Qué es una órbita
En máquinas con descansos de película de aceite (turbinas, compresores centrífugos, bombas de alta energía, grandes motores y ventiladores), el eje no está fijo: se mueve dentro de la holgura del descanso. La órbita es la trayectoria que describe el centro del eje en un plano perpendicular a su eje de giro.
Se obtiene con dos sensores de proximidad (sondas de corrientes inducidas) montados a 90° entre sí, que miden la distancia al eje sin contacto. Si e son las señales dinámicas de cada sensor, la órbita es la curva:
donde es la sensibilidad del sistema de medición (un valor típico en sistemas industriales es 7,87 V/mm, equivalente a 200 mV/mil).
Por qué no basta con medir en la carcasa
En descansos de película de aceite, la carcasa es mucho más rígida y pesada que el eje, y el aceite amortigua la transmisión. Buena parte del movimiento del eje no llega a la carcasa. Por eso en estas máquinas se mide la vibración relativa del eje, que la serie ISO 20816 (que incorpora la antigua ISO 7919) evalúa con el desplazamiento pico a pico o con el máximo desplazamiento desde el centro:
Órbita filtrada y sin filtrar
- La órbita sin filtrar muestra todo el movimiento: útil para ver roces, impactos e inestabilidades.
- La órbita filtrada a 1X es una elipse que resume la respuesta síncrona; su forma y orientación ayudan a distinguir desbalanceo, precarga y anisotropía de los soportes.
La marca de fase (keyphasor), un pulso por vuelta, se dibuja sobre la órbita. Su posición indica el ángulo de fase y su secuencia indica el sentido del movimiento.
Precesión directa e inversa
Si el eje recorre la órbita en el mismo sentido de giro del rotor, la precesión es directa (lo normal). La precesión inversa en la órbita filtrada a 1X es poco común y suele asociarse a roce severo o a precarga radial importante, por lo que es una señal de alerta.
Formas típicas
| Forma de la órbita | Causa probable |
|---|---|
| Elipse estable a 1X | Desbalanceo (con soportes de distinta rigidez en X e Y) |
| Elipse muy aplanada | Precarga radial: desalineación, carga de proceso, soporte anisotrópico |
| Forma de "banana" u "ocho" (1X + 2X) | Desalineación |
| Órbita truncada o aplanada en un lado, con lazos | Roce parcial contra sellos o descansos |
| Lazos internos a 0,38–0,48X | Remolino de aceite (oil whirl), posible inestabilidad |
| Componente subsíncrono fijo a la primera crítica | Latigazo de aceite (oil whip), condición de riesgo |
Línea central del eje
Además de la parte dinámica (la órbita), los sensores entregan la posición promedio del eje dentro del descanso a partir de la tensión continua (gap). Graficando esa posición durante el arranque se obtiene la línea central del eje: el eje debe "subir" y desplazarse hacia un lado según el sentido de giro al formarse la película de aceite. Una posición anormal indica problemas de alineamiento, carga o desgaste del descanso.
Órbitas de eje y órbitas de harneros: no son lo mismo
La palabra "órbita" también se usa para el movimiento de un harnero vibratorio, pero es otro análisis:
| Órbita de eje | Órbita de harnero | |
|---|---|---|
| Qué describe | Movimiento del eje dentro de su descanso | Trayectoria de toda la estructura del harnero |
| Sensores | Proximidad (sin contacto) a 90° | Acelerómetros triaxiales en las esquinas |
| Objetivo | Diagnosticar el rotor y los descansos | Verificar carrera, ángulo y simetría de clasificación |
Si su caso es un harnero, vea el servicio de análisis de órbitas en harneros.
Referencias
- ISO 20816-1 y partes aplicables: evaluación de vibración, incluida la vibración relativa de ejes (antigua ISO 7919).
- API 670: Machinery Protection Systems (instalación de sensores de proximidad y protección de maquinaria).
- ISO 13373-2: procesamiento, análisis y presentación de datos de vibración.