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Frecuencias de defectos en cojinetes de fricción
Calcule el rango de frecuencia de oil whirl, indicadores de oil whip, frecuencia del eje y características de vibración subsíncrona para cojinetes de fricción/lisos.
Resultados
Resumen de frecuencias clave
| Frecuencia | Hz | CPM | Indicador |
|---|
⚠️ Latigazo de aceite: Si la velocidad de operación supera aproximadamente 2× la primera velocidad crítica, el oil whirl puede bloquearse en la frecuencia natural del rotor, produciendo oil whip: una condición de inestabilidad severa. Monitoree de cerca los componentes subsíncronos.
Oil whirl
El oil whirl es una vibración autoexcitada en cojinetes de fricción de película fluida. La cuña de película de aceite genera una fuerza que impulsa el eje hacia una órbita de precesión hacia adelante a una frecuencia inferior a la velocidad del eje:
La relación de whirl típica es ~0.43, pero varía de 0.42 a 0.48 dependiendo de la geometría del cojinete, la carga, la viscosidad del aceite y el juego.
Latigazo de aceite
El oil whip ocurre cuando la frecuencia de oil whirl coincide con la primera velocidad crítica de flexión del rotor. En este punto, la vibración subsíncrona se “bloquea” en la velocidad crítica y ya no sigue la velocidad del eje:
El oil whip es una condición potencialmente destructiva que requiere atención inmediata.
Frecuencia del eje
Indicadores clave de vibración
| Frecuencia | Patrón | Indicación |
|---|---|---|
| 0.42–0.48× eje | Subsíncrono, precesión hacia adelante | Oil whirl — inicio de inestabilidad del cojinete |
| Subsíncrono bloqueado | Frecuencia fija independientemente de la velocidad | Oil whip — bloqueado en la 1ª crítica |
| 1× eje | Síncrono | Respuesta normal de desbalance |
| 2× eje | Segundo armónico | Desalineación, holgura mecánica o respuesta no lineal |
Datos: Velocidad del eje = 3000 RPM, Relación de whirl = 0.43
Frec. del eje = 3000 / 60 = 50.0 Hz
Rango de oil whirl = 0.42×50 a 0.48×50 = 21.0 – 24.0 Hz
Vórtice típico = 0.43 × 50 = 21.5 Hz (1290 CPM)
2× eje = 100.0 Hz
Consejo de diagnóstico: El oil whirl sigue la velocidad del eje (la frecuencia cambia proporcionalmente). El oil whip NO sigue la velocidad: permanece bloqueado a la velocidad crítica. Esta es la forma principal de distinguir entre ambas condiciones durante el arranque o el paro por inercia.
El remolino de aceite (oil whirl) es una vibración autoexcitada en cojinetes de película fluida (cojinetes lisos) causada por la cuña de aceite que empuja el eje en una órbita de precesión directa. Ocurre aproximadamente a 0.42–0.48× la velocidad del eje (a menudo citada como ~0.43×).
La amplitud del remolino de aceite aumenta con la velocidad y puede volverse inestable, pasando finalmente a latigazo de aceite (oil whip) si no se corrige.
El latigazo de aceite (oil whip) ocurre cuando la frecuencia del remolino de aceite coincide con la primera frecuencia natural del rotor (primera velocidad crítica de flexión). En este punto, la frecuencia del remolino se "engancha" a la frecuencia natural y deja de aumentar con la velocidad.
Diferencia clave: el remolino de aceite sigue a la velocidad del eje (es proporcional), mientras que el latigazo de aceite permanece fijo en la velocidad crítica independientemente de la velocidad de operación. El latigazo de aceite es una condición de inestabilidad severa con niveles de vibración potencialmente destructivos.
El remolino de aceite se identifica por:
- Frecuencia a ~0.42–0.48× la velocidad del eje
- Órbita de precesión directa (el eje describe una órbita en el mismo sentido que la rotación)
- La frecuencia sigue proporcionalmente a la velocidad del eje — esto es clave
- La amplitud suele aumentar con la velocidad
Otras fuentes subsíncronas, como el roce o componentes sueltos, suelen presentarse en subarmónicos exactos (½×, ⅓×) y pueden mostrar precesión inversa.
La aparición del remolino de aceite depende de varios factores:
- Velocidad del eje superior al umbral de estabilidad
- Carga ligera en el cojinete (los cojinetes con poca carga son más propensos)
- Baja viscosidad del aceite (alta temperatura o grado de aceite incorrecto)
- Holgura excesiva del cojinete (cojinetes desgastados)
- Desalineación o desequilibrio que afecte a la distribución de la carga
Las soluciones incluyen:
- Aumentar la carga del cojinete o reducir la holgura
- Utilizar diseños de cojinetes antirremolino (zapatas oscilantes, escalón de presión, perfil elíptico/limón)
- Cambiar la viscosidad del aceite (grado o control de temperatura)
- Reducir la velocidad de operación por debajo del umbral de inestabilidad
- Mejorar la alineación de ejes y el equilibrado para estabilizar la carga sobre el cojinete
- Añadir amortiguamiento externo o amortiguadores de película exprimida (squeeze-film)
Los procedimientos descritos en esta página fueron desarrollados y probados en campo por el equipo de Vibromera utilizando el Balanset-1A, un balanceador portátil de doble canal y analizador de vibraciones para el balanceo de rotores en sitio.
Instrumentos profesionales de análisis de vibración para diagnosticar problemas de cojinetes de fricción. Seguimiento subsíncrono y análisis de órbita. Utilizados en más de 50 países.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko es ingeniero en análisis de vibraciones y fundador y director general de Vibromera. Desde hace más de 15 años balancea equipos rotativos en campo y no en un banco de pruebas: desbrozadoras, ventiladores industriales, trituradoras, centrífugas, ejes y husillos. De ese trabajo nacieron los instrumentos Balanset — se concibieron como una herramienta que el especialista puede llevar hasta la máquina y usar solo, en sitio, y no como equipo de laboratorio. Vibromera se fundó en 2017 y desde 2023 tiene su sede en Oporto, Portugal. Aquí se realizan el desarrollo, el ensamblaje y el soporte de la línea Balanset. El instrumento insignia es el Balanset-1A, un analizador portátil para el balanceo en uno y dos planos y para el diagnóstico de vibraciones. Nikolai participa personalmente en la atención al cliente, en la resolución de casos difíciles de balanceo y en el desarrollo del software. Trabaja con clientes de todo el mundo, en cualquier idioma.
