Comprensión de la Velocidad en el Análisis de Vibraciones
Velocidad es la tasa de cambio de desplazamiento con respecto al tiempo — en términos sencillos, una medida de qué tan rápido se mueve un componente vibratorio. De los tres parámetros principales vibración parámetros — desplazamiento, velocidad y aceleración — la velocidad es la que se usa con mayor frecuencia para evaluar la salud general y severidad de vibración de la maquinaria rotativa general en el rango de frecuencias de diagnóstico más común. Se sitúa en el medio del trío tanto literal como prácticamente: un paso matemático de distancia del desplazamiento y uno de la aceleración.
1. Por qué la velocidad es el estándar para la severidad
La velocidad se ha convertido en el parámetro predeterminado para el monitoreo de vibraciones de uso general por varias razones relacionadas:
- Mejor indicador de energía destructiva: la energía que fatiga una máquina está más directamente relacionada con la velocidad. Un nivel de velocidad dado corresponde a un nivel de severidad bastante consistente a través de una amplia gama de velocidades y tipos de máquinas, por lo que los límites de velocidad se transfieren bien entre máquinas similares, aunque las normas aún los tabulan por grupo de máquina y condiciones de soporte, en lugar de ser un número universal único.
- Respuesta en frecuencia «plana»: a través de la banda más crítica para el diagnóstico de máquinas — aproximadamente de 10 Hz a 1.000 Hz, o de 600 a 60.000 CPM — la velocidad ofrece la visión más equilibrada. Es casi igualmente sensible a fallas de baja frecuencia como desbalance y a fallas de mayor frecuencia como desalineación, lo que la convierte en un excelente número único integral.
- Base para estándares internacionales: los estándares globales de vibración de maquinaria — principalmente ISO 20816, que reemplazó al de larga data ISO 10816 — utilizan RMS la velocidad como métrica principal para los límites de aceptación y los niveles de alarma. Los conocidos límites de las zonas A/B/C/D en ISO 20816-3 se expresan en mm/s RMS, con valores numéricos que dependen del grupo de máquina y las condiciones de soporte, en lugar de ser un conjunto universal único.
2. Unidades y medición
Unidades comunes
La velocidad de vibración normalmente se expresa en una de dos unidades:
- mm/s (milímetros por segundo): la unidad SI, utilizada en la mayor parte del mundo.
- in/s (pulgadas por segundo): la unidad imperial, común en Estados Unidos.
La velocidad casi siempre se mide y se analiza su tendencia como un RMS valor, porque el RMS representa mejor el contenido de energía de la señal. Cuando se cita una cifra de pico en su lugar, debe etiquetarse claramente, ya que la conversión entre ambas asume una sinusoidal; un convertidor de unidades de vibración se encarga de la aritmética y mantiene consistentes los mm/s, in/s y dB.
¿Cómo se mide?
La velocidad puede obtenerse de dos maneras principales:
- Directamente, con un transductor de velocidad: un sensor de velocidad electrodinámico genera un voltaje directamente proporcional a la velocidad de vibración. Estos robustos captadores de bobina móvil fueron comunes en el pasado, pero en gran medida han sido reemplazados por acelerómetros.
- Integrando una señal de acelerómetro: el método predominante hoy en día. Un acelerómetro robusto mide la aceleración, y el colector de datos o el sistema de monitoreo realiza electrónicamente la integración que la convierte en velocidad. Esto combina el amplio rango de frecuencias y la durabilidad de un acelerómetro con las ventajas diagnósticas del parámetro de velocidad.
3. El papel de la velocidad en el diagnóstico
Un nivel de velocidad general alto le indica que una máquina tiene un problema, pero no cuál es el problema. El paso de diagnóstico es examinar el espectro de velocidad y ver qué frecuencias están alimentando el valor general alto:
- Una velocidad alta en 1× RPM (velocidad de operación) apunta a desbalance.
- Una velocidad alta en 2× RPM apunta a desalineación.
- Una serie de picos de velocidad a la velocidad de giro armónicos indica holgura mecánica.
Este es precisamente el flujo de trabajo que sigue un instrumento de campo. Un analizador portátil de dos canales como el Balanset-1A mide la velocidad general en cada rodamiento, luego la descompone en un espectro para que el ingeniero pueda leer el contenido de 1×, 2× y armónicos — y, cuando el culpable es el desbalance, proceder directamente a corregirlo en los propios rodamientos de la máquina.
4. Velocidad comparada con desplazamiento y aceleración
Ningún parámetro único es el mejor en todas partes; cada uno domina una parte diferente del rango de frecuencias:
- Desplazamiento es el mejor para el movimiento de muy baja frecuencia — órbitas del eje, movimiento estructural y holguras — y es la opción natural para sonda de proximidad mediciones en cojinetes de fricción.
- Velocidad domina la amplia banda media donde se encuentran la mayoría de las fallas de las máquinas rotativas, lo que la convierte en el parámetro cotidiano para la severidad general.
- Aceleración es la mejor opción en frecuencias muy altas, donde enfatiza las fallas tempranas de de rodillos y engranaje que la velocidad subponderaría.
Puede pasar de uno a otro mediante integración (aceleración → velocidad → desplazamiento) y diferenciación en la dirección opuesta. Aun así, para una visión de “conjunto” de la salud dinámica de una máquina en su rango de operación normal, la velocidad sigue siendo el parámetro individual más valioso; y una forma rápida de comparar una lectura con las zonas ISO es gráfica de severidad de vibración.
