ANALISIS DE VIBRACIONES

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 imHOOUCCION A LA VIBRACIÓN

SECCIÓN! INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

Introducción De todos los parámetros que pueden medirse en la industria hoy en día, el aspecto que se refiere a la vibración contiene la mayor cantidad de información acerca de la condición mecánica.

. WS CMopuliHcMal 8y«um. lacorporated Itmtmtai todo» I»

fcmfcm

1-3

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I INTRODUCCIÓN A LA VI lili ACIÓN

¿Qué es la vibración? La vibración es el movimiento de un cuerpo con respecto a su posición de referencia.

Ejemplo 1 — un eje en una máquina de cojinetes de manguito moviéndose en torno a la línea central del manguito.

Ejemplo 2 -- una caja de cojinete moviéndose hacia adelante y hacia atrás sobre su pedestal. La vibración se produce debido a una fuerza de excitación que causa el movimiento.

1-4

1*1». 1*" Cfmpoum*¡ Bjium*.

Rom*, int. I»

ANÁLISIS DE I '- SOLO CANAL I

lyntoouocioN A LA VIBRACIÓN

x = time y - amplitude

Si usted examina el movimiento vertical de un pedestal de cojinetes con el tiempo, es posible ver una onda sinusoidal,

IM». IWJ CmpMMkml Kftumt. iKorponud K«n-™*. Win l

1-5

ANÁLISIS DE L'K BOLO CAS «I. I INTRODUCCIÓN A LA VIRRACION

DL i - OFF ROUTE MACHINE OFF ROUTE -1H OFF ROUTE HEASUREMENT POINT DATA Uáueforn 26-OCT-92

10:34

P-P = 3.81 LOAD : iee. e RPM = 2658. RPS = 44.3B

Period "T* is 22.46 mS

0

48

88 120 TIME IN MSECS Label : 9 CVCLES OCCUR IN 1/5 SECOND

160

2B0

TIME: AMPL:

88.87 1.917

FREO:

44.52

DTIH;

22.46

Definición de la frecuencia ~ la frecuencia de un evento dado es el inverso de su período. El período de tiempo, T, desde la línea vertical "marca definida" al cursor es DTIM (registrado abajo a la derecha en el gráfico de más arriba: DTIM = 22.46 mS - 0.02246 seconds Por lo tanto: 1 0.02246

1-6

44.5 Hz = 2671 CPM

Inrporiud RMTiKfc» ladea fc. = RPM = RPS =

+1.917

upward displacement 3.819 mus total Peak-to-Peak

3.81 180.8 2658. 44.30

_"At Rest" or reference positicm

-4..

-1.902 ™ls downward displacement

-6

80 120 TIME IN MSECS

200

160

TIME: 88.87 ftMPL:1.917 DTIM; 11.72 FREO: 85.33

Desde la cresta con la marca definida al pico del cursor, el desplazamiento medido cambia de 1,902 milésimas"bajo la posición de descanso a 1,917 milésimas sobre ella. El desplazamiento total de 1,902 + 1,917 = 3,819 milésimas o 0,003819 pulgadas. El tiempo requerido para este movimiento es de 11,72 mseg o 0,0117 segundos. Por consiguiente, se puede calcular la velocidad promedio durante este intervalo con la ecuación siguiente:

y=

displacement A time

=

0.003819 0.0117 i«k> k>

0.326 in¡sec 1-7

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I IWROOUCCION A LA VIBRACIÓN

Desplazamiento, velocidad y aceleración (página dos de dos) DL 1 - OFF ROUTE HflCHINE OFF RÜUTE -1H OFF ROUTE MEflSUREMENT POINT DATA

Uaveforn D i s p l a y 36-OCT-92 19:34 máximum upwaid displacement; máximum downward acceleration

4..

3

f-f = 3.81 ••LOAD = 100.0 RPM = 2658. RPS = 44.30

2

"At Rest" or reference position; displacement and acceleration are zero 0_

cr>

I

máximum downward displacement; máximum upward acceleration

48

86 120 T I M E IN HSECS

iee

200

TIME:

88.87

DTin; rana:

11.72 as.rw

flMPLl

1.917

ANÁLISIS DE L^ SOLO CANAL INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

5.8

DL í - OFF ROUTE MftCHIHE OFF ROUTE -1H OFF ROUTE HEñSUKEHENT PQINT Pfllfl Spectrun 26-OCT-92

4.5..

4.8..

¡=¡

3.5..

~

3.a

1

2 5

P-P = LOAD = + RPM = RPS =

¿

10:34

3.81 100.8 26SB. 44.33

'

; *••• *—i

d_

i.e.

e.s. im

158 288 250 FREQUENCY IN Hz

300 ase 480

FREO: ORDR;

SPEC;

44.33 1,000 3.809

Cuando usted realice una Transformada rápida de Fourier de la forma de onda que aparece en la página anterior, obtiene como resultado el espectro indicado más arriba. Observe que la amplitud del pico principal indicado más arriba concuerda con la amplitud de un pico a otro de la forma de onda. Puede imaginarse que se ha rotado el espectro en 90° de la forma de onda. Es como si el eje del tiempo saliera de la página hacia usted.

pulMlMi! tfttrm.

l-J

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I lITmODUCClOfi A LA VIBRACIÓN

DL 1 - OFF ROUTE MACHINE OFF ROUTE -1H OFF ROUTE HEASUREMENT POINT DATA Uaveforn D i s p l a y 26-OCT-92 18:50

P-P = LOAD = RPM = RPS =

-18

e.2

0.4 0.6 8.8 TIME IN SECÓNOS Laiel: MODULMTED UAUEFORM TIME-252 nS 8

i.e

5.58 188.8 1913. 31.68

TINE: .754

ANPL: DTIM; FREO:

3.454 .252 3.969

La forma de onda ilustrada más arriba es más complicada que las mostradas en las páginas anteriores. Esta forma de onda muestra una modulación evidente. El intervalo de tiempo es 252 mS (0,252 seg) entre picos grandes. Determine la frecuencia de esta modulación dividiendo 1 por el intervalo:

0.252

1-10

iw.

3.969 Hz

Inorponud RtHTWto líalo, la ifcnife»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

DL 1 - OFF ROUIE MACHINE

OFF ROUTE -1H

OFF ROUTE HEftSUREMENT POINT Dfllfl Maueforn D i s p l a y 26-OCT-92 10:50

P-P = 5,50 LOAD = 100.0 RPM = 1913. RPS = 31.88

-6.. Al - 31.25 mS

-8.. -10

0.8 0.4 0.6 T I M E IN SECÓNOS Label: MODULDñTED UflVEFGRr1-TIME=31.25nS 0

0.2

1.0

TIML:

.314

flMPL: 3.277 DTIM; .63125 FREO: 32.00

Esta forma de onda de tiempo es idéntica a la que aparece en la página anterior. El intervalo de tiempo marcado, no obstante, muestra ahora 31,25 mS (0,03125 seg) entre los picos. Una vez más, encuentre la frecuencia de esta modulación dividiendo 1 por el intervalo:

0.03125

. HK Ca»|HlMlj»] aja». I

32.00 Hz

Kwmda lo*. In dnfea

l-ll

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I [XTRODUCC1ON A LA VIBRACIÓN

DL 1 - OFF ROUTE MACHINE OFF MUIE -1H OFF ROUTE HEASUREMEHI P01NT DATA

SpectrtiH Display 26-OCT-92 18:50 ,.P-P = LOAD = KPH = KPS =

6..

-J i—i

í-

5.

A fcequency - 3.939 Hz

5.42 168.8 1913. 31.88

4..

3..

85 Q_-

i n

2..

e. e

i Jl*

20

Ai

60 88 188 FREQUENCY IN Hz Label : SIDEBANDS SPACED AT 3.939 Hz 4B

128

140

168

FREO:

DFRQ:

31.88 1.008 5.163 3.939

La frecuencia marcada corresponde al más largo de dos períodos mostrados en las páginas precedentes. El período más largo es 252 mS, que corresponde a una frecuencia de 3,969 Hz -- muy cerca de 3.939 Hz que aparece en la esquina inferior derecha del gráfico de espectro ilustrado más arriba. 3,939 Hz se aproxima a la diferencia de frecuencia entre ondas sinusoidales que se produzcan a 27,94 Hz y 31,88 Hz. La diferencia en la frecuencia de las dos ondas sinusoidales produce una frecuencia de impulso o modulación. Usted puede ver fácilmente la frecuencia de estas dos ondas sinusoidales en este espectro, pero no pueden determinarse con igual facilidad a partir de la forma de onda de tiempo. El análisis espectral, por ende, es mejor para determinar las frecuencias precisas para señales complejas de vibración. Sin embargo, la forma de onda de tiempo demuestra ser superior para examinar las frecuencias de impulsos y los impactos.

1-12

> V* ] ISIS. DE UN SOLO CANAL I INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

Movimiento armónico

Time

360° - one shan revolutíon

.

T = período de forma de onda - el tiempo (en segundos) necesario para que se produzca un ciclo de vibración. F = frecuencia de vibración = 1/T — el número de ciclos completos de vibración que se producen en un segundo. Desplazamiento de pico a pico = = descrito por el cambio en el eje vertical entre los puntos B y D; representa el espacio total ocupado por el sistema de vibración que se está midiendo. Velocidad máxima - se produce en los puntos A, C y E; representa la velocidad máxima alcanzada por el eje o caja. Aceleración máxima - se produce en los puntos B y D; mide la fuerza necesaria para cambiar el movimiento hacia arriba del eje o caja a un movimiento hacia abajo. Por lo general se mide la aceleración en unidades de RMS (raíz cuadrática media), porque la medida cuadrática media da la mejor indicación del nivel de energía de una señal.

inri, im c«p.t-fc*, • SHUM, i

1-13

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

Medidas de amplitud Pe

=

p-p

OaA

(Pico)

2,0 X A [o A a -A]

(Pico a pico) (Raíz cuadrática media)

RMS

=

0,707 X Pe

Pe

=

1,414 X RMS

Prom

=

0,637 X Pe

Nota: Las conversiones indicadas más arriba son verdaderas únicamente en el caso de ondas sinusoidales.

Time

360" - one shaft rcvolution

1-14

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

Parámetros de medición de la vibración Amplitud (Magnitud)

(Desp, Vel, Acel)

Frecuencia (Período)

(Hz, CPM, Ordenes)

Ángulo de fase

(Grados, Radianes) Unidades de amplitud

Desplazamiento

=

milésimas (Pc-Pc) o mieras

Velocidad

=

pg/seg (Pe) o mm/seg

Aceleración

=

G (RMS)

> Copyright M», l*n Cvmpt

. iBoorpontcd RoemdiB toda» te dmcfa»

1-15

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

Fórmulas de conversión de amplitud digital Definición ~ La amplitud es una medida de la energía o movimiento de un objeto de vibración. Se puede expresar la amplitud como Pico (Pe), Pico a pico (P-P o Pc-Pc), Promedio (a) o Raíz cuadrática media (RMS). RMS

=

Pico 0,707

promedio

=

Pico 0,637

P-P

=

2 - Pico

Pe

=

1,414 . RMS

Se pueden convertir los datos de amplitud de un sensor o tipo de medida a otro mediante las fórmulas que aparecen a continuación. Asigne los valores siguientes a las variables:

1-16

A

=

Aceleración en g (pg/seg2) ~ RMS

V

=

Velocidad en pg/seg — Pico

D

=

Desplazamiento en milésimas — Pico a pico

n

=

3,1416

g

=

constante gravitacional 386 pg/seg2

f

=

frecuencia en Hz

• Copyright US», l»n Camp&átoaa ByOm. Immvotutti R»«rmdo« Unto k» derecho.

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

Para ondas sinusoidales, ahora puede usted realizar las conversiones siguientes:

1.

V = 0.0031416 * / * D

A = 0.01146 * V * /

A = 0.00003613 * D * f2

y=s

D =

D =

86.75 * A

318.47 * y

27,668 *A f2

U». WS Comp»rtHh»al Syrtjm. l^orpontol Rim •*• tojo, le. d^tcbo.

1-17

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 INTRODUCCIÓN A LA VIBKAU1UÍ.

Relación entre Desplazamiento, velocidad y aceleración RELATIONSHIP OF THE VIBRATION PARAMETERS VS FREQUENCY 100 ACCB-ERATJON

10LJ

VQ_OCfTT 0.3 1N/SEC

.01MOKMH, OPCRATING SPCEO n^NCE PCM WtXJSTWIAl- MACHINES

.001

1^

10

OISPLACEMCNT

I

10O 1000 10000 100000 FREQUENCY Hz

El área sombreada de la figura ilustrada más arriba indica el rango de velocidad de funcionamiento normal para maquinaria industrial.

1-13

1***,

. iHHpanUd k-,nwt, wb lu. i™ «i..

ANÁLISIS DE LTN BOLO CANAL I INTHQOUCCION A LA VIBRACIÓN

Valores globales analógicos (página uno de tres) e.6

SBRG - TURBINE DENERRTDR SET TUfiB-RENER -TOU TURBINE BUG OUTBOñRD-UERT

Uaueforn Display B4-14-89 10:32

B.4.

^

LORD = 25.5 RPM = 36B8. RPS = 60.00

8-2..

-B.B.

•u O-

co

-B.2

-B.1.

-B.6

e

80 12B TIME IN HSECS

168

2BB

El valor subrayado en la esquina superior derecha del gráfico ilustrado más arriba es el valor RMS (raíz cuadrática media). Se asemeja al valor que se mediría con un voltímetro CA.

*. 1*0

1-19

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

Valores globales analógicos (página dos de tres)

B.B

SBRG - TURBINE GENERRTOR SET TURB-GENER-inU TURBINE BBC OUTBORRD-UERT Waueforn Display 84-14-89 IB:32 •»PK = 225-1 LORD = 25.5 RPM = 3600. RPS = 68.00

e. A. ^J

9.2..

-8.8.

-8.2 (=>

-8.4.

-8.6

48

80 120 TIME IN HSECS

168

200

El valor máximo (subrayado en la esquina superior derecha del gráfico ilustrado más arriba) es el valor RMS (raíz cuadrática media) multiplicado por 1,414. Este valor se denomina valor RMS máximo.

1-20

1«f.

. iKDrpmáid RHO^TH lixb. lu.

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I inTRODUCClON A LA VIBRACIOr-

Valores globales analógicos (página tres de tres) e.e

SBRG - TURBINE GENERflTQR SET TURB-GENER-TOU TURBINE BRG OUTBOHRD-UERT

Maueforn Display 64-14-89 18:32 ^P-P = LORD RPM = RPS =

B.4.

;=!

.4567 25.5 3608. 68.8B

8-2.

-B.B..

cito

-B.2

-B.4.

-B.6

8

48

80 12B TIME IN nSECS

168

208

El valor pico a pico (subrayado en la esquina superior derecha del gráfico ilustrado más arriba) es el valor RMS (raíz cuadrática media) multiplicado por 2,828. Este valor se denomina valor RMS pico a pico. Observe que el valor pico a pico verdadero supera las 0,8 milésimas. Por lo tanto, recuerde que los valores RMS pico a pico no son iguales a los valores verdaderos pico a pico. Las ondas sinusoidales puras constituyen la única excepción a esta regla.

uta t»

1-21

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

Valores globales analógicos

Truc Peak

T

Truc Pk-Pk

I

M

Se puede calcular una medida global analógica - denominada comúnmente una medición no filtrada ~ con la forma de onda de tiempo. Dado que la amplitud está en unidades RMS, este valor es similar al que indica un medidor de voltios-ohmios. Encontrará el valor global de pico multiplicando el valor RMS por 1,414. El valor global pico a pico se determina multiplicando el valor RMS por 2,828. Estas mediciones, que no son de pico verdadero ni de pico a pico verdaderas, se realizan con medidores como el IRD 350, IRD 880, BAL-MAC 216 y el PMC-BETA 208. Estos medidores también efectúan la integración en el campo del tiempo. Los medidores capaces de indicar valores de pico verdadero y pico a pico verdadero deben captarlos con circuitos de detección de picos. Aunque se miden desde la forma de onda de tiempo, los valores de pico verdaderos no representan los valores RMS. El Analizador de maquinaria Modelo 2110/2115 de CSI y algunos equipos Bently-Nevada cuentan con este modo opcional de medición. 1-23

IWI. \

lo*. )• rimk.

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

Valores globales digitales (página uno de tres) SBRC - TURBINE RENERflTOR SET TURB-GENFI! TOU TURBINE BRG OUTBDRTtD-UERT

e.20

Spectrun Display 84-14-89 10:31 •+RMS = .2420^ LORD = 25.5 RPM = 3598. RPS - 59.97

0.16.

*—

e.12

0.08 co §1

ijTp, T_|jir"HU-*Vtt^7n,"_ijn_rtM

0

0

200

100 600 Frequency in Hz

800

1000

Este gráfico espectral muestra el valor RMS (subrayado en la esquina superior derecha del gráfico ilustrado más arriba). No se asemeja al valor que se mediría con un voltímetro CA. El valor RMS se calcula totalizando matemáticamente la energía de cada línea del espectro. Observe que este espectro y aquellos de las páginas siguientes son idénticos. La escala de frecuencia permanece inalterada. El valor global, no obstante, varía de un gráfico a otro debido a la manera en que se calcula el valor. En consecuencia, la escala de amplitud también cambia. mu.

I-23

ANÁLISIS DB l,'i SOLO CANAL I INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

Valores globales digitales (página dos de tres)

8.36

SBRG - TURBINE GENEBRTOR SET TURB-GENER-TGU TURBINE BRG OUTBORBD-UERT

SpectruM Display 84-14-89 18:34 ^PK = .3422 LORD = 25.5 RPM = 3598. RPS = 59.97

8. 24

£;

e.18.

CJ

e.12

e.

e

AJ 268

488 608 Frequency in Hz

888

1888

El valor pico (subrayado en la esquina superior derecha del gráfico ilustrado más arriba) es el valor espectral RMS multiplicado por 1,414. Este valor se denomina valor pico RMS.

1-24

' CoprHcht IIX.

|H*|»1U4 Rwradn lo*. I

ANÁLISIS DE tN BOLO CANAL [ INTRODUCCIÓN » LA VIBRACIÓN

Valores globales digitales (página tres de tres) e.6

SBRG - TURBINE GENERRTOR SET TIJRB-GENER-TOU TURBINE BRG OUTBOflRD-UERT

Spectrun Display 04-14-89 10:34 ^P-P = .6843 LORD = 25.5 RPM = 3598. RPS = 59.97

B-5.

6. A

e.3. o_ to 0.2 Q_

e.i.

200

460 600 Frequency in Hz

800

1060

El valor pico a pico (subrayado en la esquina superior derecha del gráfico ilustrado más arriba) es el valor espectral RMS multiplicado por 2,828. Este valor se denomina valor pico a pico RMS,

1-25

ANÁLISIS DE HH SOLO CANAL i INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

Relaciones de fase (página uno de dos)

La zona pesada del disco A está a 180° fuera de fase con respecto a la zona pesada del disco B.

1-26

CU|l)llifcl IMt, 1 «3

t. lurpmMl Kwrndm Inda b. TURBINE -TIH TURBINE INBORRD HORIZONTAL Uave-forn Bisplay 12-NOU-87 14:20 RUS = LORB = RPH = RPS =

.2354 188.8 2595. 43.25

CX5

CD

ce ce:

-6.8 80

180

128

148 160 180 TIME IN MSECS

200

220

248

• Copyrlebl 198», 1993 ConpulaUa»! Sjtltaa. Incocpontcd Rntradoa iodo» te deredm

2-23

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO PREDICTTVO

Señal típica de dominio del tiempo Este cojinete está probablemente defectuoso, porque se pueden ver los altos niveles "G" de impacto. Por lo general, los niveles de impacto mayores o menores que 1 G son motivo de preocupación en una bomba o motor. Una caja de cambios, no obstante, puede generar niveles G mucho más altos y aún ser aceptable. FBBG - TENTEB ZONE 3 SUPPLV FRN 8501-10S3S-F2U FRN BBG. «2 - UEBTICflL Uaveforn Display ll-OCT-89 12:07

BMS = 1.48 LORD = 100.0 BPM = 1363. BPS = 22.72

—•

0

y CJ

-8

140 160 180 208 220 240 TIME IN MSECS Label: NONSYNCHBONQUS U/ IxTS SIDEBRNDS Priority: 1 80

2-24

100

120

• Copyright 198». 1993 ComputaUonal SyMniw. IncxrpotaUd Raeradoi todo» Id dcredm

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Criterios de nivel global El nivel global (banda amplia) es un cálculo de un sólo número de la amplitud sin filtración de una forma de onda de vibración. También puede calcularse el nivel global de un espectro. Varias organizaciones han empleado criterios de nivel global para establecer muchos estándares diferentes para los niveles de la maquinaria. Resumen de estándares globales de vibración Pico de velocidad (pg/seg) Estándar

Medida

Inst. hidráulica 14a Edición

Caja

0,30*

LS.O. 2372

Caja

0,25

0,60

E.P.R.I. FP 754

Eje

0,50

0,80

A.P.I. 610 6a Edición

Eje

0,40

Caja

0,30

Cuadro Rathbone

Nivel de alerta

Nivel de alarma

0,60

* Medición filtrada válida 2.000 - 20.000 CPM

• Copyrfehl 1989.1993 Coi

. lacorporated Raervadat todos loa dencbas

2-25

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Cuadro Rathbone Tomado de medidas exteriores de caja en máquinas pesadas, de baja velocidad. VIBBATIOff HUEQUENCY* 60

120

180 24O

360 480600

-

CMI

120O

2400

3600

6000

...

Frequencj correapoads to HPJÍ «heo dynamic imbalaace ii the cause oí vibr»tlon

2-26

• Copjrrlgbl 1989, ¡99) CompuInUonal Sjtttm. lororpomUd RnerradM todo» k» dmdm

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MA.YTEN1MIBNTO PRKDICTtVO

Espectro del analizador de banda de frecuencia selectiva Scientlf ic-Atlanta, Inc.

N*w J«n«y MvWM *«»«*ifki>«»i. «MI. *» --

SBRG - TURBINE GENERRTOR SET TURB-GENER-TOH TURBINE BRG OUTBORRD-HORIZ 1

í

1

i

1

Spectrun Display 04-14-89 10:37

OüWhid

MMMI

0.4..

ac ~ i— gj

-f-

P-P = .5071 LORD = 25.5 RPM = 3598. RP3 = 59.97

c

O.3.

LJ

1

s

B

Looseness

i

'2-

O_

i

OL. 0.1.

0 0

,/JLl LJ. 2

4

i 6

. í A í i J 8

10

12

Ordr: Freq: Spec:

1.8B8 59.98 .347

600

700

Freq: Ordr: Spec:

59.98 1.000 .347

50000

Freq: Ordr: Spec:

3598.7 1.000 .347

Frequency in Order

100

10000

200

300 400 500 Frequency in Hz

20000 30000 Frequency in CPM

40000

Frecuencia normalizada en órdenes Espectro típico para una máquina con cojinetes de manguito.

, 19W CampMMoaú gyrianí, ¡acorpmttd Rewrvadm lodos lo> dencko»

2-29

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO PREDICTTVO

Análisis de espectro (página dos de dos) FBRG - TENTER 20NE 3 SUPPLV FON 8581-18#3S-Flfl FflN BRG. «I - flXIRL

8.28

SpectruM Display 10-11-89 12:87 PK = LORD = RPM = RPS -

0-16.. Imbalance

S

Misalignment

0.12..

Possible Beatíng Frequencies

o

8.881

8.84

AJÜJjdJLjLLji áLL

8

18

20

30

40

50

60

70

Frequency in Order

Frecuencia normalizada en órdenes Cojinete con elemento rotatorio típico que muestra una frecuencia máxima de 50XTS.

2-30

> Copyright 1*89. 1»M ComputaUonal SyjUna, InoorpomUd Roervadn toan k> derechos

.3349 188.8 1352. 22.53

ANÁLISIS DE L7< SOLO CANAL I COMPONENTES DEL M ANTENlMIEyTO PREDICTTVO

£1 dominio de la frecuencia El analista de vibración puede dividir los datos del dominio de la frecuencia, o los espectros, en tres áreas principales de interés. 1.

componentes sincrónicos (fijos en la fase)

NXTS (N es un entero)

2.

componentes subsincrónicos

< 1XTS

3.

componentes no sincrónicos

FXTS (F > 1.0; no es un entero)

Nota: TS es la velocidad de giro o la frecuencia de rotación (RPM) del eje en la posición donde se realiza la medición.

• Copyrleht 198», WM ConimUt&nal BjtUat, Incorporal») Rnerad» lodos los dertdM»

2-31

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Causas de los componentes subsinerónicos en el espectro Frecuencias bajo la velocidad de giro (< 1XTS). 1.

otro componente de la máquina que está controlando u otra máquina

2.

frecuencia de correa principal y a menudo frecuencia de correa 2 X

3.

inestabilidad hidráulica (remolino o batido de aceite)

4.

roces

5.

frecuencia de jaula de los cojinetes antifricción

2-32

• Copyright 198». 19»J CanpuUUonal Systíro». Inrorporaítd KnerHuliM todos k» derecho»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO rREDICTIVO

Causas de los componentes sincrónicos en el espectro Frecuencias fijas en la fase a la velocidad de funcionamiento; es decir, múltiplos exactos de la velocidad de giro (NXTS donde N es un entero). 1.

múltiplos bajos — N = 1 a 8 a), desbalanceo b). descentramiento de la línea de paso c). desalineación 1. no es la correa 2. líneas del centro del eje 3. cojinete d). eje doblado e), piezas sueltas f). paso de aspa o alabe g). movimiento recíproco

2.

múltiplos altos — N > 8 a), engranajes b). paso de aspa (compresores o turbinas) c). frecuencia de ranura en los motores

* Copjrtckt M8». 1993 CompBtatfcnal Sjvtom. Incorporan! RncrvaoV» todo» tos dcncko»

2-33

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO FREDICTTVO

Causas de los componentes no sincrónicos en el espectro Frecuencias sobre (pero no múltiplos de enteros) la velocidad de giro (FXTS donde F > 1,0 y no es un entero). 1.

otro componente de la máquina

2.

múltiplos de la frecuencia de correa

3.

cojinetes antifricción

4.

resonancias del sistema

5.

conexiones eléctricas

6.

otras causas a), transmisiones de cadena b). juntas en U c). embragues centrífugos d). bombas de lubricación e), subida del compresor f). detonación g). superficies deslizantes

7.

causas extraordinarias — pelota de tenis, frijoles asados, tarros y botellas de refrescos, lubricante soluble en agua, papas fritas

2-34

• Copyright 198*. 1W3 Computtliofial S;* lodos k» dertdiM

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Ordenes armónicas Las frecuencias en múltiplos enteros de una frecuencia principal son armónicas de dicha frecuencia; por ejemplo: 1 X f, 2 X f, 3 X f, 4 X f, etc. Los órdenes también se denominan múltiplos de la velocidad de funcionamiento de un eje; por ejemplo: 1XTS, 2XTS, 3XTS, etc. Armónicas vs. órdenes Las armónicas de una frecuencia son múltiplos enteros de dicha frecuencia. armónicas (f) = NXf donde/es la frecuencia dada y N = 1, 2, 3, . . . Las órdenes relacionan una frecuencia dada con la velocidad de giro del eje. Orden = f/TS donde/es la frecuencia dada y TS es la velocidad de giro Por lo tanto: 1.

las órdenes se normalizan siempre con la velocidad de giro del eje

2.

no todas las armónicas son órdenes; p.ej., las armónicas de los picos no sincrónicos (como las frecuencias de defectos en los cojinetes) no son órdenes de velocidad de giro

3.

pueden haber armónicas y órdenes de picos subsincrónicos, sincrónicos y no sincrónicos • Copyright 1*8». M*J CoRputattomi Sptow. IncorporaUd Roer»*» todo» ten dcrtdko

;•

2-35

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO PRED1CTIVO

8.36

FBRG - TENTER ZONE 3 SUPPLV FRN 8E01-10H3S-F2R FRN BHG. «2 - RXIRL Spectrun Display 10-11-83 12:08 PK m .4419 LORD = 100.0 RPM * 1352. RPS * 22.53

8- 30..

0.24..

0.18.

0.12.

-06..

20 30 40 50 Frequency in Order Label: BRD BRG.-POSS.CRRCKED INNER RRCE

. lí«5 CaupWadooal Sjttma, iBcorporaUd Reterado todos lot doredx»

2-37

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Características del dominio de frecuencia o espectro Los datos de vibración presentados en este formato le permiten: 1.

detectar la presencia de eventos periódicos

2.

determinar la amplitud relativa de los componentes

3.

encontrar relaciones armónicas

4.

separar frecuencias muy cercanas

5.

medir la ubicación precisa de las frecuencias

6.

ver componentes con diferencias significativas en amplitud

2-38

• Copyright 198». 1993 CompMtfkwal SjUam. Incorporated Rncradn todo» I» imchai

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO PREDICTTVO

Características del dominio de tiempo o forma de onda de tiempo Los datos de vibración presentados en este formato le permiten descubrir: 1.

si los eventos son al azar o periódicos; simples o complejos

2.

impulsos afilados o impactos visibles

3.

asimetría/distorsión

4.

truncar/aplastar

5.

eventos de baja frecuencia time4QQ

1024 2-56(fmax' J

no. de líneas de resolución

400 J fmax

frecuencia máxima del espectro

• Copyright 1M», MU Coatpulaüonal SjOtm, InoorponUd Rncrvadw todo» tu, dcndm

2-39

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Información de máquina específica Es necesario seguir una pauta sencilla para analizar los problemas de la maquinaria. Asegúrese de incluir información como la que se enumera a continuación. 1.

esquema general a), pesos estimados de rotor b). diámetros de eje c). descripciones de cojinetes ~ de manguito o con elementos rotatorio

2.

frecuencias de funcionamiento conocidas

3.

motores (frecuencia de deslizamiento, ranuras, etc.)

4.

número de aspas, paletas, etc.

5.

información de correas o cadenas a), distancia centro a centro b). diámetros de paso c). número de correas

6.

información de acoples

7.

8.

información de engranajes a), dibuje un esquema del tren impulsor b). tipo de engranajes c). número de dientes de los engranajes indique los lugares donde deben tomarse los datos

9.

características del proceso

2-40

• Copyright 1989. l»M Computatlond SjvUo», lacorfanUd Hornada todo» I» derecha

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL M ANTENIMIEOTO PRED1CTIVO

Posiciones para medir la vibración Es importante rotular uniformemente todos los puntos. Ajuste las etiquetas de los puntos a las normas de la planta o compañía.

6

5

4

Gear or Fluid Drive

Purap 1

4 i

x

CH

•H

1.

motor externo

2.

motor interno

3.

5.

entrada del líquido de transmisión salida del líquido de transmisión bomba interna

6.

bomba externa

4.

mmm

L

3

2

1 Motor

]F

mmm

!É

mmmmm *C JL

j £

Método 1

Método 2

horizontal vertical axial horizontal vertical horizontal vertical axial horizontal vertical

MOH MOV MOA MIH MIV DMH DMV DMA DPH DPV

M1H M1V MÍA M2H M2V D1H D1V DÍA D2H D2V

horizontal vertical horizontal vertical axial

PIH PIV POH POV POA

P1H P1V P2H P2V P2A

* CopjTfgbl 198», 1M3 CompulMkwd SjnUm, lacorporatod Rocrndoi todos k» dcncba

2-41

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO PRE0ICTIVO

Recordatorios para la recolección de datos Debe recolectar datos repetibles en el plano y posición correcta para un Programa de mantenimiento preventivo eficaz. La página siguiente muestra una caja de cojinete marcada con flechas que indican los planos de recolección de datos recomendados. Algunas fallas señalan la amplitud más alta en la dirección radial, y algunas indican la amplitud más alta en la dirección axial. Las secciones de fallas de este manual confirman que una sola medición radial (vertical u horizontal) puede no ser suficiente para diagnosticar el problema. Siempre que sea posible, recolecte una medición axial y dos radiales (vertical y horizontal) en cada punto de medición. Debe saber dónde colocar la sonda. Tome las mediciones en una parte de la caja que tenga un buen camino de transmisión desde el origen de la vibración. En este momento, evite la división entre las dos mitades del cojinete para sondear. No coloque la sonda sobre la tapa del extremo de un cojinete ni la tapa del extremo de un motor. Las tapas de los extremos no son rígidas y no son buenas transmisoras. Si marca los puntos de recolección de datos en cada máquina, puede recolectar datos en el mismo punto cada vez que lo haga. De esta manera evita obtener datos imprecisos que pueden afectar su análisis. Puede usar un punzonador central para marcar los puntos de recolección de datos. Si usa un montaje magnético, mantenga la superficie de montaje lisa y limpia. Los pernos permanentes o los desconectores rápidos de una máquina también marcan claramente el punto de medición. Puede pegar arandelas planas que sirvan de "blancos" para la sonda manual.

2-42

• Copyright 1989. 1993 Cotnputattonal Systenx». hnwpontfed Rnrrvjdaí lodos to dendm

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO PREDICTTVO

Vertical U

Vertical

U Horizontal

Axial

Vertical

orizontal

Axial

> Copyright «W, 1M3 CompumUonaJ SyOaas. lacorpontted Rntrndoi lodo k* derecho

2-43

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COMPONENTES DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Planos para recolectar datos en una caja de cojinete

En general, realice siempre mediciones en las tres direcciones indicadas más arriba. La variedad a menudo ayuda en el proceso posterior de diagnóstico.

2-44

* CopTrighl 198». 1*93 ComputaUnnaJ Sjtteau, I«corponil» TURBINA INTERIOR HORIZONTAL Fecha/Hora: 11-12-87 14:20:14 Unidades de amplitud: PG/SEG PC PICO NO.

1 2 3 4 f 6 1 8 S 10 11 12

FRECUENCIA <

tT 17

18 19 20 21 22 23 24

SINCRÓNICO 0,3010 / 85%

VALOR PICO

VALOR ORDEN

0,0058 0,0052 0,0045 0,0054 f\ A *5 O ,f\0043 0,0048 0,0045 0,0046 0,0046 0,0057 0,0046 0,0053

10,14 10,46 10,58 11,01 T I "3 >1 11, 34 11,46 12,01 12,20 12,35 12,46 12,69 12,96

NO SINCRÓNICO 0,0480 / 2%

3-9

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DESBALA.NCEO

1.0

BflL TURBINE

- TURBINE ( D R I U I N G ID FflN> -TIH TURBINE INBOHRD HORIZONTRL Uaveforn Display 11-12-87 14:20 RHS = LORD = RPH = RPS =

I—MMHHÍ IXTS interval

.2449 188.0 2595. 43.25

co

-8.8 200

240

280 320 TIME IN MSECS

360

400

Tine: ñnpl:

297.4 .666

Observe el patrón sinusoidal de esta forma de onda de tiempo. El período entre picos corresponde a IXTS. La escala es menor que + l g a - l g , lo cual indica poco o ningún impacto. El enlace de los engranajes en la caja de engranajes adyacente produce la señal de alta frecuencia que pasa sobre la señal IXTS.

3-10

• Copyright 1M», 1»» Computación») SpUMM. IncorporMíd Rmn-vado. lado» te derechv

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DESBALANCEO

Desbalanceo No.3 Ventilador eyector

Motor

Fan

1. 2. 3. 4. 5.

ventilador suspendido (FOH) planta de vidrio — ventilador empleado para enfriar moldes después de verter el vidrio probablemente un ventilador de aire inducido lista de picos — observe el pico alto en 1XTS y la falta de armónicas; observe también que la amplitud del pico 1XTS sobrepasa la escala vertical los espectro de antes y después muestran cómo disminuyó el pico 1XTS después de la corrección

C . launyunuJ >•

lin ttéat km

3-11

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DESBALANCEO

Desbalanceo No.4 Pulverizador de carbón

X

1. 2. 3. 4. 5. 6.

3-14

unidad suspendida al centro, con rotor doble; el rotor externo tiene conectados mazos para el carbón; el rotor interno tiene aspas de ventilador tipo paleta unidad localizada en la sala de caldera de una planta química; uno de 14 pulverizadores en las instalaciones funciona de manera similar al ventilador de aspiración forzada de seis polos, el motor eléctrico de inducción de 150 HP impulsa el pulverizador a poco menos de 1200 RPM (20 Hz) el disco del ventilador es de cinco pies de diámetro y una pulgada de espesor; se colocan paletas nuevas con pernos en el disco cuando se desgastan las anteriores dos pulverizadores estaban sometidos a reacondicionamientos importantes; la práctica normal requiere balancear antes de volver a colocarlos en la línea

* r-|i|ijiljhl iw». Iffl Ccnputttfcwl Sjttam. Incorporan^ Raerado» lodo» b> dcred»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 DESBALANCEO

BflL - COflL PULUERIZEB FflN SPECTBH FBOH HULTIPLE MEflSUREHENT POINTS

CO

PLOT SPflN 1.0T

JL

PULU #13 12-18-90

-FOfl 13:01

PULU «13 12-18-90

-FOH 13:01

PULU #13 12-18-90

-FOU 13:00

PULU #13 12-18-90

-Fifi 13:00

PULU #13 12-18-90

-FIH 12:59

8..

10

15 20 25 30 35 Frequency in Order

40

45

PULU #13 -FIU 12-18-90 12:59 .993 Ordr: 50 19.70 Freq: .855 Spc2:

El gráfico multi-espectral ilustrado más arriba muestra las tres posiciones de medición de cada uno de los dos cojinetes del pulverizador. Las posiciones interiores de cojinete son FIV, FIH y FIA. Las posiciones exteriores de cojinete son FOV, FOH y FOA. Observe los niveles relativamente bajos de vibración axial vistos en FIA y FOA. Las mediciones verticales~FIV y FOV— también son bajas, probablemente debido a la rigidez vertical de los cojinetes. Las mediciones horizontales—Fin y FOH~son altas y de magnitud similar—más de 0,8 y 0,6 PPS. Se presenta muy poca actividad armónica en las seis mediciones.

3-15

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL i DESBALANCEO

BRL - CORL PULUERIZER FflN #13 PULU *13 -FOH FflN BEHRING OUTBOflRD HORZ.

i.e

Spectrun Display 12-18-98 13:81

9.8,.

-•

A ~

0-6..

B

e. A..

PK = .7281 LOBD = 188.8 RPH = 1198. RPS = 19.83

8.2..

e 8

18

15 28 25 38 35 Frequency in Order

48

45

58

Ordr: Freq: Spec:

.993 19.69 .689

Una vista de un solo espectro de FOH revela un importante pico 1XTS. Los picos armónicos de la velocidad de giro son insignificantes en comparación. Las armónicas probablemente son el resultado de la vibración 1XTS que sacude la estructura completa.

3-16

• Copyright 1M». ¡fu CompuwlonuJ Sjnton. Inoorparaud fewrnda» Indo» tas dencha»

ANÁLISIS DE UN SOLO CAN AL I DESBALANCEO

1.2

BRL - COHL PULUERIZER FflN #13 PULU «13 -FOH FRH BEHRING OUTBORRD HORZ Uaveforn Display 12-18-90 13:01 PK = .7331 LORD = 100.6 RPM = 1190. RP9 = 19.83

•—«

8 £IÍ

100

200 300 TIME IN MSECS

400

500

La forma de onda de tiempo empleada para construir el espectro de la página anterior aparece más arriba. El pico 1XTS que domina el espectro indica no sólo que la forma de onda debiera aparecer sinusoidal, sino también que el espacio de tiempo debe ser igual a la frecuencia del pico 1XTS. Las líneas verticales de la forma de onda ilustrada más arriba, representan el tiempo requerido para que el eje efectúe una revolución. Un pico importante marca claramente cada revolución del eje. La forma de onda se ve muy periódica pero no de índole compleja. Observe que la escala de amplitud utiliza la velocidad en lugar de la aceleración, de modo que los datos se recogieron con una sonda de velocidad.

. 1MJ

lodo» k» 4m*o»

3-17

ANÁLISIS DE CN SOLO CA.N.M, I DESBALANCEO

BRL - CORL PULUERIZER FRN #13 SPECTRR FROH MÚLTIPLE MERSUREMENT POINTS

CO

PLOT SPRN 8.28

JU^oAM^*-s-^«-AA_

PULU #13 12-19-90

-FOR 13:24

JUUJW^-___.

PULU «13 12-19-90

-FOH 13:23

-íW\_~^~^-_*--

PULU #13 12-19-90

-FOU 13:23

PULU #13 12-19-90

-FIH 13:22

PULU #13 12-19-98

-FIH 13:22

0

% bxk» k»

NO SINCRÓNICO 0,0178 / 4%

4,67 5,00 6,00 7,00 7,89 8,00 8,11 8,95 9,01 10,00 12,01

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 DESALINEACIÓN

8.12

RLGN - LINESHflFT TURBINE TURBINE -TOÜ ÜERT OTBD TURBINE Uaueforn Display 85-86-88 89:53 RUS = .8653 LORD = 188.8 RPM = 4616. RPS = 76.94

8.86..

8.88..



-8.06

-0.12

-8-18..

-9.24 186

288

228

248 268 288 TIME IN HSECS Labal: TURBINE MISflLJGNED TO G-BOX

388

328

La forma de onda ilustrada más arriba presenta dos picos claros por cada revolución del eje. Las líneas verticales denotan una revolución del eje. i

Los bajos niveles de G indican poco o ningún impacto.

• C«rrri»t>! 1«W. Iffí

CoBpWaúowI SJMOM. iKnrponáMl Rwrwto Imk» te

4-9

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DESALINEACIÓN

Fan

F12

Motor

u

Puntos de medición M1V

Vertical interior del motor %

M2H

Horizontal exterior del motor

M3A

Axial exterior del motor

M4V

Vertical interior del motor

M5H

Horizontal interior del motor

M6A

Axial interior del motor

F7V

Vertical cojinete lateral acople del ventilador

F8H

Horizontal cojinete lateral acople del ventilador

F9A

Axial cojinete lateral acople del ventilador »

FIO

Vertical cojinete exterior del ventilador *

FU

Horizontal cojinete exterior del ventilador

F12

Axial cojinete exterior del ventilador

4-10

* CaprrlfM US». 19TS Con patatuca! SwUim. Jncarporaud Raernuto lo*» V»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DESALINEACIÓN

Desalineación No.3 Bomba de pistón axial

Motor Pump Unit 1.

Intente distinguir entre desbalanceo y desalineación.

2.

Use el gráfico espectral para hallar evidencia de los nueve pistones de la bomba, >

3.

Observe que esta bomba posee un motor integral y que no se presta a la alineación.

4-13

ANÁLISIS DE L> SOLO CANAL I DESALINEACIÓN

RLGN - 9 PISTÓN HVDRBULIC PUHP SPECTBR FROM MÚLTIPLE HERSUREMENT POINTS

HVD PMP «7-MIU 84-18-89 18:26 PLOT SPflN 8.7T

HVD PMP «7-MIH 84-18-89 18:26

8..

HVD PMP #7-MOfi 84-18-89 18:25

_ CD

HVD PMP #7-MOU 84-18-89 18:24

|

8'

5

18

[

15 20 25 38 35 Freciuency in Order

j

48

HW) PMP «7-MOH 84-18-89 18:23

I

45

58 Spc3:

.568

Los espectros ilustrados más arriba presentan las cinco posiciones de medición del motor. Observe la amplitud del pico axial 1XTS en relación con las amplitudes de los picos radiales 1XTS. Los puntos radiales interiores son aproximadamente de la altura del punto axial. El valor de pico 1XTS de 0,560 es bastante alto para una medida axial. La frecuencia de paso del alabe genera los picos pequeños de 9XTS. Cada rotación del eje oprime cada uno de los nueve pistones una vez, lo cual crea un impulso de vibración en 9XTS.

4-14

* Copyright 1989. 1»B CoKpMMtowl Sjittmt, Inoorponted R«wrw*» («tai k» dmtta»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DESALINEACIÓN

flLGN - 9 PISTÓN HYDRHULIC PUHP SPECTRfl FROM MÚLTIPLE MERSUREMENT POINTS

HVD PMP «7-POR 84-18-89 10:29 PLOT SPflN 2.2-r

HW) PMP «7-POU 04-18-89 10:29

8..

HVD PMP «7-POH 04-18-89 10:29

HífD PMP «7-PIU 04-18-89 10:28

18

15 20 25 38 35 Frequency ín Order

CCI 58

H»D PMP «7-PIH 04-18-89 10:27 Ordr: 1.005 Freq: 30.05 SpcS: 2.071

Los espectros de la bomba muestran el pico axial 1XTS extremadamente alto. Observe que la amplitud de la vibración axial sobrepasa 2 PPS. Las 'mediciones radiales son pequeñas en comparación con la medida axial. Si no tuviese la medida axial, le sería imposible verificar un problema de alineación en lugar de un problema de balanceo.

. I»

4-15

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 DESALINEACIÓN

BLGN - 9 PISTÓN HVDRHULIC PUMP £. . f ~

í

i

}

í

i

1

1

I

1

SpcctruM Display 04-18-89 10:29

2.4. 2.1. UJ

co

i

.

PK = LORD = RPM = RPS =

1

2.10 100.0 1794. 29.90

1-8.

f-

•—t

•zz

1-5.

1—1

1-2.

CD UJ

¡

8.9.

•

t

..

Q_ 8

6-

0.3.

i

0 0*

_ 5

10

15 20 25 30 35 Frequencíy in Order

^ 48

45

58

JM': Spec:

1.005 30.05 2.071

El pico 1XTS en el gráfico axial exterior de la bomba ilustrado más arriba sobrepasa 2 PPS, lo cual indica un problema grave. El pico 9XTS y sus armónicos son el resultado de que la placa oscilante oprima los pistones al rotar. Recuerde que este pico es realmente una onda sinusoidal de la misma frecuencia vista en el extremo.

4-16

• CopjrrfcM a», itn CoapouliMl Sjtumt. mtporaud'RiMradaí lodo, lo»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DESALINEACIÓN

RLGN - 9 PISTÓN HVDRHULIC PUHP HVD PMP #7-POR PUHP OUTBORRD RXIRL Maveforn Display 84-18-89 18:29 PK = 1.79 LORD = 188.8 RPM = 1789. RPS = 29.82

38

68

98 128 15É TIME IN MSECS

188

218

248

Tine: flnpl: Dtin; Freq:

151.8 1.882 33.33 38.88

Esta forma de onda de tiempo se presenta en unidades de velocidad. Un acelerómetro recogió los datos, integrándolos en un formato analógico a la velocidad. La integración analógica implica que se integra la forma de onda de tiempo antes de que el analizador cree el espectro. El analizador entonces almacena la forma de onda de tiempo en sus unidades integradas. Usted puede ver fácilmente los picos de 2 PPS espaciados en 1XTS. Dado que la apariencia de esta forma de onda de tiempo se aproxima a una onda sinusoidal, el valor pico del espectro y el valor pico de la forma de onda permanecen muy cerca en cuanto a amplitud.

' 1'iHHJlljX »*». 1*W Caat,

i lodo» I» dera*»

4-1?

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DESALINEACIÓN

Desalineación No.4 Compresor de aire centrífugo

Motor Compressor Gearbox

Esta unidad poseía aparentemente una protección grande de acople. Sin embargo, toda la vibración, se produce principalmente en 2XTS, de modo que el acople está en buen estado. La desalineación impulsa el aflojamiento. No existen datos de forma de onda.

4-18

rimfttfattaml

Spiom. Inoorponürd K

4-19

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DESALINEACIÓN

Desalineación No.5 Generador de turbina

X Exciter "

Turbine

Generator

1.

La unidad ilustrada más arriba no tiene acople, porque la turbina y el generador comparten el mismo eje!

2.

Dado que la turbina y el generador juntos probablemente pesan más que el excitador por un factor de 20 a 30, las mediciones del excitador demuestran ser más energéticas.

3.

Las mediciones del excitador de hecho presentan características que sugieren el aflojamiento. No obstante, los datos de forma de onda confirman el diagnóstico de la desalineación. El aflojamiento y la desalineación pueden producir la aparición de un pico 3XTS.

4.

Use los datos de forma de onda para que le ayuden a distinguir entre estas dos fallas. Aparecen picos espaciados regularmente por desalineación. Los picos con espacios irregulares entre sí aparecen con el aflojamiento.

Nota: Marque la frecuencia normalizadora en el gráfico de forma de onda en el Programa de gráficos de diagnóstico de MasterTrend (Diagnostic Display Program) para que le ayude con este tipo de análisis. f 4-20

• Copyright 1*89. 1W3 CaBpntatio«ú SytfM», iBoorporaUd ftf»*rvwi« ¡o*» lo* derechos

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DESALINEACIÓN

RLGN - *3 TURBINE — 5

«3 TURBINE-EIU 11-17-88 14:59

PLOT SPflN G-1G-]

#3 TURBINE-EIH 11-17-88 14:58 «3 TURBINE-G8U 11-17-88 14-58

JÜL

«3 TURBINE-G8H 11-17-88 14:57

JL.

«3 TURBINE-GIU 11-17-88 14:58 «3 TURBINE-GIH 11-17-88 14:58

8

2

4

6 8 18 12 1 Frequency in Qrder

16

18

28

El generador presenta picos,altos IXTS y 2XTS. El excitador tiene picos considerables IXTS a 8XTS. La forma de onda de tiempo ayuda a determinar si hay un problema de alineación o aflojamiento.

'v 4-21

ANÁLISIS DE VN SOLO CANAL I DESALINEACIÓN

flLGN - «3 TURBINE (5 MU) «3 TURBINE-EOH EXCITER OUTBORRD HORIZONTAL

0

í

í

Spectrun Display 11-17-88 15:00

C C C C C C C C C C

0.16..

PK = .2812 LORD = 3.7 RPM = 3600. RPS = 68.88

•f-

C=RUN SPD HMNCS

co

£5

0

o

0-08..

0-84..

B

2

4

6 8 10 12 14 Frequency in Order

16

18

28

Ordr: Freq: Spec:

.329 19.76 .01276

El espectro ilustrado más arriba representa datos recolectados en el excitador desde el punto horizontal. Observe los ocho picos considerables que corresponden a los armónicos de la velocidad de giro. A primera vista, este patrón parece indicar aflojamiento.

4-22

1589, IfKS Onputaloaü Sjitom». iKorporaUd KtMTwta todo. I» dtrecfc»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DESALINEACIÓN

1.5

RLGN - #3 TURBIHE < 5 H U > «3 TURBINE-EOH EXCITE!» OUTBOflRD HORIZONTflL

WaveforM Display 11-17-88 15:08 RHS = .4663 LORD = 3.7 RPH = 3680. RPS = 60.08

CJ»

40

60 80 TIME IN rtSECS

108

120

La forma de onda ilustrada más arriba presenta dos picos por revolución espaciados en 3XTS. La repetición de la señal en la forma de onda de tiempo indica desalineación. La amplitud de los picos confirma la existencia de un problema importante. Una cantidad significativa de energía impulsa el eje hacia arriba y hacia abajo con cada revolución del eje.

4-23

ANÁLISIS OS Mí SOLO CANAL I DESALINEACIÓN

flLGN - «3 TURBINE < 5 MU) SPECTRfl FROM MÚLTIPLE MEflSUREMENT POINTS f

t

!

1

\

*

CO

_ CD

PLOT SPON 0.16^

0.

Jj^1

A A A .

H3 TURBINE-EOfl 11-17-88 15:01

_JL^

A . Á 1 _/L_ .

83 TURBINE-EOU 11-17-88 15:00

x

ÜLJL 1 AÜUA

A^^L

.

.

.

»3 TURBINE-EOH 11-17-88 15:00

_ .

-,

»3 TURBINE-EIU 11-17-88 14:59

^A_^

Jj 0

i\iA.i-.n_j

200

J

n.AA.A

i *

400 600 800 Frequency in Hz

_

*3 TURBINE-EIH 11-17-88 14:58

i

1000

1200

Todos los puntos del excitador—horizontal, vertical y axial— aparecen en el gráfico de espectros múltiples ilustrado más arriba. Las amplitudes de los picos axiales son relativamente altos en comparación con los picos radiales. Observe que los picos se producen de 1XTS a 4XTS. No obstante, continúa siendo difícil determinar si hay un problema de alineación o aflojamiento.

4-24

> Copyrfefci 1*89. tWJ Canpuütfto-ü %•!••. InumporaUd R.»«-«««k» lodo» lo»

ANÁLISIS 0E Vfi SOLO CANAL 1 DESALINEACIÓN

RLGH - #3 TURBINI 13 TURBINE-EOn EXCITEB OUTBOflRD HXIflL

e

Spectrun Display 11-17-88 15:81

C C C C C C C C C C

PK = .1318 LORD = 3.7 RPH = 3688. RPS = 68.88 C=BUN SPD HHNCS

8

'

288

488

4 ana 1088

IOMCI 1288

Freq: ordr: Spec:

59.93 .999 .88559

Ahora tiene un gráfico en pantalla completa de los datos axiales exteriores del excitador ilustrados más arriba. Observe la calidad nítida de los picos de 1XTS a 4XTS que suben sobre el ruido de fondo. Observe asimismo que el pico 3XTS incluye una faldilla más amplia en la parte inferior que los otros tres picos.

f , lt*3

*mir #3 TURBINE-EOR EXCITER OUTBOflRD HXIflL

e.8

Waueforn Display 11-17-88 15:81

8,6..

co -«

..

8.4

RMS = .2647 LORD = 3.7 RPM = 3688. RPS = 68 .88

8.2

-8-8.. UJ

c_>

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I AFLOJAMIENTO MECÁNICO

Sección 5 Aflojamiento mecánico El aflojamiento cae en una de dos categorías. * .

1.

aflojamiento estructural a), montaje de base b). cajas divididas c). tapas de cojinetes d). soportes de cojinetes

2.

aflojamiento de elementos rotatorios a), propulsores b). ventiladores c). cojinetes d). acoples

Características del aflojamiento: 1. 2. 3.

presencia de un gran número de armónicos de velocidad de giro ,« a menudo de índole direccional; las amplitudes horizontales y verticales pueden diferir grandemente aparición ocasional de medio-armónicas t

4.

forma de onda de tiempo irregular, no periódica

5-3

ANÁLISIS DE LN SOLO CANAL I AFLOJAMIENTO MECÁNICO

Aflojamiento No.l Bomba impulsada por motor con patas sueltas

t Motor

U

Process

Pump

Intente realizar su propio diagnóstico de esta unidad. ••:':jjjÍjH*'

1.

Esta bomba suministra fibra de vidrio en un proceso de láminas de fibra de vidrio.

2.

Los puntos MOA y MIV presentan los niveles más altos; el espectro MOA sugiere posible desalineación; vea la forma de onda en G para confirmar el aflojamiento.

3.

Una cuña había vibrado hasta salirse de debajo de la pata interna del motor quedando en la grasa circundante. Fue reemplazada mientras la máquina continuaba funcionando sin retirarla del servicio.

4.

El pico en 26XTS probablemente se origina por fenómenos eléctricos.

5-4

• CoprrfclU 1*8*. 1»93 Compuutfcnd Bj*am. ImxtfmátiKmtmikx

todo* kx dered»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I AFLOJAMIENTO MECÁNICO

LOS - MOTOR flNB OUERHUNG PUMP UN»T SPECTRfl FROM MÚLTIPLE MEBSUREMENT POINTS

MOTOR/PUMP-MIU 10-27-87 10:51 PLOT SPflN 0.20-r

MOTOR/PUMP-MIH 10-27-87 10:50

0..

MOTOR/PÜMP-MOfl 18-27-87 10:49

MOTOR/PUMP-MOÜ 10-27-87 10:49

MOTOR/PUMP-MOH 10-27-87 10:48

e

10

15 2C 25 30 Frequency in Order

35

40

En el ejemplo ilustrado máSi arriba, los picos de 1XTS a 6XTS indican aflojamiento. El punto vertical interior del motor (MIV) parece tener la mayor cantidad de energía.

C *, Imarrmitft RiMrwto lado» k» «mdm

5-5

ANÁLISIS DE UN SOLO CAMAL I AFLOJAMIENTO MECÁNICO

LOS - MOTOR RND OUERHUNG PUMP UNIT .SPECTRR FROH MÚLTIPLE MERSUREMENT POINTS

MOTOR/PUMP-MIU 18-27-87 18:51 CJ

PLOT SPñN 8.48

en

MOTOR/PUMP-MIH 18-27-87 18:58

MOTOR/PUMP-MOR 18-27-87 18:49

8..

UJ

MOTOR/PUMP-MOU 18-27-87 18:49

8

6 8 18 12 14 Frequency in Order

16

18

MOTOR/PUMP-MOH 18-27-87 18:48 Ordr: 1.8J8 28 Freq: 14 98 Spc5: .386

El gráfico ilustrado más arriba ofrece una vista ampliada de la página precedente. El punto vertical interior del motor (MFV) presenta claramente los picos más altos. Observe las amplitudes relativas de los cinco puntos de medición. Esta comparación le permite predecir el tipo de aflojamiento que afecta a la máquina.

5-6

, un CMpoUltoBd Sjttmm. Imaorfantxi Itacrado todn tm dcradm

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I AFLOJAMIENTO MECÁNICO

e.12

LOS - MOTOR HND OUERHUNG PUHP UNIT HOTOR/PUMP-MOH MOTOR OUTBORBD HORI20NTRL Spectrun Display 1B-27-87 IB:48

PK = .1275 LOflD = 180.0 RPH = 885. RPS = 14.75

--

18

15 28 25 38 Frequency in Order

35

Ordr: Freq: Spec:

40

4.000 59.00 .04566

El espectro de MOH ilustrado más arriba, presenta un pico IXTS con un punto prominente de energía de 3XTS a 5XTS. La amplitud global continúa relativamente baja en 0,1275 PPS, y existen armónicas a 10XTS. La forma de onda de tiempo no periódica y errática ilustrada a continuación carece de un patrón repetible aunque se pueden ver pequeños impactos. Este patrón de forma de onda indica aflojamiento. 8.4

LOS - MOTOR flND DUERHUNG PUMP UN 11 HOTOR/PUMP-nOH MOTOR QUTBOHRB HORIZONTHL Uaueforn Display 18-27-87 10:48

1

188

200 380 488 TIME IN MSECS

588

RMS = .0899 LORD = 180.8 RPM = 885. RPS = 14.75

688

5-7

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 AFLOJAMIENTO M8CAMCO

Aflojamiento No.2 Ejemplo de aflojamiento de torsión

3-Jaw Coupling Motor

Pump

1.

El motor es de 30 a 40 HP, lo cual es bastante grande para una aplicación de acople de 3 garras.

2.

La bomba está suspendida por dos razones. En primer lugar, las bombas colgadas al centro requieren más espacio y son más caras. En segundo lugar, la caja permanece en su lugar para una bomba sobresaliente, y el conjunto del propulsor puede deslizarse hacia adentro y hacia afuera para los reacondicionamientos.

5-8

" Copyrfchl 1«S, l*n CaatfuOUaaaí SyitnM. Incorponted Rauí-ndo» bxfc» «« iterech»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 AFLOJAMIENTO MECÁNICO

LOS - MOTOR/PUMP MIIH JflW COUPLING SPECTRfl FROn MÚLTIPLE MEflSURÉMENT POINTS

3 JRM PUMP-POR 10-27-87 11:16

co

PLOT SPflN 8.5-r

3 JñU PUMP-POU 18-27-87 11:15

3 JflM PUMP-POH 1B-27-87 11:15 3X

3 JñW PUMP-PIU 18-27-87 11:13

e

18

15 28 25 3B Frequency in Order

35

3 JflU PUMP-PIH 18-27-87 11:13 Ordr: 3.822 Freq: 88.14 Spc2: .359

El conjunto de espectros ilustrados más arriba fue tomado de un motor que impulsa una bomba a través de un acople de 3 garras.

i W». U93 CamffOátami

SjwUmf. hnrporaud Hmtmóo* lodoi b>

5-9

ANÁLISIS DE UN SOLO CAMAL I AFLOJAMIENTO MECÁNICO

LOOS - MOTOR&PUMP U/3 JflU COUPLING SPECTRR FROH MÚLTIPLE MEflSUREMENI POINTS

RECIRC PHP-POfl 18-27-87 11:16 RECIRC PMP-POU 10-27-87 11:15 co

PLOT SPRN

RECIRC PHP-POH 18-27-87 11:15 RECIRC PMP-PIÜ 18-27-87 11:13 RECIRC PMP-PIH 10-27-87 11:13 RECIRC PMP-MIU 18-27-87 11:12

RECIRC PMP-HIH 18-27-87 11:11 8

4 6 8 Frequency in Order

12

ordr.

Freq: Spc6:

i.eee

29.17 .87188

Se ha desintegrado el inserto de caucho del acople de 3 garras, dando origen al aflojamiento de torsión. El acople de 3 garras es responsable de la alta amplitud de los picos en 3XTS y 6XTS que se aprecian en el espectro ilustrado más arriba.

5-10

» Copyright 1W9. l»n ConpulatioiHl gpbo». lacorporaUd Kcxrwk» lodo» ta dendm

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL i AFLOJAMIENTO MECÁNICO

LOOS - MOTOB&PUMP U/3 JBU COUPLING BECIBC PttF-POU PUHP OUTBORRD UEBTICflL

o .i-

SpectrtiM Displ 10-27-87 11 :

0.6.

.

05.

,

'.'

'

,

'

^ ' • .

0-4.

.

PK = .5867 LOBO = 100.0 RPM = 1763. RPS = 23.38

. . . . '

•

0.3.

0.2.

Tt i. ?

0-1.

1

0

8^

**ff^^^!^\^—5&^'rT~^--~Ja.j.r-n^ 5 18 15 20 25

Frequency in Order

30

35

46

2lí£:

fía

POV ilustrado más arriba presenta picos altos 3, 6, 9 y 12XTS. Este patrón es una fuerte indicación de aflojamiento. La forma de onda de tiempo no periódica ilustrada a continuación presenta impactos irregulares. Los altos niveles "G" indican que el aflojamiento es grave.

LOOS - MOTOB&PUHP U/3 JfíU COUPLING RECIBO PMP-POÜ PUMP OUTBOHRD UERTICRL Uaveforn Display 10-27-87 11:15

RMS = 1.66 LOflD = 100.0

RPM = 1763. RPS =

29.38

co

CJ •CC

60

120 180 TIH£ IN HSECS

US».

2-40

300

1 S.rutan. laoofponud RaKrrad» todo» te

5-11

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I AFLOJAMIENTO MECÁNICO

LOOS - JONES BERTER -LOÓSE CHRIN EDJ BERTER-RIH ROLL INBORRD HORIZONTAL

PLOT SPRN 8.838

07-86-88

17:46

e

87-86-88

17:18

87-86-88

16:37

8

48

88 128 Frequency in Hz

168

288

En el gráfico ilustrado más arriba, el espectro inferior se preparó utilizando 400 líneas de resolución a una frecuencia máxima de 200 Hz. Observé que sólo aparece un punto prominente de energía bajo 40 Hz. Un ajuste de la frecuencia máxima a 60 Hz permite que comiencen a aparecer las armónicas de velocidad de giro (espectro medio). Todavía no es posible determinar si hay una falla o un aflojamiento del cojinete. Con una frecuencia máxima de 20 Hz para el espectro superior, se puede confirmar el aflojamiento. La página siguiente presenta una vista de pantalla completa del espectro superior ilustrado más arriba.

5-13

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I AFLOJAMIENTO MECÁNICO

Aflojamiento No.3 Cadena suelta en la rueda dentada 40,000 !bs. Oil Bath 40,000 Ibs.

100 HP

1.

Aparece un baño de aceite (ubicación real incierta) en el diagrama ilustrado más arriba. •-•

2.

La configuración ilustrada más arriba comprime semilla de lino para papel de cigarrillos.

3.

Esta unidad y otras similares han estado en funcionamiento desde 1962 sin problemas.

4.

La forma de onda en PPS muestra impactos considerables, señal de un cojinete defectuoso. El diagrama a la derecha indica lo sucedido. Observe las armónicas de' 1 /3 de RIH, evidencia de roce. Los impactos en la forma de onda son de las cadenas en su guarda de protección.

5-12

• Copyright 1W9, 1WJ CoapUatloMl SjMam, lacorponOd Kcurwfc» lodo» fe» denckoi

ANÁLISIS DB UN SOLO CANAL I AFLOJAMIENTO MECÁNICO

LOOS - JONES BEBTER -LOÓSE CHflIN EDJ BEflTER-RIH ROLL IHBORRD HORIZONTRL

0.824

Spectrun Display 87-8S-88 17:46 PK = .8734 LOflD = 98.8 RPM = 92. RPS = 1.54

8-818 ..

0-812 ..

8.806

8

2

4

6 8 10 Frequency in Order Label: CNTCT FORCÉ ®98PSI.

12

14

Ordr: Freq. Spec:

1.087 1.558 .01836

El número extremadamente alto de armónicas sincrónicas en el espectro ilustrado más arriba confirma el aflojamiento grave que experimenta esta máquina. Observe que no sólo se tienen picos en múltiplos enteros de la frecuencia de velocidad de giro (armónicas de velocidad de giro). También se tienen picos en frecuencias Va y % de la ruta entre cada múltiplo de entero de velocidad de giro (armónicas VbXTS). Este patrón indica un roce o componentes que rozan. •

5-14

• Copyright 1*1». 1»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I AFLOJAMIENTO MECÁNICO

LOOS - JONES BEflTER -LOÓSE CHflIN EDJ BERTEB-RIH ROLL INBORRB HORIZONTflL

0.624

I

I

I

I

i

I

Spectrun Display 07-06-88 17:46 PK * .6360 LORD = 96.6 RPM = 92. RPS = 1.54

e 0

0.5

1.0

1.5 2.6 2.5 3.6 Frequency in Order Label: CNTCT FORCÉ S90PSI. Camimutkaal SjKrn*. ¡•corpmucl Raurxudn Uxfc» k»

5-15

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I AFLOJAMIENTO MECAMCO

LOS - JONES BEflTER -LOÓSE CHBIN EDJ BEHTER-RIH ROLL INBORRD HORIZONTAL Uaveforn Display 87-86-88 17:46 "

PK = .8737 LORD = 188.8 RPM = 92. RPS = 1.54

-8.4

8

18 12 TIME IN SECÓNOS Label: CNTCT FORCÉ ®98PSI_ Amcfct»

6-3

ANÁLISIS DE ífi SOLO CANAL I COJINETES CON ELEME.YTO ROTATORIO

Cálculo de frecuencias de defectos fundamentales en cojinetes de elemento rotatorio Caso I El aro interno está girando y el aro externo está estacionario (aplicación industrial más común).

Bd

FTF = - • (1 2 Pd

BPFl = — 2

eos6)

- S • (1 + — • cos0) Pd

BPFO = — • S - (1 - — • cos0) 2 Pd

BSF =

donde: RPM S FTF BPFI BPFO BSF Bd Nb Pd

e

6-4

Pd 2Bd

S • [1 - (

Bd

(cos6)2]

revoluciones por minuto velocidad, revoluciones por segundo frecuencia fundamental del tren (jaula) frecuencia de paso de bola del aro interno frecuencia de paso de bola del aro externo frecuencia de vuelta de la bola diámetro de la bola o rodillo numero de bolas o rodillos diámetro de paso ángulo de contacto • Copyright 1M>. 1W3 Conputattoool STW™». iKnrponltd Reurvadn UxV» k» denctn»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

Cálculo de las frecuencias de defectos fundamentales en cojinetes con elemento rotatorio Caso II El aro interno está estacionario y el aro externo está girando (p.ej., las ruedas delanteras de algunos automóviles). C

. DJ

FTF = - - (1 + — • cos6) 2 Pd

BPFI = — • 5 • (1 - — - cos0) 2 Pd

BPFO = — • 5 • (1 + M - cos6) 2 Pd

donde: RPM S FTF BPFI BPFO BSF Bd Nb Pd

e

revoluciones por minuto velocidad, revoluciones por segundo frecuencia fundamental del tren (jaula) frecuencia de paso de bola del aro interno frecuencia de paso de bola del aro externo frecuencia de vuelta de la bola diámetro de la bola o rodillo número de bolas o rodillos diámetro de paso ángulo de contacto > Copyrirkí 140. \9R CaBpMMIon»! Sí»». Imporaud Ratrndt» lodn k. •

6-5

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

Modos de falla de cojinetes y análisis de vibración Se puede emplear el análisis de vibración para detectar los siguientes modos de falla en los cojinetes con elemento rotatorio: 1.

defectos en los surcos de los aros i

2.

defectos en los elementos rotatorios

3.

defectos en la jaula

•.

':«-.

-

. ; . • • " ' • • . • : , " .

4.

aflojamiento de la caja

5.

espacio interno excesivo

6.

rotación del cojinete sobre el eje

7.

cojinete desalineado

8.

falta de lubricación

6-6

* Copjrfcht UM. ltH OHpMMk>Hl Sjttmm. InoorponUd ttmtrmlaf lodo* k» i

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL ! COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

Origen de las fallas en los cojinetes La lista a continuación detalla las causas radicales de las fallas en los cojinetes con elementos rotatorios. 43 %

~

lubricación inadecuada (encima y debajo)

27%

--

montaje indebido (martillo, soldadura, etc.)

21%

—

otros orígenes (p. ej., aplicación indebida, defectos de fabricación, vibración excesiva antes y/o después de la instalación)

9%

~

desgaste de vida útil normal

Nota: Varias fuentes de información indican que alrededor del 10% de todos los cojinetes tienen defectos antes de siquiera instalarse.

I*W. IW3 Camputsái,,**! SjMnm, InuM-ponttd Rneradn toó* k» «metan

6-7

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COJINETES CO.N ELEMENTO ROTATORIO

Fórmulas de duración de cojinetes por carga soportada H =

L

x

RPM

donde: H

=

duración del cojinete en horas

C

=

capacidad del cojinete especificada por el fabricante en Ibs.

L

=

carga real del cojinete en Ibs.

RPM

=

velocidad del eje en revoluciones por minuto

Puede disminuir la vida útil del cojinete aumentando: 1.

carga (efecto al cubo)

2.

velocidad

6-8

* Copyr%Jil 198». 1W3 CoaputaUnMl SjOam, IncorporaUd Kcacrvadu» Man h»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

¿Cómo afecta la vibración la duración del cojinete?

H =(

y

5 L + 6.7753 • 105MFF '

16667 RPM

donde: H

=

vida útil del cojinete de bola en horas

C

=

capacidad del cojinete especificad por el fabricante en Ibs.

L

=

carga en servicio del cojinete en Ibs.

M

=

peso en Ibs. de la masa opuesta a la vibración

V

=

velocidad de la vibración en PPS

F

=

frecuencia de la vibración en CPM o RPM

Caso de ejemplo: carga muerta = 1000 Ibs. capacidad del cojinete = 20.000 Ibs. Vibración en PPS

0 0,2 0,4 0,6 1,0 1,5 2,0 3,0

Carga del coj. en ibs.

1000 1316 1633 1950 2584 3376 4169 5754

RPM = 1800 masa = 13.000 Ibs.

Duración del cojinete

% de dura (Comparadt duración @ 0

8,46 años 3,70 años 1 ,94 años 1,15 años 5,6 meses 2,5 meses 1 ,4 meses 2,3 semanas

228% 100% 52% 31% 13% 6% 3% 1.1%

Nota: En este ejemplo, la vida útil del cojinete con una vibración de 1,0 PPS es el 13% de la duración con 0,2 PPS. Copjr*ki 1M». 19tS CaapuutkMl SIUMM. Incorporaud ttmtrmám t*óm ta. étttttm

6-9

ANÁLISIS DE UN SOLO CA.N AL I COJINETES CON ELKMBXIO ROTATORIO

Fórmulas para la aproximación de cojinetes desconocidos Es posible que no siempre sepa qué cojinetes están instalados en la maquinaria bajo control. Use las fórmulas a continuación para ayudarse a calcular las frecuencias aproximadas para determinar fallas en los cojinetes. FTF

.=' 0,4XRPM

;

<

.

BPFO

=

0,4XNXRPM

BPFI

=

0,6XNXRPM

BPFI BPFO

=

1,5 (1,4 a 1,6)

donde N = No. de rodillos 1.

para motores, bombas, ventiladores, compresores, etc., estime 7 a 16 rodillos

2.

para cojinetes grandes de rodillo, estime más de 16

6-10

• Cojiyrttfrt l«*. 1»W CoBinUUMHl SjMon», (KorponUd lUacrad» leáat k« ikrecbaí

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

Ejemplo de aproximaciones de la frecuencia de fallas de los cojinetes SKF 22228 19 bolas 29,6 Hz (velocidad de giro del eje) BPFI estimado

=

19 X 29,6 X 0,6 = 337,44 Hz

BPFI real

=

319,68 Hz (aproximadamente 5% de error)

BPFO estimado

=

19 X 29,6 X 0,4 = 224,96 Hz

BPFO real

=

243,31 Hz (aproximadamente 8% de error)

* Copyrfcbl 1XB, IW3 CtHpuutfcMl SjfUmm, Imarfanud RiMrwdn lod»

6-11

ANAilSIS DE LTV SOLO CANAL I COJINETE* CON ELEMENTO ROTATORIO

Uso del espectro solamente para identificar frecuencias de cojinetes i

1.

busque picos no sincrónicos con armónicas

2.

a menudo la BPFI disminuye entre 4XTS y 16XTS

3.

a menudo la BPFO disminuye entre 2XTS y 10XTS

4.

cuando se tienen dos conjuntos de picos relacionados armónicamente, verifique si BPFI BPFO

=

aprox. 1,5

5.

busque picos con bandas laterales 1XTS

6.

en general, observe el espectro en aceleración (g) en lugar de velocidad (PPS) para mejorar los picos que aparecen en frecuencias más altas

6-12

• CopjrtgU !»•». Uta Conputaliooal SjM«ot. Incorpo«*d Kmtmátm lodo, lo» dtrtctao.

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

¿Cuánto durará el cojinete? 1.

¿Cuál es el historial y el estado actual del cojinete? a), tamaño y número de defectos b). componentes defectuosos (rodillo/jaula) c). pérdida de la geometría interna d). velocidad de progresión

2.

¿Por qué falla el cojinete? a), falta de espacio interno b). pérdida de lubricante c). vibración externa excesiva

3.

¿Cuánto tiempo ha estado en servicio? a), proporcional al tiempo que ha estado en funcionamiento y el momento en que aparecieron los defectos por primera vez

4.

¿Cuál es la velocidad de la unidad? a). 3600 RPM y más, puede fallar rápidamente b). 300 RPM y menos, puede funcionar durante varios meses

5.

¿Cuál es la experiencia anterior con equipo similar y características similares? a), tenga cuidado, porque no existen dos casos idénticos

. 1W3 CamfOUUomí Sjttmtm, Imtarparmtá Racrad» lodo, k» Atrocho»

6-13

A>ALISIS OS fN SOLO CANAL 1 COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

Cuadro de defectos de cojinetes (página uno de tres) Frecuencia 1-8 X BPFI

Defecto defecto del aro interno

Observaciones la amplitud de las armónicas a menudo supera la de la frecuencia fundamental; los defectos a menudo se producen por fuerzas del elemento rotatorio; las bandas laterales 1XTS a menudo lo modulan a medica que se degrada el cojinete

1-8 X BPFO

defecto del aro externo

la amplitud de las armónicas a menudo supera la de la frecuencia fundamental

1-N X BSF

defectos de bola o rodillo; a veces resultado de una jaula rota (N = número de elementos rotatorios)

acompañados en general por defectos en el aro; el múltiplo más fuerte a menudo es igual al numero de elementos rotatorios defectuosos

6-14

• Cop^fghl 1)8». l»*J ConpMaUoaal SyUom. iMnrponted R lodo» lo> ¿mete»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COJ1NFTES CON ELEMENTO ROTATORIO

Cuadro de defectos de cojinetes (página dos de tres)

Frecuencia FTF

Defecto defecto en la jaula

Observaciones acompañado habitualmente por otros, componentes defectuosos; puede aparecer como una frecuencia de diferencia

modulación 1XTS (bandas laterales) o energía de banda amplia considerable

defectos de avance que alteran la geometría del cojinete

centros de energía en torno dan origen a la frecuencia defectuosa, aunque esta frecuencia puede desaparecer con la degradación avanzada

suma y diferencia en frecuencias (bandas laterales) con RPM, BPFL BPFO, BSF, FTF

piezas múltiples defectuosas

daño general

6-15

vs ALIS15 Dg l> SOLO CAMAL i N ELEMENTO ROTATORIO

Cuadro de defectos de cojinetes (página tres de tres) Frecuencia 1-6XTS

Defecto (1) espacios internos excesivos

Observaciones espacios excesivos acompañados generalmente de FTF que modula otras frecuencias; también puede afectar considerablemente la sensibilidad del balanceo

(2) cojinete da vuelta en la caja

a menudo 3XTS o mayor es el múltiplo predominante

(3) cojinete suelto en la caja

presenta fuertes 1XTS y 4XTS

(4) cojinete desalineado

la frecuencia generada es igual al número de elementos rotatorios XTS

región de 900-1600 Hz con 3-4 picos separados por 80130Hz

lubricación indebida

las amplitudes pueden aumentar a 0,1-0,2 PPS; puede ser consecuencia de excitación de frecuencias naturales instaladas; también puede causarla la precarga o la carga pesada de empuje si la lubricación no es correcta

6-16

• Copyright MW. 1«3 CtnputaUonil SjMm. Iworinntad R« lodo» k» (tencha»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

Evaluación de la progresión y gravedad de las fallas 1.

Los componentes de los cojinetes fallan normalmente en el orden siguiente: defectos de aro, defectos de bola o rodillo, defectos de jaula (salvo que el cojinete estuviera defectuoso cuando fue instalado). *

2.

Los defectos y fallas del aro interno se producen en amplitudes mucho menores que los defectos del aro externo.

3.

Las fallas tempranas generan frecuencias y armónicas de defectos pronosticadas, a menudo únicamente para uno de los aros.

4.

Las armónicas extendidas de la frecuencia del defecto pueden indicar lugares múltiples defectuosos o un tamaño mayor del defecto.

5.

La aparición de frecuencias de defecto generadas por otros componentes indica daño progresivo. Habitualmente la jaula es el último componente que falla y puede tener como consecuencia grandes cambios en frecuencia o ruidos justo antes del agarrotamiento.

6.

La velocidad del eje modula las frecuencias de defectos en los aros, lo cual da como resultado la aparición de picos de banda lateral. El número de picos de banda lateral aumenta en la medida que avanza el daño.

7.

La pérdida de picos individuales y/o energía de banda amplia considerable indica cambios significativos en la geometría del cojinete.

8.

Una lubricación incorrecta puede dar como resultado velocidades de falla muy aceleradas y debe corregirse de inmediato.

un. WK CanpuatSami SjtUm. lacorponúd Rwradoi loó™ lo» dtrafa»

6-17

A.SAt.1*!1» i > K UN SOLO CANAL I COJlvrTK* CON ELEMENTO ROTATORIO

Parámetros de análisis para cojinetes con elemento rotatorio El cuadro que aparece a continuación ofrece pautas generales para definir parámetros de análisis para los puntos de medición en cojinetes de elemento rotatorio. Defina un rango de frecuencia de banda base de 65XTS con 400 líneas de resolución. i .

Descripción de banda

Rango de frecuencia

.-•«u

1.

subarmónica y 1XTS

0,0 - 1,5XTS

2.

2XTS

1,5XTS - 2,5XTS

3.

3XTS-8XTS

2,5XTS - 8,5XTS

4.

banda de 1er cojinete

8,5XTS - 35,5XTS

5.

banda de 2° cojinete

35,5XTS - 65XTS

6.

banda de alta frecuencia

1 kHz - 20 kHz

6-18

* Copyr^t IW». mS CoBputatfawl SyMmo.

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

Límites de alarma para cojinetes con elemento rotatorio El cuadro a continuación proporciona pautas generales para definir límites de alarma para puntos de medición en los cojinetes con elemento rotatorio. Alerta

Falla

global

0,3 PPS

0,5 PPS

sub y IX

0,25 PPS

0,4 PPS

2X 3-8X banda de 1er cojinete banda de 2° cojinete alta frecuencia

0,15 PPS 0,12 PPS

0,3 PPS 0,2 PPS

0,04 PPS

0,06 PPS

0,05 PPS 3,0 g

0,08 PPS 7,0 g

Nota: Estos valores generales de amplitud de alarma son generalmente aceptables para máquinas que funcionen sobre 1000 RPM. Aplique su experiencia con la degradación de cojinetes en tipos específicos de máquinas para ajustar los niveles recomendados de alarma según corresponda. En máquinas de veloqidad lenta, los cojinetes que fallaron han demostrado amplitudes pico tan bajas como 0,01-0,04 PPS.

!«». 19K CafputMk**!

%«

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

Cojinete antifricción

Pitch Radius Rp

6-21

VVALISIS DE V* SOLO CAN Ai. i COJ1NSTESCON EUUHENTO ROTATORIO

BRG1 - TENTER ZONE EXH. FRN HCTOR MOTOR BPFI-H2H MOTOR INBQfiRD HORIZONTRL

L^~u*-*W^^

88-NOU-98

89:59

CJ

PLOT I SPRN O 8.84 j

84-OCT-90

04-SEP-90

26-JUI-98

31-MflV-98

408

888 1280 1608 FREQUF.NCV IH Hz Label: HI SUBHflRM.+ INCRERSING HI FREO.

IB:46

89:43

12:42

89:5 FREQ: ORDRSPC1 :

25.95 .898 .139

Este gráfico de espectros múltiples indica la presencia de un pico alto subarmónico (0,89 órdenes) y actividad creciente en el rango de alta frecuencia. Observe más datos para determinar el origen y la gravedad de esta vibración.

6-22

• Copyright l*g», 1M3 Compuiattoml

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

BRGl - TENTEB ZONE EXH. FHN MOTOR MOTOR BPFI-H2H MOTOR INBORRD HORI20NTHL

e. ie

Spectrun Display 08-NOU-90 99:59 PK = LORD = RPH = RPS =

•480

800 1200 1680 2000 FBEOUENCV IN Hz Label: BELf CRUSED BPFI DEFECT/UEfiR-HTB Priority 1

NO. PICO

1 2 3 4

5 € 7 8 9 10 11 12 13

FRECUENCIA (Hz)

VALOR PICO

VALOR ORDEN

NO. PICO

25,90 40,48 57,57 383,18 413,73 946,61 975,59 1004,43 1064,56 1212,19 1242,69 1271,74 1300,29

0,0910 0,0720 0,0299 0,0314 0,0114 0,0091 0,0117 0,0235 0,0191 0,0091 0,0092 0,0143 0,0177

0,88 1,37 1,95 12,99 14,02 32,08 33,07 34,04 36,08 41,09 42,12 43,10 44,07

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

TOTAL MAG 0,1762

SDBSINCRONICO 0,0248 / 2%

FRECUENCIA (Hz)

1330, 24 1360, 37 1390, 08 1448, 01 1566, 20 1595, 70 1625, 74 1655, 67 1743, 61 ' 1760,39 1773, 78 1803, 51 1833, 77

SINCRÓNICO 0,1429 / 66%

.1762 180.B 1770 23.50

FREO:

ORDR:

SPEC:

26.00 .881 .09183

VALOR PICO

VALOR ORDEN

0,0174 0,0224 0,0193 0,0097 0,0110 0,0157 0,0163 0,0091 0,0250 0,0122 0,0359 0,0163 0,0109

45,09 46,11 47,11 49,08 53,08 54,08 55,10 56,12 59,10 59,67 60,12 61,13 62,15

NO SINCRÓNICO 0,1000 / 32%

I

La frecuencia de correa 2X (0,89 órdenes) es el pico más alto en el espectro. Un monto considerable de energía no sincrónica acompaña este punto de medición. ¿Qué puede indicar esto?

* CaftrHckl HW. 1W3 ComputaüMal SyMMm. IvwponUd Racrado» bxk» k» «krtxk»

6-23

*> ALIS1S DS l> SOtO CA.NAL 1 COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

BRGl - TENTER ZONE EXH. FHN MOTOR MOTOR BPFI-M2H HOTOR INBOHRD HORI20NTHL Uaveforn Display B8-NOU-98 83:59

RMS = LORO = RPM = RPS =

1.54 180 8 1778 29.58

_ lo*» k» dertdxx

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

0.86

BRG1 - TENTÓ ZONE EXH. FflN MOTOR MOTOR BPFI-H2U MOTOR INBORRD UERTICRL

Spectrun Display 88-NOU-90 09:59

a.as

PK = tLOHD = RPM = RPS -

8.8-4

1 G=BPFI

.1457 100.0 1750. 29.17 144.8

8.83

8 82 1

8.81 i

488

888 1288 FHEOUENCY 1N Hz Label: BPFl:LOTS OF MOD.-SDBHDS

2888

1688

UUFRM

Priority: 1

FREO OROR: SPEC:

147.9 5.878 .88225

BRG1 - TENTER ZONE EXH. FRN MOTOR MOTOR BPFI-M2U MOTOR INBORRD UERTICHL Uaveforn Display B8-NOU-90 89:59 RMS = LORD = RPM = RPS =

1.56 180.8 1750. 29.17

cr¡ i

UJ

c_> orttWE8CO,N ELEMEXTO «OTATORIO

Rodillo de secado de máquina de papel

40,000 Ib. Dryer Roll - Steam Heaicd 5 to 6 feet

Spherical Rollcr Bearings

1. Los cojinetes se lubrican a presión desde un colector común. 2. La temperatura de la superficie del rodillo debe permanecer sobre 212° F para impedir la formación de óxido. Dado que el rodillo se expande bajo este calor, uno de los cojinetes debe quedar libre para flotar en la dirección axial. El cojinete flotante es habitualmente el que está opuesto al extremo de engranajes del rodillo. 3. El engranaje helicoidal que impulsa el rodillo produce una carga axial en los cojinetes. Esto significa que las medidas axiales son por lo general la-mejor manera de encontrar defectos en los cojinetes.

6-54

» Copyright IX», 1W3 CaapvutlowJ Sj*Um. Incorpomd «««rwMtai bxk» to> «endm

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

RBRG - D . S . - DRVER ROLLS < R X I f l L > DJWEB ROLL-D28 «20 DRVER ROLL

0.016

Spectrun Display 04-11-88 13:49 PK = .0375 LORD =100.0 FPM = 3777. RPS = 3.34

8-012 ..

I «n

2=

0-008-,

3

£o.

UJ

0.0B4.

i

e

0

0

10

20 30 40 Frequency in Order

58

60

Ordr: Freq: Spec:

8.773 29.30 .00320

El espectro ilustrado más arriba presenta cinco armónicas de la frecuencia de paso de la bola en el aro externo. Algo de energía de banda amplia aparece también en el gráfico.

Co»|m»»M>aJ S;M DRYER ROLL-D28 «28 DRVER ROLL

UJ N? ^

03-RUG-88

14:12

86-JUL-88

13:43

86-JUN-88

14:59

89-MRV-88

13:42

ll-flPR~88 ORDR: FREO: SPC5-

13:49 8.327 38.33 .88184

PLOT SPflN 8.05 T

JL. 18

15 28 25 38 35 FREQUENCV IN ORDER

48

45

58

El gráfico de espectros múltiples ilustrado más arriba presenta datos desde abril hasta agosto. El cojinete en el extremo opuesto del rodillo queda libre para flotar axialmente, de modo que los picos en las armónicas más bajas de velocidad de funcionamiento (1, 2, 3 y 4XTS) tienden a subir y bajar con la variación de la velocidad de la máquina. Aunque la velocidad de la máquina ha variado, las amplitudes de las frecuencias de defectos de los cojinetes no han cambiado significativamente en este tiempo. Por lo tanto, el defecto no está avanzando rápidamente, pero puede no estar en la zona de carga del cojinete. Este cojinete requiere atención especial en busca de señales de algún cambio repentino.

6-56

> CopjrfclM 1*8». 1MJ ConpnUtooü S]M4m>, lacorponUd R'««rva DBYER RQLL-D85 #5 DRVER ROLL

UJ ¥? ¿=¡

87-06-88

15:24

86-86-88

15:52

85-89-88

15:37

84-11-88 Ordr: Freq: Spc4:

16:80 8.161 27.84 .01617

PLOT SPRN 8.14T

JL ^

Ti VL>._n__u_AiLMt *._

8

'10

28 38 40 Frequency in Order

58

El gráfico de espectros múltiples ilustrado más arriba corresponde a otro rodillo de secado de diseño similar. El problema de cojinetes, no obstante, difiere considerablemente. Los espectros desde abril a julio de 1988 presentan la aparición repentina de una familia de picos armónicos. La primera armónica de esta familia se produce en 8,112XTS.

' Coprrlfhi 1*8*. 1WJ CmpelaUowl S^UBB, Incorpomed Kawrndn todo» ta ifandx»

6-57

ANÁLISIS DE IN SOLO CANAL I COJINETES CON EÍ.EME.VTOS ROTATORIOS

Rodillo de retorno de alambre de la máquina de papel

n Roll is 20 Feet Long 30" diameter

Spherical Roller Bearings

1.

Los cojinetes se lubrican a presión desde un colector común.

2.

Este rodillo invierte la dirección del "alambre" sobre el cual se rocía la fibra de papel para formar una hoja de papel.

3.

El rodillo también añade tensión al "alambre".

4.

El rodillo no se calienta.

6-58

. 19*3 CampuUknal SjiUm, iBOHporaud R«Mt-«da> lad» lo dcnd»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

8.828

TS of

TT

RBRG - TENDING SIDE OF FOURDRINIER FOÜR-3R» 3rd MIRE RETURN RXIRIX 55R317725> Spectruw Display 39 12:12

8.816..

PK = .8418 LOflD = 188.8 - - FPM = 2688. RPS = 4.75

8.812..

SKF 22326C C=FTF . D=BSF E=BPFO F=BPF I

1.95 12.57 29.23 42.87

8.888 .„

8.884..

128 188 FREQUENCV IN Hz

248

388

FREO. ORDR: SPEC:

38.95 6.511 .88212

El gráfico ilustrado más arriba corresponde a datos axiales de un cojinete de rodillo esférico defectuoso. Los patrones de frecuencia del cojinete indican un problema a pesar de la baja amplitud. Muchos picos se producen en los lados superior e inferior de 4 y 5XBPFO (Frecuencia de paso de la bola del aro exterior [frecuencia de defecto del aro]). Estos picos están espaciados en frecuencia por 1XTS del eje. Por consiguiente, las bandas laterales 1XTS modulan picos alrededor de 4XBPFO y 5XBPFO. Esta característica indica que el eje crea estas frecuencias. Al igual que en el ejemplo precedente, este cojinete también requiere estar atento en caso de que aumente la degradación.

1HB. 1*» CunpuutKKiil Sjwon». Incorpóreo) RiMi-nd» Mdn tai d«ndm

6-59

ANÁLISIS DE L-M SOLO CANAL I COJINETES CON ELEMENTOS ROTATORIOS

0.020

RBRG - TENDING SIDE OF FOURDRINIER TS of FOUR-3RR 3rd MIRE RETURN flXIHIX 55R317725) SpeetruM Display 24-JON-89 12:12

0.016 1

PK = .0410 LORD = 100.0 FPM = 2688. RPS = 4.75

0.012 i

SKF 22326C C=FTF : 1.95 D=BSF : 12.57 E=BPFO : 29.23 F=BPFI : 42.07

0.088 1 ^¿. CL. 0.004 1

60

120 180 FREQUENCV IN Hz

240

300

FREfJ: ORDR: SPEC:

39 78 8.370 .00194

El cursor descansa ahora sobre el BPFI (Frecuencia de paso de la bola del aro interno [frecuencia de defecto del aro]) principal. Los picos más importantes parecen presentarse en 3 y 4XBPFI, lo cual dificulta relativamente el determinar si se trata de un problema de aro interno o externo. Todavía podría usted decir que estos picos armónicos de BPFI tienen bandas laterales moduladas por la velocidad de giro del eje. Un defecto del aro interno es potencialmente más grave que un defecto del aro externo, de modo que el problema requiere inspección frecuente. Una forma de onda de tiempo podría proporcionar asistencia considerable en el análisis del problema.

6-60

• Copyright im, 1W3 ComputaUowl Sortean, i

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

BBRG - TENDING SIDE OF FOURDRINIER. SPECTRR FROH MÚLTIPLE MEHSUREHENT POINTS

PLOT SPflN 8.824

co

TS of FOUR-3RR 24-JRN-89 12:12 _

TS of FOUR-3RH 24-JflN-89 12:11

WU^.. 8

68

128 180 FREqUENCV IN Hz

308

Este gráfico compara mediciones radiales y axiales en este cojinete de rodillo esférico. La carga axial de este cojinete—y la mayor proximidad de la sonda al cojinete en la dirección axialproduce las amplitudes axiales más altas. Este ejemplo muestra la razón por la cual es recomendable tener medidas axiales para cojinetes de rodillo esférico. En general, efectúe una medición axial en todos los cojinetes que soporten una carga de empuje considerable.

• Copyright 1W*. Ifn Compuiiitn«ai SirauM. iBootponud Rturvadn lodo k» <

6-61

ANÁLISIS DE f* SOLO CANAL i COJ1NÍTSS CON ELEMENTOS ROTATORIOS

BELT DRIUEN QUERHÜNG FflN

FIH

FOH

Fin

F0fi

\ FON

MIU Y"

MOU

-MOñ MOTOR

MIH

MOH

1.

Este equipo está ubicado en eí techo del edificio.

2.

Los engrasadores del motor se han oxidado. El ventilador no tiene engrasadores.

3.

Una estructura común de viga en doble T soporta el motor y el ventilador.

4.

Aunque vibra toda la estructura, las amplitudes de vibración son mucho más altas en'el motor que en el ventilador.

5.

El ventilador transporta un producto granular al piso más alto del edificio. Si falla el ventilador, debe desactivarse la línea completa, porque no hay repuestos en línea.

*

642

• Copjnriffct tftff, l*n Compuutk>i»l gytfMBi. 1

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COJINETES CON ELEMENTO ROTATORIO

RBRG - BELT DRIUEN OUERHUNG FflN . SPECIRR FROH MÚLTIPLE MEHSUREMENT POINTS I

1

!

!

1 *

OURHNG FRN-FOU 89-21-88 15:59 OURHNG FRN-FOH 89-21-88 16:81

M

OURHNG FRN-FIU 09-21-88 15:59

PLOT SPRN 8.5 y

OURHNG FRN-FIH 89-21-88 15:56

8Í -^MAA.ÍMLA.

1

1

1

A. ,. J..JL A^.

OURHNG FRN-MIU 89-21-88 15:53

..A . .

i

. .. . 1L.

.

OURHNG FHN-MIH 09-21-88 15:53

...

OURHNG FRN-MOU 89-21-88 15:58

L 8

288

OURHNG FRN-MOH 89-21-88 15:58

488 688 888 Frequency in Hz

1888

12(m

Este gráfico de espectros múltiples demuestra que el defecto está en el motor, no en el ventilador. Los picos de los espectros del motor se ven como armónicas de 1XTS.

1»». 1*93 OcmtfMMÍamt Sjntw, («oorpanUd RfHrada loria k> dmdm

6-63

ANÁLISIS DE CM SOLO CANAL I COJINETES CON ELEMENTOS ROTATORIOS

RBRQ - BELT DRIÜEN OUERHUNG FRH OURHNG FñN-HIU MOTOR INBOHRD UERTICRL i i } r c c c C: c C C C

u .o -

0.5.

Spectrun D í s p l a y 09-21-88 15:54 PK = LORD = RPM = RPS =

•

cp

1

o=!

0-4.

.9097 100.0 1743. 29 05

C=MTR SPD HMNCS

•

•MÍÜ.Z.

fr— «

^

y

^

i

0.3. . '.

sa

0.2.

.

0.1. i

!

0

'

; i

•

v-á L xj ^¿JiyL

LA> WV J¿¿ 50 1tea

1E;0 250 ^ 200 Freq uenc j in Hz Label: SEUERE LOOSENESS-BñD MTR BRGS

300

B 35 a

Freq: Ordr: Spec:

91.33 3.165 .271

Una vista más de cerca del espectro de la Vertical del motor interno (MIV) presentada en la página anterior indica la presencia de la familia de picos en armónicas de 3,155XTS. También aparecen los picos armónicos de 1XTS.

6-64

• Capjrifa

1S8». 1993 OxnpuUMkml SymUoa. Iwerpiiralnl Itacrvidoi lodoi ta dcndra

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COJINETES CON ELEMEVTO ROTATORIO

RBRG - BELT DRIUEN OUERHUNG FflN . OURHNG FflN-MIU MOTOR INBOflRD UERTICflL

Waveforn Display 09-21-88 15:53

PK = .8502 LORD = 100.0 RPM = 1788. RPS = 29.80

e

128 180 TIME IN MSECS Label: SEÜERE LOOSENESS-BflD MTR BBGS 68

246

300

La forma de onda de tiempo de la combinación de ventiladormotor muestra impactos significativos, especialmente para una forma de onda graneada en PPS.

*. 1W3 CaapttaUDBÉl SfOmm. Imaxpaateá Romadoi toda k» dtncta»

6-65

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I COJINETES CON ELEMENTOS ROTATORIOS

RBRG - BELT DHIUEN OUERHUNG FBN SPECTRfl FROM MÚLTIPLE MEflSUREMENT POINTS r

r

1

f

i

OURHNG FflN-MIU 20-OCT-88 15:05

JL_

^^WlnJJLAkA^. . . PLOT SPflN 8.5 y

A_

. -_*

OURHNG FRN-MIH 20-OCT-88 15:85

.. I

,

,

A^A.jLJ lA_JKrs^^,.-^^-_J^y^_JJL. ii

9± :>-

cu

OURHNG FflN-MIU 21 -SEP -88 15:53

..

-

OURHNG FftN-MIH 21-SEP-88 15:53

... - -

JL

OURHNG FflN-MOU 28-OCT-88 15:04

A^ju-ÁA^^/vX. _. , .. -^.^.

.

,

..

OURHNG FRN-MOH 28-OCT-88 15:04

• rt-^-c , - . . , ,

jw^AjUí . ' SOLO CA>AL 1 DEFECTOS DE LOS E>CRASAJES

Enlace de los engranajes Los defectos de los engranajes producen vibración de baja amplitud en frecuencias altas, similares a los defectos en los cojinetes con elementos rotatorios. Los dos defectos difieren porque los problemas de engranaje son sincrónicos y los de cojinete con elemento rotatorio no sincrónicos. Los defectos de engranaje predominan en la frecuencia de enlace de engranajes (GMF) y/o las armónicas de la GMF. Se puede calcular la GMF multiplicando el número de dientes de un engranaje dado por su velocidad de giro. GMF = (No. de dientes del engranaje) X (velocidad de giro [TS] del engranaje) Por ejemplo, un engranaje con 256 dientes funciona a 3600 RPMo60Hz. GMF (Hz) = 256 X 60 Hz = 15.360 Hz GMF (RPM) = 256 X 3600 RPM = 921.600 RPM Por lo general se calcula la GMF en Hz. Cuando se analiza un tren de engranajes múltiples, puede ser necesario calcular parámetros adicionales para identificar el o los engranajes que tengan defectos. En la página siguiente aparece un problema y un tren de engranajes de ejemplo. En la segunda página a continuación aparecen los cálculos'de frecuencia de engranajes, incluyendo las bandas laterales.

CopyrigW 1W», IW3 OnpuuOMu] SyiUu. Incorpontted'RiMrwte lodo k» dencfa»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DEFECTOS DE LOS ENGRANAJES

velocidad engranaje impulsor (entrada) No. de dientes engranaje impulsor No. de dientes primer piñón No. de dientes segundo piñón GMF

= = = =

3600 RPM 256 38 21 15.360 Hz

GMF # of teeth on Ist pinion = 15,360 38 = 404.2 Hz = 24,252 RPM

First Pinion Shaft Speed =

GMF # of teeth on 2nd pinion = 15,360 21 = 731.4 Hz = 43,884 RPM

Second Pinion Shaft Speed =

fast pinion: 38 teeth

-WTT/ IP/XX

1

404 Hz (24,252 RPM)

Gearmesh [

\

15¿WHz,

L

\ 731 Hz (43,884 RPM)

second pinioc: 21 teeth

. 1*» Qn|MMIm>l

todo, lo dcnck»

7-5

ANÁLISIS DE L?i SOLO CANAL I DEFECTOS DE LOS ENGRANAJES

FRECUENCIAS DE ENGRANAJE PARA 1486 i**************'****»***************

grana je 1: Dientes (T2) en grana je 2: Proporción de e añajes (T2/T1) : Mayor factor común::

ARMÓNICAS

EJE 1

EJE 2

1

60, 00

2 3

ü

4

256 38 ,1484

2.

ENLACE ENG.

FASE ENS.

404,21

15360,00

7680, 00

3,16

120, 00

808,42

30720,00

15360,00

6,32

180, 00

1212,63

46080,00

23040, 00

9,47

240, 00

1616,84

61440,00

30720,00

ENLACE ENG. - MAS BANDAS LAT. EJE 1

ARMÓNICAS

. 12,63

ENLACE ENG . - MAS BANDAS LAT. E.JE 2

15360,00 15300,00 15420,00 15240,00 15480,00

15360,00 14955,79 15764,21 14551,58 16168,42

30720,00 30660,00 30780,00 30600,00 30840,00

30720,00 30315,79 31124,21 29911,58 31528,42

46080,00 46020,00 46140,00 45960,00 46200,00

46080,00 45675,79 46484,21 45271,58 46888,43

61440,00 61380,00 61500,00 61320,00 61560,00

61440,00 61035,79 61844,21 60631,58 62248,43

Frecuencias en Hz

7-6

REPT DIENTE

1W». 1»W ConpubtfJaail Sjaaat, ImaorporaUi Rourvadn todo» k» dencfco»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DEFECTOS DE LOS ENGRANAJES

Frecuencia natural del engranaje e.e?

GBOX - PRPER MRCH DRVER ROLL G-BOX DRVER GBOX-D34 «34 DRYER ROLL 72" 23160 Spectrun Display 21-MRR-89 15:01 PK - .1397 LORD = 100.0 FPM = 3587. RPS = 3.17

M=GMF 1 : 304.5

0

100

200 300 FREQUENCV IH Hz

400

500

En este espectro, aparece un pico de frecuencia de enlace de engranajes en 304 Hz (18.240 PM). La frecuencia natural (o resonancia) de este engranaje está justo sobre 100 Hz (6000 RPM). Con el desgaste de los engranajes, se produce más fuerza impactante, lo cual a su vez genera más "ruido blanco". El ruido blanco puede compararse con la luz blanca. La luz blanca es la combinación de todas las longitudes de onda visibles de luz. El ruido blanco es la combinación de todas las frecuencias de vibración espectral. Dado que parte de esta energía de ruido blanco se produce en la frecuencia de resonancia del engranaje, dicha energía tiende a excitar, u "oscilar transitoriamente", el engranaje en su frecuencia de resonancia. Otras frecuencias tienden a ser mitigadas.

1*». W93 CoKpaUilnal Sj*Un». Incorpórate! Rmo-nd» todo te «tertcfco.

7-7

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DEFECTOS DE LOS ENGRANAJES

Ejemplo de cálculo de enlace de engranajes \

GM1

Motor mLsmll teeth •'

/

¡

'\

GM2

MSS 60 teeth Chuck

48 teeth mkm (°uter Shaft)

oss Velocidad tie eje externo = _ (medida con un tacómetro) Enlace de engranajes 2

= _ = _

Velocidad de eje intermedia = = = Enlace de engranajes 1

Hz X 48 _ Hz = GM2

GM- -f- 9 _ 1_ Hz -4- 9 __ Hz = ISS

= ___ = _

Velocidad del eje del motor, = = =

7-8

Hz = OSS

Hz X 60 Hz =

GMj 4- 11 _ Hz 4- 11 _ Hz = MSS

* Coprri(M 1*8». IW3 Campuutlaaa Systtim. lacorponted Rixrvwta toda» k»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DEFECTOS DE LOS ENGRANAJES

Espectro para el ejemplo de cálculo de enlace de engranajes LflB - HRND DRILL HT HIGH SPEED HS DRILL -GHS G-BOX OUTPUT SHñFT fíl HIGH F-MflX Spectrun Display B fl D BD DB D D B 28-MflR-90 10:27 0-7.. 0.8

--RMS =

1.74

LORD = 100.0

RPM = 4-RPS =

0.6..

R=CHUCK RPM: 3.80 B=INT-CHCK GMESH : 182.4 C=HTR-INT GMESH : 1219. --D=HOTOR RPM: 110.3

05.. O.4.. CJ

228. 3.80

03..

0.2..

01..

0

400

800 FREQUENCV IN Hz

1200

1600

Se pueden predecir las frecuencias de interés que aparezcan en este espectro utilizando el Ejemplo de cálculo de enlace de engranajes de la página anterior. Para la velocidad del eje de mandril use 3,8 Hz. Las frecuencias calculadas debieran aproximarse a aquellas mostradas por las frecuencias de falla en el lado derecho del espectro.

1M>. I»} Camfuu***»! SfOam. ImorponUd Rixraufe. iodo, k» dirtd».

7-9

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DEFECTOS DE LOS ENGRANAJES

Defecto de engranaje No.l 14.47 Hz

I

Turbine A -TL

Gearbox 75.24 Hz 1.

La turbina que se describe más arriba impulsaba una máquina de papel completa incluyendo el equipo periférico.

2.

Observe en sus datos la frecuencia y bandas laterales del enlace de los engranajes a las velocidades de giro del eje de entrada y salida. Estas frecuencias dificultan un poco más el diagnóstico. Aunque las bandas laterales del eje de entrada son mayores en amplitud, adquiera los datos espectrales con un alto nivel de resolución. Hay que evitar añadir las bandas laterales del eje de salida 5 X a las bandas laterales del eje de entrada.

7-10

• Copyright 1«8*. im Conpulatlooal SjMn». iKorporaUd Xaurados lodo» fc« dtndx»

• i\

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 DEFECTOS DE LOS ENGRANAJES

GBOX - LINE SHflFT GBOX-OUTPUT SHHFT SPECTRR FROM MÚLTIPLE HERSUREMENT POINTS

co

PLOT SPflN 0.5

LS GERRBOX-GOR 05-06-88 10:02

LS GEñRBOX-GOU 10:02

e..

0

05-06-88 ra*~'ia_-SeJLJUv dcncfeoa

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DEFECTOS DE LAS CORREAS

BELT - UERTICRL BELT DBIUEN FRN . SPECTRfl FROM nULTIPLE MEHSUREMENT POINTS

A^^vOUfcJ

iUEBT FRN -FOH 29-SEP-89 13:11

«ijJL ^

CJ»

iUEBT FflN -FOU «r 29-SEP-89 13:82

PLOT SPflN 8.20T

AJU~_J

1UEBT FflN -FOH 4 29-SEP-89 13:84

lfc¿uu^

i UEBT FHN -FIR * 29-SEP-89 13:13

8..

A,

i ......

i,

1 .

liT^^jUl

..

UEBT FflN -FIU *29-SEP-89 12:51 UERT 1 FflN -FIH 29-SEP-89 12:57 FREQ: 2.784

FREQUENCV IN Hz

ORDR:

SPCl:

.125

.01855

Más arriba aparece un gráfico de espectros múltiples para todos los puntos del ventilador. Aparecen picos significativos alrededor de 200 Hz—particulármente en el punto axial externo del ventilador, FOA. La mayoría de la energía restante se produce en los puntos prominentes de baja frecuencia. Las amplitudes permanecen bajas para todos los puntos, pero el patrón de los picos indica que existe un problema de instalación o diseño.

' rn|iji||fcl 15*». 1»»J CoMtpMxUmi g;ilu»l. IxcocforaUd Rwnado» indi» k» ««neta»

8-11

t>Aí ISIS Di l"N SOLOCA>Ai, 1 DEFECTOS DE LAS CORRÍA»

8.87

BELT - UERTICRL BELT DRIUEN FHN UERT FRN -FIU FflN INBORRD UERTICflL Spectrun Display 29-SEP-83 12:51

8.86,.

PK = LORO = RPH = RPS =

.1139 180.8 1319. 21.98

8.85.. CO

8.84..

B.83_

B.82

8.81

¿Xa-i - -jH*dj>uAA_^

8 288

460 688 888 FREOUENCV IN Hz

1886

1288

FREQ: ORDR:

SPEC: DFRQ:

264.6 12.84 .00313 22,88

El gráfico ilustrado más arriba presenta una vista de pantalla completa del punto vertical interno del ventilador, FIV. Aparece una marca vertical en el pico de frecuencia de paso del aspa en 11XTS. El cursor de banda lateral aparece en 12XTS. Este gráfico presenta bandas laterales de velocidad de giro del ventilador en torno a la frecuencia de paso del aspa. Las bandas laterales pueden ser el resultado de variaciones en la velocidad de giro del ventilador. Las variaciones de velocidad pueden ser consecuencia de la tensión inadecuada de las correas durante la instalación. Todavía aparece mucha energía en las velocidades de giro del motor, ventilador y correas, pero la mayor parte permanece bajo los 50 Hz.

• Copyright 198*. W3 CompuUOoaa! SJMOB.. IworponUd RéBerwfc» lodtm km dencfe»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I DEFECTOS DE LAS CORREAS

BELT - UERTICHL BELT DRIUEN FflN UEBT FRN -FIU FflN INBORRD UERTICRL

8.87

C

C

C

C

C

Spectrun Di sp1ay 29-SEP-89 12:B1

C

PK = LORD = RPM = RPS =

8.86..

8.85..

.1846 188.8 1319. 21.98

C=BELT SPD HMCS

*s z:

8.84..

(3

8.83..

Q_

8.82..

8.81 ...

e 48

88 128 FREQUENCV IN Hz

168

288

FREO: ORDR: SPEC:

12.79 .582 .82667

El gráfico ilustrado más arriba expande los 200 Hz más bajos de los datos FIY para mayor análisis. La velocidad de giro de la correa es de aproximadamente 13,1 Hz (786 RPM). Las líneas verticales punteadas y los marcadores del cursor denotan armónicas de la velocidad de la correa. El pico de la velocidad de giro del motor es 29,5 Hz (1770 RPM). El pico de la velocidad de giro del ventilador es 22,3 Hz (1338 RPM). El pico de frecuencia de la correa 3 X de 38,7 Hz es realmente más alta en amplitud que los picos de velocidad de giro del motor o el ventilador, El balanceo del ventilador afectaría mínimamente la reducción de la vibración general de esta unidad. Probablemente no se tensaron correctamente las corras al instalarlas, de modo que pueden estar resbalando. Las medidas axiales altas indican desalineación del motor y del ventilador o la presencia de descentramiento excesivo de una polea como mínimo. ' Capjrfcht 1*». 1W3 Compuotto»! SjMw. im-panud Rwradm todo, k« dcrafa»

8-13

A.NALISIS DE t> SOLO CA.NAL I DEFECTOS DK I-AJS CORREAS

e.s

BELT - UERTICHL BELT DRIUEN FflN UERT FRN -FIU FRN INBORRD UERTICflL Maveforn Display 29-SEP-89 12:51

e.e..

RMS = LOfiD = RPH = RPS =

.1606 100.0 1319. 21.98

S

i UJ CJ>

Compuuucml Syrtwo». iBcorporami Roerv**» uxta km «cndM

9-1

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I FALLAS ELÉCTRICAS

Sección 9 Fallas eléctricas

i

Los motores eléctricos pueden experimentar muchos de los problemas mecánicos presentados en otras secciones de este manual como desbalanceo, desalineación, aflojamiento, excentricidad y defectos de los cojinetes. Cada problema mecánico presenta las características cubiertas en la sección que se refiere específicamente al defecto. Los transductores de vibración detectan fácilmente dichos problemas mecánicos. Los problemas puramente eléctricos, no obstante, se producen debido a los campos electromagnéticos relacionados con los motores eléctricos. Los diversos defectos eléctricos también presentan características distintivas. Las fuerzas electromagnéticas desiguales actúan sobre el rotor o estator causando vibración, de modo que los transductores de vibración pueden detectar muchos de estos defectos. Por lo tanto, esta sección, se refiere a las características de vibración de los defectos en los motores eléctricos. Se pueden medir los defectos eléctricos con varios transductores diferentes. CSI también ofrece la Sonda de corriente Modelo 341 para usar en diagnósticos más detallados, pero esta sección no trata sobre el uso de dicha sonda.

1W». 1WJ Computa**»! S^ttm», Iicorponud R«mdt» lodo» I» dmcbw

9-3

ANÁLISIS Di U» SOLO CANAL I FALLA» ELÉCTRICAS

Los orígenes de la vibración del rotor incluyen: 1.

barra del rotor rota o abierta que presenta vibración predominante a la velocidad de giro del eje con bandas laterales espaciadas en una frecuencia igual al número de polos en el motor, multiplicado por su frecuencia de deslizamiento ¡

2.

hierro suelto o ranura que muestra vibración predominante en la frecuencia de línea eléctrica 2 X (2XLF) y la frecuencia de paso de ranura del rotor (esta última frecuencia posee bandas laterales espaciadas en 2XLF)

3.

rotor excéntrico que aparece en 1XTS con bandas laterales espaciadas en la frecuencia de deslizamiento y/o 1XLF o 2XLF

Nota: frecuencia de deslizamiento = frec. de campo magnético - frec. de rotor frecuencia de ranura del rotor = No. de ranuras del rotor Xfrec. del rotor

'* 4

* Cofrrrfeht 198». 1W3 Omputatlonal SjMoas, Incorpóralo! Rxradoi todo, te deradK»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I FALLAS ELÉCTRICAS

Los orígenes de la vibración del estator incluyen: *

1.

laminaciones sueltas del estator que aparecen en 2XLF y que también pueden presentar armónicas de 2XLF

2.

devanados abiertos o cortocircuitados que aparecen en 2XLF y que aumentan en vibración con el aumento de temperatura del motor

3.

deterioro del aislamiento que aparece en 2XLF

4.

fase desbalanceada que aparece en 2XLF

Cuando sospeche un problema eléctrico, verifique la vibración del motor el instante después de apagar la energía eléctrica. (Si usa el Analizador de maquinaria Modelo 2110/2115 de CSI, use Monitor for. onda.) Si la señal decae instantáneamente, hay un defecto eléctrico. Observe que los problemas eléctricos aparecen en la dirección radial salvo en motores alejados de sus centros magnéticos.

1«V. m> Cooinuuowi SjxUro». iBcorponttri Ratrwk» todo» k» dmcbc»

9-5

ANÁLISIS DE L> SOLO CA.V AL I TALLA» ELÉCTRICAS

Diagrama de motor eléctrico trifásico

RPM a' +

9-6

* CoRrrtgkl 1W». 19» Computallanl SytUat. locorporated ktHrvadw todo tai dendm

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 FALLAS ELÉCTRICAS

Los defectos eléctricos conducen a problemas mecánicos en los motores (página uno de dos)'

Axial :r • Loading ~

Thermal Growtíi *"' 7TUJ~~:1 ~~jemm**am

Las barras de rotor a ambos lados de la barra rota deben llevar más corriente para mantener la velocidad del motor. Esta condición provoca zonas calientes en el rotor que se calienta de manera dispareja. Además crean un arco en el rotor, este calor alarga el rotor. Si los cojinetes no flotan debidamente, esta longitud adicional se traduce en un exceso de carga axial en los cojinetes.

• Caprrfeht 1*1», 1M3 Comput****! SjtUmm. Ucocporatad Roer»*» Uxk» la dtrafca

9-7

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I FALLAS ELÉCTRICAS

Los defectos eléctricos conducen a problemas mecánicos en ios motores (página dos de dos) •

¡

Radial ; ,

Heat FIow

r

_

Ornwth i

;

| 1

i

El rotor y el eje se calientan en exceso con el tiempo, debido a que la barra del rotor está defectuosa. Este calor produce la dilatación axial y radial del eje. La mayor parte de la dilatación radial del eje en los cojinetes disminuye el espacio interno de los cojinetes. Si el espacio se hace demasiado pequeño, se sobrecalientan los cojinetes y fallan.

9-8

• Cogrricfat IH». im CoupulaUoial Sjvam. iKorporaltd ¿«muta kxfc» k» dernin*

A.VALIS1S DE UN SOLO CANAL I TALLAS ELÉCTRICAS

-EOU

13

0.26

Spectrun Display 86-11-91 13:54

8.16,.

S

- JOV COHPRESSOR #13 MOTOR OUTBORJU3 UERTICRL/ECCENT

+

¿frequency- 120 Hz.

PK = .2177 LORD = 108.8 RPM = 3563. RPS = 59.38

8.12..

se »—« o di

0.08 ..

gf 8.84..

1 e

e

600

1200 1888 Frequency in Hz

2480

3000

Freq: 2378.3 Ordr : 40 . 05 Spec: .02275

Labe I: COUPLED

Para buscar problemas eléctricos en el gráfico ilustrado más arriba, examine el pico en 2XLF y observe 40XTS. Note que el pico de baja frecuencia que está exactamente en 120 Hz no es 2XTS del motor (119 Hz). El pico de alta frecuencia en 40XTS tiene bandas laterales espaciadas en 120 Hz, que es 2XLF.

1*8?, 19«3 Coropuuuoaal SjtlMm. Iraponud Raunadai lodo» k» fenchí»

9-9

ANÁLISIS DE UX SOLO CANAL I FALLAS ELÉCTRICAS

Motor de inducción de dos polos

MTV

MOV

Mffl

i

MOH

•-..

,^ PH1

/ PH2

/ PH3

1.

Este motor de 50 HP impulsado por inducción, de dos polos funciona con energía de frecuencia de línea de 60 Hz.

2.

La velocidad real de funcionamiento de este motor es 59,54 Hz, o 3572,4 RPM.

3.

Este ejemplo demuestra la necesidad de espectros de alta resolución al reparar fallas eléctricas.

9-10

• Copjrfeht 198». Uf! ComputalkMl Sptan. Incon»rat«r Rax-HMk» todo» tai dcrecta

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 FALLAS ELÉCTRICAS

ELEC - ELEC FflULT-LOOSE LflMINflTIONS ELEC FflULT-HOR MOTOR OUTBOñRD RflDIRL

PLOT SPRN 8.28 T

81-18-89

11:82

8..

81-18-89

11:88

81-18-89

10:57

8

688

1288 1888 Frequency in Hz

2488

Se necesitan espectros de alta resolución para diagnosticar fallas eléctricas. La FFT (Transformada rápida de Fourier) de la línea 400 ilustrada más arriba corresponde al modo "Ruta" ("Route") del Analizador de maquinaria Modelo 2110/2115. Las FFT de las líneas 800 y 1600 corresponden a "Adquirir espectro ("Acquire Spectrum") en el modo "Analizar" ("Analyze") del Modelo 2110/2115.

1*», 1WJ i

9-11

ANÁLISIS DK UN SOLO CANAL I TALLAS ELÉCTRICAS

ELEC - ELEC FflULT-LOOSE LfiMINflTIONS ELEC FHULT-MOR HOTOR OUTBOflRD RflDIflL

PLOT SPHN 8.28 T

Bl-18-89

11:82

8..

81-18-89

11:08

81-18-89

18:57

88 128 Frequency in Hz

160

288

El espectro inferior en el gráfico de espectros múltiples ilustrado más arriba presenta únicamente picos amplios en IXTS y 2XTS. Los dos espectros superiores indican que numerosos picos con espacios menores se combinan para formar aquellos picos amplios del espectro inferior.

9-12

1989. 1W3 Compubtftoo»! SjMam, IncocporaUd Racrvodw wdn. te ifench»

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I FALLAS ELÉCTRICAS

ELEC - ELEC FRULT-LOOSE LRMINRTIONS ELEC FRULT-MOR MOTOR OUTBORRD RflDIflL

8.24

Spectrun Display 81-18-89 11:82 PK = .2522 LORD = 188.8 RPM = 3572. RPS = 59.53

-28..

i

e. IB.. 8-12..

UJ

8.88..

8.84..

8

8

48

88

128

Frequency in Hz Label: UERV HIGH RESOLUTION/LOU FMRX

168

288

Freq: Orrfr: Spec:

59.54 1.888 .159

El espectro ilustrado más arriba presenta una FFT de la línea 1600. Observe que el cursor armónico 2XTS no está en el pico más alto. Otro pico, situado'en una frecuencia justo sobre la frecuencia 2XTS, tiene una amplitud mucho más alta. El gráfico de la página siguiente expande la escala de frecuencia del espectro ilustrado más arriba. La expansión se localiza 120 Hz al centro de la escala horizontal (frecuencia).

• topj-rtgbt 1M9. J»»3 CoBptfiÉJoMl gyxirai. lacorporaud

9-13

ANA],ISIS Df. UN SOLO CAMAL I FALLAS ELÉCTRICAS

ELEC - ELEC FRULT-LOOSE LRMINflTIONS ELEC FRULT-MOR MOTOR OUTBORRD RRDIflL

0.20

SpectruM Display 10-JRN-89 11:02

B

PK = LORD = --RPM = RPS =

0 16..

. 1850 100.0 3572. 59.54

B=2xRUN SPEED

119.1 £5

0.12..

B

0.08

LU

0-04.. «XI CD *-t

A 112

114

116

5 CU

ULl

118 120 122 FREOUENCV IN Hte

124

126

128

Cuando se expande el gráfico de la página anterior, el pico en 120 Hz aparece más claramente. Este importante pico se sitúa exactamente en 120 Hz ó 2XLF. Observe que el pico 2XTS del motor realmente se produce en 119,1 Hz. Las bandas laterales están espaciadas aproximadamente 0,9 Hz, lo cual equivale al número de polos del (2) multiplicado por la frecuencia de deslizamiento (0,46 Hz). frecuencia de deslizamiento = velocidad de campo magnético - velocidad de funcionamiento = 60 Hz - 59,54 Hz = 0,46 Hz (27,6 RPM)

9-14

• Copyright 1)8*. 19K CampaaUomt SjOtOM, 1

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I FALLAS ELÉCTRICAS

0.20

ELEC - ELEC FRULT-LOOSE LHMINHTIOKS ELEC FflULT-MOR MOTOR OUTBORRD RRDIHL Spectrun Display 10-JRN-89 11:02

PK = LORD = RPM = RPS =

I-IB..

~

.1704 100.0 3572. 59.54

0-12..

0-08..

0.04..

0 52

55L r-L.

54

56

58 60' 62 FREQUENCV IN Hz

64

66

68

FREQ: ORDR: SPEC:

DFRQ:

60.44 1.015 .02052

.900

Las bandas laterales en torno al pico IXTS deben tener espacios a una frecuencia igual al número de polos del motor multiplicado por la frecuencia de deslizamiento. banda lateral

= No. de polos del motor x frecuencia de desl. - 2XO,46Hz - 0,92 Hz

El espaciamiento de banda lateral de 0,9 Hz en torno a IXTS del motor se aproxima a esta frecuencia. Al encontrar estas bandas laterales puede sospechar que hay una barra defectuosa del rotor.

• Coprrfckl 1*8», 1W3 CranpnMIniMl Sw«~. Incorporan! Rotrade» lad» te

9-15

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 FALLAS ELÉCTRICAS

120

ELEC - ELEC FflULT-LOOSE LRMINflTIONS ELEC FRULT-MOR MOTOR OUTBOflRD RflDIflL SpectruR Dísplay 10-JflN-89 11:02

118..

dB = LOflD = RPM = RPS =

109.72 100,0 3572. 59.54

100..

48.

41.60 100.0 1780. 29.67

«

38. *

co 28. 18. 8.

cu



.

cp

s «

)

S

w

^@

60

1 , 78

80

La frecuencia de línea aparece en 54,1 Hz. La amplitud de corriente a la velocidad de giro se aproxima a los 41 dB amperios. En la página anterior, la velocidad de giro del motor es 26,1 Hz. Dado que este es un motor de 4 polos, la velocidad de campo magnético o velocidad sincrónica sería la mitad de la frecuencia de línea o 27,05 Hz. La frecuencia de deslizamiento es la velocidad de campo magnético menos la velocidad de funcionamiento. frecuencia de deslizamiento = velocidad de campo magnético - velocidad de funcionamiento = 27,05 Hz-26,10 Hz = 0,95 Hz (57 RPM)

• Copjrlfbl 1M».

N«*

9-25

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I FALLAS ELÉCTRICAS

Si el motor lleva un 90% o más de su carga recomendada y_ el componente espectral F2 es 55 dB como mínimo más bajo que el fundamental F,, probablemente no hay barras de rotor agrietadas. Sin embargo, si el componente F2 es menos que 46 dB más bajo que F,, hay problemas con las barras de rotor. Los niveles entre 46 dB hacia abajo y 55 dB hacia abajo con respecto a F, incluyen motores que posiblemente tienen problemas de barras de rotor. Para cerciorarse del análisis, verifique los niveles en F3 hasta F6. Si encuentra estas frecuencias en el espectro de corriente y. sus niveles están más de 60 dB bajo F,, con seguridad hay un problema con la barra del rotor. »

Una vez identificado un problema de la barra del rotor, puede calcular una estimación del número de barras rotas como se indica a continuación.

D •*• P donde: N R P B

= = = =

número estimado de barras de rotor rotas número de ranuras del rotor número de polos en el motor 10 elevado a la potencia de C

Si se leen los niveles de amplitud en FI y F2 en dB, entonces: C =

A - fí

20

(absolute valué)

Si se leen los niveles de amplitud en unidades de ingeniería, como amperios: C = Log (—) (absolute valué of —) B B donde: A B

= =

el nivel leído en F¡ el nivel leído en F?

Además de la frecuencia de línea y sus armónicas y bandas laterales, el espectro de corriente también contiene componentes en la frecuencia de paso de ranura y sus armónicas y bandas laterales. La ecuación general para estos componentes aparece más abajo.

9-26

• Copyright 1989. 19» CaaifuUüomt Surtan. iKorponbd Dtocradoi todo» k» demtx»

i

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I FALLAS ELÉCTRICAS

O donde: F, F¡ R P s N

= = = = = =

armónica de paso de ranura frecuencia de línea en Hz número de ranuras del rotor número de polos en el motor deslizamiento unitario índice armónico 1, 3, 5, 7, ...

Cuando hay barras de rotor rotas, estos componentes se modulan de manera que las bandas laterales en ±(2 * s * F t ) aparezcan en los espectros. Encontrará el análisis mucho más difícil en estas frecuencias más altas aunque las amplitudes de banda lateral son casi independientes de la carga. Dado que es posible obtener una buena estimación del estado de la barra del rotor en las frecuencias más bajas, rara vez es necesario analizar las armónicas de paso de ranura y las bandas laterales. Además del análisis de corriente, puede analizar espectros de vibración de núcleo del estator en la frecuencia de paso de ranura para buscar actividad de banda lateral. Puede emplear este análisis para predecir la presencia de barras de rotor rotas y excentricidad del rotor. La ecuación general para estos componentes espectrales aparece a continuación.

donde: Fv F, R P s N

= = = = — =

armónica de vibración frecuencia de línea en Hz número de ranuras del rotor número de polos en el motor por deslizamiento unitario índice armónico O, 2, 4, 6, ...

Una vez más, cuando existen barras de rotor rotas, estos componentes armónicos en los espectros de la frecuencia se modulan con bandas laterales en ±(2 * s * F,). i

Aunque existan bandas laterales, es necesario usar un análisis de ampliación (zoom) de alta resolución para identificarlas. Es muy difícil estimar el número de barras rotas. Puede utilizar la característica de/vibración del núcleo del estator para detectar la presencia de barras de rotor rotas, pero no es práctico montar acelerómetros en el núcleo del estator en la mayoría de las situaciones industriales.

, 1M) i i«.|.n«».»l fljUM. InrponUd HmtrmOt* tuto ta dtndM»

9-27

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I FALLAS ELÉCTRICAS

Frecuencias de vibración de motores eléctricos 2

F

P - R

R

Desbalanceo del rotor

F

Excentricidad rotatoria

2 *F

Excentricidad estática

3 *F

Saturación magnética

S *R-F S *K - 4 * F

S*R-2*F S *R

Excentricidad estática

S*R + 2 *F S *R + 4*F 2 •F • S P + 4 • F S *R + 6 *F

3 •F • S P - 2 •F

4 •F •S

8 -F • 5 P - 2 •F *

donde: F R S P 9-28

= = = =

frecuencia de línea en Hz velocidad de giro en Hz número de ranuras del rotor número de polos

* Copyright U», 1M3 CanputMtMHl SyiUms, I

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I FALLAS ELÉCTRICAS

Verificación simple (aunque razonablemente precisa) para barras de rotor rotas Digamos que: F, Fr P R

frecuencia de línea en Hz frecuencia de rotor en RPM número de polos en el motor número de ranuras del rotor

Entonces: S = 1 -

A B

120 • Fl

Fj*(l-2*S) amplitud en dB en F¡ amplitud en dB en F3 C =

A -B (absouüe valué) 20

Y:

N =

4 •R 10C +

Si el motor está cargado hasta 90% como mínimo de la carga recomendada y N < 1, probablemente no- hay barras de rotor rotas.

F, F4 F5

5 * F, * (1 - 4 * 5) 5 * F, * (1 - 6 * S) 7*F,*(1-6*S) 7*F,*(1-8*S)

Si F! - F3 < 48 dB y F, - F4 < 48 dB; y si F¡ - F5 < 65 dB y el número estimado de barras de -rotor rotas.

- F6 < 65 dB; entonces N es

1M, Un CamtnaMami Srtumt. lancpnud KMrmdaí lodo k»

9-29

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL 1 CHUMACERAS (JOURNAL BEARINGS)

f

SECCIÓN 10 CHUMACERAS (JOURNAL BEARINGS)

11». 1*3 CMpumiM»! Sjxam, lamtporalxl ÜKOT«to. tofa. k» étrKh»

10-1

ANÁLISIS DE VN SOLO CANAL 1 CHUMACERAS UOWLVAL BEARJNGS)

Sección 10 Chumaceras (Journal Bearíngs) El exceso de distancia, la carga indebida de los cojinetes y la lubricación incorrecta pueden originar individualmente altos niveles de vibración en las chumaceras (journal bearings). t

Una chumacera (journal bearing) con demasiada distancia permite una pequeña fuerza de excitación, como un leve desbalanceo o desalineación, produciendo una vibración considerable en los cojinetes. La frecuencia predominante de k vibración puede ocurrir en 1XTS, 2XTS, 3XTS o incluso armónicas más altas, dependiendo del diseño del cojinete y su aplicación. Recolecte datos en las direcciones radial y axial. Las mediciones radiales habitualmente proporcionan la mejor información sobre los cojinetes simples. Compare las mediciones vertical y horizontal. La medición vertical habitualmente da la mejor indicación de las distancias excesivas en una chumacera (journal bearing). las mediciones axiales son las mejores para los cojinetes de empuje. El golpe o remolino de aceite se produce cuando la capa de aceite en los cojinetes lubricados a presión, de tipo manguito ejercen una fuerza que empuja el eje alrededor dentro del cojinete. Durante el análisis espectral, usted puede detectar el golpe o remolino de aceite a menos de la mitad de la velocidad del eje. Bajo condiciones normales de funcionamiento, el eje sube por el lado del cojinete sobre la cuña de la capa de aceite. Debido a la fricción, k velocidad de k capa de aceite se aproxima sólo del 42% al 47% de la velocidad del eje. Sin embargo, la fuerza de la capa de aceite por lo general permanece en un nivei muy bajo en comparación con las fuerzas normales de la máquina. Si el eje se centra perfecta--tente en un cojinete, la máquina no será susceptible al golpe de aceite. Por supuesto, e i eje puede hacerse excéntrico dentro del cojinete debido al diseño incorrecto del mismo, k carga indebida o el desgaste excesivo del cojinete. La fuerza de k capa de aceite puede entonces convertirse en la fuerza dominante dentro de la máquina. El desgaste del cojinete también puede hacer que la máquina sea más susceptible al golpe de aceite, porque el eje sube más allá del centro del cojinete. Busque el desgaste de los cojinetes de manguito en 1XTS, 2XTS o múltiplos más altos. Los cojinetes con elementos inclinados, habitualmente presentan desgaste en k frecuencia igual al número de elementos multiplicada por k velocidad del eje. Los cambios en la presión o la viscosidad del aceite lubricante también aumentan la susceptibilidad al golpe de aceite. A menudo es posible corregir el golpe de aceite cargando debidamente el cojinete o cambiando uno o más de los siguientes aspectos: diseño del cojinete, viscosidad del aceite, presión del aceite o el punto de inyección del aceite. Varios tipos de diseños de cojinete de manguito disminuyen el efecto del golpe de aceite. Estos cojinetes incluyen el cojinete surcado axial, el cojinete con elemento inclinado y el cojinete lobular. Estos cojinetes tienen superficies que forman múltiples cuñas de capas de aceite para intentar centrar el eje dentro del cojinete.

• Coprrlfhl 1!W». Un Ctmpaattomt Bj>U*m. Incorporan! Itera*» todo» k»

ferad»

10-3

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I CHUMACERAS UOURNAL BEARINGS,

8.14

KFP BFP 8C

- BOILEB FEED PUMP 8C -HOH MOTOR OUTBORRD HOR2 Spectrun Display 28-RUG-87 11:49

8.12..

PK = LORD = RPM = RPS =

c

.1568 188.8 3585. 59.74

co 8.88..

o• m

8 £

8.86

o

s

8.84..

8.82.. E

8 8

4 6 FREOUENCV IN ORDER

8

18

Los cojinetes de manguito soportan un eje sobre una delgada capa de aceite, para evitar el contacto de metal a metal. La distancia entre el eje y el cojinete es comúnmente de 0,002 a 0,008 pulgadas. Esta distancia significa que existe cierto aflojamiento en el sistema, y es común ver algunas armónicas de velocidad de giro. La amplitud de las armónicas sube a medida que aumenta la distancia. El gráfico ilustrado más arriba presenta nuevo armónicas de velocidad de giro y cuatro de ellas son altas. El, pico justo bajo 1XTS corresponde al eje de salida de la unidad impulsora de líquidos. El valor global de estos espectros se aproxima a 0,15 PPS, de manera que se podría clasificar esta máquina como de funcionamiento aceptable.

mw. 1«J Cmpuuuoaii SjMom. iacorpomUd H«m •!>• uxk» I» dcndm

10-5

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I CHUMACERAS (JOURNAL BEAR1NGS)

Ventilador centrífugo de transmisión directa colgado al centro

FOV

Fffl FW FIA

Mffl MTV MÍA

MOH MOV

MOA

FOA X:

Motor

1. Este motor con cojinetes de manguito clasificado para 1250 HP tiene 10 polos, de modo que su velocidad de funcionamiento está justo bajo 12 hertz ó 720 RPM. El ventilador de transmisión directa utiliza cojinetes de manguito diseñados con caras de empuje para posicionar el rotor del ventilador. 2. Se coloca una carga "dinámicamente balanceada" sobre el ventilador al permitir la entrada de aire por ambos lados. Típicamente, el ventilador funcionará contra la cara de empuje de uno de los cojinetes. 3. El cojinete del motor e interno del ventilador está montado sobre una base grande de concreto. El cojinete externo del ventilador tiene una base mucho más pequeña con una estructura de soporte hecha de acero. 4. Se usa la circulación de agua para enfriar los cojinetes del ventilador. 10-6

• Copyright 1M9. ira QnpuUUowl SyMj*». Im

ANÁLISIS DE UN SOLO CANAL I CHUMACERAS ¡JOURNAL BEAR1NGS)

KSP - FORCEO DRHFT FflNS 8B SPECTRR FROM MÚLTIPLE MEflSUREMENT POINTS

FD FflN 8B -FOfl 89-02-87 12:42 co

PLOT SPBN 0.6

FD FflN 8B -FOU 09-02-87 12:42

FD FRN 8B -FOH 09-02-87 12:41

FD FflN 86 -FIÜ 09-82-87 12:38

C

0

4 6 Frequency ín Order

FD FRN 8B -FIH 09-02-87 12:37 1.018 Ordr: 10 11 .88 Freq: .570 Spc5:

Los datos tomados en los cinco puntos de este ventilador colgado del centro presentan muy poca vibración 1XTS en las direcciones radiales. El pico de vibración axial en 1XTS es claramente él pico dominante en este conjunto de espectros. La falta total de una vibración radial significativa indica que no es un problema de desbalanceo. Más bien, probablemente el problema se refiere al aflojamiento o desalineación axial. Examine los puntos del motor para verificar si hay un problema de alineación.

• CopjrlflH 1*0. Itn CcmfutMloml Sjttam. ünorponted R