Aplicaciones del Análisis Experimental de Vibraciones: Mantenimiento Predictivo: Detección prematura de fallos en maquinaria. Validación de modelos teóricos: Se emplean las medidas experimentales para comprobar los resultados obtenidos con modelos. Aislamiento y control de vibraciones: El objetivo consiste en determinar y controlar la transmisibilidad de la máquina. Determinación de parámetros del sistema mecánico: Masa y rigidez es sencilla su determinación. El amortiguamiento es más complicado de evaluar, generalmente se determinar experimentalemente. Registro de excitaciones: En la caracterización dinámica de sistemas mecánicos se deben registrar previamente excitaciones tipo que se correspondan con la vida útil del equipo. 1
Equipo básico de medida de vibraciones x(t) (Desplaz.) F(t) (Fuerza) Entrada Sistema Mecánico y(t) (Desplaz.) Salida Mecanísmo de excitación: Primero se genera una excitación al sistema, fuerza F(t) o desplazamiento x(t). Equipos: Martillos de impacto o excitadores electrodinámicos. Registro de la respuesta: Se emplean transductores que registran la respuesta del sistema. Principales: acelerómetros, células de carga, galgas extensiométricas, sismógrafos, vibrómetros y medidores de desplazamiento. Además se necesitan equipos acondicionadores y equipos para registrar la señal. Análisis de señal: El analizador de señal se encarga de analizar la señal registrada frente a la excitación. Analizador de señal: Incluido registro y análisis. 2
Instrumentos para medida de frecuencias Tacómetro o lengüeta de Frahm: Lengüeta empotrada en voladizo (se varía la longitud l). EI ωn = 3,151 4 ρ Al Lámpara estroboscópica: Lámpara que produce un número de destellos por unidad de tiempo a frecuencia constante. Sensores más empleados para las medidas de vibraciones o Acelerómetro piezoeléctrico o Sensor electrodinámico de velocidad de vibración o Captadores de desplazamiento por corrientes de Foucault 3
Técnicas disponibles: Diagnóstico de Maquinaria Análisis de vibraciones Análisis de sonido Análisis de aceites Termografía Análisis de vibraciones: Nivel de vibraciones Análisis de Fourier de vibraciones mecánicas Nivel de vibraciones: Normativa Tendencias Análisis de Fourier de vibraciones mecánicas: Investiga los mecanismos de daño Analiza el estado de los elementos de desgaste Modifica el diseño de las máquinas para facilitar su mantenimiento Utiliza un política predictiva Proporciona una evaluación del estado de la máquina Identifica la causa de las averías Determina la vida remanente 4
Evaluación del estado de la máquina VARIABLES MEDIDAS NORMATIVA RECOMENDACIONES FABRICANTE EXPERIENCIA DEL OPERADOR TENDENCIA VIBRACIONES ABSOLUTAS * ** *** *** VIBRACIONES RELATIVAS * * *** *** ESTADO DE RODAMIENTOS * * *** DESPLAZAMIENTO *** * * SONIDO * ** *** *** TEMPERATURA *** ** ** 5
Parámetros importantes para el diagnóstico de maquinaría - Nivel de vibraciones: - Vibraciones absolutas - Vibraciones relativas (ejes) - Estado de rodamientos OTROS PARÁMETROS: - Nivel sonoro - Desplazamientos por dilatación en eje o carcasa - Temperatura - Velocidad de giro - Parámetros de proceso - Presión - Carga - Flujo - Intensidad 6
Nivel de vibraciones Las normativas internacionales recomiendan utilizar: valor rms de velocidad en mm/s con los puntos de medida de la figura Magnitudes medibles en las vibraciones Desplazamiento (µm) Velocidad (mm/s) Aceleración (m/s 2, g) Relacionados mediante (ω=2πf) s=ssen(ωt) v=sωcos(ωt)=vcos(ωt) a=-sω 2 sen(ωt)=-vω sen(ωt)=-asen(ωt) 7
Amplitud de las vibraciones 8
Nivel de Vibraciones Evaluación de límites según VDI 2056 Evaluación de límites según IEC 34-14 9
Nivel de Vibraciones Evaluación de límites según DIN-ISO 2373 Para motor del ejemplo: Normal: Cumple (<4,5 mm/s) Reducido: Cumple (<1,8 mm/s) Especial: No cumple (>1,12 mm/s) 10
Nivel de Vibraciones Evaluación de límites según DIN-ISO 3945 Grandes máquinas rotativas, in situ, con velocidades entre 10 y 200 rev/s Rodamientos: Mejor análisis de tendencia que norma (Tendencia Vibraciones Absolutas de Rodamiento) 11
Nivel de Vibraciones Evaluación de límites (Carta de Rathbone) Nivel de vibraciones recomendado en maquinaria rotativa en función de la velocidad de giro 12