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Conceptos Básicos del Análisis de Vibraciones

Para entender todo lo relacionado con el análisis de vibraciones es importante conocer todos los conceptos importantes asociados.

En ese caso vamos a hablar de movimiento armónico simple, frecuencia, periodo, amplitud, fase, sensores y espectros de vibración. 

Movimiento Armónico Simple

El primer concepto que debemos tener claro es el movimiento armónico simple. Es la base de las vibraciones y si no lo entendemos, no podremos seguir avanzando. 

El movimiento armónico simple se da cuando en un objeto vibra bajo la acción de las fuerzas  que son proporcionales a la distancia respecto una posición de reposo. 

Esa es la definición técnica y puede sonar complicado, pero no lo es. Simplemente se dibuja una línea horizontal que se llamará posición de reposo. Después un objeto que sube y baja pasando por esa línea. Si el movimiento es constante, decir que se demora lo mismo en subir y bajar todas las veces tendremos una gráfica de movimiento armónico simple. 

Frecuencia de las vibraciones

Al tener movimiento armónico simple podemos empezar a cuantificar diferentes características. La primera de ellas sería la frecuencia. 

La frecuencia de la vibración es la cantidad de veces que se repite un ciclo medido en un intervalo de tiempo. 

El ciclo sería cada vez que comienza y termina el recorrido la onda. En nuestro caso se completan 5 ciclos, entonces diríamos que tiene una frecuencia de 5 ciclos en un intervalo de tiempo definido. 

En ingeniería se usan los Hertz como la unidad para medir la frecuencia. 

Cuando se cuentan la cantidad de ciclos en un segundo, podemos definirlos como Hercio o Hertz. En el ejemplo  serían entonces 5 Hz. 

Para poder cuantificar las frecuencias se usa la ecuación:

f= 1/T

Donde f es igual a la frecuencia y T es el periodo. 

Periodo de las vibraciones

El periodo de vibración es el tiempo requerido para completar un ciclo de vibración. Es el concepto inverso a la frecuencia y por eso su ecuación es T= 1/f.

En los trabajos de análisis de vibraciones las unidades más usadas para definir el periodo son los segundos y los milisegundos. Esto es debido a que las mediciones se hacen en intervalos cortos ya que las máquinas tienen un comportamiento que se repite en el tiempo. 

Amplitud de las vibraciones

La amplitud es la medida de la variación en una onda desde un punto de referencia a otro o entre los picos de la onda. Si se toma desde el punto de reposo hasta el punto mayor, se le conoce como amplitud de 0 a pico (0-p) y si es desde el punto menor de la onda al mayor, se le conoce como de pico a pico (p-p). 

Se le conoce como pico a cada montaña o cresta de las ondas. Entender la amplitud es muy importante para los trabajos de análisis de vibraciones porque nos puede indicar cuando hay problemas. 

Fase de las vibraciones

Otra característica importante en las ondas de vibración es la fase.

La fase de las vibraciones es un punto medido en un instante del ciclo de una onda que se repite en el tiempo. 

Dos ondas pueden estar en la misma fase y tener diferentes amplitudes. A eso se le conoce como “estar en fase”. En trabajos de análisis de vibraciones eso puede traer problemas. 

Cuando se suman las dos ondas esto produce una onda de mayor amplitud. 

Por otro lado, si las ondas tienen diferentes fases, es decir diferentes puntos de inicio, no importa si tienen diferentes amplitudes o la misma, se les va a conocer como “fuera de fase”. 

Sensores de vibraciones

Ahora pasando más hacia la parte práctica del Análisis de vibraciones, la mayoría de trabajos se van a hacer con sensores. 

Hay tres grupos de sensores: 

  • Sensores de desplazamiento
  • Sensores de Velocidad
  • Sensores de Aceleración (acelerómetro)

La diferencia entre cada uno de ellos está en su construcción y en la forma en que se recolecta la información. El más popular es el acelerómetro y el parámetro de vibración más utilizado es el de velocidad. 

Espectros de vibración

Cuando se toman medidas de vibración, lo más fácil es graficar los datos y analizarla. 

Para graficar los datos las dos formas más utilizadas son el espectro en frecuencia y el espectro de onda de tiempo. 

El espectro en frecuencia, es una manera de ver la amplitud de cada frecuencia en un intervalo de tiempo.

Casi todos los software de medición permiten hacer esta gráfica y nos muestra la amplitud de las frecuencias excitadas en las máquinas. 

Por otro lado, esa misma información la puede graficar no como la frecuencia sino como amplitud. 

El espectro de onda es la amplitud medida del desplazamiento, aceleración o velocidad de vibración en un intervalo de tiempo. 

En los trabajos de análisis de vibraciones tener las medidas de la amplitud es muy importante porque nos pueden dar indicios de la gravedad del comportamiento. 

ISO-10816

Después de graficar los resultados y tener pistas del mal comportamiento, debemos determinar la gravedad de la vibración. 

Existen muchos organismos que establecen regulaciones sobre el comportamiento de las máquinas y sistemas de máquinas. Para el análisis de vibraciones el estándar más usado es el ISO-10816.

Esta norma divide los valores por tipo de máquina y después por niveles de gravedad de los datos.

De esta manera es sencillo saber qué decisiones tomar respecto a las 

mediciones de vibraciones que hemos realizado. 

Sin importar la herramienta siempre debe haber entrenamiento del personal para que las decisiones se hagan de manera informada y no solo por lo que nuestras herramientas dicten.

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