Comprensión de la velocidad de giro (1X)
Velocidad de Funcionamiento es la frecuencia fundamental en análisis de vibración que corresponde a la velocidad de rotación del eje de una máquina: la frecuencia a la que el eje completa una revolución completa. En la terminología de vibraciones casi siempre se escribe como 1X. Es el punto de anclaje de casi todos los diagnósticos: una vez que se sabe dónde se ubica 1X en el espectro, la mayoría de las demás frecuencias de interés se pueden leer como múltiplos (armónicos) o fracciones (subarmónicos) de la misma.
1. Definición: ¿Qué es la velocidad de giro?
Si un ventilador gira a 1800 revoluciones por minuto (RPM), su frecuencia de velocidad de giro 1X es de 1800 CPM (ciclos por minuto), equivalente a 30 Hz (1800 ÷ 60). La conversión es simplemente Hz = RPM ÷ 60, y vale la pena tener ambas unidades en mente porque los espectros a veces se escalan en CPM y otras en Hz.
La frecuencia 1X sirve como punto de referencia principal en casi todo el trabajo de diagnóstico. Una rara vez tiene sentido de forma aislada; adquiere significado una vez que se expresa en relación con la velocidad del eje. Por eso, localizar 1X es lo primero que hace un analista con cualquier nuevo espectro.
2. ¿Por qué es tan importante el 1X?
La frecuencia 1X es importante porque muchas de las fallas de máquina más comunes y significativas generan vibración exactamente a esta frecuencia. Un nivel alto en 1X es, por sí solo, un fuerte indicador de que algo anda mal: y el patrón de lo que lo rodea suele indicar qué es.
Las fallas comunes que se manifiestan en 1X incluyen:
- Desbalance: La causa más común de alta vibración en 1X. Una distribución desigual de masa crea un fuerza centrífuga que gira a la velocidad del eje, produciendo una vibración sinusoidal limpia en 1X. El desbalance puro muestra poco o ningún contenido armónico.
- Desalineación: A menudo dominado por un fuerte componente 2X, pero la desalineación angular y paralela también puede elevar significativamente 1X.
- Eje curvado: Se comporta mecánicamente como una forma de desbalance, produciendo un pico alto en 1X (frecuentemente con un fuerte axial componente que ayuda a distinguirlo).
- Excentricidad: Una polea, engranaje o núcleo de rotor excéntrico crea un pico en 1X a medida que su punto alto giratorio empuja contra el sistema una vez por vuelta.
- Resonancia: Si la frecuencia natural de una estructura se encuentra cerca de la velocidad de giro, incluso una pequeña entrada de fuerza: un desbalance menor, por ejemplo: se amplifica enormemente, produciendo una vibración extremadamente alta en 1X. Por eso es tan importante la relación entre 1X y cualquier velocidad crítica cercana.
Debido a que tantas causas se superponen en 1X, la amplitud por sí sola no es un diagnóstico. El paso decisivo es medir también la fase de 1X, lo que separa el desbalance de un eje curvado, pata floja o resonancia.
3. Armónicos y subarmónicos de la velocidad de giro
Una vez identificada 1X, el resto del espectro puede interpretarse en relación con ella:
- Armónicos (2X, 3X, 4X, …): Múltiplos enteros de la velocidad de giro. Suelen señalar desalineación (un fuerte 2X), holgura mecánica (una larga serie de armónicos) y otros efectos no lineales. La forma de la familia armónica suele ser más diagnóstica que 1X por sí sola.
- Subarmónicos (0.5X, 1/3X, …): Fracciones de la velocidad de giro, comúnmente asociadas con la inestabilidad de la película de aceite en cojinetes de fricción — el clásico oil whirl aparece cerca de 0.4–0.48X — o con holgura mecánica en el soporte del rodamiento. Estos caen en la categoría más amplia de vibración subsíncrona.
Describir las frecuencias como múltiplos de una velocidad fundamental es la base de Análisis de órdenes. En máquinas de velocidad variable, rastrear la vibración por «órdenes» en lugar de Hz fijos es esencial, porque cada pico relacionado con la velocidad se mueve con el eje mientras que las resonancias estructurales permanecen fijas: y esa diferencia es exactamente cómo se distinguen. El Calculadora de frecuencia armónica convierte una RPM en sus frecuencias de orden 1×–10× para referencia rápida.
4. ¿Cómo se mide la velocidad de giro?
La velocidad de giro se determina de una de dos maneras:
- Desde el espectro de vibración: En la mayoría de los casos, un pico claro corresponde a la rotación del eje, y suele ser el primer pico significativo que identifica un analista. Esto funciona bien cuando la máquina gira a una velocidad constante y conocida.
- Utilizar un tacómetro: Un tacómetro proporciona una medición de velocidad directa e inequívoca al generar un pulso por revolución, que se alimenta al analizador de vibraciones. Esto no solo confirma la frecuencia 1X, sino que también desbloquea técnicas avanzadas como el análisis de fase y el análisis de órdenes.
La ruta del tacómetro es lo que hace que 1X sea accionable en lugar de meramente observable. Un instrumento portátil de dos canales como el Balanset-1A toma su pulso de velocidad de un tacómetro óptico que se activa en una tira de cinta reflectante, bloquea los datos de vibración al ángulo del eje e informa la amplitud y fase sincrónicas de 1×. Esa referencia de fase es precisamente lo que convierte un pico de desbalance 1X en una lectura repetible de amplitud y fase. La fase medida es la fase de respuesta relativa a la marca del tacómetro: no el ángulo del punto pesado en sí, ya que la respuesta se retrasa respecto al punto pesado en una cantidad que depende de qué tan cerca esté la velocidad de giro de una resonancia, más los retrasos de instrumentación: por lo que se utiliza el método de coeficientes de influencia (peso de prueba) para convertir esas lecturas en un peso de corrección de tamaño y ubicación conocidos durante balanceo en campo.
