Comprensión del desplazamiento por vibración

Definición: ¿Qué es el desplazamiento en la vibración?

Desplazamiento Es una medida de la distancia total que recorre un objeto vibrante desde su posición de reposo (equilibrio). Cuantifica la distancia que recorre un componente. Como la representación más directa del movimiento vibratorio, el desplazamiento es un parámetro fundamental en el análisis de vibraciones, especialmente para aplicaciones de baja frecuencia y para evaluar holguras mecánicas.

Por qué y cuándo medir el desplazamiento

Si bien la velocidad es el parámetro más común para el estado general de la máquina, el desplazamiento es la medida preferida en varios escenarios críticos específicos:

• Análisis de baja frecuencia: La energía de vibración es proporcional al desplazamiento a frecuencias muy bajas. En maquinaria de baja velocidad (normalmente inferior a 600 RPM o 10 Hz), como ventiladores grandes, torres de refrigeración y máquinas papeleras, el desplazamiento es el indicador más sensible y representativo de la intensidad de la vibración.
• Evaluación de autorizaciones: El desplazamiento proporciona una medición directa del movimiento físico de una pieza. Esto es crucial para determinar si un eje giratorio tiene suficiente holgura para evitar el roce con componentes estacionarios, como cojinetes o sellos.
• Deflexión estructural: Al analizar el movimiento de estructuras como bases, marcos o tuberías, se utiliza el desplazamiento para comprender las formas del modo y garantizar que las deflexiones estén dentro de los límites de diseño.
• Equilibrado de rotores de baja velocidad: Durante el equilibrado de rotores grandes y de movimiento lento, a menudo se utilizan mediciones de desplazamiento para determinar la cantidad de desequilibrio.

Unidades y medidas

Unidades comunes

El desplazamiento por vibración normalmente se expresa en una de dos unidades:

• Milésimas: El estándar de la industria en los Estados Unidos, donde 1 mil equivale a una milésima de pulgada (0,001″).
• Micrómetros (µm): La unidad estándar del SI, donde 1 micrómetro equivale a una millonésima parte de un metro. (1 mil ≈ 25,4 µm).

El desplazamiento casi siempre se mide en Pico a pico (Pk-Pk) unidades, ya que este valor representa el recorrido total del componente, que es el factor más importante para el análisis de holgura.

¿Cómo se mide?

El desplazamiento se puede medir de varias maneras:

1. Sondas de proximidad: Este es el método más común para medir la vibración de un eje. Una sonda de corrientes de Foucault sin contacto se monta en una pieza fija y mide la distancia variable entre su punta y el eje giratorio. Esto mide directamente el desplazamiento relativo del eje.
2. Integración desde acelerómetros: Un acelerómetro estándar mide la aceleración. Su señal puede integrarse electrónicamente una vez para obtener la velocidad y otra para obtener el desplazamiento. Esta es una característica común en los colectores de datos modernos, pero puede ser propensa a ruido y errores a frecuencias muy bajas.
3. Sensores de desplazamiento láser: Estos sensores sin contacto utilizan un rayo láser para proporcionar mediciones de desplazamiento altamente precisas.

El papel del desplazamiento en el diagnóstico

Si bien un desplazamiento elevado a la frecuencia de rotación del eje (1X RPM) en una máquina de baja velocidad suele indicar desequilibrio, su principal potencial diagnóstico reside en su relación con la velocidad y la aceleración. Para una cantidad dada de energía de vibración:

• En bajas frecuencias, el desplazamiento tendrá la mayor amplitud.
• En frecuencias de rango medio, la velocidad tendrá la mayor amplitud.
• En altas frecuencias, la aceleración tendrá la mayor amplitud.

Por ello, los analistas utilizan el desplazamiento para centrarse en fenómenos de baja frecuencia que podrían ser completamente invisibles en un espectro de aceleración. Una máquina podría estar experimentando un movimiento de baja frecuencia severo y dañino que genera muy poca aceleración, lo que convierte al desplazamiento en un componente fundamental de un conjunto completo de herramientas de diagnóstico.

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