Por qué medir vibraciones
La vibración es la respuesta dinámica de una máquina a las fuerzas que actúan sobre ella. Mientras el equipo está sano, esas fuerzas son pequeñas y estables. Un desbalanceo —frecuente en ventiladores industriales—, una desalineación o un rodamiento dañado aumentan la fuerza dinámica y, con ella, la vibración. Por eso es el indicador más directo del estado mecánico de un equipo rotativo y la base del mantenimiento basado en condición definido en ISO 17359 e ISO 13373-1.
Las tres variables y cómo se relacionan
Para una vibración sinusoidal de frecuencia (Hz), el desplazamiento, la velocidad y la aceleración pico se relacionan así:
De donde se obtienen las conversiones entre amplitudes pico:
Y entre las distintas formas de expresar la amplitud de una señal sinusoidal:
| Variable | Unidad típica | Sensible a | Uso |
|---|---|---|---|
| Desplazamiento | µm pico a pico | Bajas frecuencias | Máquinas lentas, vibración relativa de ejes |
| Velocidad | mm/s RMS | Frecuencias medias (≈10–1.000 Hz) | Severidad general, normas ISO |
| Aceleración | g o m/s² | Altas frecuencias | Rodamientos, engranajes, impactos |
Ejemplo. Una vibración de 4,5 mm/s RMS a 25 Hz (1.500 rpm) equivale a mm/s, un desplazamiento pico de µm (81 µm pico a pico) y una aceleración pico de m/s² (0,10 g). La misma severidad se ve muy distinta según la variable: por eso cada falla se evalúa en la variable que mejor la representa.
Dónde y cómo medir
- En los descansos, donde las fuerzas del rotor se transmiten a la estructura.
- En tres direcciones: horizontal, vertical y axial. La axial es clave para desalineación y suele omitirse.
- Con un montaje adecuado del sensor. El montaje cambia la frecuencia de resonancia del conjunto sensor–base y con ello el rango útil de medición: un acelerómetro atornillado sobre superficie mecanizada conserva el rango del sensor; la base magnética plana lo reduce a pocos kHz; y una punta sostenida con la mano solo sirve para bajas frecuencias.
- Siempre en el mismo punto y en condiciones de operación comparables, para que la tendencia sea válida.
Configurar la adquisición: resolución y tiempo
El espectro se obtiene con la transformada rápida de Fourier (FFT). Su resolución en frecuencia depende de la frecuencia máxima y del número de líneas :
donde es el tiempo de adquisición de un bloque. Con Hz y 1.600 líneas, Hz y cada bloque demora 1,6 s. Si se necesita separar las bandas laterales de una falla de barras de rotor (a pocas décimas de Hz de 1X), hay que aumentar las líneas y aceptar tiempos de adquisición más largos.
Valor global y espectro
El valor global resume la vibración total en un número: sirve para detectar que algo cambió y seguir la tendencia. El espectro separa la vibración en sus frecuencias, y como cada falla aparece en una frecuencia característica, permite pasar de "vibra mucho" a "tiene desalineación". Las firmas de cada falla se explican en vibraciones en máquinas rotativas.
Severidad según ISO 20816-3
ISO 20816-3 (que reemplaza a ISO 10816-3) evalúa la vibración de máquinas industriales de más de 15 kW medida en partes no rotativas, en cuatro zonas:
Límites entre zonas, en mm/s RMS, medidos en carcasas o descansos:
| Grupo de máquina | Soporte | A/B | B/C | C/D |
|---|---|---|---|---|
| Grupo 1 (300 kW a 50 MW) | Rígido | 2,3 | 4,5 | 7,1 |
| Grupo 1 | Flexible | 3,5 | 7,1 | 11,0 |
| Grupo 2 (15 kW a 300 kW) | Rígido | 1,4 | 2,8 | 4,5 |
| Grupo 2 | Flexible | 2,3 | 4,5 | 7,1 |
Valores de referencia; la edición vigente de la norma define los rangos de frecuencia y los criterios completos. En la práctica, la tendencia de cada equipo pesa tanto como la norma: una máquina que duplica su vibración en un mes tiene un problema aunque siga en zona B. La norma recomienda además fijar alarmas a partir de la línea base propia de cada equipo.
Frecuencia de medición
Para equipos críticos, la medición mensual es el estándar de la industria; para secundarios, cada dos o tres meses. Si aparece una tendencia al alza, se acorta el intervalo hasta la intervención. El criterio de fondo es el intervalo P-F, explicado en mantenimiento predictivo y preventivo. Para equipos donde un mes es demasiado existe el monitoreo continuo, con sensores de monitoreo de condición instalados en forma permanente.
Si el problema no es la máquina sino el ruido que llega a los vecinos, la herramienta es otra: una evaluación de ruido con cámara acústica.
Referencias
- ISO 20816-1 e ISO 20816-3: Mechanical vibration — Measurement and evaluation of machine vibration.
- ISO 13373-1 y 13373-2: Condition monitoring and diagnostics of machines — Vibration condition monitoring.
- ISO 17359: Condition monitoring and diagnostics of machines — General guidelines.
- ISO 18436-2: requisitos de calificación del personal de análisis de vibraciones (ver nuestros cursos de análisis de vibraciones).