Desbloquee la salud de los activos:análisis de vibraciones para la detección temprana de problemas y ahorros en mantenimiento

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

Los cambios en los patrones de vibración pueden indicar que un activo está desequilibrado, desalineado o tiene una falla en el rodamiento. Los sensores de vibración modernos son lo suficientemente sensibles como para detectar cambios sutiles en las vibraciones, de modo que los técnicos puedan detectar problemas tempranamente y repararlos antes de que causen averías.

Analizaremos cómo funciona el análisis de vibraciones y analizaremos algunos de los enfoques más comunes.

¿Qué es la vibración?

La vibración es el movimiento u oscilación de un objeto alrededor de su posición de equilibrio. La cuerda de una guitarra vibra cuando la tocas; un motor también vibra cuando está en marcha.

Es normal que los activos motorizados vibren durante el funcionamiento, hasta cierto punto. Sin embargo, una vibración excesiva puede indicar que se está gestando un problema dentro de su equipo. Los ejes doblados, las piezas desalineadas y los activos desequilibrados pueden provocar vibraciones anormales. Los ingenieros de confiabilidad diagnostican estos problemas analizando 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 la salud de los activos.

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

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

La frecuencia se refiere al número de ciclos que completa un objeto en vibración 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 miden las vibraciones?

Los analistas de vibraciones suelen utilizar analizadores de vibraciones 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 vibraciones 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. Luego, el software organiza y analiza los datos, ya sea como una forma de onda o una transformada rápida de Fourier o FFT.

Dependiendo de la planta, es posible que los técnicos quieran instalar sensores de vibración inalámbricos que midan los datos de vibración en tiempo real. Algunas operaciones prefieren realizar mediciones de vibración basadas en rutas utilizando un analizador de vibraciones portátil, como el VibXpert II de Pruftechnik.

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

¿Cómo funciona el análisis de vibraciones?

El análisis de vibraciones toma datos de vibraciones y les da sentido para que los equipos de mantenimiento puedan tomar medidas y realizar las reparaciones necesarias. Hay algunas formas diferentes de analizar datos de vibración:análisis de espectro y análisis de forma de onda.

¿Qué es el análisis del espectro de vibraciones?

El análisis de espectro toma datos de vibración y los "descompone", lo que permite a los técnicos estudiar cada componente por separado. En lugar de observar los niveles generales de vibración, el análisis del espectro presenta señales de vibración en el dominio de la frecuencia.

El análisis de espectro 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 estropean. 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 utilizan animaciones para crear un mapa visual de los diferentes modos de vibración.

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

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

El análisis de la forma de onda puede indicarle qué tan severas son las vibraciones. También puede señalar exactamente cuándo se produce la vibración más extrema. Los “picos” de una forma de onda apuntan a eventos de shock. El estudio de una forma de onda puede indicarle en qué punto del ciclo operativo se producen estos eventos de choque.

Los técnicos también analizan RMS (Root Mean Square) para determinar la intensidad de las vibraciones. RMS mide la energía general causada por las vibraciones de su activo. Es una métrica útil para medir la gravedad del problema.

Métodos de análisis de vibraciones de máquinas

El análisis de vibraciones es una de las técnicas más efectivas para detectar defectos en maquinaria rotativa. Si se hace correctamente, el análisis de vibraciones puede ayudar a los equipos a identificar fallas en las máquinas de manera temprana para que los equipos de mantenimiento puedan realizar las reparaciones de inmediato.

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

¿Qué puede descubrir el análisis de vibraciones?

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

Las cuatro fallas más comunes en maquinaria rotativa son

• Desequilibrio
• Desalineación
• Fallos en los rodamientos
• Suelto

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

El análisis de vibraciones identifica los primeros signos de desequilibrio, desalineación, fallas en los rodamientos o holgura. 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 vibraciones

Casi cualquier operación puede beneficiarse del análisis de vibraciones. Los sectores de automoción, fabricación y petróleo y gas utilizan el análisis de vibraciones para mantener sus operaciones en funcionamiento.

¿Qué es el Análisis de Vibraciones en Mantenimiento?

Los equipos de mantenimiento utilizan el análisis de vibraciones para identificar signos tempranos de desequilibrio, holgura, fallas en los rodamientos o desalineación.

La mayoría de las operaciones actuales operan con un cronograma de producción ajustado, sin margen para tiempos de inactividad o caídas en la producción. La planta típica también tiene activos mucho más 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 vibraciones ayuda a los equipos a estar al tanto de las fallas de las máquinas nuevas y en desarrollo. También es una buena manera de generar cierto margen en su programa de mantenimiento, identificando las fallas con suficiente antelación para solucionarlas cuando sea más conveniente.

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

Ejemplos comunes de análisis de vibraciones

Cada activo giratorio tiene una “firma” de vibración estándar. Cuando esa firma cambia, es una señal de que algo anda mal.

Los activos impulsados por motor, como bombas y compresores de aire, son excelentes candidatos para el análisis de vibraciones. Colocar un sensor de vibración en sus bombas y compresores le ayudará a detectar señales tempranas de problemas para poder eliminarlos de raíz.

Las herramientas de análisis de vibraciones son lo suficientemente sensibles como para detectar signos sutiles de problemas. La mayoría de ellos son de uso intuitivo, incluso para personas que no tienen conocimientos técnicos.

¿Qué es un sensor de vibración?

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

Los sensores inalámbricos pueden recopilar datos de vibración continuamente y transmitirlos en tiempo real, para que nunca te pierdas nada. También puedes programar la mayoría de los sensores para que te avisen cuando los niveles de vibración superen un determinado umbral.

¿Qué es un analizador de vibraciones?

Los analizadores de vibraciones suelen ser instrumentos compuestos:son en parte sensores y en parte computadora. Los analizadores de vibraciones están equipados con acelerómetros piezoeléctricos para medir los niveles de vibración. También analizan esos datos y los muestran. Algunos analizadores de vibraciones pueden diagnosticar fallas de la máquina y guiar a los usuarios durante las reparaciones.  

¿Qué es el monitoreo de vibraciones?

El monitoreo de vibraciones utiliza sensores y análisis de datos para controlar constantemente sus activos más críticos. La mayoría de las plantas no cuentan con el personal para monitorear todos sus equipos manualmente. El uso de una red de sensores y analizadores de vibración garantiza que estará al tanto de los problemas y aprovechará al máximo sus recursos limitados.

Análisis de vibración de monitoreo de condición

El monitoreo de condición rastrea el estado general de su equipo mediante sensores y análisis de datos. Su objetivo es detectar nuevas fallas en las máquinas mientras aún son pequeñas y manejables. Si se hace correctamente, el monitoreo de condición puede alertarlo sobre signos de un problema semanas o incluso meses antes de que se conviertan en un problema.

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

El monitoreo de condiciones 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 el uso de las herramientas sigue siendo intuitivo. 

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