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Pasos Fundamentales Para el éxito en el Análisis de Vibraciones

Marco A. OrtizVibration Analyst ISO18436.2

CAT III - UDEC 02932007SDT Airborne Ultrasound Inspector Level I

Yuncán, 08 de Octubre 2010

• SEVERIDAD DE LA VIBRACION

• ANALISIS DE LA SEÑAL EN TIEMPO (TWFA)

• ANALISIS DEL ESPECTRO DE FRECUENCIAS (FFTA)

• ANALISIS DE FASE (PHA)

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El Enfoque:

Paso 1:SEVERIDAD DE LA VIBRACION(Fuente de Consulta: Análisis de Vibraciones de Maq uinas Categoría II, ISO18432.2.

Dr. Pedro Saavedra, UDEC. Chile.)

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SKF Severity Charts

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METRIX Severity Chart

DLI Severity Chart

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El verdadero “rostro” de la norma ISO10816

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Consideraciones de la Norma ISO10816-3• ISO7919. Especifica que tablas debemos utilizar para el tipo

de maquina analizada.• ISO2372 ha sido reemplazada pero no se descarta

completamente, por debajo de los 15kW se debe utilizar la ISO2372

• ISO10816-3. Diseñada para máquinas industriales con potencia sobre los 15kW y velocidad nominal entre 120 y 15000 RPM.

• Las maquinas eléctricas se rigen por la altura del motor a la base.

H

Grupo 1: H ≥ 315mm

Grupo 2: 160mm ≤ H < 315mm

Grupo 3 y 4 son para las Bombas:

Grupo 3: Bombas con acoplamiento indirecto

Grupo 4: Bombas con acoplamiento directo (monoblocks)

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• Según la norma: Cuando hay energía significante bajo los 10Hz (600 CPM) debe medirse además de la velocidad global, el desplazamiento global. Similarmente, la aceleración global debe ser medida cuando hay energía significante sobre los 1000 Hz (60000CPM).

• Soportes Rígido y Flexible también son considerados en la norma para evaluar severidad.

• Criterio:– Si gira sobre la 1ra velocidad Crítica se considera Flexible– Si gira por debajo de la 1ra velocidad Crítica se considera Rígido.

1ra Velocidad Critica

Zona resonante

Hasta un 25% antes

CPM

CPM

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Consideraciones de la Norma ISO10816-3

Gráfica de SeveridadConstrucción de gráfica de severidad del Grupo II, basado en la norma ISO10816-3:

Despl.

1.4

B

10 Hz

Vrms (mm/s)

C

A

Acel.

1000

2.8

4.5

Drms = Vrms / 2πf

Arms = Vrms . 2πf

-Potencia: 15 a 300 kW-H: 160 ≤ H < 315 mm-Soporte Rígido

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ResumenPaso 1. Verificar la SEVERIDAD de la vibración GLOBAL en base a las información dada por las normas ISO2372 / ISO10816 según el correcto criterio de selección.

Paso 2:ANALISIS DE LA SEÑAL EN TIEMPO

(TWFA)(Fuente de Consulta: Timothy Dunton, Universal Tech nologies Inc. USA)

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Señal en el Tiempo

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Selección de Unidades de Medición

Las unidades desplazamiento, velocidad y aceleración deben ser seleccionadas de acuerdo a las frecuencias de interés:

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Desplazamiento Velocidad Aceleración

Señal Periódica o Síncrona

Señal en tiempo Típica del Desbalance:

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Señal Periódica o Síncrona

Señal en tiempo del desalineamiento:

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Señal Típica Señal Cortada

Señal Periódica o Síncrona

Señal en tiempo Típica de Soltura (Sinusoide Compuesta)

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Información del Periodo (Impactos)

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Señal en tiempo tomada de una bomba a 1785 RPM (nominal). El periodo (T) entre los picos de la señal es de 0.033s dato que nos permite hallar la frecuencia.

La frecuencia calculada a 1780RPM indica que los impactos ocurren a una frecuencia de 1xRPM

0.033s

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El espectro estará constituido por “infinitas” vibraciones armónicas, cada una con su respectiva amplitud, frecuencia y fase. Este tipo de vibraciones generalmente esta asociada a flujo en sopladores, turbulencia en bombas, problemas de lubricación, contactos metal con metal en rodamientos y cavitación en bombas.

0.033s

Señal No Periódica (Aleatoria o Compleja)

Señal ModuladaEs un movimiento que se repite periódicamente tal como se observa en la figura siguiente. Estas señales generalmente se observan en problemas en rodamientos, engranajes, paso de alabes de ventilador o impulsor, etc.

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ResumenPaso 1. Verificar la SEVERIDAD de la vibración GLOBAL en base a las información dada por las normas ISO2372 / ISO10816 según el correcto criterio de selección.

Paso 2. Realizar un detenido análisis de la señal en tiempo (TWFA) para identificar el posible origen de la vibración (tipo de señal). Configurar correctamente las unidades de medición según las frecuencias de interés (desplazamiento, velocidad y aceleración). Si es posible, obtener la información de periodo (T) y su respectiva frecuencia (Hz/CPM).

Paso 3:ANALISIS DEL ESPECTRO DE

FRECUENCIAS (FFTA)

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Espectro de Frecuencias a Partir del TWFA

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Espectro Típico de Desbalanceamiento (1X)

Espectro de Frecuencias a Partir del TWFA

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Espectro Típico de Desalineamiento

Espectro Típico de Soltura Mecánica

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Espectro de Frecuencias a Partir del TWFA

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Espectro de Frecuencias a Partir del TWFAEspectro (Demodulado) Típico de Caja Reductora

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Espectro de Frecuencias a Partir del TWFAEspectro Típico de una Vibración Aleatoria

ResumenPaso 1. Verificar la SEVERIDAD de la vibración GLOBAL en base a las información dada por las normas ISO2372 / ISO10816 según el correcto criterio de selección.

Paso 2. Realizar un detenido análisis de la señal en tiempo (TWFA) para identificar el posible origen de la vibración (tipo de señal). Configurar correctamente las unidades de medición según las frecuencias de interés (desplazamiento, velocidad y aceleración). Si es posible, obtener la información de periodo (T) y su respectiva frecuencia (Hz/CPM).

Paso 3. Corroborar el análisis previo en función a la cantidad de frecuencias de mayor amplitud en el dominio de la frecuencia. Considerar la frecuencia fundamental como la velocidad de maquina (1XRPM). Analizar las componentes elevadas en baja, media y alta frecuencia. Identificar los componentes síncronos, sub- síncronos y asíncronos.

Paso 4:ANALISIS DE FASE (PHA)

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Definiendo FaseEl desfase o diferencia de fase entre dos vibraciones, es la posición relativa, expresada en grados, entre dos puntos que vibran a una misma frecuencia.

Desfase:φ = φ1 - φ2

φ

D1

D2

d(t)

d1(t) = D1 sen (ωt + φ1)

d2(t) = D2 sen (ωt + φ2)

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Diferencia de Fase 0o

Suponiendo un sistema “motor”, ambos puntos (1 y 2) de la figura alcanzan sus desplazamientos máximos, mínimos y cero al mismo tiempo.

Desfase:φ = φ1 - φ2 = 0o

1 2d1(t)

d2(t)

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Diferencia de Fase 180o

Cuando el punto 1 se mueve hacia arriba, el punto 2 se mueve hacia abajo y viceversa.

Desfase:φ = φ1 - φ2 = 180o

1 2d1(t)

d2(t)

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El problema

Dos problemas con similar criterio en los 3 primeros pasos

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Desbalance (1X) Pie Flojo (soltura estructural, 1X)

Aplicando Análisis de Fase

Desfase de 90º entre las direcciones Horizontal y Vertical

en el mismo punto.

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Desbalance Pie Flojo

Desfase de 180º entre los elementos sujetados al anclaje.

ResumenPaso 1. Verificar la SEVERIDAD de la vibración GLOBAL en base a las información dada por las normas ISO2372 / ISO10816 según el correcto criterio de selección.

Paso 2. Realizar un detenido análisis de la señal en tiempo (TWFA) para identificar el posible origen de la vibración (tipo de señal). Configurar correctamente las unidades de medición según las frecuencias de interés (desplazamiento, velocidad y aceleración). Si es posible, obtener la información de periodo (T) y su respectiva frecuencia (Hz/CPM).

Paso 3. Corroborar el análisis previo en función a la cantidad de frecuencias de mayor amplitud en el dominio de la frecuencia. Considerar la frecuencia fundamental como la velocidad de maquina (1XRPM). Analizar las componentes elevadas en baja, media y alta frecuencia. Identificar los componentes síncronos, sub- síncronos y asíncronos.

Paso 4. Se utiliza esta herramienta de diagnóstico para aplicar el último criterio y asegurar el origen de la vibración. Permite el descarte de posibles similitudes en el análisis del espectro de frecuencia y se usa en técnicas de análisis más avanzadas como análisis de Bode y ODS .

Muchas Gracias!