La forma de onda del tiempo: la base del análisis de vibraciones
En forma de onda temporal — también denominada señal en el dominio del tiempo — es la señal bruta y sin procesar que procede directamente de un transductor de vibración such as an acelerómetro o un sonda de proximidad. Es un gráfico que representa el valor instantáneo amplitud de la vibración en el eje vertical (Y) frente al tiempo en el eje horizontal (X). En otras palabras, es una imagen directa, instante a instante, del movimiento de vaivén físico de la máquina en la ubicación del sensor durante una ventana de tiempo breve: el registro original del que se derivan todas las demás representaciones de los datos.
1. Definición: ¿qué es una forma de onda temporal?
Antes de cualquier procesamiento matemático, el sensor produce un voltaje continuamente variable proporcional al movimiento. Cuando ese voltaje se muestrea y se representa frente al tiempo, el resultado es la forma de onda temporal. Es la representación más literal que existe de la vibración: nada ha sido promediado, filtrado ni transformado. Todas las demás herramientas que utiliza un analista —el espectro, los indicadores estadísticos, los diagramas de órbita— se calculan de a partir de esta señal, razón por la cual comprender la forma de onda es el fundamento de todo análisis de vibraciones.
Dado que preserva la secuencia real de los eventos, la forma de onda responde a una pregunta que el dominio de la frecuencia no puede responder: no solo que qué frecuencias están presentes, sino exactamente cuando y how hard cada impacto registrado.
2. El papel de la forma de onda temporal en el diagnóstico
Mientras que el espectro de frecuencia (FFT) es la herramienta principal para diagnosticar la mayoría de los fallos en maquinaria en régimen estacionario, la forma de onda temporal es una compañera indispensable y complementaria. El FFT calcula el contenido frecuencial media a lo largo de la duración de la muestra, y al hacerlo puede difuminar u ocultar eventos de corta duración, transitorios o no periódicos. La forma de onda muestra exactamente lo que ocurrió de un instante al siguiente, lo que la hace superior para analizar:
- Eventos impulsivos: muestra claramente los impactos bruscos que suelen ser la primera señal de cojinete o defectos de engranajes.
- Modulación y batidos: el patrón clásico de subida y bajada de Pulsación (batido) Se ve más claramente en la forma de onda del tiempo.
- Eventos transitorios: puede capturar eventos aleatorios y únicos que una FFT simplemente promediaría.
- Saturación de señal: revela de inmediato si la señal del sensor ha superado el rango de entrada del analizador — una condición que invalidaría por completo la FFT.
- Frotamientos: la firma brusca y distorsionada de un roce del rotor suele ser más evidente en la forma de onda.
Por este motivo, un analista experto siempre revisa conjuntamente tanto el espectro como la forma de onda temporal; depender únicamente de uno de ellos deja parte de la historia de la máquina sin contar.
3. Cómo analizar una forma de onda temporal
Leer una forma de onda consiste en examinar su forma y una serie de características clave. Los parámetros utilizados para capturarla también son importantes: la longitud de la muestra debe ser suficientemente larga para contener varias revoluciones del eje, y la frecuencia de muestreo lo bastante alta para evitar aliasing del contenido de alta frecuencia que producen los impactos.
Amplitud máxima
La amplitud máxima — el pico — es una medida directa de la mayor fuerza o tensión en un evento. Un pico elevado en una señal de baja energía es un indicador sólido de impacto. Dado que los impactos son muy breves, los analistas suelen observar el verdadero pico en lugar de un valor suavizado, y pueden expresarlo pico a pico para señales de desplazamiento.
Overall Shape
Una máquina sana y bien equilibrada suele producir una forma de onda limpia y sinusoidal a la velocidad de marcha frecuencia. Las distorsiones de esa forma revelan la presencia de otras frecuencias o fuerzas. Un aspecto “aplanado” o “recortado”, por ejemplo, es un síntoma clásico de holgura mecánica, donde el movimiento del componente está siendo físicamente restringido en los extremos del recorrido.
Patrones repetitivos y periodicidad
Al colocar cursores en el gráfico, un analista puede medir el tiempo entre eventos repetidos.
- El tiempo entre picos principales indica el período de la vibración fundamental, que se convierte directamente en su frecuencia (Frecuencia = 1 / Período).
- Los impactos más pequeños y repetitivos que «cabalgan» sobre la forma de onda principal permiten identificar con precisión la tasa de repetición de un fallo en un rodamiento o engranaje, a menudo antes de que dicho fallo sea claramente visible en el espectro.
Parámetros estadísticos
Los valores calculados a partir de la forma de onda son indicadores de diagnóstico potentes y compactos:
- RMS (raíz cuadrada media): mide el contenido energético global de la señal y permite seguir la evolución de la severidad general.
- Factor de cresta: la relación entre la amplitud de pico y el valor RMS. Un factor de cresta elevado (muy por encima de 3) indica una presencia importante de impactos frente a un nivel de energía moderado.
- Curtosis: una medida del «apuntamiento» de la señal, muy sensible a los fallos incipientes en rodamientos, que suele aumentar antes de que lo haga el valor RMS.
4. Captura de la forma de onda en campo
Una forma de onda solo es útil si se captura de manera limpia en la máquina en funcionamiento. Un instrumento portátil de dos canales como el Balanset-1A registra la señal en el dominio temporal directamente desde sus acelerómetros junto con el espectro FFT, de modo que el analista puede alternar entre las dos vistas de la misma medición in situ. Ver la forma de onda en directo mientras la máquina funciona permite comprobar de inmediato si la señal está saturada, si hay impactos bruscos y si la ventana capturada es suficientemente larga y estable como para ser fiable — comprobaciones mucho más difíciles de realizar a partir del espectro procesado únicamente.
5. Forma de onda frente a espectro: una relación complementaria
La forma de onda temporal y el espectro de frecuencia son dos vistas distintas de los mismos datos, y funcionan mejor de forma combinada que en competencia:
- En espectro destaca en la separación de frecuencias múltiples, próximas entre sí y en estado estacionario — por ejemplo, para distinguir la componente a velocidad de giro armónicos de una componente cercana de engrane.
- En forma de onda destaca en la revelación de la amplitud real de los impactos y la naturaleza de los eventos no estacionarios.
Un ejemplo habitual ilustra esta colaboración: el espectro puede mostrar únicamente un nivel de ruido ligeramente elevado, mientras que la forma de onda revela que la causa es una serie de impactos de baja amplitud y repetitivos procedentes de un fallo incipiente en un rodamiento. Una vista señala que algo ha cambiado; la otra explica de qué se trata. Juntas ofrecen una imagen completa del estado de la máquina.
