Amplitud de vibración: un indicador clave del estado de la máquina

Definición: ¿Qué es la amplitud de vibración?

Amplitud de vibración Es la medida de la intensidad o severidad de la vibración. Cuantifica la intensidad de la vibración de una máquina y es uno de los parámetros fundamentales utilizados en la monitorización del estado y el diagnóstico de maquinaria. Un cambio en la amplitud a lo largo del tiempo suele ser el primer indicio de un problema mecánico en desarrollo. Mientras que la frecuencia ayuda a diagnosticar el tipo de falla, la amplitud ayuda a determinar su gravedad.

La importancia de medir la amplitud

El seguimiento de la amplitud de la vibración es esencial para cualquier programa de mantenimiento predictivo. Un aumento de la amplitud se correlaciona directamente con un aumento de las fuerzas dinámicas que actúan sobre los componentes de una máquina. Monitorear estos niveles ayuda a:

• Establecer una línea base: La medición de la amplitud en una máquina en buen estado proporciona una base para futuras comparaciones.
• Salud de la máquina de tendencias: Al trazar lecturas de amplitud a lo largo del tiempo, los ingenieros pueden detectar un deterioro gradual mucho antes de que ocurra una falla.
• Establecer alarmas: Los niveles de amplitud se utilizan para establecer alarmas de alerta y peligro, notificando al personal cuando la condición de una máquina ha empeorado significativamente.
• Evaluar la gravedad: La magnitud de la amplitud es un indicador directo de la gravedad de un problema, lo que ayuda a priorizar las acciones de mantenimiento.

Diferentes formas de medir la amplitud

La vibración es una señal dinámica, y su amplitud puede cuantificarse de diversas maneras. La elección del método de medición depende del tipo de máquina y de la información buscada.

1. Amplitud de pico (Pk)

El valor pico es la amplitud máxima que alcanza la forma de onda de vibración en una dirección (positiva o negativa) desde su posición cero o de equilibrio. Las mediciones de pico son especialmente útiles para evaluar eventos de corta duración y alto impacto, como los causados por la rotura de un diente de engranaje o un defecto grave en un rodamiento. Indica la tensión o fuerza máxima aplicada a un componente durante un ciclo de vibración.

2. Amplitud de pico a pico (Pk-Pk)

El valor pico a pico es la distancia total que recorre el componente vibratorio desde su pico positivo máximo hasta su pico negativo máximo. Representa la excursión total o el movimiento total de la pieza. El valor pico a pico se utiliza con mayor frecuencia para medir desplazamiento, ya que es fundamental para evaluar las holguras. Por ejemplo, puede determinar si un eje giratorio se mueve lo suficiente como para arriesgarse a entrar en contacto con una carcasa de rodamiento estacionaria.

3. Amplitud RMS (raíz cuadrada media)

El valor RMS es la medida más común y útil para evaluar la severidad general de la vibración. Se calcula tomando la raíz cuadrada del promedio de los valores al cuadrado de la forma de onda a lo largo del tiempo. La principal ventaja del RMS es que está directamente relacionado con la contenido energético y el poder destructivo de la vibración. Un valor RMS considera la señal de vibración completa a lo largo del tiempo, no solo los picos máximos, lo que lo convierte en una medida mucho más estable y representativa del estado general de una máquina. La mayoría de las normas internacionales, como la ISO 10816, utilizan la velocidad RMS para especificar los límites de vibración.

Relación entre Pk, Pk-Pk y RMS

Para una onda sinusoidal perfecta, estos valores tienen una relación matemática simple:

• Pico a pico = 2 × Pico
• RMS = Pico / √2 ≈ 0,707 × Pico

Sin embargo, para las señales complejas no sinusoidales presentes en maquinaria real (que a menudo contienen impactos y armónicos), esta relación no se cumple. La relación entre el valor pico y el valor eficaz se conoce como factor de cresta, que puede ser una herramienta de diagnóstico útil.

¿Qué unidad de amplitud utilizar?

La amplitud se mide en unidades de desplazamiento, velocidad o aceleración, y la elección depende de la frecuencia de interés:

• Desplazamiento (μm, mils): Ideal para vibraciones de baja frecuencia (<10 Hz), como movimientos estructurales o desequilibrios en máquinas muy lentas.
• Velocidad (mm/s, pulg/s): El mejor indicador de uso general para frecuencias de rango medio (10 Hz a 1000 Hz), donde ocurren las fallas más comunes de la máquina, como desequilibrio y desalineación.
• Aceleración (g, m/s²): Ideal para vibraciones de alta frecuencia (>1000 Hz), como fallas en engranajes y cojinetes.

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