¿Qué es ISO 20816-1?

ISO 20816-1:2016 (título completo: "Vibración mecánica — Medición y evaluación de la vibración de las máquinas — Parte 1: Directrices generales") es la norma internacional vigente que establece el marco para la medición y evaluación de la vibración de las máquinas. Se publicó en 2016 y sustituye a dos normas fundamentales anteriores, vigentes desde la década de 1990.

El cambio más significativo es el unificación de dos filosofías de medición previamente separadas en un único documento cohesivo:

• ISO 10816-1 — vibración cubierta medida en piezas no giratorias (carcasas de cojinetes, carcasas de máquinas) utilizando sensores sísmicos (acelerómetros).
• ISO 7919-1 — vibración cubierta medida en ejes giratorios utilizando sondas de proximidad sin contacto.

La norma ISO 20816-1 combina ambos enfoques en un único marco, reconociendo que una evaluación integral de la máquina a menudo requiere ambos tipos de medición. Una máquina puede presentar una vibración aceptable en la carcasa, pero un movimiento peligroso en el eje (lo que indica un problema de dinámica del rotor), o viceversa (lo que indica un problema estructural o de cimentación). Solo evaluando ambos métodos se puede obtener una visión completa.

Qué cubre la norma

1. Tipos de alcance y medición — define metodologías de medición de vibraciones de la carcasa y del eje
2. Requisitos de instrumentación — tipos de sensores, rangos de frecuencia, calibración, estándares de montaje
3. Criterios de evaluación — el enfoque de dos criterios (límites absolutos + cambio desde la línea base)
4. Zonas de evaluación — el sistema de clasificación de cuatro zonas (A, B, C, D)
5. Evaluación y aceptación combinadas — cómo utilizar ambos tipos de medición juntos, pruebas de aceptación vs. monitoreo operativo

La serie completa ISO 20816

La norma ISO 20816 es una norma de varias partes. La Parte 1 proporciona el marco general; las demás partes establecen límites numéricos específicos para las diferentes categorías de máquinas.

Tipos de medición

La norma ISO 20816-1 unifica formalmente dos enfoques de medición fundamentalmente diferentes. Comprender esta distinción es fundamental para su correcta aplicación.

Vibración de la carcasa (piezas no giratorias)

• Qué: Vibración de la estructura de la máquina estacionaria: carcasas de cojinetes, pedestales, bastidores, carcasa.
• Sensor: Transductores sísmicos: acelerómetros piezoeléctricos (los más comunes) o transductores de velocidad, montados en la carcasa del cojinete por ISO 5348.
• Parámetro: Velocidad RMS de banda ancha en mm/s (o en/s en algunas regiones).
• Rango de frecuencia: 10–1000 Hz estándar; 2–1000 Hz para máquinas de baja velocidad (<120 RPM).
• Lo que te dice: La energía de vibración que se transmite a la estructura de la máquina refleja las fuerzas que actúan sobre los rodamientos y la respuesta estructural. Se correlaciona directamente con la fatiga de los rodamientos y el riesgo de daño estructural.
• Equipo: En Balanset-1A mide la velocidad RMS de banda ancha en su modo de vibrómetro (F5), lo que lo hace directamente adecuado para la evaluación de carcasas ISO 20816.

Vibración del eje (piezas giratorias)

• Qué: Desplazamiento dinámico del eje con respecto a la carcasa del cojinete: cuánto se mueve realmente el eje dentro del espacio libre del cojinete.
• Sensor: Sondas de proximidad de corrientes de Foucault sin contacto, normalmente instaladas en pares ortogonales (XY) en cada cojinete según API 670.
• Parámetro: Desplazamiento de pico a pico en micras (micrómetros) o milésimas de pulgada (1 mil = 25,4 μm).
• Rango de frecuencia: Componentes principalmente síncronos de eje (1×) y subsíncronos.
• Lo que te dice: Comportamiento dinámico real del rotor: forma de la órbita, dirección del remolino, contacto por fricción. Es fundamental para detectar curvatura del eje, remolino de aceite, contacto del sello y desalineación que podrían no transferirse eficientemente a la carcasa.
• Equipo: Sondas de proximidad de instalación permanente (normalmente no son instrumentos portátiles). Se utilizan principalmente en turbomáquinas de gran tamaño con cojinetes de película fluida (de muñón).

Requisitos de instrumentación

La norma especifica que toda la cadena de medición (transductor, cableado, acondicionamiento de señal y analizador) debe estar calibrada y ser capaz de medir con precisión en el rango de frecuencia requerido. Referencias clave:

• Montaje del acelerómetro: Por ISO 5348 — Se prefiere montaje con perno, magnético aceptable para monitoreo de rutina, adhesivo para instalación permanente.
• Instalación de la sonda de proximidad: Según API 670: espacio entre sondas, acabado de la superficie del objetivo, orientación del par ortogonal y requisitos de enrutamiento de cables.
• Calibración: Calibración periódica de toda la cadena con estándares trazables. El Balanset-1A se entrega calibrado de fábrica y puede verificarse con fuentes de vibración conocidas.

Zonas de evaluación A, B, C, D

El sistema de cuatro zonas es la característica más reconocida de las normas ISO sobre vibraciones. Proporciona un marco universal con código de colores para clasificar la gravedad de las vibraciones y determinar las medidas adecuadas.

Valores límite de la zona: vibración de la carcasa (ISO 20816-3)

Estos son los límites numéricos específicos para Velocidad RMS de banda ancha en carcasas de cojinetes, Aplicable a máquinas industriales con potencia superior a 15 kW y velocidades de 120 a 15 000 rpm. Estos valores se establecieron originalmente en la norma ISO 10816-3 y se incorporan, con pequeñas actualizaciones, a la norma ISO 20816-3:2022.

Valores límite de zona: desplazamiento del eje (ISO 20816-2)

En turbomáquinas con sondas de proximidad, los límites de desplazamiento del eje dependen de la velocidad. La norma utiliza una fórmula basada en la raíz cuadrada de la relación de velocidades.

Los dos criterios de evaluación

La norma ISO 20816-1 exige que la evaluación de vibraciones tenga en cuenta ambos criterios simultáneamente. Usar solo uno da una imagen incompleta.

Criterio 1 — Magnitud absoluta

Compare el valor de vibración medido con los límites de la zona fija de la parte aplicable de la norma ISO 20816. Esto le indica la condición de la máquina en relación con la población general de máquinas similares.

• Uso para: Pruebas de aceptación de máquinas nuevas/reparadas, evaluación de referencia, configuración de alarmas de viaje, comparación de máquinas en una flota.
• Limitación: Una máquina que siempre ha estado a 4,0 mm/s (Zona B del Grupo 1) podría estar perfectamente en buen estado: ese es su nivel de funcionamiento normal. El Criterio 1 por sí solo no indica si algo ha cambiado.

Criterio 2 — Cambio respecto al valor inicial

Compare la vibración actual con un valor de referencia establecido. Este valor se mide normalmente después de la puesta en servicio, después del mantenimiento o como promedio estadístico durante un período de funcionamiento estable.

• Uso para: Mantenimiento predictivo basado en tendencias, detección temprana de fallas, detección de deterioro independientemente del nivel absoluto.
• Visión clave: Un significativo cambiar En vibración, incluso si el valor absoluto todavía está en la zona A o B, a menudo es el indicador más temprano y confiable de una falla en desarrollo.

Grupos de máquinas (ISO 20816-3)

La norma ISO 20816-3 (y su predecesora ISO 10816-3) clasifica las máquinas en cuatro grupos según potencia nominal y tipo de fundación. Los límites de las zonas son diferentes para cada grupo porque las máquinas más grandes sobre bases flexibles naturalmente tienen mayor vibración que las máquinas pequeñas sobre bases rígidas.

Puntos de ajuste de alarma y disparo

La aplicación práctica de la norma ISO 20816 en los sistemas de seguimiento requiere establecer Alerta (alarma) y Peligro Puntos de ajuste (de disparo). La norma proporciona orientación tanto para puntos de ajuste absolutos como relativos.

Puntos de ajuste absolutos (del criterio 1)

• Alerta = Valor límite de la zona B/C. Si la vibración lo supera, aumente la vigilancia, investigue la causa raíz y planifique medidas correctivas.
• Viaje = Valor límite de la zona C/D. Cuando la vibración lo supera, se activa el apagado automático (si está disponible) o se activa la acción manual inmediata para evitar daños.

Puntos de ajuste relativos (del criterio 2)

• Alerta relativa = Línea base × multiplicador (normalmente 2,0–2,5). Una vibración que duplica o supera la línea base indica una falla en desarrollo.
• En punto de ajuste de alerta efectivo Debería ser lo que sea más bajo Entre la alerta absoluta y la alerta relativa. Esto garantiza que el primer criterio incumplido active la alarma.

Pruebas de aceptación vs. Monitoreo operativo

La norma ISO 20816-1 distingue claramente entre dos contextos de evaluación:

Pruebas de aceptación

Se utiliza al poner en marcha máquinas nuevas o al aceptar máquinas después de una revisión. El requisito suele ser que la vibración se encuentre dentro de Zona A o Zona B. Este es un criterio estricto de aprobación o rechazo: una máquina nueva entregada en la Zona C normalmente sería rechazada.

• Las condiciones de medición deben estar estrictamente controladas (velocidad estable, carga completa, equilibrio térmico).
• Múltiples lecturas en cada punto de medición.
• Resultados documentados en un informe de aceptación formal.

Monitoreo operativo

Se utiliza para la evaluación continua del estado de las máquinas en servicio. El enfoque cambia de aprobado/reprobado a detección de tendencias y cambios (Criterio 2). Los puntos de alerta y de disparo son las herramientas principales.

• Recopilación de datos basada en rutas portátiles (Balanset-1A) o monitoreo permanente en línea.
• Puntos de medición, condiciones y procedimientos consistentes para una comparación de tendencias válida.
• Decisiones de acción basadas tanto en la zona absoluta como en la dirección de la tendencia.

Migración de ISO 10816 a ISO 20816

Muchas instalaciones aún utilizan la norma ISO 10816 en sus procedimientos, bases de datos de monitorización y especificaciones. Aquí le presentamos lo que necesita saber sobre la transición.

Aplicación práctica con Balanset-1A

En Balanset-1A El analizador de vibraciones portátil admite directamente la evaluación de vibraciones de la carcasa ISO 20816 a través de sus modos de medición integrados.

Modo vibrómetro (F5)

Medidas velocidad RMS de banda ancha — el parámetro exacto especificado por la norma ISO 20816 para la vibración de la carcasa. La pantalla muestra:

• V1 (vibración general) — comparar directamente con los límites de la zona
• V1o (1 × componente RPM): indica qué porcentaje de la vibración total se debe al desequilibrio
• Ambos canales simultáneamente: rumbo cercano y lejano en una sola medición

Analizador de espectro (F1 / F8)

Muestra el espectro de frecuencia FFT, lo que le permite identificar la fuente de alta vibración (desequilibrio a 1×, desalineación a 2×, defectos en los cojinetes a frecuencias características). Ver la Guía de análisis de vibraciones para la interpretación del espectro.

Modo de equilibrado

Si se diagnostica una vibración como desequilibrada (pico dominante de 1 × RPM), el Balanset-1A puede proceder inmediatamente al equilibrio de campo para corregirlo, reduciendo la vibración de la Zona C o D a la Zona A o B. Consulte la Guía de equilibrio dinámico de campo para el procedimiento completo.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre ISO 20816 e ISO 10816?

La norma ISO 20816 sustituye a la norma ISO 10816 al combinar la vibración de la carcasa (anteriormente ISO 10816) y la vibración del eje (anteriormente ISO 7919) en una norma unificada. Los valores límite de zona para la vibración de la carcasa en la norma ISO 20816-3 son muy similares a los de la norma ISO 10816-3. La principal mejora reside en la integración de ambas filosofías de medición en un solo documento.

¿Sigue siendo válida la norma ISO 10816?

Las partes de la norma ISO 10816 se han retirado formalmente al ser sustituidas por las partes correspondientes de la norma ISO 20816. Sin embargo, los límites de vibración están ampliamente integrados en los sistemas y contratos de monitorización existentes. Los valores numéricos de la vibración de la carcasa se mantienen prácticamente sin cambios, por lo que los programas existentes basados en la norma ISO 10816 siguen siendo técnicamente válidos en la práctica.

¿Qué parámetro debo medir: la velocidad o el desplazamiento?

Para máquinas industriales generales con cojinetes de elementos rodantes medidos externamente (instrumentos portátiles): Velocidad RMS en mm/s. Para turbomáquinas de gran tamaño con cojinetes de deslizamiento y sondas de proximidad instaladas: desplazamiento del eje de pico a pico en μm. Si ambos están disponibles, evalúelos ambos: proporcionan información complementaria.

¿Cómo puedo determinar el grupo de máquinas?

Dos factores: potencia nominal (superior o inferior a 300 kW) y tipo de cimentación (rígida o flexible). Un motor de 75 kW atornillado a una plataforma de hormigón = Grupo 2. Un compresor de 500 kW sobre una plataforma de acero = Grupo 3. Consulte la sección "Grupos de máquinas" más arriba.

¿Es posible que una máquina en la Zona B aún presente una falla en desarrollo?

Sí, precisamente por eso existe el Criterio 2. Si la línea base de una máquina era de 0,8 mm/s y aumenta a 2,2 mm/s, sigue estando en la Zona B del Grupo 2 (por debajo de 2,8 mm/s), pero el aumento de 2,75 veces desde la línea base indica un problema importante en desarrollo.

¿Qué nivel de vibración debo alcanzar después del equilibrio?

Después de equilibrar el campo, el objetivo es Zona A (por debajo del límite A/B de su grupo de máquinas). Para una máquina del Grupo 2, esto significa menos de 1,4 mm/s. Guía de equilibrio Cubre el procedimiento en detalle.

¿Qué rango de frecuencia cubre la velocidad RMS de banda ancha?

El rango estándar es de 10 a 1000 Hz según la norma ISO 20816-1. Esto captura las señales de fallo más comunes: de 1 a ~60 para una máquina que funciona a 1000 RPM (~17 Hz), o de 1 a ~20 para una máquina a 3000 RPM (50 Hz). Las máquinas de baja velocidad (<120 RPM) utilizan un rango extendido de 2 a 1000 Hz.

¿Necesito comprar el documento ISO 20816-1 para utilizar los valores de zona?

La norma ISO 20816-1 en sí no contiene valores de zona específicos; solo define la metodología. Los números de los límites de zona están en ISO 20816-3 (para maquinaria industrial en general). Para obtener la documentación oficial completa con todos los procedimientos y anexos, cómprela en Tienda ISO. Los valores de zona publicados en esta guía provienen de referencias disponibles públicamente y son ampliamente utilizados en la industria.

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