¿Qué es un diagrama de Campbell?

Un diagrama de Campbell (también llamado diagrama de interferencia) representa gráficamente las frecuencias de excitación (armónicos de velocidad de marcha) frente a las frecuencias naturales. Donde las líneas armónicas se cruzan con las líneas de frecuencia natural, existe una resonancia potencial o velocidad crítica.

¿Qué son los órdenes armónicos?

Los órdenes armónicos representan múltiplos de la velocidad de rotación. 1× es el fundamental (1 por revolución), 2× es dos veces por revolución (común para desalineación) y los órdenes superiores se relacionan con el paso de la cuchilla, el engranaje, etc.

¿Cómo encuentro velocidades críticas a partir del diagrama?

Las velocidades críticas se producen donde las líneas de orden armónico intersecan las líneas de frecuencia natural. Las RPM de cruce son = fn × 60 / orden, donde fn es la frecuencia natural en Hz y orden es el número armónico.

¿Por qué son peligrosas las velocidades críticas?

A velocidades críticas, una excitación armónica coincide con una frecuencia natural, lo que provoca resonancia. Esto provoca una vibración amplificada, posibles daños estructurales y un desgaste acelerado de los rodamientos y componentes.

¿Cómo puedo evitar velocidades críticas?

Asegúrese de que la velocidad de operación se encuentre al menos a un 20% de distancia de cualquier velocidad crítica. Las opciones incluyen modificar las frecuencias naturales (modificaciones de rigidez/masa), añadir amortiguación o ajustar el rango de velocidad de operación.

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Calculadora de diagrama de Campbell

Representar la interferencia entre los órdenes de excitación armónica y las frecuencias naturales. Identificar los puntos de cruce de velocidad crítica para maquinaria rotativa.

Hasta 5 frecuencias naturales Armónicos 1×–10× Velocidades críticas

Cruces de velocidad crítica

Total de cruces en el rango de velocidad

—

Rango de velocidad

—

Frecuencias naturales

—

Diagrama de Campbell

Principio del diagrama de Campbell

El diagrama de Campbell representa gráficamente la frecuencia de excitación en función de la velocidad de rotación. Para cada orden armónico k, la frecuencia de excitación a velocidad n es:

Un cruce (velocidad crítica) ocurre cuando una excitación armónica coincide con una frecuencia natural:

Órdenes armónicos comunes

Orden (armónico)	Fuente
1×	Desequilibrio, curvatura del rotor, excentricidad
2×	Desalineación, cojinete elíptico, holgura
3×	Desalineación (grave), defectos de acoplamiento
k× (paso de álabe)	Número de álabes × RPM
k× (engrane de dientes)	Número de dientes × RPM

Ejemplo práctico

Ejemplo: bomba centrífuga

Dada: F_n1 = 25 Hz, f_n2 = 48 Hz, Armónicos: 1×, 2×, 3×

1× cruce en f_n1: RPM = 25 × 60 / 1 = 1500 rpm

2× cruce en f_n1: RPM = 25 × 60 / 2 = 750 rpm

1× cruce en f_n2: RPM = 48 × 60 / 1 = 2880 rpm

⚠️ Nota: Mantenga la velocidad de funcionamiento al menos un 20% alejada de cualquier velocidad crítica. Si debe superarse una velocidad crítica durante la aceleración, atraviese la zona de resonancia con rapidez.

Un diagrama de Campbell representa las frecuencias de excitación (armónicos de la velocidad de giro) frente a las frecuencias naturales. Las intersecciones indican posibles resonancias — velocidades críticas donde puede producirse una vibración amplificada.

Los órdenes armónicos son múltiplos de la frecuencia de rotación del eje. 1× = una vez por revolución (desequilibrio), 2× = dos veces por revolución (desalineación); los órdenes superiores se relacionan con el paso de álabes, engrane de dientes, etc.

Velocidad crítica en RPM = f_n × 60 / orden. Por ejemplo, si f_n = 50 Hz y el orden = 2×, la velocidad crítica = 50 × 60 / 2 = 1500 RPM.

En las velocidades críticas, la frecuencia de excitación coincide con una frecuencia natural, provocando resonancia, vibración amplificada, posibles daños estructurales y un desgaste acelerado de los rodamientos.

Mantenga un margen de separación de al menos el 20%. Opciones: modificar la rigidez/masa (desplazar las frecuencias naturales), añadir amortiguamiento, modificar el rango de velocidad operativa o atravesar la resonancia rápidamente durante el arranque o la parada.

Los procedimientos descritos en esta página fueron desarrollados y probados en campo por el equipo de Vibromera utilizando el Balanset-1A, un equilibrador portátil de dos canales y analizador de vibraciones para el equilibrado de rotores in situ.