Análisis de vibraciones con Balanset-1A: Guía para principiantes sobre diagnóstico de espectros

Introducción: Del equilibrado al diagnóstico: cómo aprovechar al máximo el potencial de su analizador de vibraciones

El dispositivo Balanset-1A es conocido principalmente como una herramienta eficaz para el balanceo dinámico. Sin embargo, sus capacidades van mucho más allá, convirtiéndolo en un analizador de vibraciones potente y accesible. Equipado con sensores sensibles y software para el análisis espectral mediante Transformada Rápida de Fourier (FFT), el Balanset-1A es un excelente instrumento para un análisis exhaustivo de vibraciones. Esta guía completa el manual oficial, explicando lo que los datos de vibración revelan sobre el estado de la máquina.

Esta guía está estructurada secuencialmente para guiarlo desde los conceptos básicos hasta la aplicación práctica:

• La Sección 1 sentará las bases teóricas, explicando de forma sencilla y clara qué es la vibración, cómo funciona el análisis espectral (FFT) y qué parámetros espectrales son claves para un diagnosticador.
• La Sección 2 proporcionará instrucciones paso a paso para obtener espectros de vibración confiables y de alta calidad utilizando el dispositivo Balanset-1A en varios modos, centrándose en matices prácticos no descritos en las instrucciones estándar.
• La sección 3 constituye el núcleo del artículo. En ella, se analizarán a fondo las "huellas dactilares", es decir, los signos espectrales característicos de las fallas más comunes: desequilibrio, desalineación, holgura mecánica y defectos en los rodamientos.
• La sección 4 integrará los conocimientos adquiridos en un sistema unificado, ofreciendo recomendaciones prácticas para implementar el monitoreo y un algoritmo simple de toma de decisiones.

Al dominar el material de este artículo, podrá utilizar Balanset-1A no solo como un dispositivo de equilibrio, sino también como un complejo de diagnóstico de nivel de entrada completo, que le permitirá identificar problemas de manera temprana, prevenir accidentes costosos y aumentar significativamente la confiabilidad de su equipo operativo.

Sección 1: Fundamentos de vibración y análisis espectral (FFT)

1.1. ¿Qué es la vibración y por qué es importante?

Cualquier equipo rotatorio, ya sea una bomba, un ventilador o un motor eléctrico, genera vibraciones durante su funcionamiento. La vibración es la oscilación mecánica de una máquina o de sus componentes individuales con respecto a su posición de equilibrio. En un estado ideal y plenamente funcional, una máquina genera un nivel de vibración bajo y estable: este es su "ruido de funcionamiento normal". Sin embargo, a medida que surgen y se desarrollan defectos, este fondo de vibración comienza a cambiar.

La vibración es la respuesta de la estructura del mecanismo a fuerzas excitantes cíclicas. Las fuentes de estas fuerzas pueden ser muy diversas:

• Fuerza centrífuga debido al desequilibrio del rotor: Se origina por la distribución desigual de la masa respecto al eje de rotación. Este es el llamado "punto pesado", que, durante la rotación, genera una fuerza que se transmite a los rodamientos y a la carcasa de la máquina.
• Fuerzas asociadas a imprecisiones geométricas: La desalineación de los ejes acoplados, la curvatura del eje, errores en los perfiles de los dientes de los engranajes de la caja de engranajes: todo esto crea fuerzas cíclicas que causan vibración.
• Fuerzas aerodinámicas e hidrodinámicas: Se producen durante la rotación de los impulsores de ventiladores, extractores de humo, bombas y turbinas.
• Fuerzas electromagnéticas: Característica de los motores y generadores eléctricos y puede ser causada, por ejemplo, por asimetría del devanado o por la presencia de espiras en cortocircuito.

Cada una de estas fuentes genera vibraciones con características únicas. Por ello, el análisis de vibraciones es una herramienta de diagnóstico tan eficaz. Al medir y analizar la vibración, no solo podemos afirmar que "la máquina vibra con fuerza", sino también, con un alto grado de probabilidad, determinar la causa raíz. Esta capacidad de diagnóstico avanzada es esencial para cualquier programa de mantenimiento moderno.

1.2. De la señal temporal al espectro: una explicación sencilla de la FFT

Un sensor de vibración (acelerómetro), instalado en la carcasa del rodamiento, convierte las oscilaciones mecánicas en una señal eléctrica. Si esta señal se muestra en una pantalla en función del tiempo, obtenemos una señal temporal o forma de onda. Este gráfico muestra cómo cambia la amplitud de la vibración en cada instante.

En un caso simple, como un desequilibrio puro, la señal temporal se verá como una sinusoide suave. Sin embargo, en realidad, una máquina casi siempre se ve sometida a la acción simultánea de varias fuerzas excitantes. Como resultado, la señal temporal es una curva compleja, aparentemente caótica, de la que es prácticamente imposible extraer información diagnóstica útil.

Aquí es donde una herramienta matemática entra en juego: la Transformada Rápida de Fourier (FFT). Puede considerarse un prisma mágico para las señales de vibración.

Imaginemos que una señal temporal compleja es un haz de luz blanca. Nos parece unificado e indistinguible. Pero al atravesar un prisma de vidrio, se descompone en sus colores constituyentes: rojo, naranja, amarillo, etc., formando un arcoíris. La FFT hace lo mismo con una señal de vibración: toma una curva compleja del dominio temporal y la descompone en componentes sinusoidales simples, cada una con su propia frecuencia y amplitud.

El resultado de esta transformación se muestra en un gráfico llamado espectro de vibración. Este espectro es la principal herramienta de trabajo para cualquier persona que realice análisis de vibraciones. Permite ver lo que se esconde en la señal temporal: qué vibraciones "puras" conforman el ruido general de la máquina.

1.3. Parámetros clave del espectro que hay que comprender

El espectro de vibración que verá en la pantalla del Balanset-1A en los modos "Vibrómetro" o "Gráficos" tiene dos ejes, cuya comprensión es absolutamente necesaria para el diagnóstico.

Eje horizontal (X): Frecuencia

Este eje muestra la frecuencia de las oscilaciones y se mide en hercios (Hz). 1 Hz equivale a una oscilación completa por segundo. La frecuencia está directamente relacionada con la fuente de vibración. Diversos componentes mecánicos y eléctricos de una máquina generan vibraciones a sus frecuencias características y predecibles. Al conocer la frecuencia a la que se observa un pico de vibración alto, podemos identificar la causa: una unidad o un defecto específico.

Frecuencia de rotación (1x): Esta es la frecuencia más importante en todos los diagnósticos de vibraciones. Corresponde a la velocidad de rotación del eje de la máquina. Por ejemplo, si el eje de un motor gira a 3000 revoluciones por minuto (rpm), su frecuencia de rotación será: f = 3000 rpm / 60 s/min = 50 Hz. Esta frecuencia se denota como 1x. Sirve como punto de referencia para identificar muchos otros defectos.

Eje vertical (Y): amplitud

Este eje muestra la intensidad o fuerza de la vibración en cada frecuencia específica. En el dispositivo Balanset-1A, la amplitud se mide en milímetros por segundo (mm/s), lo que corresponde al valor eficaz (RMS) de la velocidad de vibración. Cuanto más alto sea el pico en el espectro, mayor será la concentración de energía de vibración en esa frecuencia y, por lo general, mayor será la gravedad del defecto asociado.

Armonía

Los armónicos son frecuencias que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Generalmente, la frecuencia fundamental es la frecuencia de rotación 1x. Por lo tanto, sus armónicos serán: 2x (segundo armónico) = 2×1x, 3x (tercer armónico) = 3×1x, 4x (cuarto armónico) = 4×1x, y así sucesivamente. La presencia y la intensidad relativa de los armónicos aportan información crucial para el diagnóstico. Por ejemplo, el desequilibrio puro se manifiesta principalmente en 1x con armónicos muy bajos. Sin embargo, la holgura mecánica o la desalineación del eje generan una gran cantidad de armónicos altos (2x, 3x, 4x, etc.). Analizando la relación de amplitudes entre 1x y sus armónicos, se pueden distinguir diferentes tipos de fallos.

Sección 2: Obtención de un espectro de vibración utilizando Balanset-1A

La calidad del diagnóstico depende directamente de la calidad de los datos iniciales. Las mediciones incorrectas pueden dar lugar a conclusiones erróneas, reparaciones innecesarias o, por el contrario, a que se pase por alto un defecto en desarrollo. Esta sección ofrece una guía práctica para recopilar datos precisos y repetibles con su dispositivo.

2.1. Preparación para las mediciones: la clave para obtener datos precisos

Antes de conectar los cables e iniciar el programa, es fundamental verificar la correcta instalación de los sensores. Esta es la etapa más importante, ya que determina la fiabilidad de todos los análisis posteriores.

Método de montaje: El Balanset-1A incluye bases magnéticas para sensores. Este método de montaje es práctico y rápido, pero para su eficacia se deben observar varias reglas. La superficie en el punto de medición debe:

• Limpio: Eliminar la suciedad, el óxido y la pintura descascarada.
• Departamento: El sensor debe quedar a ras de toda la superficie del imán. No lo instale sobre superficies redondeadas ni cabezas de tornillos.
• Masivo: El punto de medición debe ser parte de la estructura de carga de la máquina (por ejemplo, la carcasa del cojinete), no una cubierta protectora delgada o una aleta de enfriamiento.

Para una monitorización estacionaria o para conseguir la máxima precisión a altas frecuencias, se recomienda utilizar una conexión roscada (perno) si el diseño de la máquina lo permite.

Ubicación: Las fuerzas generadas durante el funcionamiento del rotor se transmiten a la carcasa de la máquina a través de los rodamientos. Por lo tanto, el mejor lugar para instalar los sensores es la carcasa de los rodamientos. Intente colocar el sensor lo más cerca posible del rodamiento para medir la vibración con mínima distorsión.

Dirección de medición: La vibración es un proceso tridimensional. Para obtener una visión completa del estado de la máquina, se deben tomar medidas en tres direcciones:

• Radial horizontal (H): Perpendicular al eje del eje, en el plano horizontal.
• Vertical radial (V): Perpendicular al eje del eje, en el plano vertical.
• Axial (A): Paralelo al eje del eje.

Como norma, la rigidez de la estructura en dirección horizontal es menor que en dirección vertical, por lo que la amplitud de vibración en dirección horizontal suele ser la más alta. Por ello, se suele elegir la dirección horizontal para la evaluación inicial. Sin embargo, la vibración axial aporta información única, crucial para diagnosticar defectos como la desalineación de ejes.

Balanset-1A es un dispositivo de dos canales, que en el manual se considera principalmente desde la perspectiva del equilibrado en dos planos. Sin embargo, para el diagnóstico, esto abre posibilidades mucho más amplias. En lugar de medir la vibración en dos rodamientos diferentes, ambos sensores pueden conectarse a la misma unidad de rodamiento, pero en direcciones diferentes. Por ejemplo, el canal 1 del sensor puede instalarse radialmente (horizontalmente) y el canal 2, axialmente. La adquisición simultánea de espectros en dos direcciones permite la comparación instantánea de la vibración axial y radial, una técnica estándar en el diagnóstico profesional para la detección fiable de desalineaciones. Este método amplía significativamente las capacidades de diagnóstico del dispositivo, superando lo descrito en el manual.

2.2. Paso a paso: Uso del modo "Vibrómetro" (F5) para una evaluación rápida

Este modo está diseñado para el control operativo de los principales parámetros de vibración y es ideal para una evaluación rápida del estado de la máquina in situ. El procedimiento para obtener un espectro en este modo es el siguiente:

1. Conexión de sensores: Instale sensores de vibración en los puntos seleccionados y conéctelos a las entradas X1 y X2 de la unidad de medición. Conecte el tacómetro láser a la entrada X3 y fije un marcador reflectante al eje.
2. Inicie el programa: En la ventana principal del programa Balanset-1A, haga clic en el botón "F5 - Medidor de vibraciones".
3. Se abrirá la ventana de trabajo (Fig. 7.4 del manual). En la parte superior se mostrarán los valores digitales: vibración total (V1s), vibración a la frecuencia de rotación (V1o), fase (F1) y velocidad de rotación (N rev).
4. Iniciar la medición: Pulse el botón "F9 - Ejecutar". El programa comenzará a recopilar y mostrar datos en tiempo real.
5. Analizar el espectro: En la parte inferior de la ventana se encuentra el gráfico "Espectro de vibración - canales 1 y 2 (mm/s)". Este es el espectro de vibración. El eje horizontal muestra la frecuencia en Hz y el eje vertical la amplitud en mm/s.

Este modo permite realizar la primera y más importante comprobación de diagnóstico, recomendada incluso en el manual de equilibrado. Compare los valores de V1s (vibración general) y V1o (vibración a una frecuencia de rotación de 1x).

• Si V1s≈V1o, significa que la mayor parte de la energía vibracional se concentra en la frecuencia de rotación. La causa principal de la vibración probablemente sea el desequilibrio.
• Si V1s ≫ V1o, esto indica que una parte significativa de la vibración se debe a otras causas (desalineación, holgura, defectos en los rodamientos, etc.). En este caso, un simple balanceo no solucionará el problema, por lo que es necesario un análisis más profundo del espectro.

2.3. Paso a paso: Uso del modo "Gráficos" (F8) para un análisis detallado

Para diagnósticos complejos que requieren un análisis más detallado del espectro, el modo "Gráficos" es mucho mejor. Proporciona un gráfico más grande e informativo, lo que facilita la identificación de picos y el análisis de su estructura. El procedimiento para obtener un espectro en este modo es el siguiente:

1. Conecte los sensores de la misma manera que para el modo "Vibrómetro".
2. Modo de inicio: En la ventana principal del programa, haga clic en el botón "F8 - Gráficos".
3. Seleccionar tipo de gráfico: En la ventana que se abre (Fig. 7.19 del manual), verá una fila de botones en la parte superior. Haga clic en "F5-Espectro (Hz)".
4. Se abrirá la ventana de análisis de espectro (Fig. 7.23 del manual). La parte superior mostrará la señal temporal y la parte inferior, la principal, el espectro de vibración.
5. Iniciar la medición: Pulse el botón "F9-Ejecutar". El dispositivo realizará una medición y generará gráficos detallados.

El espectro obtenido en este modo es mucho más práctico para el análisis. Permite visualizar con mayor claridad los picos a diferentes frecuencias, evaluar su altura e identificar series armónicas. Este modo se recomienda para diagnosticar las fallas que se describen en la siguiente sección.

Sección 3: Diagnóstico de fallas típicas mediante espectros de vibración (hasta 1000 Hz)

Esta sección constituye el núcleo práctico de la guía. Aquí aprenderemos a interpretar espectros y a correlacionarlos con problemas mecánicos específicos. Para mayor comodidad y una rápida orientación en el campo, los principales indicadores de diagnóstico se resumen en una tabla consolidada. Esta tabla servirá como referencia rápida al analizar datos reales.

Tabla 3.1: Resumen de los indicadores de diagnóstico

Falla	Firma espectral primaria	Armónicos típicos	Notas
Desequilibrar	Alta amplitud a una frecuencia de rotación de 1×	Bajo	Predomina la vibración radial. La amplitud aumenta cuadráticamente con la velocidad.
Desalineación	Alta amplitud a una frecuencia de rotación de 2×	1×, 3×, 4×	A menudo acompañado de vibración axial.
Holgura mecánica	Armónicos múltiples 1× ("bosque" de armónicos)	1×, 2×, 3×, 4×, 5×...	Pueden aparecer subarmónicos (0,5×, 1,5×) en 1/2x, 3/2x, etc. debido a grietas.
Defecto del cojinete	Picos en frecuencias no sincrónicas (BPFO, BPFI, etc.)	Armónicos múltiples de frecuencias de defectos	Suele ser visible como bandas laterales alrededor de los picos. Suena como "ruido" en el rango de alta frecuencia.
Defecto de engranaje	Alta frecuencia de engranajes (GMF) y sus armónicos	Bandas laterales alrededor de GMF a 1x	Indica desgaste, daño en los dientes o excentricidad.

A continuación, desglosaremos cada uno de estos defectos en detalle.

3.1. Desequilibrio: el problema más común

Causa física: El desequilibrio se produce cuando el centro de masas de una pieza giratoria (rotor) no coincide con su eje geométrico de rotación. Esto crea un punto de peso que, durante la rotación, genera una fuerza centrífuga que actúa en dirección radial y se transmite a los cojinetes y la cimentación.

Firmas espectrales: La señal principal es un pico de alta amplitud estrictamente en la frecuencia de rotación (1x). La vibración es predominantemente radial. Existen dos tipos principales de desequilibrio:

Desequilibrio estático (un plano)

Descripción del espectro: El espectro está completamente dominado por un único pico en la frecuencia de rotación fundamental (1x). La vibración es sinusoidal, con energía mínima en otras frecuencias.

Breve descripción de los componentes espectrales: Principalmente un fuerte componente de frecuencia rotacional 1x. Pocos o ningún armónico superior (un tono 1x puro).

Característica clave: Gran amplitud de 1x en todas las direcciones radiales. La vibración en ambos rodamientos está en fase (sin diferencia de fase entre ambos extremos). Se observa con frecuencia un desfase de aproximadamente 90° entre las mediciones horizontales y verticales en el mismo rodamiento.

Desequilibrio dinámico (dos planos/pareja)

Descripción del espectro: El espectro también muestra un pico dominante de frecuencia de una vez por revolución (1x), similar al desequilibrio estático. La vibración se produce a la velocidad de rotación, sin un contenido significativo de frecuencias altas si el desequilibrio es el único problema.

Breve descripción de los componentes espectrales: Componente dominante de 1x RPM (a menudo con oscilación del rotor). Generalmente, no se presentan armónicos superiores, a menos que existan otras fallas.

Característica clave: 1x vibración en cada rodamiento es desfasado Existe una diferencia de fase de aproximadamente 180° entre la vibración en ambos extremos del rotor (lo que indica un desequilibrio de par). El fuerte pico 1x con esta relación de fase es señal de desequilibrio dinámico.

Qué hacer: Si el espectro indica desequilibrio, se debe realizar un procedimiento de equilibrado. Para desequilibrio estático, basta con el equilibrado en un solo plano (sección 7.4 del manual); para desequilibrio dinámico, con el equilibrado en dos planos (sección 7.5 del manual).

3.2. Desalineación del eje: una amenaza oculta

Causa física: La desalineación se produce cuando los ejes de rotación de dos ejes acoplados (p. ej., el eje del motor y el eje de la bomba) no coinciden. Cuando los ejes desalineados giran, se generan fuerzas cíclicas en el acoplamiento y los cojinetes, lo que provoca vibración.

Desalineación paralela (ejes descentrados)

Descripción del espectro: El espectro de vibración presenta una energía elevada en la fundamental (1x) y sus armónicos 2x y 3x, especialmente en la dirección radial. Normalmente, el componente 1x es dominante con desalineación presente, acompañado de un componente 2x notable.

Breve descripción de los componentes espectrales: Contiene picos significativos a frecuencias de rotación del eje de 1x, 2x y 3x. Estos aparecen predominantemente en mediciones de vibración radial (perpendicular al eje).

Característica clave: Una vibración radial alta de 1x y 2x es indicativa. Con frecuencia se observa una diferencia de fase de 180° entre las mediciones de vibración radial en lados opuestos del acoplamiento, lo que la distingue de un desequilibrio puro.

Desalineación angular (ejes inclinados)

Descripción del espectro: El espectro de frecuencias muestra fuertes armónicos de la velocidad del eje, destacando un componente prominente de velocidad de funcionamiento 2x, además de 1x. Se observa vibración a 1x, 2x (y a menudo 3x), siendo significativa la vibración axial (a lo largo del eje).

Breve descripción de los componentes espectrales: Picos notables a 1x y 2x (y a veces 3x) de la velocidad de funcionamiento. El componente 2x suele ser igual o mayor que el 1x. Estas frecuencias son pronunciadas en el espectro de vibración axial (a lo largo del eje de la máquina).

Característica clave: Amplitud relativamente alta del segundo armónico (2x) en comparación con 1x, combinada con una fuerte vibración axial. Las mediciones axiales a ambos lados del acoplamiento presentan un desfase de 180°, un indicio de desalineación angular.

Qué hacer: El balanceo no servirá de nada. Detenga la unidad y realice un procedimiento de alineación de ejes con herramientas especializadas.

3.3. Holgura mecánica: "Traqueteo" en la máquina

Causa física: Este defecto se asocia con una pérdida de rigidez en las conexiones estructurales: pernos sueltos, grietas en la cimentación y mayor holgura en los asientos de los cojinetes. Debido a esta holgura, se producen impactos que generan un patrón de vibración característico.

Flojedad mecánica (flojedad de componentes)

Descripción: El espectro es rico en componentes de frecuencia de la velocidad de rotación. Aparece un amplio rango de múltiplos enteros de 1x (desde 1x hasta órdenes superiores, como ~10x) con amplitudes significativas. En algunos casos, también pueden aparecer frecuencias subarmónicas (p. ej., 0,5x).

Componentes espectrales: Predominan múltiples componentes de frecuencia de la velocidad de rotación (1x, 2x, 3x... hasta ~10x). En ocasiones, también pueden presentarse componentes de frecuencia fraccionarios (semienteros) a 1/2x, 3/2x, etc., debido a impactos repetidos.

Característica clave: La distintiva "serie de picos" en el espectro: numerosos picos uniformemente espaciados a frecuencias que son múltiplos enteros de la velocidad de rotación. Esto indica una pérdida de rigidez o un ensamblaje incorrecto de las piezas, lo que provoca impactos repetidos. La presencia de muchos armónicos (y posiblemente subarmónicos semienteros) es un indicador clave.

Holgura estructural (holgura de base/montaje)

Descripción: En el espectro de vibración, la vibración a la frecuencia fundamental o doble rotacional suele predominar. Generalmente, se observa un pico en 1x y/o 2x. Los armónicos superiores (superiores a 2x) suelen tener amplitudes mucho menores en comparación con estos armónicos principales.

Componentes espectrales: Presenta principalmente componentes de frecuencia a velocidades del eje de 1x y 2x. Otros armónicos (3x, 4x, etc.) suelen estar ausentes o ser insignificantes. El componente 1x o 2x puede predominar según el tipo de holgura (p. ej., un impacto por revolución o dos impactos por revolución).

Característica clave: Picos notablemente altos de 1x o 2x (o ambos) en relación con el resto del espectro, lo que indica holgura en los cojinetes o la estructura. La vibración es más intensa en dirección vertical si la máquina está montada de forma suelta. Uno o dos picos dominantes de orden bajo con una pequeña cantidad de armónicos de orden alto son característicos de holgura estructural o de cimentación.

Qué hacer: Es necesaria una inspección exhaustiva de la unidad. Revise todos los pernos de fijación accesibles (rodamientos, carcasa). Inspeccione el bastidor y la base para detectar grietas. Si hay holgura interna (por ejemplo, en el asiento del rodamiento), podría ser necesario desmontar la unidad.

3.4. Defectos en los rodamientos: Alerta temprana

Causa física: Aparición de defectos (picaduras, desconchados, desgaste) en las superficies de rodadura (anillo interior, anillo exterior, elementos rodantes) o en la jaula. Cada vez que un elemento rodante rueda sobre un defecto, se produce un breve impulso de impacto. Estos impulsos se repiten con una frecuencia específica, característica de cada elemento del rodamiento.

Firmas espectrales: Los defectos en los rodamientos aparecen como picos a frecuencias no síncronas, es decir, a frecuencias que no son múltiplos enteros de la frecuencia de rotación (1x). Estas frecuencias (BPFO: frecuencia de defectos en la pista exterior, BPFI: pista interior, BSF: elemento rodante, FTF: jaula) dependen de la geometría del rodamiento y la velocidad de rotación. Para un diagnóstico principiante, no es necesario calcular sus valores exactos. Lo fundamental es aprender a reconocer su presencia en el espectro.

Defecto de la pista exterior

Descripción del espectro: El espectro de vibración presenta una serie de picos que corresponden a la frecuencia del defecto de la pista exterior y sus armónicos. Estos picos suelen encontrarse a frecuencias más altas (no múltiplos enteros de la rotación del eje) e indican cada vez que un elemento rodante pasa sobre el defecto de la pista exterior.

Breve descripción de los componentes espectrales: Existen múltiples armónicos de la frecuencia de paso de bola (BPFO) de la pista exterior. Normalmente, se pueden observar de 8 a 10 armónicos de BPFO en el espectro de una falla pronunciada de la pista exterior. La separación entre estos picos es igual a la BPFO (una frecuencia característica determinada por la geometría y la velocidad del rodamiento).

Característica clave: Un tren distintivo de picos en el BPFO y sus armónicos sucesivos es la señal. La presencia de numerosos picos de alta frecuencia uniformemente espaciados (BPFO, 2xBPFO, 3xBPFO, etc.) indica claramente un defecto en el rodamiento de la pista exterior.

Defecto de pista interna

Descripción del espectro: El espectro de una falla en la pista interna muestra varios picos prominentes en la frecuencia del defecto y sus armónicos. Además, cada uno de estos picos de frecuencia de falla suele ir acompañado de picos de banda lateral espaciados a la frecuencia de velocidad de funcionamiento (1x).

Breve descripción de los componentes espectrales: Contiene múltiples armónicos de la frecuencia de paso de bola de la pista interna (BPFI), a menudo del orden de 8 a 10 armónicos. Estos picos de BPFI se modulan típicamente por bandas laterales a ±1 x RPM, lo que significa que junto a cada armónico de BPFI aparecen picos laterales más pequeños, separados del pico principal por una cantidad igual a la frecuencia de rotación del eje.

Característica clave: La señal reveladora es la presencia de armónicos de frecuencia de defecto de la pista interna (BPFI) con un patrón de banda lateral. Las bandas laterales, espaciadas a la velocidad del eje alrededor de los armónicos BPFI, indican que el defecto de la pista interna se carga una vez por revolución, lo que confirma un problema en la pista interna y no en la externa.

Defecto del elemento rodante (bola/rodillo)

Descripción del espectro: Un defecto en un elemento rodante (bola o rodillo) produce vibración a la frecuencia de giro del elemento rodante y sus armónicos. El espectro mostrará una serie de picos que no son múltiplos enteros de la velocidad del eje, sino múltiplos de la frecuencia de giro de la bola/rodillo (BSF). Uno de estos picos armónicos suele ser significativamente mayor que los demás, lo que refleja la cantidad de elementos rodantes dañados.

Breve descripción de los componentes espectrales: Aparecerán picos en la frecuencia fundamental de defecto del elemento rodante (BSF) y sus armónicos. Por ejemplo, BSF, 2xBSF, 3xBSF, etc. Cabe destacar que el patrón de amplitud de estos picos puede indicar el número de elementos dañados; por ejemplo, si el segundo armónico es el más grande, podría indicar que dos bolas/rodillos presentan astillas. A menudo, esto se acompaña de vibración en las frecuencias de falla de la pista, ya que el daño del elemento rodante también suele provocar daños en la pista.

Característica clave: La presencia de una serie de picos espaciados por la frecuencia de giro del elemento rodante (BSF) en lugar de por la frecuencia de rotación del eje identifica un defecto en el elemento rodante. Una amplitud particularmente alta del armónico N de la BSF suele indicar que N elementos están dañados (p. ej., un pico 2xBSF muy alto podría indicar dos bolas con defectos).

Defecto de jaula (Jaula de rodamiento/FTF)

Descripción del espectro: Un defecto en la jaula (separador) de un rodamiento produce vibración a la frecuencia de rotación de la jaula (FFT) y sus armónicos. Estas frecuencias suelen ser subsincrónicas (por debajo de la velocidad del eje). El espectro mostrará picos en FTF, 2xFTF, 3xFTF, etc., y a menudo interacción con otras frecuencias del rodamiento debido a la modulación.

Breve descripción de los componentes espectrales: Picos de baja frecuencia correspondientes a la frecuencia de rotación de la jaula (FTF) y sus múltiplos enteros. Por ejemplo, si la FTF ≈ 0,4x de la velocidad del eje, se pueden observar picos a ~0,4x, ~0,8x, ~1,2x, etc. En muchos casos, un defecto de jaula coexiste con defectos de carrera, por lo que la FTF puede modular las señales de defectos de carrera, generando frecuencias de suma/diferencia (bandas laterales alrededor de las frecuencias de carrera).

Característica clave: Uno o más picos subarmónicos (por debajo de 1x) alineados con la velocidad de rotación de la jaula del rodamiento (FTF) indican un problema en la jaula. Esto suele aparecer junto con otras indicaciones de fallo del rodamiento. La característica clave es la presencia de FTF y sus armónicos en el espectro, lo cual es poco común a menos que la jaula esté fallando.

Qué hacer: La aparición de frecuencias en los rodamientos es una llamada a la acción. Es necesario intensificar la supervisión de esta unidad, verificar el estado de lubricación y planificar el reemplazo de los rodamientos lo antes posible.

3.5. Fallas en los engranajes

Excentricidad del engranaje/Eje doblado

Descripción del espectro: Esta falla modula la vibración del engranaje. En el espectro, el pico de frecuencia de engranaje (GMF) está rodeado de picos de banda lateral espaciados a la frecuencia de rotación del eje del engranaje (1x RPM del engranaje). Con frecuencia, la vibración del engranaje, equivalente a 1x velocidad de funcionamiento, también aumenta debido al efecto de desequilibrio de la excentricidad.

Breve descripción de los componentes espectrales: Aumento notable de la amplitud en la frecuencia de engrane del engranaje y sus armónicos inferiores (p. ej., 1x, 2x, 3x GMF). Aparecen bandas laterales claras alrededor de la GMF (y, a veces, alrededor de sus armónicos) a intervalos iguales a 1x la velocidad de rotación del engranaje afectado. La presencia de estas bandas laterales indica una modulación de amplitud de la frecuencia de engrane por la rotación del engranaje.

Característica clave: La frecuencia de engranaje con bandas laterales pronunciadas a una frecuencia de engranaje 1x es su característica distintiva. Este patrón de bandas laterales (picos equidistantes alrededor del GMF según la velocidad de funcionamiento) indica claramente la excentricidad del engranaje o un eje doblado. Además, la vibración fundamental (1x) del engranaje puede ser más alta de lo normal.

Desgaste o daño de los dientes del engranaje

Descripción del espectro: Las fallas en los dientes de engranaje (como dientes desgastados o rotos) producen un aumento de la vibración en la frecuencia de engrane y sus armónicos. El espectro suele mostrar múltiples picos de GMF (1xGMF, 2xGMF, etc.) de gran amplitud. Además, aparecen numerosas frecuencias de banda lateral alrededor de estos picos de GMF, espaciadas por la frecuencia de rotación del eje. En algunos casos, también se puede observar la excitación de las frecuencias propias del engranaje (resonancias) con bandas laterales.

Breve descripción de los componentes espectrales: Picos elevados en la frecuencia de engrane del engranaje (frecuencia de engrane de los dientes) y sus armónicos (por ejemplo, 2xGMF). Alrededor de cada armónico principal de GMF, se observan picos de banda lateral separados por una velocidad de funcionamiento de 1x. El número y el tamaño de las bandas laterales alrededor de los componentes de GMF 1x, 2x y 3x tienden a aumentar con la gravedad del daño en los dientes. En casos graves, pueden aparecer picos adicionales correspondientes a las frecuencias de resonancia del engranaje (con sus propias bandas laterales).

Característica clave: La característica distintiva son los múltiples armónicos de frecuencia de malla de engranajes de alta amplitud, acompañados de densos patrones de bandas laterales. Esto indica un paso irregular de los dientes debido al desgaste o a la rotura de un diente. Un engranaje muy desgastado o dañado mostrará extensas bandas laterales (a intervalos de 1x la velocidad del engranaje) alrededor de los picos de frecuencia de malla, lo que lo distingue de un engranaje en buen estado (que presentaría un espectro más limpio, concentrado en la frecuencia de malla).

Qué hacer: La aparición de frecuencias relacionadas con los trenes de engranajes requiere mayor atención. Se recomienda revisar el estado del aceite de la caja de engranajes para detectar partículas metálicas y programar una inspección para evaluar el desgaste o daño de los dientes.

Es importante comprender que, en condiciones reales, las máquinas rara vez presentan una sola falla. Con frecuencia, el espectro es una combinación de signos de varios defectos, como desequilibrio y desalineación. Esto puede resultar confuso para un diagnosticador principiante. En tales casos, se aplica una regla simple: abordar primero el problema correspondiente al pico de mayor amplitud. A menudo, una falla grave (por ejemplo, una desalineación severa) causa problemas secundarios, como un mayor desgaste de los rodamientos o el aflojamiento de los sujetadores. Al eliminar la causa raíz, se puede reducir significativamente la manifestación de defectos secundarios.

Sección 4: Recomendaciones prácticas y próximos pasos

Tras dominar los fundamentos de la interpretación del espectro, ha dado el primer y más importante paso. Ahora es necesario integrar este conocimiento en su práctica diaria de mantenimiento. Esta sección se dedica a cómo pasar de mediciones puntuales a un enfoque sistemático y cómo utilizar los datos obtenidos para tomar decisiones informadas.

4.1. De la medición única al seguimiento: El poder de las tendencias

Un único espectro es simplemente una instantánea del estado de la máquina en un momento dado. Puede ser muy informativo, pero su verdadero valor se revela al compararlo con mediciones anteriores. Este proceso se denomina monitorización de la condición o análisis de tendencias.

La idea es muy sencilla: en lugar de evaluar el estado de la máquina por valores absolutos de vibración («bueno» o «malo»), se monitoriza cómo estos valores cambian con el tiempo. Un aumento lento y gradual de la amplitud a una frecuencia determinada indica un desgaste sistemático, mientras que un aumento repentino es una señal de alarma que indica la rápida evolución de un defecto.

Consejo práctico:

• Crear un espectro de línea base: Realice una medición exhaustiva en equipos nuevos, recién reparados o en buen estado. Guarde estos datos (espectros y valores numéricos) en el archivo del programa Balanset-1A. Este es su punto de referencia para el estado de esta máquina.
• Establecer periodicidad: Determine la frecuencia con la que realizará las mediciones de control. Para equipos críticos, puede ser quincenal; para equipos auxiliares, mensual o trimestral.
• Garantizar la repetibilidad: Cada vez, realice las mediciones en los mismos puntos, en las mismas direcciones y, si es posible, bajo las mismas condiciones de funcionamiento de la máquina (carga, temperatura).
• Comparar y analizar: Tras cada nueva medición, compare el espectro obtenido con el valor de referencia y los anteriores. Preste atención no solo a la aparición de nuevos picos, sino también al aumento de amplitud de los existentes. Un aumento brusco de la amplitud de cualquier pico (por ejemplo, el doble en comparación con la medición anterior) es una señal fiable de un defecto en desarrollo, incluso si el valor absoluto de vibración se mantiene dentro de los límites aceptables según las normas ISO.

4.2. ¿Cuándo equilibrar y cuándo buscar otra causa?

El objetivo final del diagnóstico no es solo encontrar un defecto, sino tomar la decisión correcta sobre las acciones necesarias. Con base en el análisis del espectro, se puede construir un algoritmo de toma de decisiones simple y eficaz.

Algoritmo de acción basado en análisis del espectro:

1. Obtenga un espectro de alta calidad utilizando Balanset-1A, preferiblemente en modo "Gráficos" (F8), tomando medidas en dirección radial y axial.
2. Identifique el pico con mayor amplitud. Esto indica el problema principal que debe abordarse primero.
3. Determinar el tipo de falla por la frecuencia de este pico:
   • Si domina el pico 1x: La causa más probable es el desequilibrio.
     Acción: Realice un procedimiento de equilibrio dinámico utilizando la funcionalidad del dispositivo Balanset-1A.
   • Si domina el pico 2x (especialmente si es alto en la dirección axial): La causa más probable es la desalineación del eje.
     Acción: El balanceo es ineficaz. Es necesario detener la unidad y alinear los ejes.
   • Si se observa un "bosque" de muchos armónicos (1x, 2x, 3x,...): La causa más probable es la holgura mecánica.
     Acción: Realice una inspección visual. Revise y apriete todos los pernos de montaje. Inspeccione el chasis y la base para detectar grietas.
   • Si los picos no sincrónicos predominan en el rango de frecuencia media o alta: La causa más probable es un defecto del rodamiento.
     Acción: Revise la lubricación de la unidad de rodamientos. Comience a planificar el reemplazo de los rodamientos. Aumente la frecuencia de monitoreo de esta unidad para monitorear la tasa de desarrollo de fallas.
   • Si la frecuencia de malla de engranajes (GMF) con bandas laterales domina: La causa más probable es un defecto del engranaje.
     Acción: Revise el estado del aceite de la caja de cambios. Programe una inspección para evaluar el desgaste o daño de los dientes.

Este sencillo algoritmo permite pasar del análisis abstracto a acciones de mantenimiento concretas y específicas, que es el objetivo final de todo trabajo de diagnóstico.

Conclusión

El dispositivo Balanset-1A, diseñado originalmente como una herramienta especializada para el balanceo, posee un potencial significativamente mayor. Su capacidad para obtener y visualizar espectros de vibración lo convierte en un potente analizador de vibraciones de nivel básico. Este artículo pretende servir de puente entre las capacidades operativas del dispositivo descritas en el manual y los conocimientos fundamentales necesarios para interpretar los datos obtenidos en las sesiones de análisis de vibraciones.

Dominar las habilidades básicas del análisis de espectro no se trata solo de estudiar teoría, sino de adquirir una herramienta práctica para aumentar la eficiencia del trabajo. Comprender cómo diversas fallas (desequilibrio, desalineación, holgura y defectos en los rodamientos) se manifiestan como "huellas" únicas en el espectro de vibración permite observar el interior de una máquina en funcionamiento sin desmontarla.

Conclusiones clave de esta guía:

• La vibración es información. Cada pico del espectro transporta información sobre un proceso específico que ocurre en el mecanismo.
• FFT es tu traductor. La Transformada Rápida de Fourier traduce el lenguaje complejo y caótico de la vibración al lenguaje simple y comprensible de las frecuencias y amplitudes.
• El diagnóstico es reconocimiento de patrones. Al aprender a identificar patrones espectrales característicos de los principales defectos, puede determinar de forma rápida y precisa la causa raíz del aumento de la vibración.
• Las tendencias son más importantes que los valores absolutos. El seguimiento periódico y la comparación de los datos actuales con los datos de referencia son la base de un enfoque predictivo que permite identificar los problemas en la etapa más temprana.

El camino para convertirse en un analista de vibraciones seguro y competente requiere tiempo y práctica. No dude en experimentar, recopilar datos de diversos equipos y crear su propia biblioteca de espectros de salud y de enfermedad. Esta guía le ha proporcionado un mapa y una brújula. Utilice Balanset-1A no solo para tratar los síntomas mediante el balanceo, sino también para realizar un diagnóstico preciso. Este enfoque le permitirá aumentar significativamente la fiabilidad de sus equipos, reducir el número de paradas de emergencia y alcanzar un nivel de mantenimiento cualitativamente superior.