LA MEDICION Y ANALISIS DE LAS VIBRACIONES COMO TECNICA DE INSPECCION DE EQUIPOS Y COMPONENTES, APLICACIONES, NORMATIVAS Y CERTIFICACION
Pedro Nelson Saavedra
Facultad de Ingeniería – Universidad de Concepción, Casilla 160 – Concepción – Chile [email protected]
En el presente trabajo se analiza, en primer lugar, los diferentes tipos de sensores que se utiliza para la medición de lasvibraciones, en especial lo referente a la limitación de sus rangos de frecuencia y a su inherente ruido eléctrico. Se presenta las técnicas de análisis más utilizadas, algunas de las cuales son ilustradas con casos históricos. Se analiza en particular su uso en la detección de grietas en ejes y vigas. Finalmente se analiza la normativa existente para la medición y evaluación de la severidad vibratoria.First, the different vibration transducers are analized, specially with rapport their frequency range and electrical noise. The most used techniques for vibration analysis are presented, some of ones are illustred through historical cases. Techniques of craked beam and shaft detection are illustrated with an example. Finally, the severity vibration standards are analyzed.
INTRODUCCION La medicióny análisis de vibraciones es utilizado, en conjunto con otras técnicas, en todo tipo de industrias como técnica de diagnóstico de fallas y evaluación de la integridad de máquinas y estructuras. En el caso de los equipos rotatorios, la ventaja que presenta el análisis vibratorio respecto a otras técnicas como tintas penetrantes, radiografía, ultrasonido, etc., es que la evaluación se realiza con lamáquina funcionando, evitando con ello la pérdida de producción que genera una detención. MEDICION DE LA VIBRACION Las etapas seguidas para medir y/o analizar una vibración, que constituyen la cadena de medición, son: – Etapa transductora – Etapa de acondicionamiento de la señal – Etapa de análisis y/o medición – Etapa de registro. El transductor es el primer eslabón en la cadena de medición ydebería reproducir exactamente las características de la magnitud que se desea medir. Un transductor es un dispositivo electrónico que sensa una magnitud física como vibración y la convierte en una señal eléctrica (voltaje) proporcional a la magnitud medida. Típicamente hay cuatro tipos de sensores o transductores de vibraciones: – Sensor de desplazamiento relativo sin contacto – Sensor dedesplazamiento relativo con contacto – Sensor de velocidad o velocímetro – Sensor de aceleración o acelerómetro. Para la medición de vibraciones en el exterior de las máquinas y en las estructuras hoy en día se utiliza
fundamentalmente los acelerómetros. El acelerómetro tiene la ventaja respecto al velocímetro de ser más pequeño, tener mayor rango de frecuencia, y poder integrar la señal para obtenervelocidad o desplazamiento vibratorio. El sensor de desplazamiento se utiliza para medir directamente el movimiento relativo del eje de una máquina respecto a su descanso. Para la selección adecuada del sensor se debe considerar, valor de la amplitud a medir, temperatura de la superficie a medir y fundamentalmente el rango de las frecuencias a medir. Tabla Nº1 indica rangos de frecuencias desensores de vibraciones típicos. Tabla Nº1. Rango de frecuencias de transductores de vibración típicos.
Tipo de transductor Desplazamiento sin contacto Desplazamiento con contacto Velocímetro sísmico Acelerómetro de uso general Acelerómetro de baja frecuencia Rango típico de frecuencia (Hz) 0 0 10 2 0.2 10.000 150 1.000 7.000 2.000
Otro factor que debe tenerse en cuenta en la selección del sensor esel ruido eléctrico inherente a él. Por ejemplo, un acelerómetro de uso industrial tiene un ruido eléctrico típico de 500 µg pico, mientras que un acelerómetro de baja frecuencia sólo tiene un ruido eléctrico típico de 10 µg pico. La etapa de acondicionamiento de la señal consiste en acondicionar la señal que sale del transductor para que
Fig. Nº1. Análisis espectral y de la forma de onda de…
