Comprensión de la gráfica de órbita del eje en el análisis de vibraciones
A órbita del eje es una gráfica que muestra la trayectoria trazada por el centro geométrico de un eje en rotación durante una o más revoluciones. Es una vista bidimensional del movimiento del eje dentro de su juego del rodamiento, como si estuviera mirando directamente hacia abajo por el extremo del eje. Este poderoso diagnóstico se crea montando un par de sondas de proximidad sin contacto sondas de proximidad separadas 90 grados — típicamente en una configuración X-Y — y graficando sus señales de desplazamiento simultáneas entre sí en lugar de contra el tiempo.
1. Por qué la gráfica de órbita es tan útil
Una gráfica estándar forma de onda en el tiempo o Espectro FFT muestra vibración en una sola dirección. La gráfica de órbita combina dos direcciones perpendiculares para dar una imagen completa del movimiento dinámico del eje, permitiendo a los analistas visualizar la forma y dirección reales del movimiento en lugar de inferirlas. Esa dimensión adicional proporciona pistas invaluables para diagnosticar una amplia gama de fallas, razón por la cual la órbita es una piedra angular del dinámica del rotor análisis — especialmente para maquinaria crítica de alta velocidad equipada con cojinetes de película fluida cojinetes de fricción, como turbinas, compresores y generadores grandes.
Dado que las sondas miden el desplazamiento directamente contra el rodamiento, la órbita también revela dónde se ubica el eje dentro de su juego, no solo cuánto se mueve — información que un acelerómetro montado en la carcasa acelerómetro simplemente no puede proporcionar. Agregar una marca de tacómetro o Keyphasor marca cada revolución en la órbita, fijando su fase y haciendo que la dirección de precesión sea inequívoca.
2. Cómo interpretar las formas de la órbita
La forma, tamaño y orientación de la órbita son indicadores directos de las fuerzas que actúan sobre el rotor. Un analista experimentado a menudo puede diagnosticar la condición de una máquina simplemente mirando la forma de la órbita.
Órbita circular o elíptica
Una órbita circular o elíptica simple, centrada en el rodamiento, típicamente indica un rotor bien comportado dominado por una sola frecuencia — la mayoría de las veces desbalance. La órbita será circular si la rigidez del soporte del rodamiento es la misma en ambas direcciones (isotrópica) y elíptica si la rigidez difiere horizontal y verticalmente (anisotrópica), lo cual es muy común en la práctica porque la mayoría de las máquinas son más rígidas verticalmente que horizontalmente.
Órbita distorsionada, en forma de 8 o de plátano
Cuando la órbita se distorsiona de una elipse simple, múltiples frecuencias están influyendo en el movimiento del eje:
- A órbita en forma de «plátano» o de media luna a menudo se asocia con desalineación, donde están presentes tanto las frecuencias 1× como 2×.
- A forma de 8 es un signo clásico de un fuerte componente 2×, un indicador de libro de texto de desalineación del eje. Un ocho con un bucle interno a menudo sugiere una condición más grave o la presencia de un roce.
Órbitas con quiebres o esquinas agudas
Los cambios bruscos de dirección, los puntos planos o los «quiebres» en la órbita son una fuerte evidencia de un roce rotor-estator. Muestran que el movimiento del eje se está restringiendo momentáneamente mientras hace contacto con un componente estacionario como un rodamiento, un sello de sello, o la carcasa de la máquina.
Órbitas altamente irregulares
Una órbita errática, inestable o que parece llena de “ruido” puede señalar una severa holgura mecánica, inestabilidad inducida por fluido como oil whirl o oil whip, o condiciones de flujo turbulento en una bomba o compresor.
3. Dirección de precesión: directa vs inversa
La dirección en la que se traza la órbita, relativa a la dirección de rotación del eje, es en sí misma un factor diagnóstico clave:
- Precesión directa: la órbita se traza en la misma dirección que la rotación del eje. Este es el comportamiento normal para fuerzas como el desbalance.
- Precesión inversa: la órbita se traza en dirección opuesta a la rotación del eje. Esta es una condición anormal y puede indicar un grieta en el eje, un roce severo o ciertos tipos de inestabilidad inducida por fluido.
Distinguir entre ambas requiere la marca de fase por revolución; sin ella, la órbita muestra la forma pero no el sentido en el que se recorre, y se pierde la distinción diagnóstica.
4. La órbita en el diagnóstico de campo
Las sondas de proximidad instaladas permanentemente que alimentan un sistema de monitoreo son la forma de libro de texto para capturar una órbita en máquinas críticas grandes, pero el principio subyacente — dos señales de desplazamiento perpendiculares graficadas entre sí con una referencia de fase — está igualmente disponible para el ingeniero de campo. Un instrumento portátil de dos canales como el Balanset-1A mide la amplitud y fase síncronas en dos planos a la vez, por lo que una vez que una órbita o espectro ha confirmado que desbalance es la fuerza dominante, la misma configuración se lleva directamente al balanceo en campo y la verificación del estado corregido. Cuando la órbita revela en cambio desalineación, un roce o inestabilidad, ese hallazgo redirige el trabajo hacia la alineación o una reparación mecánica en lugar del balanceo.
5. Qué muestra una gráfica de órbita
En resumen, una sola gráfica de órbita entrega una gran cantidad de información de un vistazo:
- La amplitud general de la vibración del eje.
- La forma del movimiento del eje, lo cual ayuda a identificar el tipo de falla.
- La dirección de precesión, directa o inversa.
- La posición promedio del eje dentro del juego del rodamiento — su línea central del eje.
Analizada en conjunto con el espectro FFT y la forma de onda en el tiempo, la órbita permite a un analista llegar a un diagnóstico altamente confiable y detallado del comportamiento dinámico de una máquina — combinando el “cuánto,” el “qué forma,” y el “hacia dónde” en una sola imagen decisiva.
