15 Problemas y síntomas de las vibraciones mecánicas

1. Desequilibrios

Características de los síntomas de fallo por desequilibrio:

• Frecuencia principal de vibración igual a la velocidad del rotor
• Las vibraciones radiales son frecuentes
• La fase de vibración es estable
• La vibración varía con el cuadrado de la velocidad
• La dirección del desplazamiento de fase de la vibración es proporcional a la dirección de medición

1) Cdesequilibrio de la pareja

Características sintomáticas del desequilibrio de pareja:

• Tiene una diferencia de fase de 180° en el mismo eje;
• La frecuencia de 1x RPM existe y domina;
• La amplitud de la vibración cambia con el cuadrado del aumento de la velocidad;
• Puede provocar grandes amplitudes de vibración axial y radial;
• El equilibrio dinámico debe corregirse en dos superficies de corrección.

2) Desequilibrio del rotor en voladizo

Características sintomáticas del desequilibrio del rotor en voladizo:

• La frecuencia de velocidad 1X existe tanto en sentido radial como axial;
• Las lecturas en dirección axial están en fase, pero las lecturas en dirección radial pueden ser inestables;
• Los rotores en voladizo suelen presentar desequilibrios tanto de fuerza como de fuerza-acoplamiento, por lo que es necesario corregir ambos.

2. Desalineación

1) Adesalineación ngular

Características sintomáticas de la desalineación angular:

• Se caracteriza por una elevada vibración axial;
• Tiene una diferencia de fase de 180° entre los lados de acoplamiento;
• Suele presentar una elevada vibración axial a velocidades 1X y 2X;
• Por lo general, no predominan las frecuencias RPM 1X, 2X o 3X;
• Los síntomas pueden indicar un fallo del acoplamiento.

2) Desalineación paralela

Características sintomáticas de la desalineación paralela:

• Cuando la vibración con una diferencia de fase de 180° en la dirección radial está muy desalineada, se generan frecuencias armónicas más altas;
• La amplitud de 2X RPM es a menudo mayor que la amplitud de 1X RPM, lo que es similar a los síntomas de desalineación angular;
• El diseño del acoplamiento puede afectar a la forma y amplitud del espectro de vibraciones.

3). Rodamientos inclinados

Características sintomáticas de los rodamientos inclinados:

• Los síntomas de vibración son similares a los de la desalineación angular;
• Intentar volver a centrar el acoplamiento o equilibrar el rotor no resuelve el problema;
• Produce un desplazamiento de fase de aproximadamente 180° lateralmente;
• Se produce un movimiento de torsión hacia un lado o de arriba hacia abajo.

3. Rotor excéntrico

Características sintomáticas del rotor excéntrico:

• Tiene una frecuencia de vibración máxima de 1x velocidad en la dirección de la línea central del rotor;
• La diferencia de fase relativa es de 0° o 180°;
• Intentar el equilibrado dinámico disminuirá la amplitud de la vibración en una dirección, pero puede aumentar la vibración en la otra dirección.

4. Eje de flexión

Características sintomáticas del eje de flexión:

• Un eje doblado produce grandes vibraciones axiales;
• Si la curva está cerca del centro del vano del eje, domina la frecuencia de velocidad 1X;
• Si la curva está cerca de ambos extremos del tramo del eje, domina la frecuencia de velocidad 2X;
• La diferencia de fase en la dirección axial tiende a ser de 180°.

5. Aflojamiento mecánico

1) Maflojamiento mecánico (A)

Características sintomáticas del aflojamiento mecánico (A):

• Se debe a la estructura suelta de los pies de la máquina;
• La deformación de los cimientos causará problemas de "zapatas blandas";
• El análisis de fase revelará una diferencia de fase vertical de aproximadamente 180° entre los componentes de la placa base de la máquina.

2) Aflojamiento mecánico (B)

Características sintomáticas del aflojamiento mecánico (B):

• Está causado por pernos de anclaje sueltos;
• Las estructuras o carcasas agrietadas pueden producir vibraciones a frecuencias de velocidad 0,5X, 1X, 2X y 3X.

3) Aflojamiento mecánico (C)

Características sintomáticas del aflojamiento mecánico (C):

• La fase suele ser inestable;
• Se generarán muchas frecuencias armónicas.

6. Fricción del rotor

Características sintomáticas de la fricción del rotor:

• El espectro de vibración es similar al aflojamiento mecánico;
• Suele producir una serie de frecuencias que pueden excitar vibraciones autoexcitadas;
• Pueden producirse vibraciones de frecuencia subarmónica de la velocidad;
• La fricción puede ser la circunferencia parcial o total.

7. Resonancia

Características sintomáticas de la resonancia:

• La resonancia se produce cuando la frecuencia de vibración forzada coincide con la frecuencia de autooscilación;
• Cuando el eje pasa por la resonancia, la fase cambia en 180°, y cuando el sistema está en resonancia, se generará un gran valor de vibración.

8. Correa y polea

1) Resonancia del cinturón

Características sintomáticas de la resonancia del cinturón:

• Si la frecuencia de autooscilación de la correa coincide con la frecuencia de la velocidad motriz o de la velocidad accionada, pueden producirse grandes vibraciones;
• El cambio de la tensión de la correa puede modificar la frecuencia de autooscilación de la correa.

2) Cinturones desgastados, sueltos o desajustados

Características sintomáticas de las correas desgastadas, sueltas o desajustadas:

• Predomina la frecuencia 2X RPM;
• La amplitud de la vibración suele ser inestable, a veces en pulsos, frecuencias o frecuencias de velocidad impulsadas;
• Las correas dentadas desgastadas o desalineadas producirán grandes valores de vibración en la frecuencia de la correa dentada;
• La correa vibra a una frecuencia inferior a la velocidad motriz o conducida.

3) Poleas excéntricas

Características sintomáticas de la polea excéntrica:

• Las poleas excéntricas o desequilibradas producirán grandes valores de vibración de la polea a 1x frecuencia de velocidad;
• Tiene una amplitud máxima de vibración en la misma dirección que la correa;
• Tenga cuidado al intentar equilibrar poleas excéntricas.

4) Desalineación de la correa/polea

Características sintomáticas de la desalineación de la correa/polea:

• Se producirá una gran vibración axial de 1X frecuencia de velocidad cuando la polea no esté alineada;
• La mayor amplitud de vibración en el motor suele ser la frecuencia de velocidad de la turbina.

9. Excitación hidrodinámica

1) Frecuencia de paso de las palas

Características sintomáticas de la excitación hidrodinámica:

• Si la holgura entre la pala y la carcasa no es uniforme, la amplitud de la vibración de la pala a través de la frecuencia (BPF) puede ser muy alta;
• Puede producirse una vibración de alta amplitud de la frecuencia de paso del álabe (BPF) si el anillo de fricción está atascado en el eje;
• El rotor excéntrico puede producir una amplitud excesiva de la vibración de la frecuencia de paso de las palas (BPF).

2) Turbulencia de los fluidos

Características sintomáticas de la turbulencia de fluidos:

• En el ventilador, debido al cambio de presión o al cambio de velocidad del flujo de aire en el canal de flujo, el flujo de aire a menudo aparece como flujo turbulento;
• Producirá vibraciones aleatorias de baja frecuencia en la gama de frecuencias de 0 a 30 Hz.

3) Cavitación

Características sintomáticas de la cavitación:

• La cavitación generará vibraciones aleatorias de energía de banda ancha y alta frecuencia superpuestas a la frecuencia de paso de las palas (BPF);
• Por lo general, indica una presión de entrada inadecuada;
• Si se permite que se produzca el fenómeno de cavitación, puede provocar la corrosión del álabe del impulsor y la corrosión de la carcasa de la bomba;
• Sonaba como grava pasando por una bomba.

10. Vibración de latido

Características sintomáticas de la vibración del latido:

• La vibración batida es el resultado de la síntesis de dos vibraciones de frecuencia muy próxima en fase y fuera de fase;
• El espectro de banda ancha aparecerá como un pico por encima y por debajo, y la fluctuación en sí es el batido de la diferencia de frecuencia entre dos picos del espectro de banda ancha.

11. Rotor excéntrico

• Frecuencia de alimentación FL (50 Hz en China = 3000 rpm)
• Polar P
• Frecuencia de paso de las barras del rotor Fb = número de barras del rotor * velocidad del rotor
• Velocidad sincrónica NS=2XFL/P
• Frecuencia de deslizamiento FS = velocidad síncrona - velocidad del rotor

1) Excentricidad del estator, cortocircuito del aislamiento y núcleos sueltos

Características sintomáticas de excentricidad del estator, cortocircuitos de aislamiento y núcleos sueltos:

• El problema del estator genera frecuencias de potencia de gran amplitud y vibraciones electromagnéticas dobles (2FL);
• La excentricidad del estator produce un entrehierro desigual y su vibración unidireccional es evidente;
• Los pies de suela blanda pueden causar excentricidad en el estator.

2) Motores síncronos

Características sintomáticas del motor síncrono:

• Se produce por bobinas de estator sueltas en motores síncronos;
• Las bobinas de gran amplitud vibran y pueden pasar de frecuencia;
• Las bobinas pasan por una banda lateral a ambos lados de la frecuencia que irá acompañada de una frecuencia de velocidad 1X.

3) Fallo de fase de la fuente de alimentación

Características sintomáticas del fallo de fase de la fuente de alimentación:

• Los problemas de fase provocarán una duplicación de la frecuencia de la fuente de alimentación;
• (2FL) va acompañada de (1/3) bandas laterales FL;
• La amplitud de las vibraciones electromagnéticas a dos frecuencias de la fuente de alimentación (2FL) puede superar los 25 mm/s de pico si no se corrigen los fallos de la fuente de alimentación;
• El fallo local del conector de alimentación es sólo un fallo de contacto ocasional.

4) Rotores excéntricos

Características sintomáticas del rotor excéntrico:

• El rotor excéntrico crea un entrehierro giratorio y variable que genera vibraciones pulsátiles;
• La espectroscopia de refinamiento suele ser necesaria para separar las frecuencias armónicas de la doble frecuencia de alimentación (2F) de la velocidad de rotación.

5) Bbarra de rotor roken

Características sintomáticas de la rotura de la barra del rotor:

• La velocidad de rotación y su frecuencia armónica acompañada de una banda lateral de frecuencia de paso de polos (Fp) a ambos lados indica un fallo de rotura del rotor;
• Cuando las barras del rotor pasan por ambos lados de la frecuencia (RBPF), una banda lateral de frecuencia de alimentación doble (2FL) indica que la barra del rotor está suelta.
• A menudo, la amplitud de la frecuencia de paso de la barra del rotor (RBPF) es muy alta en el doble (2XRBPF) y el triple (3XRBPF), mientras que la amplitud de la RBPF es muy pequeña en la frecuencia fundamental (1XRBPF)

12. Motores CC

Características sintomáticas del fallo del motor de corriente continua:

• DC averías del motor puede detectarse utilizando una frecuencia de tiristor (SCR) superior a la normal.
• Estos fallos incluyen bobinas devanadas rotas y fallos en fusibles y cuadros de control que pueden producir vibraciones de gran amplitud a frecuencias de potencia de 1X a 5X.

13. Avería del engranaje

Espectro de estado normal:

• El espectro de estado normal muestra la frecuencia de velocidad 1X y 2X y la frecuencia de engranaje GMF;
• La frecuencia de engranaje GMF suele ir acompañada de una banda lateral de frecuencia de velocidad de rotación;
• Todos los picos de vibración tienen baja amplitud, sin frecuencia de autooscilación.

1) Efecto de la carga sobre el diente

Características sintomáticas de los efectos de la carga dentaria:

• La frecuencia de engrane de los engranajes suele ser sensible a la carga;
• Una frecuencia de engranaje de alta amplitud GMF no indica necesariamente fallo del engranaje;
• Cada análisis debe realizarse con la carga máxima.

2) Tdesgaste de los dientes

Características sintomáticas del desgaste dental:

• La excitación de la frecuencia de autooscilación va acompañada de una banda lateral que desgasta el engranaje a 1X la frecuencia de rotación, lo que indica el desgaste del diente;
• Las bandas laterales son un mejor indicador del desgaste que la frecuencia de engrane GMF;
• La amplitud de la frecuencia de engrane puede no variar con el desgaste de los dientes del engranaje.

3) Excentricidad del engranaje y recorrido de la holgura

Características sintomáticas de la excentricidad del engranaje y la excursión del juego lateral:

• Las bandas laterales de mayor amplitud a ambos lados de la frecuencia de malla del engranaje GMF indican que la excursión del juego lateral excéntrico del engranaje y el eje del engranaje no son paralelos;
• Los engranajes defectuosos modularán las bandas laterales;
• Las desviaciones anormales de la holgura provocarán normalmente que el engranaje vibre a la frecuencia de autooscilación.

4) Desalineación de los engranajes

Características sintomáticas de la desalineación de los engranajes:

• La desalineación de los engranajes siempre excita frecuencias armónicas de segundo orden o frecuencias de malla de engranaje superiores, que van acompañadas de una banda lateral de frecuencia de velocidad de rotación;
• La magnitud de la frecuencia base de la frecuencia de engranaje (1XGMF) es menor, mientras que la magnitud de las frecuencias de engranaje 2X y 3X es mayor;
• Para capturar al menos 2X frecuencias GMF, es importante fijar un valor suficientemente alto con la frecuencia máxima de análisis Fmax.

5) Dientes rotos/agrietados

Características sintomáticas de los dientes rotos/perdidos:

• Un diente roto o agrietado producirá una vibración de gran amplitud a 1X la frecuencia de velocidad de ese engranaje;
• Inducirá una vibración de frecuencia autooscilante con una banda lateral fundamental de velocidad de rotación a ambos lados de la misma;
• Utiliza la forma de onda en el dominio del tiempo para indicar mejor el fallo de un diente roto o agrietado;
• El intervalo de tiempo entre los dos impulsos es el recíproco de 1X la velocidad.

6) Teeth desgaste

Características sintomáticas de los dientes oscilantes:

• La vibración de los engranajes oscilantes es una vibración de baja frecuencia, que a menudo se ignora.

14. Rodamientos

1) Fase 1 del desarrollo de fallos en los rodamientos

Características sintomáticas de la primera etapa de desarrollo de fallos en los rodamientos:

• A partir de las primeras indicaciones en la gama de frecuencias ultrasónicas (>250 KHz), el espectro puede evaluarse mejor utilizando la técnica de la envolvente de aceleración de las vibraciones (energía de pico de vibración gSE).

2) Fase 2 del desarrollo de fallos en los rodamientos

Características sintomáticas de la segunda fase de desarrollo del fallo de los rodamientos:

• Las faltas leves despiertan la frecuencia natural vibración de los componentes de los rodamientos.
• La frecuencia de la avería se sitúa entre 500 y 2000 Hz.
• Al final de la segunda fase de desarrollo del fallo del rodamiento, aparecen frecuencias de banda lateral a izquierda y derecha de la frecuencia de autooscilación.

3) Fase 3 del desarrollo de fallos en los rodamientos

Síntomas característicos de la Fase 3 de desarrollo de fallos en rodamientos:

• Tiene una frecuencia de fallos en los rodamientos y frecuencias armónicas
• El número de bandas laterales aumenta con el número de frecuencias armónicas en las que se produce la frecuencia de avería con un gran desgaste;
• En esta fase, el desgaste es visible a simple vista y se extiende por toda la circunferencia del rodamiento.

4) Fase 4 del desarrollo de fallos en los rodamientos

Características sintomáticas de la fase 4 del desarrollo de fallos en los rodamientos:

• Las frecuencias discretas de fallo de los rodamientos desaparecen y son sustituidas por vibraciones aleatorias de banda ancha en forma de horizontes de ruido;
• Hacia el final de esta fase, afecta incluso a la amplitud de la frecuencia de velocidad 1X;
• De hecho, la magnitud del horizonte de ruido de alta frecuencia y la magnitud total pueden reducirse.

15. Cojinetes de deslizamiento

1) Inestabilidad de la oscilación de la película de aceite

Características sintomáticas de la oscilación de la película de aceite:

• Puede producirse oscilación de la película de aceite si la máquina funciona a una velocidad crítica del rotor de 2X;
• Cuando el rotor sube a la segunda velocidad crítica del rotor, los vórtices de la película de aceite se acercan a la velocidad crítica del rotor, y la vibración excesiva impedirá que la película de aceite soporte el eje;
• La frecuencia de oscilación de la película de aceite se bloquea a la velocidad crítica del rotor; a medida que aumenta la velocidad de giro, la frecuencia de oscilación de la película de aceite no aumenta.

2)  Inestabilidad

Características sintomáticas del vórtice de película de aceite:

• Por lo general, se produce en el rango de frecuencia de 42-48% de velocidad de rotación.
• A veces, la amplitud de la vibración es muy grande y la vorticidad de la película de aceite es intrínsecamente inestable porque aumenta la fuerza centrífuga, por lo que aumenta la fuerza de vorticidad.

3) Desgaste del cojinete de deslizamiento/fallo de holgura

Características sintomáticas del desgaste de los cojinetes de deslizamiento/fallos de holgura:

• En la fase posterior al desgaste del rodamiento de manguito se generan vibraciones de frecuencia armónica de gran amplitud a frecuencias de velocidad de rotación;
• Cuando hay un deslizamiento excesivo holgura del cojinetepequeños desequilibrios o desajustes pueden provocar grandes valores de vibración.