Guía completa de la norma ISO 20816-3: Análisis técnico integral

Introducción

Esta norma establece una guía para evaluar la condición de vibración de los equipos industriales basándose en mediciones de:

1. Vibración en cojinetes, pedestales de cojinetes y carcasas de cojinetes en el lugar donde esté instalado el equipo;
2. Vibración radial de ejes de conjuntos de máquinas.

Basado en la experiencia operativa con equipos industriales, Dos criterios para la evaluación de la condición de vibración Se han establecido:

• Criterio I: Valor absoluto del parámetro de vibración de banda ancha monitoreado
• Criterio II: Cambio en este valor (en relación con una línea base)

Evolución de las normas de vibración: la convergencia de las normas ISO 10816 e ISO 7919

La historia de la estandarización de vibraciones representa un movimiento gradual desde directrices fragmentadas y específicas para cada componente hacia una evaluación integral de máquinas. Históricamente, la evaluación de maquinaria se bifurcaba:

• Serie ISO 10816: Centrado en la medición de piezas no giratorias (carcasas de cojinetes, pedestales) utilizando acelerómetros o transductores de velocidad.
• Serie ISO 7919: Se abordó la vibración de los ejes giratorios en relación con los cojinetes, principalmente utilizando sondas de corrientes parásitas sin contacto.

Esta separación a menudo condujo a ambigüedad diagnóstica. Una máquina puede presentar una vibración de carcasa aceptable (Zona A según ISO 10816) y al mismo tiempo sufrir un peligroso descentramiento o inestabilidad del eje (Zona C/D según ISO 7919), particularmente en situaciones que involucran carcasas pesadas o cojinetes de película de fluido donde la transmisión de energía de vibración se atenúa.

Sección 1 — Alcance

Esta norma establece requisitos generales para evaluar la condición de vibración de equipos industriales (en adelante, "máquinas") con potencia nominal superior a 15 kW y velocidades de rotación de 120 a 30.000 r/min según mediciones de vibración en piezas no giratorias y en ejes giratorios en condiciones normales de funcionamiento de la máquina en su lugar de instalación.

La evaluación se realiza en función del parámetro de vibración monitoreado y en cambios En este parámetro, durante el funcionamiento de la máquina en estado estacionario. Los valores numéricos de los criterios de evaluación de la condición reflejan la experiencia operativa con máquinas de este tipo; sin embargo, podrían no ser aplicables en casos específicos relacionados con las condiciones de funcionamiento y el diseño de una máquina determinada.

Esta norma se aplica a:

1. Turbinas y generadores de vapor con potencia de hasta 40 MW (véanse Notas 1 y 2)
2. Turbinas y generadores de vapor con potencia de salida superior a 40 MW y velocidades de rotación otro que 1500, 1800, 3000 y 3600 r/min (ver Nota 1)
3. Compresores rotativos (centrífuga, axial)
4. Turbinas de gas industriales con potencia de hasta 3 MW (ver Nota 2)
5. Motores de turbofán
6. Motores eléctricos de todo tipo Con acoplamiento de eje flexible. (Cuando el rotor del motor está conectado rígidamente a una maquinaria regulada por otra norma de la serie ISO 20816, la vibración del motor puede evaluarse según dicha norma o según esta).
7. Laminadores y cajas de laminación
8. Transportadores
9. Acoplamientos de velocidad variable
10. Ventiladores y sopladores (ver Nota 3)

Esta Norma NO se aplica a:

11. Turbinas de vapor, turbinas de gas y generadores con potencia superior a 40 MW y velocidades de 1500, 1800, 3000 y 3600 r/min → uso ISO 20816-2
12. Turbinas de gas con potencia superior a 3 MW → uso ISO 20816-4
13. Conjuntos de máquinas en centrales hidroeléctricas y centrales de bombeo → uso ISO 20816-5
14. Máquinas reciprocantes y máquinas conectadas rígidamente a máquinas reciprocantes → uso ISO 10816-6
15. Bombas rotodinámicas con motores de accionamiento incorporados o conectados rígidamente con impulsor en el eje del motor o conectado rígidamente a él → uso ISO 10816-7
16. Instalaciones de compresores alternativos → uso ISO 20816-8
17. Compresores de desplazamiento positivo (por ejemplo, compresores de tornillo)
18. Bombas sumergibles
19. Turbinas eólicas → uso ISO 10816-21

Detalles del alcance de la aplicación

Los requisitos de esta norma se aplican a las mediciones de vibración de banda ancha En ejes, rodamientos, carcasas y pedestales de rodamientos en funcionamiento estacionario de máquinas dentro del rango de velocidades de rotación nominales. Estos requisitos se aplican tanto a las mediciones en el lugar de instalación como durante las pruebas de aceptación. Los criterios de condición de vibración establecidos son aplicables tanto a los sistemas de monitoreo continuo como periódico.

Esta norma se aplica a las máquinas que pueden incluir trenes de engranajes y cojinetes de elementos rodantes; sin embargo, es no intencionado para evaluar la condición de vibración de estos componentes específicos (ver ISO 20816-9 para reductores).

Sección 2 — Referencias normativas

Esta norma utiliza referencias normativas a las siguientes normas. Para las referencias fechadas, solo se aplica la edición citada. Para las referencias sin fecha, se aplica la edición más reciente (incluidas todas las modificaciones):

Estas normas proporcionan la base para la terminología, los métodos de medición y la filosofía de evaluación general aplicada en ISO 20816-3.

Sección 3 — Términos y definiciones

Para los efectos de esta norma, los términos y definiciones que se dan en ISO 2041 aplicar.

Términos clave (de la norma ISO 2041)

• Vibración: Variación con el tiempo de la magnitud de una cantidad que describe el movimiento o la posición de un sistema mecánico.
• RMS (raíz cuadrada media): Raíz cuadrada de la media de los valores al cuadrado de una cantidad durante un intervalo de tiempo especificado
• Vibración de banda ancha: Vibración que contiene energía distribuida en un rango de frecuencia específico
• Frecuencia natural: Frecuencia de vibración libre de un sistema
• Operación en estado estacionario: Condición de funcionamiento en la que los parámetros relevantes (velocidad, carga, temperatura) permanecen esencialmente constantes
• Valor pico a pico: Diferencia algebraica entre valores extremos (máximo y mínimo)
• Transductor: Dispositivo que proporciona una cantidad de salida que tiene una relación determinada con la cantidad de entrada

Sección 5 — Clasificación de máquinas

5.1 General

De acuerdo con los criterios establecidos por esta norma, el estado de vibración de la máquina se evalúa en función de:

1. Tipo de máquina
2. Potencia nominal o altura del eje (véase también ISO 496)
3. Grado de rigidez de la cimentación

5.2 Clasificación por tipo de máquina, potencia nominal o altura del eje

Las diferencias en los tipos de máquinas y diseños de cojinetes requieren la división de todas las máquinas en dos grupos basado en la potencia nominal o la altura del eje.

Los ejes de las máquinas de ambos grupos pueden estar posicionados horizontalmente, verticalmente o inclinados y los soportes pueden tener diferentes grados de rigidez.

Grupo 1 — Máquinas grandes

• Potencia nominal > 300 kW
• Máquinas eléctricas OR con altura de eje Alto > 315 mm
• Normalmente equipado con cojinetes de muñón (de manguito)
• Velocidades de funcionamiento de 120 a 30.000 r/min

Grupo 2 — Máquinas medianas

• Potencia nominal 15 – 300 kW
• Máquinas eléctricas OR con altura de eje 160 mm < Alto ≤ 315 mm
• Normalmente equipado con rodamientos de elementos rodantes
• Velocidades de funcionamiento generalmente > 600 r/min

5.3 Clasificación por rigidez de la cimentación

Las cimentaciones de máquinas se clasifican según el grado de rigidez en la dirección de medición especificada en:

1. Cimientos rígidos
2. Cimientos flexibles

La base de esta clasificación es la relación entre la rigidez de la máquina y la cimentación. Si la frecuencia natural más baja del sistema "máquina-fundamento" en la dirección de medición de vibración excede la frecuencia de excitación principal (en la mayoría de los casos, esta es la frecuencia de rotación del rotor) en al menos 25%, entonces se considera una base en esa dirección rígido. Se consideran todas las demás fundaciones. flexible.

Ejemplos típicos

Máquinas sobre cimientos rígidos Son típicamente motores eléctricos de tamaño grande y mediano, normalmente con velocidades de rotación bajas.

Máquinas sobre bases flexibles Generalmente incluyen turbogeneradores o compresores con potencia superior a 10 MW, así como máquinas con orientación de eje vertical.

Si las características del sistema "máquina-cimentación" no se pueden determinar mediante cálculo, esto se puede hacer experimentalmente (pruebas de impacto, análisis modal operacional o análisis de vibraciones de arranque).

Anexo A (Normativo): Límites de la zona de condiciones de vibración para piezas no giratorias en modos de funcionamiento específicos

La experiencia demuestra que para evaluar la condición de vibración de diferentes tipos de máquinas con diferentes velocidades de rotación, se realizan mediciones de La velocidad por sí sola es suficiente. Por lo tanto, el parámetro principal monitoreado es el valor RMS de la velocidad.

Sin embargo, el uso del criterio de velocidad constante sin considerar la frecuencia de vibración puede conducir a valores de desplazamiento inaceptablemente grandes. Esto ocurre particularmente en máquinas de baja velocidad con frecuencias de rotación del rotor inferiores a 600 r/min, cuando el componente de velocidad de funcionamiento domina la señal de vibración de banda ancha (véase el Anexo D).

De igual manera, el criterio de velocidad constante puede generar valores de aceleración inaceptablemente altos en máquinas de alta velocidad con frecuencias de rotación del rotor superiores a 10 000 r/min, o cuando la energía de la vibración generada por la máquina se concentra predominantemente en el rango de alta frecuencia. Por lo tanto, los criterios de condición de vibración pueden formularse en unidades de desplazamiento, velocidad y aceleración, según el rango de frecuencia de rotación del rotor y el tipo de máquina.

Las Tablas A.1 y A.2 presentan los valores límite de zona para los diferentes grupos de máquinas contemplados en esta norma. Actualmente, estos límites se formulan únicamente en unidades de velocidad y desplazamiento.

Los límites de la zona de condición de vibración para vibraciones en el rango de frecuencia de 10 a 1000 Hz se expresan mediante valores RMS de velocidad y desplazamiento. Para máquinas con una frecuencia de rotación del rotor inferior a 600 r/min, el rango de medición de vibraciones de banda ancha es 2 a 1000 Hz. En la mayoría de los casos, la evaluación del estado de vibración es suficiente basándose únicamente en el criterio de velocidad; sin embargo, si se espera que el espectro de vibración contenga componentes significativos de baja frecuencia, la evaluación se realiza con base en mediciones tanto de velocidad como de desplazamiento.

Las máquinas de todos los grupos considerados podrán instalarse sobre soportes rígidos o flexibles (véase Sección 5), para lo cual se establecen diferentes límites de zona en las Tablas A.1 y A.2.

Tabla A.1 — Máquinas del grupo 1 (Grandes: >300 kW o H > 315 mm)

Tabla A.2 — Máquinas del grupo 2 (Medianas: 15–300 kW o H = 160–315 mm)

Anexo B (Normativo) — Límites de la zona de condiciones de vibración para ejes giratorios en modos de funcionamiento específicos

B.1 General

Los límites de las zonas de condiciones de vibración se construyen en función de la experiencia operativa de varias industrias, lo que demuestra que La vibración relativa aceptable del eje disminuye al aumentar la frecuencia de rotación. Además, al evaluar el estado de vibración, se debe considerar la posibilidad de contacto entre el eje giratorio y las partes estacionarias de la máquina. En máquinas con cojinetes de deslizamiento, Juego mínimo aceptable en el rodamiento También debe tenerse en cuenta (véase el Anexo C).

B.2 Vibración a frecuencia de rotación nominal en funcionamiento en estado estacionario

B.2.1 General

El criterio I está relacionado con:

1. Limitación de los desplazamientos del eje de la condición de cargas dinámicas aceptables en los cojinetes
2. Valores aceptables de juego radial en el rodamiento
3. Vibración aceptable transmitida a los soportes y cimentación

El desplazamiento máximo del eje en cada cojinete se compara con los límites de cuatro zonas (ver Figura B.1 en la norma), determinadas en función de la experiencia operativa con las máquinas.

B.2.2 Límites de zona

La experiencia en la medición de la vibración del eje para una amplia clase de máquinas permite establecer límites de zonas de condición de vibración expresados a través de desplazamiento de pico a pico S(pp) en micrómetros, inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la frecuencia de rotación del rotor n en r/min.

Para la vibración relativa del eje medida con sondas de proximidad, los límites de zona se expresan como desplazamiento de pico a pico S(pp) en micrómetros, que varía con la velocidad de carrera:

Dónde n es la velocidad máxima de funcionamiento en r/min, y S(pp) está en micras.

Ejemplo de cálculo

Para una máquina que funciona a 3000 r/min:

• √3000 ≈ 54,77
• A/B = 4800 / 54,77 ≈ 87,6 micras
• B/C = 9000 / 54,77 ≈ 164,3 micras
• C/D = 13200 / 54,77 ≈ 241,0 micras

Importante: Los límites de zona no deben utilizarse como criterios de aceptación, ya que estos deben ser objeto de acuerdo entre el proveedor y el cliente. Sin embargo, basándose en valores límite numéricos, es posible evitar el uso de una máquina en mal estado y la imposición de requisitos excesivamente estrictos sobre su vibración.

En algunos casos, las características de diseño de máquinas específicas pueden requerir la aplicación de diferentes límites de zona (más altos o más bajos, por ejemplo, para cojinetes de apoyo basculante autoalineables) y, para máquinas con cojinetes elípticos, se pueden aplicar diferentes límites de zona para diferentes direcciones de medición (hacia el espacio libre máximo y mínimo).

La vibración admisible puede estar relacionada con el diámetro del rodamiento, ya que, por regla general, los rodamientos de mayor diámetro también presentan mayores holguras. Por consiguiente, se pueden establecer diferentes valores límite de zona para distintos rodamientos de un mismo tren de ejes. En tales casos, el fabricante suele tener que explicar el motivo del cambio de valores límite y, en particular, confirmar que el aumento de la vibración permitido de acuerdo con estos cambios no reducirá la fiabilidad de la máquina.

Si las mediciones se realizan no en la proximidad inmediata del cojinete, y también durante el funcionamiento de la máquina en modos transitorios, como aceleración y desaceleración (incluido el paso por velocidades críticas), la vibración aceptable puede ser mayor.

Para máquinas verticales con cojinetes de deslizamiento, al determinar los valores límite de vibración, se deben considerar los posibles desplazamientos del eje dentro de los límites de holgura sin fuerza estabilizadora asociada con el peso del rotor.

Sección 4 — Mediciones de vibraciones

4.1 Requisitos generales

Los métodos e instrumentación de medición deben cumplir los requisitos generales de la norma ISO 20816-1, con consideraciones específicas para la maquinaria industrial. Los siguientes factores no deben influir significativamente en los equipos de medición:

• Cambios de temperatura — Desviación de la sensibilidad del sensor
• campos electromagnéticos — Incluyendo efectos de magnetización del eje
• campos acústicos — Ondas de presión en entornos de alto ruido
• Variaciones de la fuente de alimentación — Fluctuaciones de voltaje
• Longitud del cable — Algunos diseños de sondas de proximidad requieren una longitud de cable adecuada
• Daños en el cable — Conexiones intermitentes o roturas de blindaje
• Orientación del transductor — Alineación del eje de sensibilidad

4.2 Puntos y direcciones de medición

Para fines de monitoreo de condición, se realizan mediciones en piezas no giratorias o en ejes, o ambos juntos. En esta norma, a menos que se indique específicamente lo contrario, la vibración del eje se refiere a su desplazamiento relativo al rodamiento.

Piezas no giratorias: mediciones de la carcasa del cojinete

Las mediciones de vibración en piezas no giratorias caracterizan la vibración del cojinete, la carcasa del cojinete u otro elemento estructural que transmite fuerzas dinámicas de la vibración del eje en la ubicación del cojinete.

Configuración de medición típica: Las mediciones se realizan utilizando dos transductores En dos direcciones radiales perpendiculares entre sí en las tapas o carcasas de los rodamientos. En máquinas horizontales, una dirección suele ser vertical. Si el eje es vertical o inclinado, elija direcciones que capturen la máxima vibración.

Medición de un solo punto: Se puede utilizar un solo transductor si se sabe que los resultados serán representativos de la vibración general. La dirección elegida debe garantizar lecturas cercanas al máximo.

Mediciones de vibración del eje

La vibración del eje (tal como se define en la norma ISO 20816-1) se refiere al desplazamiento del eje. relativo al rodamiento. El método preferido utiliza un par de sondas de proximidad sin contacto instalados perpendicularmente entre sí, lo que permite determinar la trayectoria del eje (órbita) en el plano de medición.

4.3 Instrumentación (Equipo de Medición)

Para el monitoreo de condición, el sistema de medición debe medir vibración RMS de banda ancha en un rango de frecuencia de al menos 10 Hz a 1000 Hz. Para máquinas con velocidades de rotación que no excedan de 600 r/min, el límite de frecuencia inferior no debe exceder 2 Hz.

Para mediciones de vibración del eje: El límite del rango de frecuencia superior debe superar la frecuencia máxima de rotación del eje en al menos 3,5 veces. El equipo de medición debe satisfacer los requisitos de ISO 10817-1.

Para mediciones de piezas no giratorias: El equipo debe cumplir con ISO 2954. Dependiendo del criterio establecido, la magnitud medida puede ser desplazamiento, velocidad o ambos (véase ISO 20816-1).

Si las mediciones se realizan utilizando acelerómetros (lo cual es habitual en la práctica), la señal de salida debe ser integrado Para obtener la señal de velocidad, se requiere obtener la señal de desplazamiento. doble integración, Sin embargo, se debe tener cuidado con la posibilidad de un aumento de la interferencia de ruido. Para reducir el ruido, se puede aplicar un filtro paso alto u otro método de procesamiento digital de señales.

Si la señal de vibración también está destinada a fines de diagnóstico, el rango de medición debe cubrir frecuencias de al menos 0,2 veces el límite inferior de velocidad del eje a 2,5 veces la frecuencia máxima de excitación de vibración (normalmente no supera los 10 000 Hz). Se proporciona información adicional en las normas ISO 13373-1, ISO 13373-2 e ISO 13373-3.

Requisitos de rango de frecuencia

Parámetros de medición

El parámetro de medición puede ser desplazamiento, velocidad, o ambos, dependiendo del criterio de evaluación (véase ISO 20816-1).

• Medidas del acelerómetro: Si las mediciones utilizan acelerómetros (lo más común), integre la señal de salida para obtener la velocidad. La doble integración produce desplazamiento, pero tenga cuidado con el aumento del ruido de baja frecuencia. Aplique un filtro paso alto o procesamiento digital de señales para reducir el ruido.
• Vibración del eje: El límite de frecuencia superior debe ser al menos 3,5 veces la velocidad máxima del eje. La instrumentación debe cumplir con ISO 10817-1.
• Partes no giratorias: La instrumentación debe cumplir con ISO 2954.

4.4 Monitoreo continuo y periódico

Monitoreo continuo: Normalmente, en máquinas grandes o de importancia crítica, se utilizan mediciones continuas de indicadores de vibración monitoreados mediante transductores instalados permanentemente en los puntos más importantes, tanto para la monitorización del estado como para la protección del equipo. En algunos casos, el sistema de medición utilizado para esto se integra en el sistema general de gestión de equipos de la planta.

Monitoreo periódico: Para muchas máquinas, la monitorización continua es innecesaria. Se puede obtener información adecuada sobre la aparición de fallos (desequilibrio, desgaste de rodamientos, desalineación, holgura) mediante mediciones periódicas. Los valores numéricos de esta norma pueden utilizarse para la monitorización periódica, siempre que los puntos de medición y la instrumentación cumplan con los requisitos de la norma.

Vibración del eje: La instrumentación generalmente se instala de forma permanente, pero se pueden tomar mediciones a intervalos periódicos.

Partes no giratorias: Los transductores suelen instalarse solo durante la medición. En máquinas de difícil acceso, se pueden utilizar transductores de montaje permanente con enrutamiento de señales a ubicaciones accesibles.

4.5 Modos de funcionamiento de la máquina

Las mediciones de vibración se realizan después de que el rotor y los cojinetes alcanzan temperatura de equilibrio en un modo de funcionamiento especificado en estado estable determinado por características tales como:

• Velocidad nominal del eje
• Tensión de alimentación
• Caudal
• Presión del fluido de trabajo
• Carga

Máquinas de velocidad variable o de carga variable: Realice mediciones en todos los modos de funcionamiento característicos del funcionamiento a largo plazo. Utilice el valor máximo obtenido en todos los modos para la evaluación de la condición de vibración.

4.6 Vibración de fondo

Si el valor del parámetro monitoreado obtenido durante las mediciones excede el criterio de aceptación y hay razones para creer que la vibración de fondo en la máquina puede ser alta, es necesario realizar mediciones en la máquina parada para evaluar la vibración inducida por fuentes externas.

4.7 Selección del tipo de medición

Esta norma contempla la posibilidad de realizar mediciones tanto en piezas no giratorias como en ejes giratorios de máquinas. La elección de cuál de estos dos tipos de medición es preferible depende de las características de la máquina y los tipos de fallos esperados.

Si es necesario elegir uno de los dos tipos de medición posibles, se debe tener en cuenta lo siguiente:

Consideraciones para seleccionar el tipo de medición:

• Velocidad del eje: Las mediciones de piezas no giratorias son más sensibles a la vibración de alta frecuencia en comparación con las mediciones de ejes.
• Tipo de rodamiento: Los rodamientos de elementos rodantes tienen holguras muy pequeñas; la vibración del eje se transmite eficazmente a la carcasa. Las mediciones de la carcasa suelen ser suficientes. Los cojinetes lisos tienen holguras y amortiguación mayores; la vibración del eje suele proporcionar información de diagnóstico adicional.
• Tipo de máquina: Las máquinas donde la holgura de los rodamientos es comparable a la amplitud de vibración del eje requieren mediciones del eje para evitar el contacto. Las máquinas con armónicos de alto orden (paso de álabes, engrane de engranajes, paso de barras) se monitorizan mediante mediciones de alta frecuencia en la carcasa.
• Relación masa del rotor/masa del pedestal: Las máquinas con una masa de eje pequeña en comparación con la masa del pedestal transmiten poca vibración a este. La medición del eje es más eficaz.
• Flexibilidad del rotor: Rotores flexibles: la vibración relativa del eje proporciona más información sobre el comportamiento del rotor.
• Cumplimiento del pedestal: Los pedestales flexibles proporcionan una mayor respuesta vibratoria en piezas no giratorias.
• Experiencia de medición: Si existe una amplia experiencia con un tipo de medición particular en máquinas similares, continúe utilizando ese tipo.

La norma ISO 13373-1 ofrece recomendaciones detalladas sobre la selección del método de medición. Las decisiones finales deben considerar la accesibilidad, la vida útil del transductor y el coste de instalación.

Ubicaciones y direcciones de medición

• Medir en carcasas de cojinetes o pedestales — no sobre cubiertas de paredes delgadas o superficies flexibles
• Utilice dos direcciones radiales mutuamente perpendiculares en cada ubicación del rodamiento
• Para las máquinas horizontales, una dirección suele ser vertical.
• Para máquinas verticales o inclinadas, elija direcciones para capturar la máxima vibración
• Vibración axial en cojinetes de empuje utiliza los mismos límites que la vibración radial
• Evite lugares con resonancias locales — confirmar comparando mediciones en puntos cercanos

Condiciones de funcionamiento

• Medida en operación en estado estacionario a velocidad nominal y carga
• Permitir que el rotor y los cojinetes alcancen equilibrio térmico
• Para máquinas de velocidad/carga variable, mida en todos los puntos de funcionamiento característicos y utilice el valor máximo
• Condiciones del documento: velocidad, carga, temperaturas, presiones, caudales

Sección 6 — Criterios de evaluación de la condición de vibración

6.1 General

La norma ISO 20816-1 proporciona una descripción general de dos criterios para evaluar el estado de vibración de diferentes clases de máquinas. Un criterio se aplica a: valor absoluto del parámetro de vibración monitoreado en una amplia banda de frecuencia; el otro se aplica a cambios en este valor (independientemente de que los cambios sean aumentos o disminuciones).

Es habitual evaluar el estado de vibración de la máquina basándose en el valor eficaz de la velocidad de vibración en las piezas no giratorias, lo que se debe principalmente a la simplicidad de realizar las mediciones correspondientes. Sin embargo, en algunas máquinas, también es recomendable medir los desplazamientos relativos del eje de pico a pico, y, cuando se dispone de estos datos, también pueden utilizarse para evaluar el estado de vibración de la máquina.

6.2 Criterio I — Evaluación por magnitud absoluta

6.2.1 Requisitos generales

Para mediciones de ejes giratorios: La condición de vibración se evalúa mediante el valor máximo del desplazamiento de vibración de banda ancha, pico a pico. Este parámetro monitorizado se obtiene a partir de mediciones de desplazamientos en dos direcciones ortogonales específicas.

Para mediciones de piezas no giratorias: La condición de vibración se evalúa mediante el valor RMS máximo de la velocidad de vibración de banda ancha en la superficie del cojinete o en la proximidad inmediata de ella.

De acuerdo con este criterio se determinan valores límites del parámetro monitoreado que pueden considerarse aceptables desde el punto de vista de:

• Cargas dinámicas en los rodamientos
• Juegos radiales en los rodamientos
• Vibración transmitida por la máquina a la estructura de soporte y a la cimentación

El valor máximo del parámetro monitoreado obtenido en cada rodamiento o pedestal se compara con el valor límite para el grupo de máquinas y el tipo de soporte especificados. La amplia experiencia en la observación de vibraciones de las máquinas especificadas en la Sección 1 permite establecer límites de zonas de vibración, lo que, en la mayoría de los casos, garantiza el funcionamiento fiable de la máquina a largo plazo.

Las zonas de condición de vibración establecidas están diseñadas para evaluar la vibración de la máquina en un modo de funcionamiento estable específico con velocidad nominal del eje y carga nominal. El concepto de modo estable permite cambios lentos de carga. La evaluación es no realizado si el modo de funcionamiento difiere del especificado, o durante modos transitorios como aceleración, desaceleración o paso a través de zonas de resonancia (ver 6.4).

Las conclusiones generales sobre la condición de vibración a menudo se basan en mediciones de vibración en partes giratorias y no giratorias de la máquina.

Vibración axial La calidad de los cojinetes de deslizamiento no suele medirse durante el monitoreo continuo del estado de vibración. Estas mediciones suelen realizarse durante el monitoreo periódico o con fines de diagnóstico, ya que la vibración axial puede ser más sensible a ciertos tipos de fallas. Esta norma proporciona criterios de evaluación únicamente para vibración axial de cojinetes axiales, donde se correlaciona con pulsaciones axiales capaces de provocar daños en la máquina.

6.2.2 Zonas de condiciones de vibración

6.2.2.1 Descripción general

Se han establecido las siguientes zonas de condiciones de vibración para la evaluación cualitativa de la vibración de la máquina y la toma de decisiones sobre las medidas necesarias:

Zona A — Las máquinas recién puestas en servicio generalmente entran en esta zona.

Zona B — Las máquinas que entran en esta zona suelen considerarse aptas para seguir funcionando sin restricciones de tiempo.

Zona C Las máquinas que se encuentran en esta zona suelen considerarse inadecuadas para un funcionamiento continuo a largo plazo. Normalmente, estas máquinas pueden funcionar durante un periodo limitado hasta que se presente la oportunidad de realizar reparaciones.

Zona D —Los niveles de vibración en esta zona suelen considerarse lo suficientemente graves como para provocar daños en la máquina.

6.2.2.2 Valores numéricos del límite de zona

Los valores numéricos establecidos de los límites de la zona de condición de vibración son No está destinado a utilizarse como criterio de aceptación., que debe ser objeto de acuerdo entre el proveedor y el cliente de la máquina. Sin embargo, estos límites pueden utilizarse como guía general, lo que permite evitar costes innecesarios en la reducción de vibraciones y la imposición de requisitos excesivamente estrictos.

En ocasiones, las características de diseño de la máquina o la experiencia operativa pueden requerir el establecimiento de otros valores límite (superiores o inferiores). En tales casos, el fabricante suele justificar el cambio de los límites y, en particular, confirma que el aumento de vibración permitido según estos cambios no reducirá la fiabilidad de la máquina.

6.2.2.3 Criterios de aceptación

Los criterios de aceptación de vibraciones de la máquina son: siempre objeto de acuerdo Entre el proveedor y el cliente, que debe documentarse antes o en el momento de la entrega (la primera opción es preferible). En caso de entrega de una máquina nueva o devolución de una máquina tras una revisión general, los límites de la zona de condiciones de vibración pueden utilizarse como base para establecer dichos criterios. Sin embargo, los valores numéricos de los límites de la zona deben no se aplicarán por defecto como criterios de aceptación.

Recomendación típica: El parámetro de vibración monitoreado de una máquina nueva debe estar dentro de la Zona A o B, pero no debe exceder el límite entre estas zonas en más de 1,25 veces. Esta recomendación no podrá considerarse al establecer criterios de aceptación si la base para ello son las características de diseño de la máquina o la experiencia operativa acumulada con tipos de máquinas similares.

Las pruebas de aceptación se realizan bajo condiciones de funcionamiento de la máquina estrictamente especificadas (capacidad, velocidad de rotación, caudal, temperatura, presión, etc.) durante un intervalo de tiempo determinado. Si la máquina se recibe tras la sustitución de uno de los conjuntos principales o tras mantenimiento, se tienen en cuenta el tipo de trabajo realizado y los valores de los parámetros monitorizados antes de retirarla del proceso de producción para establecer los criterios de aceptación.

6.3 Criterio II — Evaluación por cambio de magnitud

Este criterio se basa en comparar el valor actual del parámetro de vibración de banda ancha monitoreado en el funcionamiento de la máquina en estado estable (permitiendo algunas variaciones menores en las características de funcionamiento) con un valor previamente establecido. valor de referencia.

Los cambios significativos pueden requerir la adopción de medidas adecuadas Incluso si aún no se ha alcanzado el límite de la zona B/C. Estos cambios pueden desarrollarse gradualmente o tener un carácter repentino, siendo consecuencias de daños incipientes u otras perturbaciones en el funcionamiento de la máquina.

El parámetro de vibración comparado debe obtenerse utilizando la misma posición y orientación del transductor Para el mismo modo de funcionamiento de la máquina. Si se detectan cambios significativos, se investigan sus posibles causas para prevenir situaciones peligrosas.

6.4 Evaluación de la condición de vibración en modos transitorios

Los límites de las zonas de condiciones de vibración que se indican en los Anexos A y B se aplican a la vibración en funcionamiento de la máquina en estado estacionario. Los modos de funcionamiento transitorios suelen ir acompañados de un aumento de la vibración. Un ejemplo es la vibración de la máquina sobre un soporte flexible durante la aceleración o la desaceleración, cuando el aumento de la vibración se asocia con el paso a velocidades críticas del rotor. Además, puede observarse un aumento de la vibración debido a la desalineación de las piezas giratorias acopladas o del arco del rotor durante el calentamiento.

Al analizar el estado de vibración de una máquina, es necesario prestar atención a su reacción a los cambios en el modo de funcionamiento y las condiciones externas. Si bien esta norma no considera la evaluación de la vibración en modos transitorios de funcionamiento de la máquina, como orientación general, se puede aceptar que la vibración es aceptable si, durante los modos transitorios de duración limitada, no excede el límite superior. límite superior de la Zona C.

Criterio II — Cambio respecto al valor inicial

Incluso si la vibración permanece en la Zona B, una cambio significativo desde el inicio Indica problemas en desarrollo:

6.5 Niveles límite de vibración en funcionamiento en estado estacionario

6.5.1 General

Como norma, para las máquinas destinadas a un funcionamiento a largo plazo se establecen unos niveles límite de vibración, cuya superación en el funcionamiento estacionario de la máquina provoca la aparición de señales de notificación de los tipos ADVERTENCIA o VIAJE.

ADVERTENCIA — Notificación para advertir que el valor del parámetro de vibración monitoreado o su cambio ha alcanzado un nivel que podría requerir medidas correctivas. Por lo general, cuando aparece una notificación de ADVERTENCIA, la máquina puede operarse durante un tiempo mientras se investigan las causas del cambio de vibración y se determinan las medidas correctivas necesarias.

VIAJE — notificación que indica que el parámetro de vibración ha alcanzado un nivel que podría dañar la máquina si se sigue utilizando. Al alcanzar el nivel de DISPARO, se deben tomar medidas inmediatas para reducir la vibración o detener la máquina.

Debido a las diferencias en las cargas dinámicas y rigideces de soporte de la máquina, se pueden establecer diferentes niveles límite de vibración para diferentes puntos y direcciones de medición.

6.5.2 Configuración del nivel de ADVERTENCIA

El nivel de ADVERTENCIA puede variar significativamente (aumentando o disminuyendo) de una máquina a otra. Normalmente, este nivel se determina en relación con un determinado... nivel de referencia obtenido para cada instancia de máquina específica para un punto específico y una dirección de medición específica en función de la experiencia operativa.

Se recomienda establecer el nivel de ADVERTENCIA de manera que supere la línea base en 25% del valor límite de la Zona B superior. Si el nivel de referencia es bajo, el nivel de ADVERTENCIA puede estar por debajo de la Zona C.

Si no se define el nivel de referencia (p. ej., para una máquina nueva), el nivel de ADVERTENCIA se determina a partir de la experiencia operativa con máquinas similares o en relación con los valores aceptables acordados del parámetro de vibración monitoreado. Transcurrido un tiempo, con base en las observaciones de la vibración de la máquina, se establece un nivel de referencia y el nivel de ADVERTENCIA se ajusta en consecuencia.

Normalmente, el nivel de ADVERTENCIA se establece de manera que no excede el límite superior de la Zona B en más de 1,25 veces.

Si se produce un cambio en el nivel de referencia (por ejemplo, después de la reparación de una máquina), el nivel de ADVERTENCIA también debe ajustarse en consecuencia.

6.5.3 Configuración del nivel de TRIP

El nivel TRIP suele asociarse con la preservación de la integridad mecánica de la máquina, que a su vez está determinada por sus características de diseño y su capacidad para soportar fuerzas dinámicas anormales. Por lo tanto, el nivel TRIP suele ser... Lo mismo para máquinas de diseños similares y es no relacionado con la línea base.

Debido a la diversidad de diseños de máquinas, no es posible proporcionar una guía universal para configurar el nivel de TRIP. Normalmente, el nivel de TRIP se configura dentro de la Zona C o D, pero no más alto que el límite entre estas zonas en más de 25%.

6.6 Procedimientos y criterios adicionales

Hay No existe un método sencillo para calcularlo Vibración del pedestal del cojinete a partir de la vibración del eje (o viceversa, vibración del eje a partir de la vibración del pedestal). La diferencia entre la vibración absoluta y relativa del eje está relacionada con la vibración del pedestal del cojinete, pero, por regla general, es... no es igual a ello.

Implicación práctica: Si la vibración de la carcasa indica Zona B (aceptable), pero la vibración del eje indica Zona C (restringida), clasifique la máquina como Zona C y planifique las medidas correctivas. Utilice siempre la evaluación del peor caso posible cuando disponga de mediciones duales.

6.7 Evaluación basada en la representación vectorial de la información

Un cambio en la amplitud de un componente de frecuencia individual de vibración, incluso si es significativo, es no necesariamente acompañado Por un cambio sustancial en la señal de vibración de banda ancha. Por ejemplo, el desarrollo de una grieta en el rotor puede provocar la aparición de armónicos significativos en la frecuencia de rotación, pero sus amplitudes pueden permanecer pequeñas en comparación con el componente a velocidad de funcionamiento. Esto no permite un seguimiento fiable de los efectos del desarrollo de grietas únicamente mediante cambios en la vibración de banda ancha.

El monitoreo de los cambios en la amplitud de los componentes de vibración individuales para obtener datos para procedimientos de diagnóstico posteriores requiere el uso de equipos especiales de medición y análisis, normalmente más complejo y que requiere una cualificación especial para su aplicación (véase ISO 18436-2).

Los métodos establecidos por esta norma son: limitado a la medición de la vibración de banda ancha Sin evaluación de las amplitudes y fases de los componentes de frecuencia individuales. En la mayoría de los casos, esto es suficiente para las pruebas de aceptación de la máquina y la monitorización del estado en el lugar de instalación.

Sin embargo, su uso en programas de diagnóstico y monitoreo de condiciones a largo plazo información vectorial El análisis de los componentes de frecuencia (especialmente a velocidad de funcionamiento y su segundo armónico) permite evaluar cambios en el comportamiento dinámico de la máquina que son indistinguibles al monitorear únicamente la vibración de banda ancha. El análisis de las relaciones entre los componentes de frecuencia individuales y sus fases se aplica cada vez más en los sistemas de monitoreo de condición y diagnóstico.

Nota: Esta norma no proporciona criterios de evaluación del estado de vibración basados en cambios en los componentes vectoriales. Se ofrece información más detallada sobre este tema en las normas ISO 13373-1, ISO 13373-2 e ISO 13373-3 (véase también ISO 20816-1).

8. Operación transitoria

Durante la aceleración, la desaceleración o el funcionamiento por encima de la velocidad nominal, se espera una mayor vibración, especialmente al pasar por velocidades críticas.

9. Vibración de fondo

Si la vibración medida excede los límites de aceptación y se sospecha que hay vibración de fondo, mida con la máquina parada. Se requieren correcciones si la vibración de fondo excede:

• 25% del valor medido durante el funcionamiento, O
• 25% del límite B/C para esa clase de máquina

Anexo C (Informativo) — Límites de zona y distancias de seguridad

Para máquinas con Cojinetes de diario (de película fluida), La condición fundamental para un funcionamiento seguro es que los desplazamientos del eje en la cuña de aceite no permitan el contacto con el cojinete. Por lo tanto, los límites de zona para los desplazamientos relativos del eje indicados en el Anexo B deben coordinarse con este requisito.

En particular, para rodamientos con poca holgura, puede ser necesario reducir los valores de los límites de zona. El grado de reducción depende del tipo de rodamiento y del ángulo entre la dirección de medición y la dirección del juego mínimo.

Ejemplo: Turbina de vapor grande (3000 rpm, cojinete de deslizamiento)

• B/C calculado (Anexo B): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• Juego diametral real del rodamiento: 150 μm
• Dado que 164 > 150, utilice límites basados en el espacio libre:
• A/B = 0,4 × 150 = 60 micras
• B/C = 0,6 × 150 = 90 micras
• C/D = 0,7 × 150 = 105 micras

Nota de aplicación: Estos valores ajustados se aplican al medir la vibración del eje. en o cerca del rodamiento. En otras ubicaciones de ejes con holguras radiales mayores, se pueden aplicar las fórmulas estándar del Anexo B.

Anexo D (Informativo) — Aplicabilidad del criterio de velocidad constante para máquinas de baja velocidad

Este anexo justifica la inconveniencia de aplicar criterios basados en la medición de la velocidad a máquinas con vibraciones de baja frecuencia (inferiores a 120 r/min). Para máquinas de baja velocidad, los criterios basados en medición de desplazamiento Puede ser más adecuado utilizar equipos de medición adecuados. Sin embargo, estos criterios no se consideran en esta norma.

Base histórica del criterio de velocidad

La propuesta de utilizar la vibración velocidad La medición de la vibración en piezas de máquinas no giratorias como base para describir la condición de vibración se formuló a partir de la generalización de numerosos resultados de pruebas (véase, por ejemplo, el trabajo pionero de Rathbone TC, 1939) teniendo en cuenta ciertas consideraciones físicas.

En relación con esto, durante muchos años se consideró que las máquinas eran equivalentes en cuanto a su condición y los efectos de la vibración si los resultados de la medición de velocidad RMS en el rango de frecuencia de 10 a 1000 Hz coincidían. La ventaja de este enfoque residía en la posibilidad de utilizar los mismos criterios de condición de vibración independientemente de la composición de frecuencia de la vibración o de la frecuencia de rotación de la máquina.

Por el contrario, utilizar el desplazamiento o la aceleración como base para la evaluación de la condición de vibración conduciría a la necesidad de construir criterios dependientes de la frecuencia, ya que la relación desplazamiento-velocidad es inversamente proporcional a la frecuencia de vibración, y la relación aceleración-velocidad es directamente proporcional a ella.

El paradigma de la constante de velocidad

El uso de la vibración velocidad Como el parámetro principal se basa en pruebas exhaustivas y en la observación de que las máquinas son "equivalentes" en términos de condición si exhiben la misma velocidad RMS en el rango de 10 a 1000 Hz, independientemente del contenido de frecuencia.

Ventaja: Simplicidad. Un conjunto de límites de velocidad se aplica en un amplio rango de velocidades sin correcciones dependientes de la frecuencia.

Problema en bajas frecuencias: La relación entre el desplazamiento y la velocidad es inversamente proporcional a la frecuencia:

A frecuencias muy bajas (< 10 Hz), aceptar una velocidad constante (por ejemplo, 4,5 mm/s) puede permitir valores excesivamente grandes. desplazamiento, lo que puede estresar los componentes conectados (tuberías, acoplamientos) o indicar problemas estructurales graves.

Ilustración gráfica (del Anexo D)

Considere una velocidad constante de 4,5 mm/s a diferentes velocidades de carrera:

Observación: A medida que disminuye la velocidad, el desplazamiento aumenta drásticamente. Un desplazamiento de 358 μm a 120 rpm podría sobrecargar los acoplamientos o causar la rotura de la película de aceite en los cojinetes de deslizamiento, incluso a una velocidad aceptable."

La Figura D.1 refleja una relación matemática simple entre la velocidad constante y el desplazamiento variable a diferentes frecuencias de rotación. Sin embargo, al mismo tiempo, muestra cómo el uso del criterio de velocidad constante puede conducir a un aumento del desplazamiento del pedestal del rodamiento al disminuir la frecuencia de rotación. Si bien las fuerzas dinámicas que actúan sobre el rodamiento se mantienen dentro de límites aceptables, los desplazamientos significativos de la carcasa del rodamiento pueden afectar negativamente a los elementos conectados de la máquina, como las tuberías de aceite.

Configuración de Balanset-1A para máquinas de baja velocidad

Al medir máquinas ≤600 rpm:

• Establecer el límite inferior del rango de frecuencia en 2 Hz (no 10 Hz)
• Mostrar ambos Velocidad (mm/s) y Desplazamiento (μm) métrica
• Compare ambos parámetros con los umbrales de su estándar/procedimiento (ingréselos en la calculadora)
• Si solo se mide y pasa la velocidad, pero se desconoce el desplazamiento, la evaluación es incompleto
• Asegúrese de que el transductor tenga una respuesta lineal de hasta 2 Hz (verifique el certificado de calibración)

12. Operación transitoria: aceleración, desaceleración y sobrevelocidad

Los límites de zona de los Anexos A y B se aplican a operación en estado estacionario A velocidad y carga nominales. Durante condiciones transitorias (arranque, parada, cambios de velocidad), se espera una mayor vibración, especialmente al pasar por velocidades críticas (resonancias).

Tabla 1 — Límites recomendados durante transitorios

Nota para velocidad <20%: A velocidades muy bajas, los criterios de velocidad podrían no ser aplicables (véase el Anexo D). El desplazamiento se vuelve crítico.

Interpretación práctica

• Una máquina puede exceder brevemente los límites de estado estable durante la aceleración/desaceleración.
• Se permite que la vibración del eje alcance 1,5 × el límite C/D (hasta una velocidad de 90%) para permitir el paso a través de velocidades críticas.
• Si la vibración permanece alta después de alcanzar la velocidad de funcionamiento, indica un falla persistente, no una resonancia transitoria

Análisis de la marcha atrás de Balanset-1A

El Balanset-1A incluye una función de gráfico "RunDown" (experimental) que registra la amplitud de vibración en función de las RPM durante la desaceleración.

• Identifica velocidades críticas: Los picos agudos de amplitud indican resonancias.
• Verifica el paso rápido: Los picos estrechos confirman que la máquina pasa rápidamente (bueno)
• Detecta fallos dependientes de la velocidad: La amplitud que aumenta continuamente con la velocidad sugiere problemas aerodinámicos o de proceso.

Estos datos son invaluables para distinguir los picos transitorios (aceptables según la Tabla 1) de la vibración excesiva en estado estable (inaceptable).

13. Flujo de trabajo práctico para el cumplimiento de la norma ISO 20816-3

14. Tema avanzado: Teoría del equilibrio de coeficientes de influencia

Cuando se diagnostica un desequilibrio en una máquina (vibración alta 1×, fase estable), el Balanset-1A utiliza el Método del coeficiente de influencia para calcular pesos de corrección precisos.

Fundamentos matemáticos

La respuesta de vibración del rotor se modela como una sistema lineal donde agregar masa cambia el vector de vibración:

Procedimiento de balanceo de tres pasadas (un solo plano)

1. Ejecución inicial (Ejecución 0):
   • Medir la vibración: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
   • Vector: V₀ = 6,2∠45°
2. Prueba de peso (Carrera 1):
   • Añadir masa de prueba: M_juicio = 20 g en el ángulo θ_juicio = 0°
   • Medir la vibración: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
   • Vector: V₁ = 4,1∠110°
3. Calcular el coeficiente de influencia:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (resta de vectores)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • α nos dice "cuánto cambia la vibración por gramo de masa añadida""
4. Calcular corrección:
   • M_corr = −V₀ / α
   • Resultado: M_corr = 28,5 g en el ángulo θ_corr = 215°
5. Aplicar corrección y verificar:
   • Quitar el peso de prueba
   • Añadir 28,5 g a 215° (medido desde una marca de referencia en el rotor)
   • Medir la vibración final: A_final = 1,1 mm/s (objetivo: <1,4 mm/s para la zona A)

Por qué funciona esto

El desequilibrio crea una fuerza centrífuga F = m × e × ω², donde m es la masa desequilibrada, e es su excentricidad y ω es la velocidad angular. Esta fuerza genera vibración. Al añadir una masa calculada con precisión en un ángulo específico, creamos una iguales y opuestos Fuerza centrífuga, anulando el desequilibrio original. El software Balanset-1A realiza automáticamente el complejo cálculo vectorial, guiando al técnico durante el proceso.

11. Referencia de física y fórmulas

Fundamentos del procesamiento de señales

Relación entre desplazamiento, velocidad y aceleración

Para vibración sinusoidal A la frecuencia f (Hz), las relaciones entre el desplazamiento (d), la velocidad (v) y la aceleración (a) están regidas por el cálculo:

Visión clave: La velocidad es proporcional a la frecuencia × desplazamiento. La aceleración es proporcional a la frecuencia² × desplazamiento. Por eso:

• En bajas frecuencias (< 10 Hz), el desplazamiento es el parámetro crítico
• En frecuencias medias (10–1000 Hz), la velocidad se correlaciona bien con la energía y es independiente de la frecuencia
• En altas frecuencias (> 1000 Hz), la aceleración se vuelve dominante

Valores RMS frente a valores pico

En Raíz cuadrada media (RMS) El valor representa la energía efectiva de una señal. Para una onda sinusoidal pura:

¿Por qué RMS? El RMS se correlaciona directamente con el fuerza y estrés por fatiga impuesta a los componentes de la máquina. Una señal de vibración con V_RMS = 4,5 mm/s proporciona la misma energía mecánica independientemente de la complejidad de la forma de onda.

Cálculo de RMS de banda ancha

Para una señal compleja que contiene múltiples componentes de frecuencia (como en una maquinaria real):

Donde cada V_RMS,i Representa la amplitud RMS a una frecuencia específica (1×, 2×, 3×, etc.). Este es el valor "general" que muestran los analizadores de vibraciones y que se utiliza para la evaluación de zonas según la norma ISO 20816-3.

Arquitectura de procesamiento de señales Balanset-1A

Ejemplo práctico: Tutorial de diagnóstico

Guión: Una bomba centrífuga de 75 kW que funciona a 1480 rpm (24,67 Hz) sobre una base de hormigón rígido.

Paso 1: Clasificación

• Potencia: 75 kW → Grupo 2 (15–300 kW)
• Fundación: Rígida (verificada mediante prueba de impacto)
• Determine los umbrales A/B, B/C, C/D de su copia/especificación estándar e ingréselos en la calculadora

Paso 2: Medición con Balanset-1A

• Monte los acelerómetros en las carcasas de los cojinetes de las bombas (exteriores e interiores)
• Entrar en el modo "Vibrómetro" (F5)
• Rango de frecuencia establecido: 10–1000 Hz
• Registrar la velocidad RMS general: 6,2 mm/s

Paso 3: Evaluación de la zona

Compare el valor medido (por ejemplo, 6,2 mm/s RMS) con los umbrales que ingresó: por encima de C/D → ZONA D; entre B/C y C/D → ZONA C, etc.

Paso 4: Diagnóstico espectral

Cambiar al modo FFT. El espectro muestra:

• 1× componente (24,67 Hz): 5,8 mm/s — Dominante
• Componente 2× (49,34 Hz): 1,2 mm/s — Menor
• Otras frecuencias: Despreciable

Diagnóstico: Vibración alta 1× con fase estable → Desequilibrar

Paso 5: Equilibrado con Balanset-1A

Ingrese al modo "Equilibrio de un solo plano":

• Ejecución inicial: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
• Peso de prueba: Añade 20 gramos a 0° (ángulo arbitrario)
• Prueba de funcionamiento: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
• El software calcula: Masa de corrección = 28,5 gramos en un ángulo de 215°
• Corrección aplicada: Retire el peso de prueba, agregue 28,5 g a 215°
• Ejecución de verificación: A_final = 1,1 mm/s

Paso 6: Verificación de cumplimiento

1,1 mm/s < 1,4 mm/s (límite A/B) → ZONA A — ¡Excelente estado!

La bomba ahora cumple con la norma ISO 20816-3 para un funcionamiento a largo plazo sin restricciones. Genere informes que documenten el antes (6,2 mm/s, Zona D) y el después (1,1 mm/s, Zona A) con gráficos de espectro.

¿Por qué la velocidad es el criterio principal?

La velocidad de vibración se correlaciona bien con la severidad de la vibración en un amplio rango de frecuencia porque:

• La velocidad se relaciona con energía Transmitido a la fundación y al entorno
• La velocidad es relativamente independiente de la frecuencia para equipos industriales típicos
• A frecuencias muy bajas (<10 Hz), el desplazamiento se convierte en el factor limitante.
• A frecuencias muy altas (>1000 Hz), la aceleración se vuelve importante (especialmente para el diagnóstico de rodamientos).

Deflexión estática y frecuencia natural

Para estimar si una cimentación es rígida o flexible:

Estimación de la velocidad crítica

Primera velocidad crítica de un rotor simple:

15. Errores y dificultades comunes en la aplicación de la norma ISO 20816-3

16. Integración con una estrategia más amplia de monitoreo de condiciones

Los límites de vibración ISO 20816-3 son necesario pero no suficiente Para una gestión completa del estado de la maquinaria. Integración de datos de vibración con:

• Análisis de aceite: Partículas de desgaste, degradación de la viscosidad, contaminación.
• Termografía: Temperaturas de los cojinetes, puntos calientes del bobinado del motor, calentamiento inducido por desalineación
• Ultrasonido: Detección temprana de fallos de lubricación de rodamientos y arcos eléctricos.
• Análisis de la firma de corriente del motor (MCSA): Defectos de la barra del rotor, excentricidad, variaciones de carga
• Parámetros del proceso: Caudal, presión, consumo de energía: correlacione los picos de vibración con alteraciones del proceso

El Balanset-1A proporciona la pilar de vibración de esta estrategia. Utilice sus funciones de archivo y tendencias para crear una base de datos histórica. Compare los eventos de vibración con los registros de mantenimiento, las fechas de las muestras de aceite y los registros operativos.

17. Consideraciones regulatorias y contractuales

Pruebas de aceptación (máquinas nuevas)

Importante: Los límites de zona suelen ser una guía para la evaluación de la condición, mientras que criterios de aceptación Para una nueva máquina se definen mediante contrato/especificación y se acuerdan entre el proveedor y el cliente.

Función de Balanset-1A: Durante las pruebas de aceptación en fábrica (FAT) o en sitio (SAT), el Balanset-1A verifica los niveles de vibración declarados por el proveedor. Genera informes documentados que demuestran el cumplimiento de los límites contractuales.

Seguros y responsabilidad civil

En algunas jurisdicciones, operar maquinaria en Zona D Podría anular la cobertura del seguro en caso de fallo catastrófico. Las evaluaciones documentadas según la norma ISO 20816-3 demuestran la debida diligencia en el cuidado de la maquinaria.

18. Desarrollos futuros: Expansión de la serie ISO 20816

La serie ISO 20816 continúa evolucionando. Las próximas partes y revisiones incluyen:

• ISO 20816-6: Máquinas reciprocantes (que reemplazan a la norma ISO 10816-6)
• ISO 20816-7: Bombas rotodinámicas (sustituyen a la norma ISO 10816-7)
• ISO 20816-8: Sistemas de compresores alternativos (nuevos)
• ISO 20816-21: Turbinas eólicas (sustituye a la norma ISO 10816-21)

Estas normas adoptarán filosofías de límites de zona similares, pero con ajustes específicos para cada maquinaria. El Balanset-1A, con su configuración flexible y amplio rango de frecuencia/amplitud, seguirá siendo compatible a medida que se publiquen estas normas.

19. Estudios de caso

Caso práctico 1: Diagnóstico erróneo evitado mediante medición dual

Máquina: Turbina de vapor de 5 MW, 3000 rpm, cojinetes de deslizamiento

Situación: Vibración de la carcasa del rodamiento: 3,0 mm/s (Zona B, aceptable). Sin embargo, los operadores informaron ruidos inusuales.

Investigación: Balanset-1A conectado a sondas de proximidad existentes. Vibración del eje = 180 μm pp. Límite B/C calculado (Anexo B) = 164 μm. Eje en Zona C!

Causa principal: Inestabilidad de la película de aceite (remolino de aceite). La vibración de la carcasa era baja debido a la pesada masa del pedestal que amortiguaba el movimiento del eje. Basarse únicamente en la medición de la carcasa habría pasado por alto esta peligrosa condición.

Acción: Se ajustó la presión de suministro de aceite a los cojinetes y se redujo la holgura mediante el reajuste de las cuñas. Se redujo la vibración del eje a 90 μm (Zona A).

Caso práctico 2: El equilibrio salva un ventilador crítico

Máquina: Ventilador de tiro inducido de 200 kW, 980 rpm, acoplamiento flexible

Condición inicial: Vibración = 7,8 mm/s (Zona D). La planta considera una parada de emergencia y el reemplazo de rodamientos ($50.000, parada de 3 días).

Diagnóstico de Balanset-1A: La FFT muestra 1× = 7,5 mm/s, 2× = 0,8 mm/s. Fase estable. Desequilibrar, no presenta daños.

Equilibrio de campo: Equilibrado en dos planos realizado in situ en 4 horas. Vibración final = 1,6 mm/s (Zona A).

Resultado: Se evitó la parada, lo que ahorró $50,000. Causa principal: erosión de los bordes de ataque de las palas por polvo abrasivo. Se corrigió mediante balanceo; se programó la renovación de las palas en la próxima parada programada.

20. Conclusión y mejores prácticas

La transición a ISO 20816-3:2022 Representa un avance en el análisis de vibraciones, lo que exige un enfoque dual basado en la física para el estado de la maquinaria. Conclusiones clave:

En Sistema Balanset-1A Demuestra una sólida conformidad con los requisitos de la norma ISO 20816-3. Sus especificaciones técnicas (rango de frecuencia, precisión, flexibilidad del sensor y flujo de trabajo del software) permiten a los equipos de mantenimiento no solo diagnosticar incumplimientos, sino también corregirlos activamente mediante un equilibrado de precisión. Al combinar el análisis de espectro de diagnóstico con la capacidad de equilibrado correctivo, el Balanset-1A permite a los ingenieros de fiabilidad mantener los activos industriales en las Zonas A/B, garantizando así su longevidad, seguridad y una producción ininterrumpida.

Normas de referencia y bibliografía

Referencias normativas (Sección 2 de la norma ISO 20816-3)

Normas relacionadas con la serie ISO 20816

Normas complementarias

Contexto histórico (normas reemplazadas)

La norma ISO 20816-3:2022 sustituye a las siguientes normas:

• ISO 10816-3:2009 — Evaluación de la vibración de la máquina mediante mediciones en partes no giratorias — Parte 3: Máquinas industriales con potencia nominal superior a 15 kW y velocidades nominales entre 120 r/min y 15 000 r/min
• ISO 7919-3:2009 — Vibración mecánica — Evaluación de la vibración de las máquinas mediante mediciones en ejes giratorios — Parte 3: Máquinas industriales acopladas

La integración de la vibración de la carcasa (10816) y la vibración del eje (7919) en un estándar unificado elimina ambigüedades previas y proporciona un marco de evaluación cohesivo.

Anexo DA (Informativo) — Correspondencia de las normas internacionales referenciadas con las normas nacionales e interestatales

Al aplicar esta norma, se recomienda utilizar las normas nacionales e interestatales correspondientes en lugar de las normas internacionales de referencia. La siguiente tabla muestra la relación entre las normas ISO mencionadas en la Sección 2 y sus equivalentes nacionales.

Nota: En esta tabla se utiliza la siguiente designación convencional del grado de correspondencia:

• IDT — Estándares idénticos

Las normas nacionales pueden tener diferentes fechas de publicación, pero mantienen la equivalencia técnica con las normas ISO de referencia. Consulte siempre las últimas ediciones de las normas nacionales para conocer los requisitos más actualizados.

Bibliografía

Los siguientes documentos se referencian en la norma ISO 20816-3 con fines informativos:

Nota histórica: La referencia [16] (Rathbone, 1939) representa el trabajo pionero que estableció las bases para el uso de la velocidad como criterio de vibración principal.