Análisis exhaustivo de la norma ISO 20816-3: medición, evaluación e implementación instrumental mediante el sistema Balanset-1A.

Resumen ejecutivo

El panorama industrial ha sido testigo de un importante cambio de paradigma en la normalización de la supervisión del estado de las máquinas. La introducción de la norma ISO 20816-3:2022 representa una consolidación y modernización de las metodologías anteriores, fusionando específicamente la evaluación de la vibración de las carcasas (antes ISO 10816-3) y la vibración de los ejes giratorios (antes ISO 7919-3) en un único marco cohesionado. Este informe ofrece un análisis exhaustivo de la norma ISO 20816-3, desglosando sus capítulos, anexos normativos y principios físicos. Además, integra una evaluación técnica detallada del analizador y equilibrador de vibraciones portátil Balanset-1A, demostrando cómo este instrumento específico facilita el cumplimiento de las rigurosas exigencias de la norma. Mediante una síntesis de la teoría del procesamiento de señales, los principios de la ingeniería mecánica y los procedimientos operativos prácticos, este documento sirve como guía definitiva para los ingenieros de fiabilidad que buscan alinear sus estrategias de monitorización de condiciones con las mejores prácticas globales utilizando instrumentación accesible y de alta precisión.

Parte I: Marco teórico de la norma ISO 20816-3

1.1 Evolución de las normas sobre vibraciones: la convergencia de las normas ISO 10816 e ISO 7919

La historia de la normalización de las vibraciones se caracteriza por un movimiento gradual desde directrices fragmentadas y específicas para cada componente hacia una evaluación holística de las máquinas. Históricamente, la evaluación de la maquinaria industrial se dividía en dos partes. La serie ISO 10816 se centraba en la medición de las piezas no giratorias, concretamente los soportes de los cojinetes y los pedestales, utilizando acelerómetros o transductores de velocidad. Por el contrario, la serie ISO 7919 abordaba la vibración de los ejes giratorios en relación con sus cojinetes, utilizando principalmente sondas de corrientes parásitas sin contacto.

Esta separación solía dar lugar a ambigüedad en el diagnóstico. Una máquina podía presentar una vibración aceptable en la carcasa (zona A según la norma ISO 10816) y, al mismo tiempo, sufrir un peligroso descentramiento o inestabilidad del eje (zona C/D según la norma ISO 7919), especialmente en situaciones en las que se utilizaban carcasas pesadas o cojinetes de película fluida, en las que se atenúa la transmisión de la energía vibratoria. La norma ISO 20816-3 resuelve esta dicotomía al sustituir tanto a la norma ISO 10816-3:2009 como a la norma ISO 7919-3:2009.1 Al integrar estas perspectivas, la nueva norma reconoce que la energía vibratoria generada por las fuerzas dinámicas del rotor se manifiesta de forma diferente en toda la estructura de la máquina en función de la rigidez, la masa y los coeficientes de amortiguación. En consecuencia, una evaluación conforme requiere ahora una doble perspectiva: evaluar tanto la vibración absoluta de la estructura como, cuando proceda, el movimiento relativo del eje.

El sistema Balanset-1A se incorpora a este panorama como una herramienta diseñada para unir estos ámbitos de medición. Su arquitectura, que admite tanto acelerómetros piezoeléctricos para mediciones de carcasas como entradas de tensión directa para sensores de desplazamiento lineal, refleja la filosofía de doble naturaleza de la serie ISO 20816.3 Esta convergencia simplifica el conjunto de herramientas del técnico, ya que permite realizar con un solo instrumento las evaluaciones exhaustivas que ahora exige la norma unificada.

1.2 Alcance y aplicabilidad: definición del panorama de la maquinaria industrial

El capítulo 1 de la norma ISO 20816-3 define meticulosamente los límites de su aplicación. La norma no es universal, sino que está específicamente calibrada para máquinas industriales con una potencia nominal superior a 15 kW y velocidades de funcionamiento entre 120 r/min y 30 000 r/min.1 Este amplio rango operativo cubre la gran mayoría de los activos críticos de los sectores de la fabricación, la generación de energía y la petroquímica.

El equipo específicamente cubierto incluye:

• Turbinas de vapor y generadores: Aquí se incluyen las unidades con potencias inferiores o iguales a 40 MW. Las unidades más grandes (por encima de 40 MW) suelen estar sujetas a la norma ISO 20816-2, a menos que funcionen a velocidades distintas de las frecuencias síncronas de la red (1500, 1800, 3000 o 3600 r/min).6
• Compresores rotativos: Incluye diseños centrífugos y axiales utilizados en industrias de procesos.
• Turbinas de gas industriales: Concretamente, aquellas con una potencia igual o inferior a 3 MW. Las turbinas de gas de mayor tamaño se clasifican en apartados separados de la norma debido a sus características térmicas y dinámicas únicas.1
• Zapatillas: Las bombas centrífugas accionadas por motores eléctricos son un componente fundamental de este grupo.
• Motores eléctricos: Se incluyen los motores de cualquier tipo, siempre que estén acoplados de forma flexible. Los motores acoplados de forma rígida suelen evaluarse como parte del sistema de la máquina accionada o en virtud de subcláusulas específicas.
• Ventiladores y sopladores: Fundamental para el tratamiento del aire en sistemas de climatización y procesos industriales.6

Exclusiones: Es igualmente importante comprender lo que se excluye. Las máquinas con masas recíprocas (como los compresores de pistón) generan perfiles de vibración dominados por impactos y pares variables, lo que requiere el análisis especializado que se encuentra en la norma ISO 20816-8. Del mismo modo, las turbinas eólicas, que funcionan bajo cargas aerodinámicas muy variables, están cubiertas por la norma ISO 10816-21.7 Las características específicas de diseño del Balanset-1A, como su rango de medición de velocidad de rotación de 150 a 60 000 rpm 8, se ajustan perfectamente al alcance de la norma, de 120 a 30 000 rpm, lo que garantiza que el instrumento sea capaz de supervisar todo el espectro de maquinaria aplicable.

1.3 Sistemas de clasificación de máquinas: la física de la rigidez del soporte

Una innovación fundamental que se ha mantenido de las normas anteriores es la clasificación de la maquinaria en función de la rigidez del soporte. La norma ISO 20816-3 divide las máquinas en grupos no solo por su tamaño, sino también por su comportamiento dinámico.

1.3.1 Clasificación de grupos por poder y tamaño

La norma clasifica las máquinas en dos grupos principales para aplicar los límites de gravedad adecuados:

• Grupo 1: Maquinaria grande con una potencia nominal superior a 300 kW o máquinas eléctricas con una altura de eje superior a 315 mm. Estas máquinas suelen tener rotores macizos y generan fuerzas dinámicas significativas.9
• Grupo 2: Maquinaria de tamaño mediano con una potencia nominal entre 15 kW y 300 kW, o máquinas eléctricas con alturas de eje entre 160 mm y 315 mm.10

1.3.2 Flexibilidad de soporte: rígido frente a flexible

La distinción entre soportes “rígidos” y “flexibles” es una cuestión de física, no solo de material de construcción. Un soporte se considera rígido en una dirección de medición específica si la primera frecuencia natural (resonancia) del sistema combinado máquina-soporte es significativamente mayor que la frecuencia de excitación principal (normalmente la velocidad de rotación). Concretamente, la frecuencia natural debe ser al menos 25% mayor que la velocidad de funcionamiento. Por el contrario, los soportes flexibles tienen frecuencias naturales que pueden estar cerca o por debajo de la velocidad de funcionamiento, lo que provoca efectos de amplificación de la resonancia o de aislamiento.10

Esta distinción es crucial porque los soportes flexibles permiten naturalmente amplitudes de vibración más altas para la misma cantidad de fuerza excitante interna (desequilibrio). Por lo tanto, los límites de vibración admisibles para los soportes flexibles son generalmente más altos que para los soportes rígidos. El Balanset-1A facilita la determinación de las características de los soportes gracias a sus capacidades de medición de fase. Mediante la realización de una prueba de aceleración o desaceleración (utilizando la función de gráfico “RunDown” mencionada en las especificaciones del software 11), un analista puede identificar los picos de resonancia. Si se produce un pico dentro del rango de funcionamiento, el soporte es dinámicamente flexible; si la respuesta es plana y lineal hasta la velocidad de funcionamiento, es rígido. Esta capacidad de diagnóstico permite al usuario seleccionar la tabla de evaluación correcta en la norma ISO 20816-3, evitando falsas alarmas o fallos no detectados.

Parte II: Metodología de medición y física

El capítulo 4 de la norma ISO 20816-3 establece los rigurosos requisitos procedimentales para la adquisición de datos. La validez de cualquier evaluación depende totalmente de la fidelidad de la medición.

2.1 Física de instrumentación: selección y respuesta de transductores

La norma exige el uso de instrumentos capaces de medir la velocidad de vibración cuadrática media (r.m.s.) de banda ancha. La respuesta en frecuencia debe ser plana en un rango de al menos 10 Hz a 1000 Hz para la maquinaria general.12 Para máquinas de menor velocidad (que funcionan por debajo de 600 r/min), el límite inferior de la respuesta en frecuencia debe extenderse hasta 2 Hz para capturar los componentes rotacionales fundamentales.

Cumplimiento técnico del Balanset-1A:
El analizador de vibraciones Balanset-1A se ha diseñado teniendo en cuenta estos requisitos específicos. Sus especificaciones indican un rango de frecuencia de vibración de 5 Hz a 550 Hz para operaciones estándar, con opciones para ampliar las capacidades de medición.8 El límite inferior de 5 Hz es fundamental, ya que garantiza el cumplimiento de las normas para máquinas que funcionan a velocidades tan bajas como 300 rpm, lo que cubre la gran mayoría de las aplicaciones industriales. El límite superior de 550 Hz cubre los armónicos críticos (1x, 2x, 3x, etc.) y las frecuencias de paso de las palas para la mayoría de las bombas y ventiladores estándar. Además, la precisión del dispositivo está clasificada en 5% de escala completa, lo que satisface el rigor metrológico exigido por la norma ISO 2954 (Requisitos para instrumentos de medición de la severidad de las vibraciones).8

La norma distingue entre dos tipos principales de medición, ambos compatibles con el ecosistema Balanset-1A:

• Transductores sísmicos (acelerómetros): Miden la vibración absoluta de la vivienda. Son sensibles a la transmisión de fuerza a través del pedestal del cojinete. El kit Balanset-1A incluye dos acelerómetros de un solo eje (normalmente con tecnología basada en la serie ADXL o piezoeléctrica) con soportes magnéticos.14
• Transductores sin contacto (sondas de proximidad): Miden el desplazamiento relativo del eje. Son esenciales para máquinas con cojinetes de película fluida, en las que el eje se mueve dentro del espacio libre.

2.2 Análisis en profundidad: vibración relativa del eje e integración de sensores

Mientras que la norma ISO 20816-3 se centra principalmente en la vibración de la carcasa, el anexo B trata explícitamente la vibración relativa del eje. Esto requiere el uso de sondas de corrientes parásitas (sondas de proximidad). Estos sensores funcionan generando un campo de radiofrecuencia (RF) que induce corrientes parásitas en la superficie conductora del eje. La impedancia de la bobina de la sonda cambia con la distancia del espacio, produciendo una salida de tensión proporcional al desplazamiento.15

Integración de sondas de corrientes parásitas con Balanset-1A:
Una característica única del Balanset-1A es su adaptabilidad a estos sensores. Aunque se suministra principalmente con acelerómetros, las entradas del dispositivo se pueden configurar para el modo “Lineal” con el fin de aceptar señales de voltaje de controladores de sondas de proximidad (proximitores) de terceros.3

• Entrada de tensión: La mayoría de las sondas de proximidad industriales emiten un voltaje CC negativo (por ejemplo, alimentación de -24 V, escala de 200 mV/mil). El Balanset-1A permite a los usuarios introducir coeficientes de sensibilidad personalizados (por ejemplo, mV/µm) en la ventana “Configuración” (tecla F4).3
• Eliminación de la compensación de CC: Las sondas de proximidad transportan una gran tensión de gap (polarización) de CC con una pequeña señal de vibración de CA superpuesta. El software Balanset-1A incluye una función “Remove DC” (Eliminar CC) para filtrar la tensión de gap, aislando la señal de vibración dinámica para su análisis según los límites de la norma ISO 20816-3.3
• Linealidad y calibración: El software permite al usuario definir factores de calibración (por ejemplo, Kprl1 = 0,94 mV/µm) que garantizan que la lectura en la pantalla del ordenador portátil se corresponda exactamente con el desplazamiento físico del eje.3 Esta capacidad es indispensable cuando se aplican los criterios del anexo B, que se especifican en micrómetros de desplazamiento en lugar de milímetros por segundo de velocidad.

2.3 La física del montaje: garantizar la fidelidad de los datos

La norma ISO 20816-3 hace hincapié en que el método de montaje del sensor no debe degradar la precisión de la medición. La frecuencia de resonancia del sensor montado debe ser significativamente superior al rango de frecuencias de interés.

• Montaje con pernos: El estándar de referencia, que ofrece la respuesta de frecuencia más alta (hasta 10 kHz+).
• Montaje magnético: Una solución práctica para la recopilación de datos portátil.

El Balanset-1A utiliza un sistema de montaje magnético con una fuerza de sujeción de 60 kgf (kilogramos-fuerza).17 Esta elevada fuerza de sujeción es fundamental. Un imán débil introduce un efecto de “rebote” o un filtro mecánico de paso bajo, lo que atenúa considerablemente las señales de alta frecuencia. Con 60 kgf, la rigidez del contacto es suficiente para empujar la resonancia montada muy por encima del rango de 1000 Hz de interés para la norma ISO 20816-3, lo que garantiza que los datos recopilados sean una representación fiel del comportamiento de la máquina y no un artefacto del método de fijación.12

2.4 Procesamiento de señales: RMS frente a pico

La norma especifica el uso de la velocidad cuadrática media (RMS) para las piezas no giratorias. El valor RMS es una medida de la energía total contenida en la señal de vibración y está directamente relacionado con la tensión por fatiga que se ejerce sobre los componentes de la máquina.

Ecuación para RMS:

V_rms = √((1/T) ∫₀^T v²(t) dt)

Para la vibración del eje (Anexo B), la norma utiliza el desplazamiento pico a pico (S_páginas), que representa la excursión física total del eje dentro del juego del cojinete.

S_páginas = S_max − S_min

Procesamiento Balanset-1A:
El Balanset-1A realiza estas transformaciones matemáticas internamente. El ADC (convertidor analógico-digital) muestrea la señal sin procesar y el software calcula la velocidad RMS para las mediciones de la carcasa y el desplazamiento pico a pico para las mediciones del eje. Fundamentalmente, calcula el valor de banda ancha (global), que suma la energía en todo el espectro de frecuencias (por ejemplo, 10-1000 Hz). Este valor “global” es la cifra principal que se utiliza para clasificar la máquina en las zonas A, B, C o D. Además, el dispositivo ofrece funciones de FFT (transformada rápida de Fourier), lo que permite al analista ver los componentes de frecuencia individuales (1x, 2x, armónicos) que componen el valor RMS global, lo que ayuda a diagnosticar el origen de la vibración.8

2.5 Vibración de fondo: el reto de la relación señal-ruido

Un aspecto crítico, a menudo pasado por alto, de la norma ISO 20816-3 es el tratamiento de las vibraciones de fondo, es decir, las vibraciones transmitidas a la máquina desde fuentes externas (por ejemplo, máquinas adyacentes, vibraciones del suelo) cuando la máquina está parada.

La regla: Si la vibración de fondo supera los 25% de la vibración medida cuando la máquina está en funcionamiento, o los 25% del límite entre las zonas B y C, se requieren correcciones severas, o la medición puede considerarse inválida.18 Las versiones anteriores de las normas solían citar la regla de “un tercio”, pero la norma ISO 20816-3 endurece esta lógica.

Implementación del procedimiento con Balanset-1A:

1. El técnico coloca los sensores Balanset-1A en la máquina mientras está parada.
2. Mediante el modo “Vibrometer” (tecla F5), se registra el nivel RMS de fondo.13
3. Se pone en marcha la máquina y se lleva a carga. Se registra el RMS operativo.
4. Se realiza una comparación. Si el nivel operativo es de 4,0 mm/s y el fondo era de 1,5 mm/s (37,5%), el fondo es demasiado alto. La capacidad del Balanset-1A para realizar sustracciones espectrales (visualizando el espectro del fondo frente al de la máquina en funcionamiento) ayuda a identificar si el fondo se encuentra en una frecuencia específica (por ejemplo, 50 Hz de un compresor cercano) que el analista puede ignorar o filtrar mentalmente.

Parte III: Criterios de evaluación: el núcleo de la norma

El capítulo 6 constituye el núcleo de la norma ISO 20816-3 y proporciona la lógica de decisión para la aceptabilidad de las máquinas.

3.1 Criterio I: Magnitud de la vibración y zonificación

La norma evalúa la gravedad de la vibración basándose en la magnitud máxima observada en los soportes de los cojinetes. Para facilitar la toma de decisiones, define cuatro zonas de evaluación:

• Zona A: Vibración de máquinas recién puestas en servicio. Este es el “estándar de oro”. Una máquina en esta zona se encuentra en perfectas condiciones mecánicas.
• Zona B: Máquinas consideradas aceptables para un funcionamiento sin restricciones a largo plazo. Este es el rango de funcionamiento “verde” típico.
• Zona C: Máquinas consideradas insatisfactorias para un funcionamiento continuo a largo plazo. Por lo general, la máquina puede funcionar durante un periodo limitado hasta que surja una oportunidad adecuada para tomar medidas correctivas (mantenimiento). Este es el estado “Amarillo” o “Alarma”.
• Zona D: Los valores de vibración en esta zona suelen considerarse lo suficientemente graves como para causar daños a la máquina. Este es el estado “Rojo” o “Disparo”.5

Tabla 1: Límites de zona simplificados según la norma ISO 20816-3 (velocidad RMS, mm/s) para los grupos 1 y 2

Grupo de máquinas	Tipo de fundación	Límite entre las zonas A y B	Límite entre las zonas B y C	Límite entre las zonas C y D
Grupo 1 (>300 kW)	Rígido	2.3	4.5	7.1
	Flexible	3.5	7.1	11.0
Grupo 2 (15-300 kW)	Rígido	1.4	2.8	4.5
	Flexible	2.3	4.5	7.1

Nota: Estos valores se derivan del anexo A de la norma y representan directrices generales. Los tipos de máquinas específicos pueden tener límites diferentes.

Implementación de Balanset-1A:
El software Balanset-1A no solo muestra un número, sino que ayuda al usuario en función del contexto. Aunque el usuario debe seleccionar la clase, la función “Informes” del software permite documentar estos valores en comparación con la norma. Cuando un técnico mide una vibración de 5,0 mm/s en una bomba de 50 kW (Grupo 2) sobre una base rígida, la lectura de Balanset-1A supera claramente el límite de la Zona C/D (4,5 mm/s), lo que indica la necesidad inmediata de apagar y reparar la máquina.

3.2 Criterio II: Cambio en la magnitud de la vibración

Quizás el avance más significativo de la serie 20816 sea el énfasis formalizado en el cambio de vibración, independiente de los límites absolutos.

La regla 25%: La norma ISO 20816-3 establece que un cambio en la magnitud de la vibración superior a 25% del límite de la zona B/C (o 25% del valor anterior en estado estacionario) debe considerarse significativo, incluso si el valor absoluto permanece dentro de la zona A o B.20

Implicaciones:
Consideremos un ventilador que funciona de manera constante a 2,0 mm/s (zona B). Si la vibración aumenta repentinamente a 2,8 mm/s, técnicamente sigue estando en la zona B (para algunas clases) o acaba de entrar en la zona C. Sin embargo, se trata de un aumento de 40%. Un cambio tan repentino suele indicar un modo de fallo específico: un componente del rotor agrietado, un contrapeso desplazado o un roce térmico. Ignorar esto porque “todavía está en verde” es una receta para un fallo catastrófico.

Análisis de tendencias Balanset-1A:
El Balanset-1A cumple este criterio gracias a sus funciones de “recuperación de sesión” y archivado.21 Al guardar las sesiones de medición, un ingeniero de fiabilidad puede superponer los datos actuales con las referencias históricas. Si el gráfico “Vibración general” muestra un cambio brusco, el ingeniero aplica el criterio II. La función “Restaurar última sesión” resulta especialmente útil en este caso, ya que permite al usuario recuperar el estado exacto de la máquina del mes anterior para verificar si se ha superado el umbral de 25%.

3.3 Límites operativos: configuración de ALARMAS y DESCONECTACIONES

La norma proporciona orientación para configurar sistemas de protección automatizados:

• ALARMA: Para proporcionar una advertencia de que se ha alcanzado un valor definido de vibración o se ha producido un cambio significativo. El ajuste recomendado suele ser el valor de referencia + 25% del límite de la zona B/C.
• VIAJE: Para iniciar una acción inmediata (apagado). Normalmente se establece en el límite de la zona C/D o ligeramente por encima, dependiendo de la integridad mecánica de la máquina.19

Aunque el Balanset-1A es un dispositivo portátil y no un sistema de protección permanente (como un bastidor Bently Nevada), se utiliza para verificar y calibrar estos niveles de disparo. Los técnicos utilizan el Balanset-1A para medir la vibración durante una prueba controlada de aceleración o desequilibrio inducido, con el fin de garantizar que el sistema de monitorización permanente se active a los niveles de vibración física correctos exigidos por la norma ISO 20816-3.

Parte IV: El sistema Balanset-1A: análisis técnico detallado

Para comprender cómo Balanset-1A sirve como herramienta de cumplimiento, es necesario analizar su arquitectura técnica.

4.1 Arquitectura de hardware

El Balanset-1A consiste en un módulo de interfaz USB centralizado que procesa las señales analógicas de los sensores antes de enviar los datos digitalizados a un ordenador portátil host.

• Módulo ADC: El núcleo del sistema es un convertidor analógico-digital de alta resolución. Este módulo determina la precisión de la medición. El Balanset-1A procesa señales para proporcionar una precisión de ±5%, lo cual es suficiente para el diagnóstico de campo.8
• Referencia de fase (tacómetro): El cumplimiento de la norma ISO 20816-3 a menudo requiere un análisis de fase para distinguir entre desequilibrio y desalineación. El Balanset-1A utiliza un tacómetro láser con un alcance de hasta 1,5 metros y una capacidad de 60 000 RPM.17 Este sensor óptico activa el cálculo del ángulo de fase, con una precisión de ±1 grado.
• Potencia y portabilidad: Alimentada a través de USB (5 V), la unidad es intrínsecamente segura frente a los bucles de tierra que suelen afectar a los analizadores alimentados por la red eléctrica. El kit completo pesa aproximadamente 4 kg, lo que lo convierte en un auténtico instrumento “de campo” adecuado para subir a las estructuras de soporte y llegar a los ventiladores.8

4.2 Capacidades del software: más allá de la simple medición

El software suministrado con Balanset-1A transforma los datos brutos en información útil que cumple con las normas ISO.

• Análisis del espectro FFT: La norma menciona “componentes de frecuencia específicos”. El Balanset-1A muestra la transformada rápida de Fourier, descomponiendo la forma de onda compleja en sus ondas sinusoidales constituyentes. Esto permite al usuario ver si el alto valor RMS se debe a 1x (desequilibrio), 100x (engranaje) o picos no síncronos (defectos en los cojinetes).21
• Gráficos polares: Para el equilibrado y el análisis vectorial, el software traza vectores de vibración en un gráfico polar. Esta visualización es fundamental cuando se aplican métodos de coeficiente de influencia para el equilibrado.
• Calculadora de tolerancia ISO 1940: Mientras que la norma ISO 20816-3 trata los límites de vibración, la norma ISO 1940 trata la calidad del equilibrado (grados G). El software Balanset-1A integra una calculadora en la que el usuario introduce la masa y la velocidad del rotor, y el sistema calcula el desequilibrio residual permisible en gramos-milímetros. Esto salva la distancia entre “la vibración es demasiado alta” (ISO 20816) y “aquí está el peso que hay que eliminar” (ISO 1940).11

4.3 Compatibilidad de sensores y configuración de entradas

Como se señala en la investigación del fragmento, la capacidad de interactuar con diversos tipos de sensores es fundamental.

• Acelerómetros: Los sensores predeterminados. El sistema integra la señal de aceleración (g) a la velocidad (mm/s) o realiza una doble integración al desplazamiento (µm) dependiendo de la vista seleccionada. Esta integración se gestiona digitalmente para minimizar la deriva del ruido.
• Sondas de corrientes parásitas: El sistema acepta entradas analógicas de 0-10 V o similares. El usuario debe configurar el coeficiente de transformación en los ajustes. Por ejemplo, una sonda Bently Nevada estándar puede tener un factor de escala de 200 mV/mil (7,87 V/mm). El usuario introduce esta sensibilidad y el software Balanset-1A escala el voltaje entrante para mostrar micras de desplazamiento, lo que permite una comparación directa con el anexo B de la norma ISO 20816-3.3.

Parte V: Implementación operativa: del diagnóstico al equilibrio dinámico

En esta sección se describe un procedimiento operativo estándar (SOP) para que los técnicos que utilicen Balanset-1A garanticen el cumplimiento de la norma ISO 20816-3.

5.1 Paso 1: Medición de referencia y clasificación

El técnico se acerca a un ventilador centrífugo de 45 kW.

• Clasificación: Potencia > 15 kW, < 300 kW. Es del Grupo 2. La base está atornillada al hormigón (rígida).
• Determinación del límite: Según la norma ISO 20816-3, anexo A (grupo 2, rígido), el límite entre las zonas B y C es de 2,8 mm/s.
• Medición: Los sensores se montan utilizando bases magnéticas. Se activa el modo “Vibrómetro” del Balanset-1A.
• Resultado: La lectura es de 6,5 mm/s. Esto corresponde a la zona C/D. Es necesario tomar medidas.

5.2 Paso 2: Análisis diagnóstico

Uso de la función FFT del Balanset-1A:

• El espectro muestra un pico dominante a la velocidad de funcionamiento (1x RPM).
• El análisis de fase muestra un ángulo de fase estable.
• Diagnóstico: Desequilibrio estático. (Si la fase fuera inestable o hubiera armónicos elevados, se sospecharía de una desalineación o holgura).

5.3 Paso 3: El procedimiento de equilibrado (in situ)

Dado que el diagnóstico es un desequilibrio, el técnico utiliza el modo de equilibrado del Balanset-1A. La norma exige reducir la vibración a los niveles de la zona A o B.

5.3.1 El método de las tres ejecuciones (coeficientes de influencia)

El Balanset-1A automatiza las operaciones matemáticas vectoriales necesarias para el equilibrado.

• Ejecución 0 (inicial): Medir la amplitud A₀ y fase φ₀ de la vibración original.
• Carrera 1 (peso de prueba): Una masa conocida M_juicio se añade en un ángulo arbitrario. El sistema mide el nuevo vector de vibración (A₁, φ₁).

Cálculo: El software calcula el coeficiente de influencia α, que representa la sensibilidad del rotor al cambio de masa.

α = (V₁ − V₀) / M_juicio

Corrección: El sistema calcula la masa de corrección necesaria M._corr para anular la vibración inicial.

M_corr = − V₀ / α

Ejecución 2 (verificación): Se retira el peso de prueba y se añade el peso de corrección calculado. Se mide la vibración residual.

.11

5.4 Paso 4: Verificación y presentación de informes

Tras el equilibrado, la vibración se reduce a 1,2 mm/s.
Comprueba: 1,2 mm/s es < 1,4 mm/s. La máquina se encuentra ahora en la zona A.

Documentación: El técnico guarda la sesión en Balanset-1A. Se genera un informe que muestra el espectro “antes” (6,5 mm/s) y el espectro “después” (1,2 mm/s), haciendo referencia explícita a los límites de la norma ISO 20816-3. Este informe sirve como certificado de conformidad.

Parte VI: Consideraciones especializadas

6.1 Maquinaria de baja velocidad

La norma ISO 20816-3 incluye notas especiales para máquinas que funcionan a menos de 600 rpm. A bajas velocidades, las señales de velocidad se debilitan y el desplazamiento se convierte en el indicador dominante de la tensión. El Balanset-1A soluciona este problema permitiendo al usuario cambiar la métrica de visualización a Desplazamiento (µm) o asegurándose de que el corte de frecuencia más bajo se establezca en 5 Hz o menos (lo ideal sería 2 Hz) para capturar la energía primaria. Las “Notas de precaución” del anexo D de la norma advierten contra la dependencia exclusiva de la velocidad a bajas velocidades 23, un matiz que el usuario del Balanset-1A debe tener en cuenta al comprobar los ajustes “Lineales” o los filtros de baja frecuencia.

6.2 Condiciones transitorias: aceleración y desaceleración

La vibración durante el arranque (funcionamiento transitorio) puede superar los límites en estado estacionario debido al paso por velocidades críticas (resonancia). La norma ISO 20816-3 permite límites más altos durante estas fases transitorias.23

El Balanset-1A incluye una función experimental de gráfico “RunDown”.11 Esto permite al técnico registrar la amplitud de la vibración frente a las RPM durante una desaceleración. Estos datos son vitales para:

• Identificación de velocidades críticas (resonancia).
• Verificar que la máquina pase por la resonancia lo suficientemente rápido como para evitar daños.
• Asegurarse de que la vibración “alta” sea realmente transitoria y no un estado permanente.

6.3 Anexo A frente a Anexo B: la evaluación dual

Una comprobación exhaustiva del cumplimiento suele requerir ambos.

• Anexo A (Vivienda): Medidas de transmisión de fuerza a la estructura. Bueno para desequilibrios y holguras.
• Anexo B (Eje): Mide la dinámica del rotor. Útil para detectar inestabilidades, remolinos de aceite y fricciones.

Un técnico que utilice Balanset-1A puede emplear acelerómetros para cumplir los requisitos del anexo A y, a continuación, cambiar las entradas a las sondas Bently Nevada existentes para verificar el cumplimiento del anexo B en una turbina grande. La capacidad de Balanset-1A para servir como “segunda opinión” o “verificador de campo” para los monitores permanentes basados en bastidores es una aplicación clave para cumplir ambos anexos.

Conclusión

La transición a la norma ISO 20816-3 supone una maduración en el campo del análisis de vibraciones, que exige un enfoque más matizado y basado en la física para la evaluación de máquinas. Va más allá de los simples números de “aprobado/suspenso” y se adentra en el ámbito del análisis de la rigidez del soporte, los vectores de cambio y las mediciones de doble dominio (carcasa/eje).

El sistema Balanset-1A demuestra un alto grado de alineación con estos requisitos modernos. Sus especificaciones técnicas (rango de frecuencia, precisión y flexibilidad del sensor) lo convierten en una plataforma de hardware capaz. Sin embargo, su verdadero valor reside en su flujo de trabajo de software, que guía al usuario a través de la compleja lógica de la norma: desde la corrección de la vibración de fondo y la clasificación de zonas hasta el rigor matemático del equilibrio del coeficiente de influencia. Al combinar eficazmente las capacidades de diagnóstico de un analizador de espectro con el poder correctivo de un equilibrador dinámico, el Balanset-1A permite a los equipos de mantenimiento no solo identificar el incumplimiento de la norma ISO 20816-3, sino también rectificarlo activamente, garantizando la longevidad y la fiabilidad de los activos industriales.