Diagnóstico de vibraciones excesivas en maquinaria rotativa: árbol de decisión desde el análisis de espectro hasta la causa raíz

1. Descripción del problema y alcance

Este manual de diagnóstico de vibraciones excesivas en maquinaria rotativa, incluyendo bombas, compresores, ventiladores y generadores. La vibración puede ser crítica, causando fallos del equipo, daño a los rodamientos o peligro para el personal. Es necesario identificar la causa raíz — desequilibrio, alineación incorrecta, defecto del rodamiento o resonancia.

2. Medidas preventivas de seguridad

Desconecte la alimentación eléctrica y realice la procedimiento de bloqueo/etiquetado antes de realizar cualquier acción diagnóstica.
Use los medios de protección individual: guantes, gafas, cascos protectores.
Verifique la presencia de tensiones energéticas almacenadas en los circuitos eléctricos.

3. Herramientas diagnósticas necesarias

4. Evaluación inicial: lista de verificación

5. Esquema diagnóstico sistemático

1. Mida la vibración en el rango adecuado (0–100 mm/s).
1. Si el nivel de vibración excede 4,5 mm/s — realice un análisis de espectro.
2. Si el nivel de vibración no excede de 4,5 mm/s — revise el estado de los rodamientos.
2. Realice el análisis del espectro de vibración.
1. Si se detectan armónicos en la frecuencia de giro — vuelve a la inestabilidad.
2. Si las armónicas a la frecuencia de 2×rotación — regresa a alineación incorrecta.
3. Si las armónicas en la frecuencia del cojinete — vuelve al defecto del cojinete.
4. Si las armónicas en la frecuencia de resonancia — vuelve a la resonancia.
3. Realice termografía.
1. Si se detecta sobrecalentamiento de los rodamientos — vuelve al defecto del rodamiento.
2. Si se detecta sobrecalentamiento del aro — vuelve a la inestabilidad.
4. Revise las conexiones eléctricas.
1. Si se detecta un fugaz o corte, se vuelve a los problemas eléctricos.

6. Matriz de causas de vibración

7. Análisis de las causas raíz

7.1 Desbalance

La desbalance se produce debido a la distribución desigual de la masa en el elemento giratorio. Esto provoca la aparición de vibración a la frecuencia de giro. Para confirmar, realice un análisis de espectro. Si se detectan armónicos a la frecuencia de giro, se puede considerar que el problema es debido a la desbalance. Si la desbalance no se corrige, puede surgir daño en los cojinetes o en el anillo.

7.2 Alineación incorrecta

El desalineamiento incorrecto ocurre cuando los ejes de los elementos rotativos no están alineados. Esto provoca vibración a la frecuencia de 2×rotación. Para confirmar, realice un análisis de espectro. Si se detectan armónicos a la frecuencia de 2×rotación, se puede considerar que el problema es debido al desalineamiento incorrecto. Si el alineamiento no se corrige, puede surgir daño en los rodamientos o en el anillo.

7.3 Defecto del rodamiento

El defecto del rodamiento puede surgir debido al desgaste, falta de lubricación o fugas de aceite. Esto provoca vibración a la frecuencia del rodamiento. Para confirmar, realice termografía. Si se detecta sobrecalentamiento del rodamiento, se puede considerar que el problema es debido al defecto del rodamiento. Si el defecto del rodamiento no se corrige, puede surgir daño en el anillo o mecanismo.

7.4 Resonancia

El resonancia ocurre cuando la frecuencia de vibración coincide con la frecuencia natural del sistema. Esto conduce a un aumento significativo de la amplitud de vibración. Para confirmar, realice un análisis de espectro. Si se detectan armónicos en la frecuencia de resonancia, se puede considerar que el problema es debido a resonancia. Si la resonancia no se corrige, puede surgir daño en el anillo o mecanismo.

8. Procedimiento paso a paso de corrección

8.1 Desbalance

1. Realice el balanceo del elemento rotativo utilizando el dispositivo de balanceo.
2. Instale el peso en el elemento giratorio en los puntos determinados por el dispositivo de balanceo.
3. Verifique el nivel de vibración después del balanceo. Si la vibración se redujo a 4,5 mm/s, considere que el problema está resuelto.

8.2 Alineación incorrecta

1. Realice el alineamiento de los elementos giratorios utilizando el dispositivo de alineación.
2. Establezca el alineamiento de los ejes en los puntos definidos por el dispositivo de alineación.
3. Verifique el nivel de vibración después de alinear. Si la vibración se redujo a 4,5 mm/s, considere que el problema está resuelto.

8.3 Defecto del rodamiento

1. Desconecte la alimentación eléctrica y realice la procedimiento de bloqueo/etiquetado.
2. Retire el rodamiento y verifique la ausencia de desgaste, fugas de aceite o desgarrones.
3. Instale un nuevo rodamiento y realice el alineamiento.
4. Verifique el nivel de vibración después de la instalación del nuevo rodamiento. Si la vibración disminuye a 4,5 mm/s, considere que el problema está resuelto.

8.4 Resonancia

1. Determine la frecuencia natural del sistema mediante el análisis del espectro.
2. Cambie la frecuencia de giro del elemento giratorio para evitar el resonancia.
3. Verifique el nivel de vibración después de cambiar la frecuencia de rotación. Si la vibración disminuye a 4,5 mm/s, considere que el problema está resuelto.

9. Métodos de prevención

10. Piezas y componentes

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11. Referencia

• ISO 10816:1995 — Vibración — Medición y evaluación de vibración de máquinas
• EN 60034-16:2001 — Vibración de motores eléctricos de rotación
• DSTU 3167-97 — Vibración de maquinaria rotativa
• Catálogo de documentos técnicos UNITEC-D