Comprensión de la frecuencia en el análisis de vibraciones

Definición: ¿Qué es la frecuencia de vibración?

Frecuencia Es una medida de la frecuencia con la que ocurre un evento repetitivo en una unidad de tiempo determinada. En el análisis de vibraciones, cuantifica la velocidad con la que un objeto oscila o vibra. Es el parámetro más importante para diagnosticar la causa raíz de un problema en una maquinaria. Mientras que la amplitud indica la *gravedad* de una vibración, la frecuencia indica su *origen*.

El poder diagnóstico de la frecuencia

El principio fundamental del diagnóstico de vibraciones reside en que los diferentes componentes mecánicos y eléctricos generan vibraciones a frecuencias específicas y predecibles cuando empiezan a fallar. Al identificar las frecuencias presentes en la señal de vibración de una máquina, un analista puede identificar con precisión el componente exacto que causa el problema. Esto es similar a cómo un médico usa un estetoscopio para escuchar sonidos específicos que indican diferentes afecciones médicas.

Cada falla potencial tiene una firma de frecuencia característica:

• Un problema con todo el conjunto giratorio, como desequilibrar, se mostrará en la frecuencia de rotación del eje (1x la velocidad de funcionamiento).
• Un problema relacionado con la alineación entre dos ejes, como desalineación, normalmente aparecerá al doble de la velocidad de ejecución (2x).
• Un defecto en un elemento rodante cojinete generará frecuencias en función de su geometría precisa y la velocidad del eje.
• Problemas con engranajes creará señales en la frecuencia de malla de engranajes (GMF), que es el número de dientes multiplicado por la velocidad del engranaje.

Unidades de frecuencia

La frecuencia se expresa en varias unidades diferentes y es importante estar familiarizado con todas ellas:

1. Hercio (Hz)

Esta es la unidad estándar internacional (SI) para la frecuencia. Un hercio equivale a un ciclo por segundo. Es la unidad más común en contextos técnicos y científicos.

2. Ciclos por minuto (CPM)

El CPM se utiliza ampliamente en el mantenimiento industrial porque se relaciona directamente con la velocidad de rotación de la maquinaria, que generalmente se mide en revoluciones por minuto (RPM). Dado que un minuto tiene 60 segundos, la conversión es sencilla:

CPM = Hz × 60

Por ejemplo, una vibración a 30 Hz equivale a 1.800 CPM.

3. Pedidos

Los órdenes son múltiplos de la velocidad de funcionamiento principal de la máquina. La velocidad de funcionamiento en sí es el primer orden. Una vibración al doble de la velocidad de funcionamiento es el segundo orden, al triple es el tercer orden, y así sucesivamente. Esto es especialmente útil para analizar máquinas que cambian de velocidad, ya que los órdenes se mantendrán constantes incluso si cambia la frecuencia absoluta en Hz o CPM. Por ejemplo, el desequilibrio siempre será el primer orden, independientemente de la velocidad de la máquina.

¿Cómo se determina la frecuencia?

Las frecuencias presentes en una señal de vibración se identifican mediante un Transformada rápida de Fourier (FFT)Un acelerómetro recopila una señal de forma de onda temporal sin procesar, y el algoritmo FFT la procesa para crear un espectro de frecuencias. Este espectro es un gráfico que muestra claramente todas las frecuencias individuales que componen la vibración compleja, lo que permite al analista identificar los picos y relacionarlos con posibles fuentes de falla.

La relación entre frecuencia, velocidad y aceleración

Para un nivel dado de energía vibracional, las amplitudes de desplazamiento, velocidad y aceleración dependen en gran medida de la frecuencia. Por ello, se prefieren diferentes unidades de medida para distintos rangos de frecuencia:

• Bajas frecuencias: El desplazamiento es máximo.
• Frecuencias medias: La velocidad es máxima.
• Altas frecuencias: La aceleración es máxima.

Comprender la frecuencia es la clave que desbloquea el potencial de diagnóstico del análisis de vibraciones, transformando los datos sin procesar en información de mantenimiento útil.

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