ISO 2041: Vibración mecánica, impacto y monitoreo de condición – Vocabulario

Resumen

La norma ISO 2041 es la norma de vocabulario maestra para todo el campo de la monitorización de vibraciones, impactos y condiciones. Su alcance es mucho más amplio que el de normas como la ISO 1940-2, que se centra únicamente en el equilibrado. La ISO 2041 funciona como un diccionario completo que proporciona definiciones precisas de miles de términos utilizados en todas las disciplinas relacionadas, como la medición, el análisis, las pruebas y el diagnóstico. Su objetivo es establecer un lenguaje común e inequívoco para garantizar una comunicación fluida entre los profesionales de estos campos interconectados.

Tabla de Contenidos (Estructura Conceptual)

La norma está organizada como un amplio glosario, con términos agrupados en varias secciones temáticas para facilitar la localización y comprensión de conceptos relacionados. Las secciones principales incluyen:

1. 1. Conceptos fundamentales:

   Esta sección sienta las bases de todo el campo al definir sus conceptos físicos más básicos. Define formalmente Vibración como la variación con el tiempo de la magnitud de una cantidad que describe el movimiento o la posición de un sistema mecánico, cuando la magnitud es alternativamente mayor y menor que un valor promedio. Se distingue de Choque, que es un evento transitorio, y Oscilación, término general para cualquier cantidad que varía de esta manera. Fundamentalmente, también define las propiedades físicas fundamentales que rigen el comportamiento vibracional de cualquier sistema: Masa (Inercia), la propiedad que resiste la aceleración; Rigidez (Resorte), la propiedad que resiste la deformación; y Mojadura, la propiedad que disipa energía del sistema, provocando la disminución de las oscilaciones. El concepto de Grados de libertad También se introduce, definiendo el número de coordenadas independientes necesarias para describir el movimiento del sistema.

2. 2. Parámetros de vibración y choque:

   Este capítulo define las magnitudes esenciales utilizadas para medir y describir el movimiento vibracional. Proporciona definiciones formales de las características clave de una oscilación. Frecuencia Se define como el número de ciclos de un movimiento periódico que ocurren en una unidad de tiempo (medido en hercios, Hz). Amplitud es el valor máximo de la magnitud oscilante. La norma aclara los tres parámetros principales del movimiento: Desplazamiento (qué tan lejos se mueve algo), Velocidad (qué tan rápido se mueve), y Aceleración (la tasa de cambio de velocidad, relacionada con las fuerzas que actúan sobre el sistema). Esta sección también define con precisión las diferentes maneras de cuantificar la amplitud de una señal: De pico a pico (la excursión total desde el valor máximo positivo al valor máximo negativo), Cima (el valor máximo desde cero), y RMS (raíz cuadrada media), que es la métrica más común para la vibración general, ya que está relacionada con el contenido de energía de la señal.

3. 3. Instrumentación y medición:

   Esta sección se centra en la terminología de los equipos utilizados para capturar señales de vibración. Define un Transductor (o sensor) como un dispositivo diseñado para convertir una magnitud mecánica (vibración) en una señal eléctrica. A continuación, define los tipos más comunes de transductores utilizados en la monitorización de maquinaria: Acelerómetro, que es un sensor de contacto que mide la aceleración y es el tipo de sensor más versátil y común; y el Sonda de proximidad (o sonda de corrientes de Foucault), que es un sensor sin contacto que mide el desplazamiento relativo entre la sonda y un objetivo conductor, generalmente un eje giratorio. Esta sección también define la instrumentación asociada, como amplificadores de señal, filtros y el hardware y software de adquisición de datos.analizadores) se utiliza para procesar y mostrar las señales.

4. 4. Procesamiento y análisis de señales:

   Este capítulo define el vocabulario de las técnicas matemáticas utilizadas para transformar datos brutos de vibración en información de diagnóstico. Define los dos dominios principales del análisis: Forma de onda de tiempo, que es un gráfico de amplitud versus tiempo, y el Espectro (o gráfico de dominio de frecuencia), que muestra la amplitud en función de la frecuencia. La norma define Análisis espectral como el proceso de descomposición de una señal temporal en sus frecuencias constituyentes. El algoritmo matemático utilizado para ello es el FFT (Transformada rápida de Fourier)Esta sección también define características espectrales clave como Armonía (múltiplos enteros de una frecuencia fundamental) y Bandas laterales (frecuencias que aparecen alrededor de una frecuencia central). Además, define conceptos críticos para el procesamiento digital de señales, como Alias (una forma de distorsión que ocurre si la frecuencia de muestreo es demasiado baja) y Ventanas (la aplicación de una función matemática para reducir un error conocido como fuga espectral).

5. 5. Características de los sistemas (Análisis modal):

   Esta sección define la terminología utilizada para describir las propiedades dinámicas inherentes de una estructura mecánica. Define Frecuencia natural como la frecuencia a la que vibrará un sistema si se le perturba desde su posición de equilibrio y luego se le permite moverse libremente. Cuando una frecuencia de fuerza externa coincide con una frecuencia natural, se produce el fenómeno de Resonancia se produce, lo que se define como una condición de máxima amplitud de vibración. Esta sección también define los términos utilizados en el análisis modal experimental, como Forma de modo (el patrón característico de deflexión de una estructura a una frecuencia natural específica) y la Función de respuesta de frecuencia (FRF), que es una medida que caracteriza la relación entrada-salida de un sistema y se utiliza para identificar sus frecuencias naturales y propiedades de amortiguación.

6. 6. Monitoreo de condiciones y diagnóstico:

   Este capítulo final define los términos relacionados con la aplicación práctica del análisis de vibraciones para el mantenimiento de maquinaria. Define Monitoreo de condiciones como el proceso de monitorizar un parámetro de condición en la maquinaria (en este caso, la vibración) para identificar un cambio significativo que indique el desarrollo de una falla. A partir de esto, Diagnóstico Se define como el proceso de utilizar los datos monitoreados para identificar la falla específica, su ubicación y su gravedad. La norma también introduce el concepto más avanzado de Pronósticos, que es el proceso de pronosticar el estado futuro de la máquina y su vida útil restante. También proporciona definiciones de indicadores de diagnóstico clave que se calculan a partir de la señal de vibración, como Factor de cresta y Curtosis, que son métricas estadísticas utilizadas para detectar fallas tempranas en cojinetes y engranajes.

Importancia clave

• Comunicación interdisciplinaria: Proporciona un lenguaje común para que ingenieros mecánicos, especialistas en confiabilidad, técnicos y académicos se comuniquen de manera efectiva.
• Documento de apoyo: Es la referencia principal para la terminología utilizada en casi todas las demás normas ISO relacionadas con la vibración y la monitorización del estado. Cuando otra norma utiliza un término como "severidad de la vibración", este se define formalmente en la norma ISO 2041.
• Fundación Educativa: Para cualquiera que esté aprendiendo el campo del análisis de vibraciones, esta norma representa la fuente autorizada de la terminología y las definiciones correctas.

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