Comprensión de los diagramas de cascada
Definición: ¿Qué es un gráfico de cascada?
Gráfico en cascada (también llamado diagrama de cascada, espectro 3D o mapa espectral) es una representación gráfica tridimensional que muestra cómo vibración espectros de frecuencia El gráfico muestra la variación en el tiempo, la velocidad u otra variable. La frecuencia se representa en el eje X, el tiempo o la velocidad en el eje Y, y la vibración en el eje Y. amplitud en el eje Z (normalmente representado como altura y/o intensidad de color). Múltiples espectros se apilan uno detrás del otro como cascadas, creando una visualización 3D que revela patrones invisibles en espectros 2D individuales.
Los diagramas de cascada son particularmente potentes para dinámica del rotor análisis (identificación) velocidades críticas (durante el arranque/parada) y para monitorizar la progresión de fallos a lo largo del tiempo (observando la aparición y el aumento de las frecuencias de defectos en los rodamientos). También se conocen como gráficos de cascada, utilizándose los términos indistintamente.
Construcción de parcelas en cascada
Ejes y dimensiones
- Eje X (horizontal): Frecuencia (Hz, CPM u órdenes)
- Eje Y (Profundidad): Se varía el tiempo, la velocidad o el parámetro
- Eje Z (Vertical/Color): Amplitud de vibración
- Perspectiva: Normalmente se ve desde un ángulo superior frontal para mayor claridad.
Tipos basados en la variable del eje Y
Cascada basada en la velocidad (arranque/desaceleración)
- El eje Y representa la velocidad de rotación (RPM).
- Generado durante puesta en marcha o descenso
- Más común para la identificación de velocidad crítica
- La velocidad suele aumentar de adelante hacia atrás.
Cascada basada en el tiempo
- El eje Y representa el tiempo del calendario
- Muestra la evolución del fallo a lo largo de días, semanas y meses.
- Útil para monitorizar fallos progresivos
- Medidas recientes en la parte trasera, medidas antiguas en la parte delantera
Cascada basada en carga
- El eje Y representa la carga o la potencia
- Muestra cómo cambia la vibración con la carga.
- Útil para equipos de carga variable
- Identifica fenómenos dependientes de la carga
Lectura e interpretación de diagramas de cascada
Características clave para identificar
Componentes de seguimiento de velocidad
- Aparecen como líneas diagonales (la frecuencia aumenta/disminuye con la velocidad)
- 1× Línea: Diagonal recta desde el origen (desequilibrio)
- 2× Línea: Diagonal más pronunciada (desalineación)
- Órdenes superiores: Diagonales aún más pronunciadas
Componentes de frecuencia fija
- Aparecen como líneas verticales (frecuencia constante independientemente de la velocidad)
- Frecuencias naturales: Características verticales a velocidades críticas
- Frecuencias eléctricas: 2× frecuencia de línea (120/100 Hz) aparece verticalmente
- Vibración externa: Frecuencias constantes procedentes de equipos cercanos
Identificación de velocidad crítica
- Donde la línea diagonal 1× cruza la característica de frecuencia natural vertical
- Se muestra como “pico de montaña” en la intersección
- Amplitud máxima a velocidad crítica
- Amplificación de resonancia visible
Aplicaciones
Análisis de velocidad crítica
- Identificar todas las velocidades críticas en el rango de operación
- Verifique los márgenes de separación de la velocidad de operación.
- Evaluar la amortiguación a partir de la nitidez máxima
- Comparar las velocidades críticas experimentales con las predichas.
- Su uso más común es en la puesta en marcha y la resolución de problemas.
Monitoreo de defectos en rodamientos
- Cascada temporal que muestra la aparición de la frecuencia de los rodamientos
- Mirar BPFO, BPFI, BSF Los picos aumentan con el tiempo
- El desarrollo armónico indica progresión
- Predecir el cronograma de fallas a partir de la tasa de crecimiento
Análisis de pedidos
- Eje de frecuencia en órdenes (múltiplos de la velocidad de funcionamiento) en lugar de Hz
- Los componentes síncronos de velocidad aparecen como líneas verticales
- Los componentes no síncronos aparecen en diagonal.
- Útil para equipos de velocidad variable
Visualización del desarrollo de fallas
- Observa cómo surgen nuevos picos de frecuencia.
- Observa cómo los picos existentes aumentan de amplitud.
- Observar el desarrollo armónico
- Visualizar la aparición de bandas laterales
Creación de diagramas de cascada efectivos
Recopilación de datos
- Porciones suficientes: Mínimo de 10 a 20 espectros para una visualización clara.
- Incremento constante: Espaciado uniforme en la variable del eje Y
- Resolución adecuada: Resolución de frecuencia suficiente para identificar picos
- Gama completa: Cubrir el rango operativo completo o el período de tendencia
Configuración de pantalla
- Escala de amplitud: Lineal o logarítmica según el rango de datos
- Mapa de colores: Elija colores que mejoren la visibilidad de las funciones
- Ángulo de perspectiva: Ajustar para mayor claridad (normalmente una elevación de 20-30°).
- Retención máxima: Algunos programas muestran la envolvente de picos para mayor claridad.
Ventajas y limitaciones
Ventajas
- Visualiza datos multidimensionales en un formato comprensible.
- Revela patrones invisibles en gráficos 2D
- Distingue entre componentes dependientes e independientes de la velocidad
- Visión integral del comportamiento dinámico
- Excelente para presentaciones e informes
Limitaciones
- Puede resultar confuso si hay demasiados componentes presentes.
- Se requiere experiencia para interpretarlo correctamente.
- Los detalles pueden quedar ocultos en la vista 3D.
- Resulta difícil extraer valores numéricos precisos.
- Complementa, pero no reemplaza, el análisis 2D
Los diagramas de cascada son potentes herramientas de visualización que añaden la dimensión del tiempo o la velocidad al análisis de frecuencia, revelando patrones dinámicos y progresiones que pasarían desapercibidos en las vistas espectrales estáticas. Dominar la interpretación de los diagramas de cascada —reconocer las características diagonales frente a las verticales, identificar las intersecciones de velocidad críticas y rastrear la progresión de fallos— es esencial para el análisis avanzado de vibraciones y la evaluación de la dinámica de rotores.
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