Entendiendo el analizador de vibraciones
A analizador de vibraciones es un instrumento electrónico que se utiliza para medir, almacenar y mostrar datos detallados vibración datos procedentes de la maquinaria. Es la herramienta principal del analista para realizar un análisis en profundidad diagnóstico de vibraciones — el dispositivo al que recurres cuando necesitas comprender no solo cuánto una máquina está vibrando, pero qué exactamente está sucediendo en su interior. Donde un simple vibrómetro muestra un único valor global, un analizador capta la señal completa y la procesa —sobre todo con el Transformada rápida de Fourier (FFT) — para descomponer la vibración en sus frecuencias componentes.
1. Definición: ¿Qué es un analizador de vibraciones?
La característica definitoria de un analizador es que transforma una señal sin procesar en información diagnóstica. Al convertir una señal temporal en una señal de frecuencia espectro, permite al analista identificar las características distintivas de fallos concretos: desequilibrio a velocidad de marcha, desalineación y su característico componente 2×, defectos de los cojinetes a sus frecuencias de fallo asíncronas, y muchas otras. El valor global indica que una máquina no funciona correctamente; el espectro indica por qué. Esa distinción —de una sola magnitud a una imagen con resolución de frecuencia— es la razón de ser del instrumento, y es lo que distingue cribado de un diagnóstico real.
2. Qué datos proporciona un analizador de vibraciones
Un analizador resulta valioso precisamente porque puede presentar la misma señal de vibración en varias «vistas» diferentes, cada una de las cuales responde a una pregunta de diagnóstico distinta:
- Nivel general de vibraciones: un único valor integrado en una banda de frecuencia definida, a menudo utilizado para comprobaciones rápidas del estado y tendencias.
- forma de onda temporal: la señal sin procesar en función del tiempo, útil para evaluar la forma y la estabilidad de la vibración y para detectar comportamientos no sinusoidales, como impactos o recorte.
- FFT espectro: amplitud frente a frecuencia: la vista principal para ver qué frecuencias están presentes y cómo se distribuye la energía entre ellas.
- Componente componente (1×): la parte sincronizada con la rotación del rotor, la referencia clave para la mayoría de los diagnósticos de máquinas rotativas.
- Armónicos de la velocidad de giro: componentes en múltiplos enteros (2×, 3×, …), comparados entre sí para evaluar sus contribuciones relativas.
- Referencia de velocidad y fase: Muchas tareas de diagnóstico y equilibrado requieren una velocidad precisa y un fase referencia extraída de un tacómetro.
3. Cómo un analizador de vibraciones convierte las mediciones en información de diagnóstico
El analizador recibe la señal de sus sensores —por lo general, un acelerómetro — y lo procesa mediante un programa informático:
- Adquisición de señales: Captura la forma de onda de tiempo en uno o varios canales, lo que permite comparar directamente diferentes puntos de la misma máquina.
- Análisis de frecuencias (FFT): la forma de onda sin procesar se convierte en un espectro con el FFT, revelando los componentes discretos y sus armónicos.
- Procesamiento síncrono con un tacómetro: A partir de una referencia de fase, el analizador extrae el componente 1× y genera gráficos sincronizados con una sola revolución del rotor, la misma base que se utiliza para algunas representaciones de armónicos.
- Configuración y control de las mediciones: el usuario selecciona el rango de frecuencia, el tiempo de adquisición y las opciones de procesamiento, tales como el ventanas función aplicada antes de la transformación.
Las decisiones tomadas en la fase de adquisición determinan la capacidad de resolución del espectro: el intervalo de frecuencias y el número de líneas determinan conjuntamente la resolución, por lo que los componentes muy próximos entre sí —por ejemplo, tonos cercanos a un armónico— solo pueden separarse si la configuración lo permite. Un Calculadora de resolución FFT hace que esa relación entre el intervalo de frecuencias, las líneas y el ancho de banda quede clara antes de realizar la medición.
4. Componentes de un sistema de análisis de vibraciones
Un sistema completo suele incluir:
- El analizador / colector de datos: el hardware que recibe las señales de los sensores y proporciona las funciones de medición.
- Sensores: normalmente acelerómetros, aunque, dependiendo de la tarea y del tipo de máquina, se utilizan otros sensores; por ejemplo sondas de proximidad para la medición directa del movimiento del eje en cojinetes de película de fluido.
- Tacómetro / referencia de fase: necesario para la medición de la velocidad y todas las funciones relacionadas con las fases (1×, armónicos, equilibrado, mediciones síncronas).
- Software anfitrión: la aplicación —a menudo en un ordenador— que muestra los gráficos, almacena los resultados, compara las mediciones a lo largo del tiempo y genera informes.
Esta separación entre la unidad de medición y el software para ordenador es lo que caracteriza a un moderno analizador portátil: el ordenador portátil proporciona la pantalla, la potencia de procesamiento y el almacenamiento, por lo que el hardware de campo puede ser compacto.
5. Ejemplo: Funciones de análisis de vibraciones en el software Balanset-1A
Balanset-1A es un sistema de doble canal basado en PC para el equilibrado de rotores y la medición de vibraciones, utilizado por ingenieros en más de 50 países. Además de sus funciones de equilibrado, ofrece medición y análisis de vibraciones a través de dos herramientas complementarias: Modo vibrómetro y Modo Gráficos. Se trata de un ejemplo concreto y funcional de la arquitectura general descrita anteriormente: una unidad de medición de dos canales conectada a un programa de Windows.
5.1 Modo medidor de vibraciones: valores digitales, además de onda y espectro
En el modo «Medidor de vibraciones», el software muestra la vibración total y el componente de vibración 1× (con fase cuando se conecta un tacómetro). En la misma pantalla también se pueden visualizar la forma de onda y el espectro, lo que permite realizar una rápida comprobación numérica y obtener una primera visión del contenido de frecuencias de forma simultánea.
5.2 Modo Gráficos: cuatro tipos de gráficos para un análisis más profundo
El modo Gráficos se utiliza cuando se desea realizar un análisis gráfico de dos canales. Ofrece cuatro tipos de gráficos:
- Función temporal de la vibración global — la forma de onda temporal de la vibración global.
- Gráficos de vibración 1× sincronizado con una vuelta del rotor.
- Armónicos de la vibración 1× — los componentes armónicos de la velocidad de funcionamiento.
- Espectro FFT — la vista del espectro, con la forma de onda mostrada encima.
Función temporal de la vibración global
Este gráfico muestra cómo cambia la vibración con el tiempo. Es útil para evaluar la estabilidad e identificar cambios durante el intervalo de medición.
Gráficos de vibración 1× (vista sincrónica)
Esta vista muestra la vibración 1× a lo largo de una revolución del rotor. Está sincronizada con la marca de fase del tacómetro y se utiliza cuando es necesario analizar la vibración en función de la velocidad de funcionamiento, lo que constituye la base de los datos de amplitud y fase en los que se basa el equilibrado.
Armónicos de la vibración 1×
Esta vista muestra los componentes armónicos relacionados con la velocidad de funcionamiento, lo que le permite comparar los niveles armónicos en un único gráfico.
Vista del espectro FFT
Esta vista muestra el espectro de vibraciones —la herramienta principal para identificar componentes de frecuencia y señales de fallo— con la forma de onda representada sobre el espectro para ofrecer un contexto adicional. El instrumento mide las vibraciones en un rango que va desde unos 5 Hz hasta 1000 Hz, lo que cubre holgadamente la velocidad de funcionamiento y sus armónicos inferiores en máquinas industriales típicas.
5.3 Flujo de trabajo de medición típico (vista práctica)
El flujo de trabajo habitual sobre el terreno es sencillo:
- Instale los sensores de vibración en los puntos de medición de la máquina.
- Instale el tacómetro y coloque cinta reflectante (la marca de fase) en el rotor siempre que se requieran funciones de sincronización de fase o 1×.
- Conecte los sensores a la unidad de medición Balanset-1A y esta a un ordenador portátil con Windows.
- Active el modo «Medidor de vibraciones» para realizar una comprobación rápida y, a continuación, cambie al modo «Gráficos» para realizar un análisis más detallado: forma de onda general, gráficos 1×, armónicos y espectro.
- Guarde las mediciones para poder compararlas a lo largo del tiempo y para elaborar informes.
El mismo flujo de trabajo subyace equilibrado de campo: el analizador mide primero la respuesta de desequilibrio y, tras colocar un contrapeso de corrección, vuelve a realizar la medición para confirmar el resultado; el diagnóstico y la corrección se llevan a cabo con un solo instrumento.
6. El papel del analista
Incluso con un analizador potente, el resultado sigue dependiendo de una configuración de medición correcta y de una interpretación acertada. El instrumento proporciona los datos —formas de onda, espectros y gráficos sincronizados—, pero es el especialista quien decide qué significan esos patrones para el estado de la máquina y qué medidas hay que tomar. Un espectro limpio procedente de un sensor mal montado, o una firma de libro de texto interpretada fuera de contexto, inducirá a error con tanta certeza como un dato erróneo. El analizador es el microscopio; el ingeniero es el diagnosticador.
