Amplitud de vibración: un indicador clave del estado de la máquina
Amplitud de vibración es la medida de la intensidad o gravedad de la vibración — cuantifica “cuánto” se mueve una máquina y es uno de los parámetros más fundamentales en el monitorización de condición and machinery diagnóstico. Un cambio en la amplitud a lo largo del tiempo es muy frecuentemente la primera señal de un problema mecánico en desarrollo. La clara división de funciones que conviene recordar es la siguiente: frecuencia ayuda a diagnosticar el tipo del fallo, mientras que la amplitud ayuda a determinar su gravedad. Ambas juntas son las que convierten una señal bruta en una decisión.
1. Por qué es importante medir la amplitud
El seguimiento de la amplitud de vibración es la base de cualquier programa de mantenimiento predictivo programa. Un aumento de la amplitud se correlaciona directamente con un incremento de las fuerzas dinámicas que actúan sobre los componentes de una máquina — mayor amplitud implica mayor fuerza, mayor tensión y mayor acumulación de fatiga. El seguimiento de esos niveles permite al equipo de fiabilidad:
- Establecer una referencia: medir la amplitud en una máquina en buen estado conocido proporciona la base frente a la cual se juzgarán todas las lecturas futuras.
- Tendencia del estado de la máquina: la representación gráfica de la amplitud a lo largo del tiempo revela un deterioro progresivo mediante análisis de tendencias mucho antes de que se produzca un fallo.
- Set alarms: los umbrales de amplitud activan el alarma y warning levels que notifican al personal cuando el estado de una máquina ha empeorado de forma significativa.
- Evaluar la gravedad: la magnitud de la amplitud es un indicador directo de la gravedad de un problema, lo que permite al planificador priorizar una reparación sobre otra.
2. Diferentes formas de medir la amplitud
La vibración es una señal dinámica que varía en el tiempo, por lo que su amplitud puede cuantificarse de varias maneras distintas. Ninguna es “correcta” en sentido abstracto — el descriptor adecuado depende de la máquina y de la información que se desee obtener. Las tres medidas estándar se leen a partir del mismo forma de onda temporal pero responden a preguntas distintas.
Amplitud de pico (Pk)
En peak value es la amplitud máxima que alcanza la forma de onda en una dirección —positiva o negativa— desde su posición de cero o equilibrio. Las mediciones de pico son especialmente útiles para eventos de corta duración y alto impacto, como un diente de engranaje roto o un defecto de rodamiento, porque capturan la mayor excursión puntual. Indica el esfuerzo máximo o la fuerza máxima aplicada a un componente durante un ciclo de vibración, razón por la cual se prefiere para fallos impulsivos.
Amplitud de pico a pico (Pk-Pk)
En valor pico a pico es la distancia total que recorre la parte vibrante desde su pico positivo máximo hasta su pico negativo máximo, es decir, la excursión completa del movimiento. Se utiliza más frecuentemente para medir desplazamiento, donde resulta fundamental para evaluar holguras. Un ejemplo clásico: el desplazamiento de pico a pico del eje indica si un eje giratorio se mueve lo suficiente como para arriesgar el contacto con la carcasa estacionaria del cojinete, que es exactamente lo que un sonda de proximidad en grandes turbomáquinas.
Amplitud RMS (valor eficaz)
En RMS value es la medida más común y más útil de la severidad global de la vibración. Se calcula obteniendo la raíz cuadrada de la media de los valores al cuadrado de la forma de onda a lo largo del tiempo. Su principal ventaja es que se relaciona directamente con la contenido energético — y, por tanto, el poder destructivo — de la vibración. Dado que el valor RMS pondera la señal completa en lugar de un instante concreto, es mucho más estable y representativo del estado real de una máquina que un pico aislado. La mayoría de las normas internacionales, incluida la serie de severidad de vibración anteriormente numerada ISO 10816 y actualmente reemplazada por ISO 20816, especifican sus límites en RMS velocidad.
3. La relación entre Pk, Pk-Pk y RMS
Para una onda sinusoidal perfecta de una sola frecuencia, estos tres valores están vinculados por constantes simples:
Pico a pico = 2 × Pico
RMS = Pico / √2 ≈ 0,707 × Pico
En la maquinaria real, sin embargo, la señal rara vez es una sinusoide limpia. Es una mezcla compleja y no sinusoidal cargada de armónicos e impactos, y la relación ordenada de 0,707 deja de ser válida. La relación entre el pico y el RMS se convierte entonces en un diagnóstico en sí mismo: factor de cresta. Un factor de cresta elevado —un pico alto sobre un RMS moderado— apunta a fallos impulsivos como el daño incipiente en rodamientos, incluso cuando el RMS global sigue siendo aparentemente aceptable.
4. ¿Qué unidad de amplitud utilizar?
La amplitud puede expresarse como desplazamiento, velocidad o aceleración, y la mejor elección viene determinada por la frecuencia de interés. La razón es física: al diferenciar de desplazamiento a velocidad y de velocidad a aceleración, la señal se multiplica por la frecuencia en cada paso, de modo que cada unidad enfatiza una parte diferente del espectro.
- Desplazamiento (μm, mils): la mejor opción para vibraciones de baja frecuencia (por debajo de ~10 Hz), como el movimiento estructural o desequilibrio en máquinas de velocidad muy baja.
- Velocidad (mm/s, pulg/s): el indicador de uso general más adecuado en el rango medio (aproximadamente de 10 Hz a 1.000 Hz), donde se producen los fallos más comunes — desequilibrio y desalineación — en tiempo real. Por eso las normas de severidad se expresan en velocidad.
- Aceleración (g, m/s²): la mejor opción para vibraciones de alta frecuencia (por encima de ~1.000 Hz), como malla de engranajes y fallos de rodamientos.
Los instrumentos modernos realizan la conversión de forma transparente mediante integración y diferenciación, por lo que un único sensor de aceleración puede indicar cualquiera de las tres magnitudes; si necesita convertir un valor entre unidades manualmente, la Convertidor de unidades de vibración lo hace al instante.
5. Amplitud en el equilibrado práctico
La amplitud no es solo un indicador del estado de la máquina: es la magnitud que el técnico reduce activamente al equilibrar un rotor. Desequilibrio produce una vibración a la velocidad de giro (1×) cuya amplitud es proporcional al tamaño del punto pesado, por lo que reducir esa amplitud de 1× es la medida literal del éxito en un trabajo de equilibrado. En campo, un instrumento portátil de dos canales como el Balanset-1A lee la amplitud de 1× y su fase antes y después de una peso de prueba, calcula el coeficientes de influencia, y confirma que la amplitud residual se encuentra dentro del ISO 21940-11 grado de equilibrado elegido. Ver cómo la amplitud cae de una pasada a la siguiente — y se estabiliza por debajo de la tolerancia — es el equilibrado hecho visible.
6. Errores comunes con la amplitud
Algunos errores frecuentes convierten buenos sensores en lecturas engañosas:
- Mezcla de unidades o magnitudes: comparar una lectura de pico un día con una lectura RMS otro día carece de sentido. Compare siempre magnitudes equivalentes.
- Ignorar el factor de cresta: un valor RMS aparentemente normal puede ocultar un pico agudo y creciente provocado por un fallo incipiente en un rodamiento. Vigile ambos.
- Unidad incorrecta para la frecuencia: expresar un fallo de engranajes de alta frecuencia en desplazamiento, o un movimiento estructural lento en aceleración, entierra precisamente la señal que se está buscando.
- Amplificación de resonancia: una amplitud grande no siempre indica un fallo grave: puede significar una fuerza moderada que coincide con una frecuencia natural, inflando la lectura.
