Comprensión del diagrama de órbita del eje en el análisis de vibraciones
A órbita del eje es un gráfico que muestra la trayectoria que describe el centro geométrico de un eje giratorio durante una o varias vueltas. Se trata de una representación bidimensional del movimiento del eje dentro de su holgura del cojinete, como si estuvieras mirando directamente hacia el extremo del eje. Este potente sistema de diagnóstico se consigue montando un par de sensores sin contacto sondas de proximidad separados 90 grados —normalmente en una configuración X-Y— y representando gráficamente sus señales de desplazamiento simultáneas entre sí, en lugar de en función del tiempo.
1. Por qué el gráfico de órbita es tan útil
A standard forma de onda temporal o Espectro FFT shows vibración en una sola dirección. El gráfico de órbita combina dos direcciones perpendiculares para ofrecer una visión completa del movimiento dinámico del eje, lo que permite a los analistas visualizar la forma y la dirección reales del movimiento, en lugar de tener que deducirlas. Esa dimensión adicional proporciona pistas muy valiosas para diagnosticar una amplia gama de fallos, razón por la cual la órbita es una pieza clave de rotor-dynamic análisis —especialmente en el caso de maquinaria crítica de alta velocidad equipada con cojinetes de película de fluido— cojinetes de deslizamiento, como turbinas, compresores y generadores de gran potencia.
Dado que las sondas miden el desplazamiento directamente contra el cojinete, la trayectoria también revela la posición del eje dentro de su holgura, y no solo la distancia que recorre —información que un sensor montado en la carcasa acelerómetro simplemente no puede ofrecer. Añadir un tacómetro o fase clave marca cada vuelta en la órbita, fijando su fase y dejando inequívoca la dirección de la precesión.
2. Cómo interpretar las formas de las órbitas
La forma, el tamaño y la orientación de la órbita son indicadores directos de las fuerzas que actúan sobre el rotor. Un analista experto puede diagnosticar el estado de una máquina simplemente observando la forma de la órbita.
Órbita circular o elíptica
Una órbita simple, circular o elíptica, centrada en el cojinete, suele indicar que el rotor funciona correctamente y está dominado por una sola frecuencia —en la mayoría de los casos desequilibrar. La órbita será circular si la rigidez del soporte del cojinete es la misma en ambas direcciones (isotrópica) y elíptica si la rigidez difiere en las direcciones horizontal y vertical (anisotrópica), lo cual es muy habitual en la práctica, ya que la mayoría de las máquinas son más rígidas en la dirección vertical que en la horizontal.
Órbita distorsionada, en forma de 8 o de plátano
Cuando la órbita se desvía de una simple elipse, hay múltiples frecuencias que influyen en el movimiento del eje:
- A órbita en forma de “plátano” o de media luna A menudo se asocia con desalineación, donde están presentes tanto la frecuencia 1× como la 2×.
- A forma de 8 es un signo clásico de un fuerte componente 2×, un indicador típico de desalineación del eje. Una figura en forma de 8 con un bucle interno suele indicar un problema más grave o la presencia de un roce.
Órbitas con quiebros o ángulos bruscos
Los cambios bruscos de dirección, los puntos planos o los “quiebros” en la órbita son un claro indicio de una fricción entre el rotor y el estator. Muestran que el movimiento del eje se ve momentáneamente restringido al entrar en contacto con un componente fijo, como un cojinete, un precinto, o la carcasa de la máquina.
Órbitas altamente irregulares
Una órbita errática, inestable o que parece estar llena de «ruido» puede indicar un problema mecánico grave flojedad, inestabilidad provocada por el fluido, como remolino de aceite o whip, o condiciones de flujo turbulento en una bomba o un compresor.
3. Sentido de la precesión: hacia delante o hacia atrás
La dirección en la que se traza la órbita, en relación con la dirección de rotación del eje, es en sí misma un factor diagnóstico clave:
- Precesión hacia delante: La trayectoria de la órbita sigue la misma dirección que la rotación del eje. Este es el comportamiento habitual en el caso de fuerzas como el desequilibrio.
- Precesión inversa: la trayectoria de la órbita es opuesta a la rotación del eje. Se trata de una situación anómala y puede indicar un grieta del eje, un roce intenso o ciertos tipos de inestabilidad provocada por el fluido.
Para distinguir entre ambas es necesario el punto de referencia de fase que aparece una vez por revolución; sin él, la órbita muestra su forma, pero no el sentido en el que se recorre, y se pierde la distinción diagnóstica.
4. La órbita en el diagnóstico de campo
Los sensores de proximidad instalados de forma permanente que envían datos a un sistema de monitorización son la forma más habitual de registrar la órbita de máquinas grandes y críticas, pero el principio subyacente —dos señales de desplazamiento perpendiculares representadas gráficamente una frente a otra con una referencia de fase— está igualmente al alcance del ingeniero de campo. Un instrumento portátil de dos canales como el Balanset-1A mide la amplitud y la fase sincrónicas en dos planos a la vez, por lo que, una vez que una órbita o un espectro ha confirmado que desequilibrar es la fuerza dominante, y esa misma configuración se mantiene sin cambios hasta equilibrado de campo y la verificación del estado corregido. Cuando la órbita revela, en cambio, una desalineación, un roce o una inestabilidad, ese hallazgo reorienta el trabajo hacia la alineación o una solución mecánica, en lugar del equilibrado.
5. Qué muestra un gráfico de órbita
En resumen, un gráfico de órbita única ofrece una gran cantidad de información de un solo vistazo:
- La amplitud general de la vibración del eje.
- – La forma del movimiento del eje, que ayuda a identificar el tipo de falla.
- La dirección de la precesión: hacia delante o hacia atrás.
- La posición media del eje dentro del juego del cojinete — su línea central del eje.
Si se analiza junto con el espectro de FFT y la forma de onda temporal, la órbita permite al analista obtener un diagnóstico muy fiable y detallado diagnóstico del comportamiento dinámico de una máquina, combinando el «cuánto», la «forma» y la «dirección» en una imagen decisiva.
