Descubra el estado de sus activos: Análisis de vibración para detección temprana y ahorro en mantenimiento

El análisis de vibración es el proceso de medir y analizar los patrones de vibración de sus activos. Es una de las formas más efectivas para mantener su equipo en funcionamiento por más tiempo y reducir el gasto general en mantenimiento.

Los cambios en los patrones de vibración pueden indicar que un asset está desbalanceado, desalineado o tiene una falla en los rodamientos. Los sensores de vibración modernos son lo suficientemente sensibles para detectar cambios sutiles en las vibraciones, de modo que los técnicos pueden detectar problemas temprano y repararlos antes de que causen averías.

Profundizaremos en cómo funciona el análisis de vibración y en los enfoques más comunes.

¿Qué es la vibración?

La vibración es el movimiento de ida y vuelta, u oscilación, de un objeto alrededor de su posición de equilibrio. Una cuerda de guitarra vibra cuando la pulsas; un motor también vibra cuando está en marcha.

Es normal que los activos accionados por motor vibren durante su funcionamiento, hasta cierto punto. Sin embargo, la vibración excesiva puede indicar un problema en ciernes dentro de su equipo. Ejes doblados, partes desalineadas y activos desbalanceados pueden causar vibraciones anormales. Los ingenieros de confiabilidad diagnostican estos problemas analizando los patrones de vibración.

¿Cuáles son las características de la vibración?

La vibración tiene tres características importantes:

• Amplitud
• Frecuencia
• Dirección

Cada característica proporciona información importante sobre el estado del activo.

La amplitud (también llamada desplazamiento) se refiere a la magnitud de la vibración. Cuanto mayor sea la amplitud, mayores serán las oscilaciones. En una forma de onda, la amplitud se mide típicamente de pico a pico.

La amplitud es una buena forma de medir la gravedad; una amplitud mayor puede indicar un problema más severo.

La frecuencia se refiere al número de ciclos que un objeto vibrante completa por segundo. La frecuencia se mide en hercios.

La dirección se refiere al movimiento del objeto vibrante. La dirección puede ser axial o radial, por ejemplo.

¿Cómo se mide la vibración?

Los analistas de vibración suelen utilizar analizadores de vibración portátiles y sensores de vibración inalámbricos junto con software de monitoreo de condición para medir los niveles y frecuencias de vibración. Los programas de análisis de vibración más avanzados también utilizan inteligencia artificial.

El tipo más común de acelerómetro es el sensor piezoeléctrico, que convierte las vibraciones físicas en señales eléctricas. Esas señales se registran como datos de vibración. El software luego organiza y analiza los datos, ya sea como una forma de onda o una Transformada Rápida de Fourier (FFT).

Dependiendo de la planta, los técnicos pueden querer instalar sensores de vibración inalámbricos que midan datos de vibración en tiempo real. Algunas operaciones prefieren la medición de vibración basada en rutas usando un analizador de vibración portátil, como el VibXpert II de Pruftechnik.

Después de recopilar los datos de vibración, el siguiente paso es el análisis.

¿Cómo funciona el análisis de vibración?

El análisis de vibración toma los datos de vibración y les da sentido para que los equipos de mantenimiento puedan actuar y realizar las reparaciones necesarias. Hay varias formas de analizar los datos de vibración: análisis espectral y análisis de forma de onda.

¿Qué es el análisis espectral de vibración?

El análisis espectral toma los datos de vibración y los "descompone", permitiendo a los técnicos estudiar cada componente por separado. En lugar de observar los niveles de vibración globales, el análisis espectral presenta las señales de vibración en el dominio de la frecuencia.

El análisis espectral es una excelente manera de identificar la ubicación de una falla en la máquina. Los componentes de la máquina vibran a diferentes frecuencias cuando se están degradando. Los rodamientos, por ejemplo, tienden a vibrar a frecuencias más altas cuando están defectuosos.

El análisis modal utiliza software para crear una visualización de las respuestas de frecuencia de un activo. Algunos equipos usan animaciones para crear un mapa visual de todos los diferentes modos de vibración.

¿Qué es el análisis de forma de onda de vibración?

El análisis de forma de onda muestra las señales de vibración en el dominio del tiempo. Una onda sinusoidal simple, por ejemplo, mapea los niveles de vibración a lo largo del tiempo. Es una excelente manera de obtener una imagen general de los eventos de vibración y detectar anomalías alarmantes.

El análisis de forma de onda puede indicarle qué tan severas son las vibraciones. También puede identificar exactamente cuándo ocurre la vibración más extrema. Los "picos" de una forma de onda apuntan a eventos de choque. Estudiar una forma de onda puede decirle en qué punto del ciclo operativo ocurren estos eventos de choque.

Los técnicos también observan el RMS (Root Mean Square o Valor Eficaz) para determinar la intensidad de las vibraciones. El RMS mide la energía total causada por las vibraciones de su activo. Es una métrica útil para evaluar la gravedad del problema.

Métodos de análisis de vibración de maquinaria

El análisis de vibración es una de las técnicas más efectivas para detectar defectos en maquinaria rotativa. Bien hecho, el análisis de vibración puede ayudar a los equipos a identificar fallas de máquina temprano para que los equipos de mantenimiento puedan hacer reparaciones de inmediato.

Desde hace tiempo, las plantas han utilizado el análisis de vibración como parte de una estrategia de mantenimiento preventivo. Hoy en día, cada vez más operaciones utilizan el análisis de vibración como parte clave de un enfoque de mantenimiento predictivo y monitoreo de condición.

¿Qué puede descubrir el análisis de vibración?

El análisis de vibración es como un sistema de alerta temprana para su planta. Los sensores de vibración actuales están finamente ajustados; detectan los pequeños cambios en la vibración que apuntan a un defecto de máquina.

Las cuatro fallas de máquina más comunes en maquinaria rotativa son:

• Desbalance
• Desalineación
• Fallas en rodamientos
• Aflojamiento

Si no se controlan, estos problemas pueden convertirse en grandes dolores de cabeza, causando paradas o caídas en la productividad. Ahí es donde entra el análisis de vibración.

El análisis de vibración identifica los primeros signos de desbalance, desalineación, fallas en rodamientos o aflojamiento. Esto significa que los equipos de mantenimiento pueden programar reparaciones cuando sea conveniente. También significa que los problemas no se salen de control.

Ejemplos de análisis de vibración

Prácticamente cualquier operación puede beneficiarse del análisis de vibración. Automotriz, manufactura, petróleo y gas, todos utilizan el análisis de vibración para mantener sus operaciones en marcha.

¿Qué es el análisis de vibración en mantenimiento?

Los equipos de mantenimiento utilizan el análisis de vibración para identificar signos tempranos de desbalance, aflojamiento, fallas en rodamientos o desalineación.

La mayoría de las operaciones actuales funcionan con un cronograma de producción ajustado, sin margen para tiempos de inactividad o caídas en la producción. La planta típica también tiene muchos más activos críticos que en el pasado. Al mismo tiempo, la mayoría de los equipos enfrentan escasez de mano de obra.

Todo esto significa que es más importante que nunca mantener los activos funcionando sin problemas. El análisis de vibración ayuda a los equipos a mantenerse al tanto de fallas de máquinas nuevas y en desarrollo. También es una buena forma de crear cierto margen en su programa de mantenimiento, identificando fallas lo suficientemente temprano para abordarlas cuando sea más conveniente.

A menudo, los técnicos de mantenimiento recopilan datos durante sus rutas usando analizadores de vibración portátiles. Luego, esas mediciones de vibración son analizadas por ingenieros de confiabilidad internos o servicios externos de monitoreo de condición, como los ofrecidos por Fluke Reliability.

Ejemplos comunes de análisis de vibración

Cada activo rotativo tiene una "firma" de vibración estándar. Cuando esa firma cambia, es señal de que algo anda mal.

Los activos accionados por motor como bombas y compresores de aire son excelentes candidatos para el análisis de vibración. Colocar un sensor de vibración en sus bombas y compresores le ayudará a detectar signos tempranos de problemas para solucionarlos de raíz.

Las herramientas de análisis de vibración son lo suficientemente sensibles para detectar signos sutiles de problemas. La mayoría son intuitivas de usar, incluso para personas sin formación técnica.

¿Qué es un sensor de vibración?

Los sensores miden y registran la aceleración, velocidad y frecuencia de la vibración. Sus técnicos pueden instalar sensores de vibración en casi cualquier activo o componente que desee monitorear.

Los sensores inalámbricos pueden recopilar datos de vibración de forma continua y transmitirlos en tiempo real, para que nunca se pierda nada. También puede programar la mayoría de los sensores para que le alerten cuando los niveles de vibración superen un umbral determinado.

¿Qué es un analizador de vibración?

Los analizadores de vibración son típicamente instrumentos compuestos: son parte sensor, parte computadora. Los analizadores de vibración están equipados con acelerómetros piezoeléctricos para medir niveles de vibración. También analizan esos datos y los muestran. Algunos analizadores de vibración pueden diagnosticar fallas de máquina y guiar a los usuarios a través de las reparaciones.

¿Qué es el monitoreo de vibración?

El monitoreo de vibración utiliza sensores y análisis de datos para mantener un control constante sobre sus activos más críticos. La mayoría de las plantas no tienen el personal para monitorear manualmente todo su equipo. Usar una red de sensores y analizadores de vibración garantiza que se mantendrá al tanto de los problemas y aprovechará al máximo sus recursos limitados.

Análisis de vibración de monitoreo de condición

El monitoreo de condición rastrea la salud general de su equipo usando sensores y análisis de datos. Su objetivo es detectar nuevas fallas de máquina mientras aún son pequeñas y manejables. Bien hecho, el monitoreo de condición puede alertarle sobre signos de un problema semanas, e incluso meses, antes de que se conviertan en un problema.

El análisis de vibración es una parte clave de cualquier estrategia de monitoreo de condición. Al identificar pequeños cambios en los niveles de vibración, el análisis de vibración ayuda a los equipos a adelantarse a los problemas.

El monitoreo de condición depende de sensores, software y herramientas IIoT para capturar y analizar datos. La mayoría de los equipos necesitarán algo de capacitación para implementar un programa de monitoreo de condición, pero las herramientas siguen siendo intuitivas de usar.

Es un enfoque sólido para equipos con limitaciones de experiencia, o para plantas que operan con un presupuesto ajustado. Y, por supuesto, es una excelente manera para que cualquiera vea más resultados en términos de tiempo de actividad y mayor confiabilidad.