Comprensión de los subarmónicos

1. Definición: ¿Qué es un subarmónico?

A Subarmónico es un componente de frecuencia en una vibración espectro que ocurre en una fracción entera de una frecuencia de forzamiento fundamental. En el análisis de maquinaria, esa frecuencia fundamental es casi siempre la velocidad de carrera (1X).

Los subarmónicos aparecen en frecuencias como 1/2X, 1/3X, 1/4X, etc., y también se denominan subsincrónico Vibraciones porque se producen a una frecuencia inferior a la velocidad síncrona principal (1X). La presencia de una serie de subarmónicos (p. ej., 1/2X, 3/2X, 5/2X) es un signo clásico de fallos específicos de la máquina.

2. Causas primarias de los subarmónicos

Los subarmónicos no son tan comunes como los armónicos (2X, 3X), pero cuando aparecen, a menudo son un fuerte indicador de uno de los siguientes problemas:

a) Flojedad mecánica

Esta es la causa más común de subarmónicos, en particular el componente 1/2X. Cuando un componente está suelto, como un rodamiento en su alojamiento o un perno de montaje suelto, puede producir un efecto de rebote o traqueteo no lineal. Este tipo de impacto puede excitar el sistema de tal manera que responde a una frecuencia que es la mitad de la frecuencia de forzamiento principal (1X).

Un espectro que muestra un pico 1X acompañado de una serie de subarmónicos a 1/2X, 3/2X (1,5X), 5/2X (2,5X), etc., es un claro indicio de una holgura estructural grave. Esta holgura permite impactos que ocurren prácticamente cada dos revoluciones del eje, generando la familia de picos 1/2X.

b) Inestabilidad del cojinete de diario

En máquinas con cojinetes de película fluida o de fricción, los subarmónicos son un indicador crítico de la inestabilidad de la película de aceite. Se trata de vibraciones autoexcitadas que surgen de la dinámica de la cuña de aceite que soporta el eje.

• Remolino de aceite: Este fenómeno suele ocurrir con una frecuencia de entre 0,42 y 0,48 veces la velocidad de funcionamiento. Se debe a que la propia película de aceite comienza a girar (remolino) dentro del espacio libre del rodamiento, empujando el eje. Suele presentarse un pico intenso y definido por debajo de 0,5 veces.
• Batidor de aceite: Esta es una forma más severa de inestabilidad que ocurre cuando la frecuencia del remolino de aceite coincide con la primera frecuencia natural del rotor (velocidad crítica). Cuando esto ocurre, la vibración puede volverse muy violenta y destructiva. La frecuencia se fija en la frecuencia natural y no cambia ni siquiera si se aumenta la velocidad de la máquina.

c) Otras causas

• Problemas con la transmisión por correa: Una correa desgastada o dañada a veces puede generar frecuencias subarmónicas relacionadas con la velocidad de rotación de la correa, que normalmente es menor que la velocidad de la polea motriz o conducida.
• Frecuencias de paso de cuchillas o paletas: En algunos casos con bombas o ventiladores, los picos subsincrónicos pueden estar relacionados con la turbulencia del flujo o condiciones de pérdida de velocidad rotatoria, que pueden no ser fracciones exactas de 1X, pero aún están por debajo de la velocidad de funcionamiento.

3. Análisis y confirmación

Al observar subarmónicos en un espectro, es crucial identificar la frecuencia exacta. Un pico de exactamente 0,50X probablemente esté relacionado con holgura. Un pico de 0,47X casi con certeza se debe a un remolino de aceite. La presencia de una serie completa (1/2X, 3/2X, etc.) confirma firmemente la holgura.

Analizando el forma de onda de tiempo También puede ser útil. La holgura suele indicar impacto o truncamiento, mientras que el remolino de aceite puede aparecer como una señal moduladora más compleja.

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