Comprensión de la aceleración en el análisis de vibraciones

Definición: ¿Qué es la aceleración por vibración?

Aceleración Es la tasa de cambio de la velocidad de un objeto con respecto al tiempo. En el contexto del análisis de vibraciones, es una medida fundamental que cuantifica la rapidez con la que cambia la velocidad de un componente vibrante. Mientras que el desplazamiento mide la distancia de movimiento de una pieza y la velocidad su velocidad, la aceleración se centra en las fuerzas que actúan sobre la pieza, lo que la hace especialmente sensible a eventos de alta frecuencia, como impactos y cambios bruscos de movimiento.

¿Por qué es importante la medición de la aceleración?

Medir la aceleración es crucial para un programa integral de monitoreo de condición, ya que es excelente para detectar fallas específicas de la máquina que otras mediciones podrían pasar por alto. Su importancia radica en varios factores clave:

• Detección de fallas de alta frecuencia: La aceleración es inherentemente más sensible a las vibraciones de alta frecuencia. Esto la convierte en el parámetro ideal para detectar fallas tempranas en rodamientos, problemas de engranajes y frecuencias de paso de álabes, ya que estos fenómenos suelen generar vibraciones de alta frecuencia.
• Relación directa con la fuerza: Según la segunda ley de Newton (Fuerza = Masa × Aceleración), la aceleración es directamente proporcional a las fuerzas dinámicas que actúan dentro de una máquina. Medir la aceleración proporciona una visión directa de las fuerzas que causan tensión y fatiga en los componentes.
• Amplio rango dinámico: Los acelerómetros, los sensores utilizados para medir la aceleración, pueden cubrir un rango muy amplio de frecuencias y amplitudes, lo que los hace versátiles para monitorear varios tipos de maquinaria.

Unidades y medidas

Unidades comunes

La aceleración de la vibración normalmente se expresa en una de dos unidades:

• gramo: Unidad adimensional que representa la aceleración debida a la gravedad terrestre. 1 g equivale aproximadamente a 9,81 m/s². El uso de «g» es común, ya que proporciona una medida estandarizada y relacionable de la intensidad de la vibración.
• m/s² (o mm/s²): La unidad SI estándar para la aceleración (metros por segundo al cuadrado).

¿Cómo se mide?

La aceleración se mide casi exclusivamente utilizando un acelerómetroEste es un transductor que convierte la fuerza mecánica de la vibración en una señal eléctrica proporcional. Los acelerómetros piezoeléctricos son los más comunes en la monitorización de condiciones industriales debido a su robustez, precisión y amplia respuesta en frecuencia.

Aplicaciones prácticas en el diagnóstico

En el diagnóstico, los datos de aceleración se utilizan para identificar problemas específicos:

• Defectos de los cojinetes: Los impactos generados por defectos microscópicos en pistas de rodamientos, rodillos o bolas crean pequeños picos de alta frecuencia. Las mediciones de aceleración, especialmente cuando se combinan con técnicas como Análisis de envolvente, son el método principal para detectar estas fallas en sus etapas más tempranas.
• Análisis de la caja de cambios: Las vibraciones de alta frecuencia provocadas por el engrane de los dientes de engranaje, así como los impactos de los dientes agrietados o rotos, son claramente visibles en el espectro de aceleración.
• Maquinaria de alta velocidad: Para equipos como turbinas y compresores de alta velocidad, la aceleración suele ser la medida de vibración general preferida porque las frecuencias dominantes caen en un rango donde es el parámetro más sensible.

Relación con la velocidad y el desplazamiento

El desplazamiento, la velocidad y la aceleración se relacionan matemáticamente mediante integración y diferenciación. Para una vibración sinusoidal simple:

• La velocidad es la integral de la aceleración.
• El desplazamiento es la integral de la velocidad.

Esto significa que, para la misma cantidad de energía vibracional, las amplitudes de aceleración serán naturalmente mayores a altas frecuencias, mientras que las amplitudes de desplazamiento serán mayores a bajas frecuencias. Por esta razón, los analistas eligen el parámetro de medición más adecuado al rango de frecuencia de la falla esperada.

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