera una energí de banda ancha aleatoria de alta frecuencia. Algunas veces se sobrepone con los armónico de la BPF (frecuencia de paso de álabes). Por lo general, indica presión insuficiente de succión. La Cavitación puede ser destructiva en la parte interna de la bomba si no se corrige. Puede dañar en especial a los álabes del impulsor. Cuando esta presente, con frecuencia se oye como si pasan gravas o “piedras” a través de la bomba. Por lo general, la cavitación se debe
asiguiente un flujoinspección interno insuficiente. durante la inspección y desaparecer en la (si cambia elPuede ajuste ocurri de la álvula de succión o el Adaptado nivel pordel SIXTOtanque). SARMIENTO y LUIS ROJAS
Problema: Engranaj s (Espectro Normal)
El Espectro Normal muestra crestas en la RP del Engranaje principal y del Piñón junto con la Frecuencia de Engranaje (GMF “Gear Mesh Frequency”) y armónicos de GMF de amplitud muy baja. Los armónicos GMF cuentan por lo general con bandas laterales de las RPM de giro de uno de los engranajes [espaciadas de la o las PM a su alrededor]. Todos los picos son de aengranajes. mplitud baja, y no aparece ninguna excititac ació iónn de fr frec ecue uenc ncia ia(s (s)) natur atural al(e (es) s) de lo loss Se recomienda colocar la F máxima en 3.25 X MF (mínimo) cuando se conoce el número de
dientes. Si no se conoce el número de dientes ije la F máxima en 200 X RPM en cada eje. Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Problema:: Engranajes ((Desgaste Problema D Desgaste esgas astte de de dientes) dientes)
El indicador clave del desgaste de dientes e la excitación de una frecuencia natural del Engranaje (Fn) junto con las bandas laterales lrededor de esta espaciadas a las [de la RPM] del engranaje defectuoso. La frecuencia de engrane GMF puede o no cambiar de amplitud, aunque las bandas de amplitud alta y la cantidad de bandas laterales que rodean el GMF por lo general ocurre cuando se nota el desgaste. Las bandas laterales pueden ser un mejor indi ador del desgaste que las frecuencias GMF en si. Además, las amplitudes más significativas ocurren por lo general en 2 X GMF ó en 3 X
GMF (especialmente en 3XGMF), aun cuando l amplitud de GMF sea aceptable. Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Problema: Engranaj s (Carga Problema: (Carga Carga de de dientes) dientes)
Normalmente la ampl amplitud itud a la Frecuencia de Engrane queda muy sensible a la carga. Las altas amplitudes en lalaterales GMF nopermanec necesaria nente un problema, sobre todo si las amplitudes de las bandas bajasindican y no excitan las frecuencias naturales del engranaje. Cada Ca da an anál áliisi sis s deb de e [d [deeber bería ía] a máxim áximaa carg rgaa pa parra lo logr grar ar un unaa comp compar arac ació iónn espe espect ctrral significativa en unbprograma de] monitoreo.
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Problema:: Engranajes Ex Excentricidad Exce cent ntri rici cida dad d y juego) juego) Problema
Las amplitudes relativamente altas de las bandas laterales alrededor de los armónicos GMF sugieren normalmente una excentricidad del ngranaje, un backlash inapropiado, o ejes no paralelos permiten que la rotación de un ej “module” la amplitud GMF o RPM del otro engranaje. Se puede identificar el engranaje defectuos por el espaciado de las bandas laterales. Además, el nivel 1X RPM del engranaje excént ico será alto si la excentricidad es el problema principal. Normalmente, el backlash inapropiado excita unos armónicos de la GMF y una Frecuencia
Natural del ,Engranaje, inapropiado, inapropiado las amplitudes con bandas disminuirán laterales al incre mentar paciadosla de carga 1X RPM. del sistema. En el caso del backlash Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Problema: Engranajes (De alineación del engranaje)
La Desalineación de Engranajes casi siempre excita armónicos de la GMF (2X GMF u órdenes más altos), los cuales tiene bandas de la velocidad de giro. A veces, solo muestra muestra una amplit amplitud ud baja de 1 GMF, pero con niveles mucho más altos en 2X . hasta por lo menos 3 X GMF. Además, las andas laterales alrededor de 2X GMF serán espaciadas de 2X RPM. Observe que las Observe las amp amplitude litudess de las las bandas bandas no son iguales a los lados izquierdo y derecho de la GMF y de sus armónicos debido a la desalin ación del diente. Causa un patrón de desgaste
disparejo. Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Problema Problema:: E Engranajes ngra ran naj aje es ( ientes ientes rro rot otos o trizados) trizados)
Un diente quebrado o agrietado genera u a amplitud en 1X RPM de este engranaje únicamente en la forma de onda de tiempo, además de excitar una frecuencia natural del engranaje con bandas laterales laterales de 1X RPM alrededor de la Fn. diente dañado haga contacto con los dientes d l engranaje vecino. El tiempo entre los impactos (t) corresponde a 1/RPM del engranaje con problemas. ¡Las amplitudes de los impacto en la forma de onda alcanzan normalmente 10 hasta 20
veces la amplitud vista en la 1 X RPM en el espectro! Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Problema:: E Engranajes ngra ran naje jes s ( úsqueda úsqueda de de problemas Problema de los ientes ientes))
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Problema:: E Engranajes ngra ran naje jes s ( ientes úsque)da de úsqueda de problemas Problema de los ientes) La Frecuencia de Fase del Ensamblaje del Engranaje (GAPF por Gear Assembly Phase Freq.) puede resultar en crestas en Frecuencias fraccionales de GMF [del engranaje] (si N A > 1). Literalmente significa que un(os) diente(s) de engranaje (TG /N A) contacta a un(os) diente(s) del piñón (TP /N A) y generará patrones de des aste a cada cuantos dientes (en relación con el número de dientes del engranaj engranajee concernad y el factor N A, donde N A en una combinación de dientes equivale al producto de los factores primos comunes al número de dientes en el engranaje y en el piñón (N A= Factor de Fase d Ensamblaje). fabricación. Además, su aparición repentina en un espec espectro tro de de monito monitore reoo periódi periódico co puede puede indicar que pasaron partículas contaminantes or el endentado, resultando en un daño a los dientes de ambos engranajes.
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Problema: E Problema: Engranajes ngra rana naj jesdi( ntes recu re recuencia cue cia a de de encuentro de ntes) )enci
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Problema:: E Problema Engranajes ngra ran naje jes s ( úsqueda úsqueda de de problemas de los ientes ientes)) La Frecuencia de Encuentro de Dientes ( f HT HT p r “Hunting Tooth”) ocurre por la presencia de defectos tanto en el engranaje arrastrador co o en el piñón, que suena debido a los errores de mani ulación ulación dur durante ante el roce roceso so de fabrica fabrica ión o tam tambié biénn del des ast astee en el cam o. Puede causar una alta vibración, pero como o urre en frecuencias bajas predominantemente menores de 600 CPM, pasa desapercibida. Un juego de engranaje con este problema rep titivo del diente normalmente emite un sonido de “gruñido”. El defecto máximo ocurre cuando los dientes esformados (mal cortados u otro) del piñón y del engranaje se encuentran (en algunas tran misiones, esto puede ocurrir únicamente en 1 de cada 10 hasta 20 revoluciones, según la for ula f HT HT). Observe que TENGRANAJE y TPIÑÓN se refieren l numero de dientes del engranaje y del piñón resp re spec ectitivvamen amente te.. N A es el Factor de Fase de Ensamblaje definido anteriormente. Con frecuencia modulará los picos de GMF y RPM d l Engranaje.
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Problema Problema:: Motore de iinducción nduc ucc ción AC AC (Excentricidad del estator, lamin ciones y componentes sueltos) sueltos)
Los delFestator generan una alta vibración de 2X la frecuencia de alimentación o líneaproblemas eléctrica (2X L ). La excentricidad del estator produce una irre ularidad estacionaria del entrehierro entre el rotor y el estator, produciendo una vibración muy direccional. La imp imperf erfecc ección ión difer diferenc encial ial del entreh entrehier ierro ro no debe pasarse del 5% para motores de inducción y del 10% para motores sincrónico . Las patas cojas y las bases torcidas pueden resultar en un estator excéntrico. El estator uelto a su carcasa se debe a una holgura o debilidad en el soporte del estator. Las lami aciones del estator con cortocircuito pueden causar un calentamiento irregular, el cual pu de distorsionar al estator en si. Esto produce una vibración inducida por defectos térmicos q e puede incrementars incrementarsee significativamente con
el tiempo de operación, causando una distorsi n en el estator y problemas en el entrehierro. Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Problema Problema:: Motore de iinducción nduc ucc ción AC AC (Rotor excéntrico – (Rotor – Int Int rvalo de aire variable) variable)
El rotor excéntrico produce un entrehierro variable entre el rotor y el estator, lo que produce una vibración pulsante (normalmente entre 2 FL y el arm armóni ónico co de veloc velocida idadd de giro más cercano). Se requiere un espectro de “zoom” (alta res lución) para separar 2X FL y la armónica de . , frecuencia de Paso de Polos (FP), así como or bandas laterales de FP que se encuentran alrededor de la velocidad de giro. FP Aparece or si misma a una frecuencia baja (Frecuencia de Paso de Polo = Frecuencia de deslizamiento X # de polos). Los valores comunes de FP oscilan entre 20 120 CPM (0.3 – 0.2Hz). Una pata coja o un deslizamiento provoca a menudo un entrehierro variable debido a unas flexiones mecánicas
(de hecho es un problema mecánico, no eléctrico). Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Problema: Motore de de inducción inducción AC (Problemas de (Problemas de rotores rotores))
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Problema Problema:: Motore de iinducción nduc ucc ción AC AC (Problemas de (Problemas de rotores rotores))
Las barras del rotor rotas o agrietadas, anillos de cortocircuito rotos o agrietados, uniones de mal estado entre las barras del rotor, uniones en mal estado entre las barras del rotor y los anillos de cortocircuito o laminaciones del roto en corto circuito, ci rcuito, producen una alta vibración en 1X RPM con bandas laterales de frecuencia el paso de polos (FP). Además, estos problemas a menudo generan ue las bandas laterales FP estén alrededor del segundo, tercero, cuarto cuarto y quinto armónico de la RPM. Las barras abiertas o sueltas del rotor se indican mediante barras laterales del doble de la frecuencia en línea (2X FL) que rodean la frec encia de paso de barras del rotor (RBPF) y/o sus armónicas (2X RBPF y 3X RBPF), donde RBPF = número de barras X RPM. menu o causar n ve es a os e
, c n s o una peque a amp u
e
.
La producción de chispas eléctricamente cidas entre lasbandas barrar laterales sueltas del los anillos de sujeción mostrarán niveles altosind en 2X RBPF (con de 2rotor FL), ypero sin incremento o con un incremento muy pequ ño en las amplitudes de 1X RBPF.
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Problema: Motore de de inducción inducción AC (Problemas de fas : Conector suelto )
Los problemas de fase de alimentación eléctri a debido a un conector suelto o roto pueden causar una vibración excesiva al doble de una frecuencia en línea (2X FL), la cual presentará bandas laterales alrededor de ésta con un esp cio de 1/3 de la frecuencia en línea ( 1/3 FL). Los niveles de 2X FL pueden exceder 1.0 pulg. /seg. Si no se corrigen (o sea 18 mm/seg . Este es un problema en particular si el on onec ecto torr def defectu ectuos osoo sólo sólo ha hace ce un co cont ntac acto to esporádico. Los conectores sueltos o partidos se deben reparar para prevenir un daño catastrófico.
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Problema: Mo or Sincrónico Problema (Bobinas de e tator sueltas )
Las bobinas sueltas del estator en motores si crónicos generan una vibración bastante alta en la Frecuencia de Paso de Bobina (CPF) qu equivale al número de bobinas del estator X RPM (# de bobinas del estator = # de polos X # Bobinas/Polos). Bobinas/Polos). La frecuencia de paso de la bobina estará rod ada por las bandas laterales espaciadas de 1X . Los problemas en los motores sincrónicos ta bién pueden indicarse por picos de amplitud alta de 60 000 a 90 000 CPM aprox. (1kHz – 1 .5 Khz.), Khz.), acompañadas por bandas laterales de 2X FL. Utilice un espectro con Fmax mayor a 90 000 PM en cada caja apoyo del motor.
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Problema: Motor Motor CD (Espectr normal normal )
Varios V arios pr problemas oblemas en motores CD y su suss control s pueden detectarse por análisis a nálisis de vibración. Los motores CD rectificados de onda completa (6 SCR) producen una señal de 6X la frecuencia de línea (6X FL = 360 Hz = 21 600 CPM; ó 300 Hz = 18 000 CCPM); PM); en tanto tanto qu quee los motores CD rectificados de onda media (3 SCR) entregan una excitación de 3X la = = = . La frecuencia de disparo del SCR normalmente se presenta en el espectro de los motores CD, pero en una amplitud baja. Note la ausencia de otros picos en los múltiple de FL.
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Motor CD Problema: Motor (Embobinado de la armadura artido; problemas de puesta a (Embobinado la tierra o sistema de si tonización defectuoso defectuoso))
Cuando los espectros del motor CD están dominados por amplitudes altas en las frecuencias SCR o 2X SCR, esto por lo general indica que los embobinados del motor están rotos o que hay un defecto en el sistema de sintonización el control eléctrico. La sintonización eléctrica en si puede reduci significativamente la vibración de SCR y 2X , en caso caso e qu quee pre pre om ne nenn os pr proo em emaa e con ro . .10pulg/seg por el RMS pico yen.07mm/seg 1X SCR y cerca “ “Amplitud Amplitud alta” en contexto de significa arrib Xde SCR (apr. 2mm/seg RMS de .04pulg/seg en este la frecuencia actividad respectivamente).
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Problema Problema:: Motor Motor CD (Tablilla de disparo defect osa y/ y/o /o fusibles fundidos fundidos))
Cuando una tarjeta de disparo falla se esta perdiendo 1/3 de energía y puede causar cambios y repetidos de RPM en el motor.
Esto puede provocar amplitudes altas en las f ecuencias sub – armónicas de SCR en 1/3X y 2/3X (Frecuencia SCR 1/3X = 1X FL para rec ificados de onda media, y = 2X FL para SCR rec ca os e on a comp e a . Precaución: debe conocer las configur configuracion (# SCR, # desetarjetas de disparo, etc.) etc.) acion s del SCR / tarjetas antes de analizar el motor
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Problema: Motor Motor CD
(SCR (S CR de defe fect ctuo uoso so;; tab tabli lill lla a d control con cortocircuito, conexiones sueltas /o /o fusibles fundidos)
Los SCR defectuosos, las tablillas de control con cortocircuito y/o las conexiones sueltas, pueden general picos de amplitud notable en diversas combinaciones de frecuencia de línea y en a rreecuenc a e sparo , norma en e un e ec uoso pue e causar n ve es altos de FL y/o en 5 FL en motores con 6 SCR. Lo que hay que señalar es que ni FL , 2 FL, 4 FL así como tampoco 5 FL deben presentarse en los espectros de los motores CD.
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Motor CD Problema: Motor (Tarjeta compara ora defectuosa)
Las tarjetas comparadoras comparadoras defectuosas causan problemas con fluctuaciones en la RPM. Hay un colapso o una generación constante el campo magnético el espaciamiento de las bandas laterales se aproxima a la fluctuación n RPM (o sea RPM máx., RPM min.) y requiere una muy buena resolución en el espectro para que las bandas se vean. Dichas Dich as band bandas as late laterrales ales ta tamb mbié iénn pu pued eden en regeneración regeneraci ón del campo magnético.
er las consecuencias de la generación y
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Problema:: Motor Motor CD Problema (Paso de la corrien e el eléctr eléc éctric trica ica a través de los rodamientos de los motores mot otor ores es CD) CD)
El “fluting” (de flauta por las huellas que deja en la pista) eléctricamente inducido se detecta por la familia de bandas laterales separadas e la frecuencia de defecto de la pista externa Por lo regular se presenta en un rango centra o de aproximadamente 10 000 a 15 000 CPM (1.7 – 2.5kHz). Para detectar el “fluting”, se recomienda un espectro de 180K CPM con 1 600 líneas de resolución medido en ambos rodamientos del otor.
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Problema: F jas y poleas (Faj (F ajas as de desg sgst stad adas as,, floj floja a o de series diferentes) S S A O U S C A C I J E N A N E D F Ó U M C E R E D A R F
= FREC. DE LA BANDA =
S A D A X S 1 L U P
R O S X L 1 U P M I
M I
3.142 XPOLEA( RPM ) XDIA PASO LONGITUD DELABAN A
FREC. DE LA BANDA DENTADA = FREC. D
LA BANDA X # DE DIENTES DE LA BANDA
= RP DE LA POLEA X # DIENTES DE LA POLEA
arrastrada. Cuando están desgastadas, flojas o de serie de fabricación diferente, causan de 3 arrastrada. hasta 4 múltiples de frecuencia de banda. A enudo, la frecuencia del 2X de la banda es el pi pico co do dom min inaante. te. La Lass am ampl plititud udes es son usu sual alment ente ines inesta tabble less y al algu gunnas vec ecees, emit emiten en pulsaciones por cercanías con frecuencias de motor y del equipo conducido. En el caso de poleas dentadas, el desgaste o la desalineaci n de las poleas se manifiestan por medio de eguladoraa del tiempo. En sistemas de sprocket amplitudes altas en la frecuencia de la banda egulador
y cadenas, los problemas se ven en la Frecuen cia de Paso de la Cadena que equivale al # de Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS alojamientos o de dientes de la rueda X RPM.
Problema: F jas y poleas (Desalineamiento de de fajas o poleas) O A R D O S X A L 1 S L U U P P I M I
El desalineamiento de las poleas produce una lta vibració vibraciónn en 1X RPM, sobre todo en la dirección axial. epen e e on e se oman oman as a proporc n e amp u es en re mo or y con uc o epen lecturas, así como de la masa y rigidez de las structuras. A menudo, con el desalineamiento desalineamiento de llas as poleas, la vibración axial más alta en el motor estará en la RPM del abanico o viceversa (RPM motor en el abanico).
Puede confirmarse fase con ajustado en en la RPM laor.polea con mayor vi vibr brac ació ión n axi axial al,, y ense enmidiendo segu guid idaa comp colampar aran ando doella lassfiltr le le turas axiales axiales cadade rotor rot . Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Problema: F jas y poleas (Poleas e céntricas) e
A C I M A R P E T R L N É X O P E C 1 x E
Las poleas excéntricas causan una alta vibración en 1X RPM de la polea excéntrica. Normalmente la amplitud es más alta cuan o está en línea con las bandas y se debe com mo en e con con uc o. pres pr esen en ar an o en os apoy apoyos os e equ equ po mo or co xcéntricas, al colocarprovocará arandelasuna en vibración los pernosy En ocasiones es balancear la excentricidad de seguridad. Noposible obstante aunque las se poleas balanceen, tensiones de fatiga reversibles en la faja.
La excentricidad de ola180° polea se puede confi al mar con un análisis de fase mostrando una diferencia de casi 0° entre la fase vertic y horizontal. Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Problema: F jas y poleas (Resonancia de la faja) 1X RPM RADIAL
RESONANCIA DE LA FAJA
La resonancia de la faja puede causar amplit des altas si la frecuencia natural de la faja se acerca o coincide con la RPM de uno de los eq ipos (motor o conducido). longitud de la faja o la sección transver transversal. sal.
,
La frecuencia natural se puede medir con el método de prueba de impacto con el equipo fuera de operación.
Sin ligeramente embargo, cuando se encuentra operaci n, ylaaFrecuencia Natural la Banda tiende a ser más alta en la parteen más tensada ser más baja en la de parte más holgada. Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Problema: Vibra ión de pulsación
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Problema: Vibra ión de pulsación
Una frecuencia de pulsación (“beat”) resulta del efecto de dos frecuencias cercanas, las cuales entran y salen de sincronización la una especto a la otra. amplitud (hacia arriba y hacia abajo). Si se enfoca en este pico (espectro de inferi en –realidad dosfrecuencia picos distintos cercanos, la diferencia en frecuencia est r)s 2presenta picos (F2 F1) es la de la pulsación, la cual aparece por si misma en el e pectro. La frecuencia de pulsación no se puede aprecp arr loenregular lecturassedeencuentra monitoreoenperiódico, es una frecuencia inherentemente baja que el rango ya de que 5a 100 CPM aprox. (aproximadamente 0.09 – 1.6 Hz). 1 La vibra vibración máxima máxima se present prfrecuencia esentaa cuando cuan fase conción la onda de otra (F2do ). la on a de tiempo de una frecuencia (F ) entra en
La vibr vibraci ación ón mín mínima ima de de esta estass 2 fre frecue cuenci ncias as ocurre cuando las ondas de estas dos frecuencias
se colocan a 180° fuera de fase. Adaptado por SIXTO SARMIENTO y LUIS ROJAS
Problema: cojo, suave suave o resonancia Problema: Pie cojo, 1X RPM (TIPO)
RADIAL
“Pie cojo”: La base o la estructura de una má uina flexiona en gran medida cuando se afloja un perno de sujeción y esto causa que la base se levante más de .002 - .003 pulgadas aprox. (aproximadamente 50 puede – 75 micras). Esto siempre un gran vibración. Sin embargo, suceder así ennoaso de que causa el pie cojo afecteincremento la alineacióneno la el entrehierro entrehier ro del motor motor.. “Pie resorte”: Puede causar una gran distorsi n en la estructura y trae como resultado un incremento vibración, fuerza y tensiónseena la estructura, la caja del rodamiento, etc. rieta en el pie en resorte intentando así nivelar la Esto sucede en cuando un perno de sujeción base. “Resonancia “Reson ancia relacionada con el pie”: Puede ca sar incrementos drásticos en la amplitud de 5 aco 15 veces más, según se apr compara amplitud cuando ser afloja eltiv perno (o la comb mbin inac ació iónn ode pern perno os) s).. Al ap ret etar arse se,, con est est la pe pern rnoo pu pued ede e af afec ecta tar si sign gnififica icati vam amen ente te la frecuencia natural natural del pie o del conjunto estructural de la máquina. Con frecuencia afecta la vibración a 1X RPM, pero también puede afectarla en la frecuencia
