Frecuencia de paso de la cuchilla (BPF) en el análisis de vibraciones

Definición: ¿Qué es la frecuencia de paso de la cuchilla?

Frecuencia de paso de la cuchilla (BPF) Es un componente de frecuencia prominente presente en la señal de vibración de máquinas aerodinámicas e hidrodinámicas, como ventiladores, bombas, sopladores y compresores. Representa la velocidad a la que las aspas o álabes giratorios de un impulsor pasan por un punto estacionario, como un álabe de corte, un difusor o la ubicación de un sensor. Esta interacción crea una pulsación de presión distintiva para cada paso de aspa, lo que genera una señal de vibración con una frecuencia predecible.

Cómo calcular la frecuencia de pasada de la cuchilla

El BPF es fácil de calcular y es una función de la velocidad de rotación de la máquina y del número de palas en su impulsor o rotor.

La fórmula es:

BPF = Número de palas × Velocidad de rotación

Por ejemplo, un ventilador con 7 aspas girando a 1.800 RPM tendría un BPF de:

BPF = 7 aspas × 1.800 RPM = 12.600 CPM (ciclos por minuto)

Para convertir esto a Hertz (Hz), simplemente divídalo por 60:

BPF = 12,600 CPM / 60 = 210 Hz

¿Por qué es importante el BPF en el diagnóstico de máquinas?

La vibración en la frecuencia de paso de las aspas es una característica normal y esperada en cualquier máquina que mueva aire o fluido con aspas. Sin embargo, la *amplitud* de la vibración a esta frecuencia es un indicador crítico del estado mecánico y aerodinámico de la máquina. Un aumento significativo en la amplitud de la frecuencia de paso de las aspas, o la aparición de sus armónicos, suele indicar la aparición de problemas.

Problemas comunes indicados por una amplitud alta de BPF

La vibración elevada en 1xBPF o sus múltiplos (2xBPF, 3xBPF, etc.) puede ser un síntoma de varios problemas:

• Problemas aerodinámicos o hidráulicos: Un flujo irregular o turbulento en la entrada o salida de la máquina es una causa principal. Esto puede deberse a obstrucciones, conductos inadecuados o al funcionamiento de la máquina fuera de su Punto de Máxima Eficiencia (PME).
• Desequilibrio del rotor o impulsor: Si bien el desequilibrio se manifiesta principalmente a una velocidad de rotación de 1x, una distribución de masa no uniforme también puede generar una carga desigual en la cuchilla y un mayor BPF.
• Daños o desgaste de la cuchilla: Una cuchilla agrietada, doblada, astillada o erosionada interrumpirá las pulsaciones de presión uniformes, lo que provocará un aumento significativo en la vibración del BPF.
• Despejes inadecuados: Una posición excéntrica del rotor dentro de su carcasa, o una holgura incorrecta entre las puntas de las palas y la carcasa, pueden provocar grandes pulsaciones de presión cuando las palas pasan por el punto más estrecho.
• Resonancia estructural: Si el BPF o uno de sus armónicos excita una frecuencia natural de la estructura, la tubería o la base de la máquina, la vibración se amplificará considerablemente.

Armónicos de la frecuencia de paso de la cuchilla (2xBPF, 3xBPF)

La presencia de armónicos fuertes de BPF suele indicar un problema más grave o una pulsación más marcada y aguda en el flujo del fluido. Por ejemplo, un álabe muy doblado o una obstrucción significativa cerca del impulsor pueden generar un pulso de presión más agudo y menos sinusoidal, que se manifestará como múltiples armónicos en el espectro FFT.

Técnicas de análisis

El diagnóstico de problemas relacionados con la BPF implica:

1. Cálculo del BPF: En primer lugar, determine el BPF teórico basándose en el número de cuchillas y la velocidad conocidos.
2. Análisis del espectro: Examine el espectro FFT para identificar picos en 1xBPF y sus armónicos.
3. Tendencias: Compare la amplitud actual del factor de protección de la base (FBP) con los datos históricos. Un aumento repentino o gradual es una clara señal de deterioro.
4. Análisis de fase: Utilizando un analizador de doble canal, las lecturas de fase pueden ayudar a determinar si el problema está relacionado con el movimiento del rotor o con un problema estructural.

Al monitorear la frecuencia de paso de las cuchillas, los equipos de mantenimiento pueden obtener información valiosa sobre el estado de sus equipos rotativos críticos e identificar posibles fallas antes de que ocurran.

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