Comprensión del ángulo de fase en la vibración
ángulo de fase — estrechamente ligado a la idea más amplia de fase — es la posición angular, medida en grados de 0 a 360, del pico de vibración relativo a una marca de referencia por vuelta en el eje giratorio. Dicha referencia proviene de un tacómetro o fase clave. Empleado de otra manera, el ángulo de fase expresa la relación temporal entre dos señales de vibración a la misma frecuencia. En cualquier caso, aporta el «cuándo» que complementa amplitud — el «cuánto» — y juntos forman un vector de vibración completo con magnitud y dirección. El ángulo de fase es indispensable para el equilibrado del rotor, donde determina dónde colocar los contrapesos de corrección; para el velocidad crítica identificación, donde un desplazamiento de 180° confirma resonancia; y para el diagnóstico de fallos, donde los patrones de fase característicos permiten distinguir un fallo de otro. Sin el ángulo de fase, gran parte del trabajo de diagnóstico y corrección se vuelve sencillamente imposible.
1. Medición del ángulo de fase respecto al keyphasor
El sistema de referencia
- Marca de referencia: a strip of cinta reflectante o una muesca en el eje.
- Sensor: un tacómetro óptico o magnético que detecta la marca cada vez que pasa.
- Pulso de una vuelta: el evento que define el datum de 0°.
- Temporización de la vibración: la pregunta que se responde: ¿cuándo se produce el pico de vibración en relación con esa marca?
- Medición angular: la respuesta, expresada en grados de 0 a 360.
Convenio de signos
- 0° corresponde a la posición de la marca de referencia.
- Dirección aumenta típicamente en el sentido de rotación.
- Ejemplo: una fase de 90° significa que el pico de vibración llega un cuarto de vuelta después de que la marca de referencia pasa por el sensor.
Dado que el analizador mide el retardo entre el pulso del tacómetro y el pico de vibración, la calidad de dicho tren de pulsos determina todo lo que viene después — un aspecto al que se vuelve más adelante en el apartado de dificultades de medición.
2. Las aplicaciones críticas
Equilibrado — el uso más importante
La fase es lo que señala el punto pesado y, por tanto, la corrección. El procedimiento es directo:
- Medir la fase de desequilibrarvibración 1× inducida.
- La fase indica la ubicación angular del punto pesado.
- En peso de corrección se coloca aproximadamente 180° opuesto al punto pesado.
- Se necesita una precisión de fase de aproximadamente ±5–10° para un equilibrado eficaz.
- Sin fase, el equilibrado es imposible — no hay forma de saber en qué dirección corregir.
Identificación de la velocidad crítica
Un cambio de fase, y no solo un incremento de amplitud, es la firma definitiva de una resonancia:
- Por debajo de la velocidad crítica, la fase se mantiene relativamente constante.
- Al pasar por la velocidad crítica se produce un desplazamiento de fase característico de 180°.
- Por encima de ella, la fase se sitúa 180° respecto a su valor por debajo de la crítica.
- Ese cambio de fase en un Diagrama de Bode es el indicador fiable.
- Un pico de amplitud por sí solo no es suficiente; debe ir acompañado del desplazamiento de fase.
Diagnóstico de fallos
Desequilibrar: la fase es estable y repetible, mantiene el mismo valor a todas las velocidades por debajo de la crítica e indica la posición del punto pesado.
Desalineación: muestra relaciones de fase características entre los cojinetes — las lecturas axiales suelen estar a 180° entre los extremos del lado motriz y del lado libre, y el patrón de fase radial ayuda a identificar el tipo de desalineación.
Grieta del eje: la fase de los componentes 1× y 2× cambia durante el arranque y la parada, comportándose de forma diferente al desequilibrio simple; la variación refleja la “respiración” de la grieta al girar el eje.
Flojedad: produce una fase errática e inestable que puede oscilar ±30–90° entre mediciones. Esa falta de repetibilidad es precisamente la clave diagnóstica.
3. Fase entre dos puntos de medición
Comparar la fase en dos puntos revela cómo se mueve globalmente una estructura o un rotor.
En fase (diferencia de 0°)
- Ambos puntos se mueven juntos, en la misma dirección y en el mismo instante.
- Indica una conexión rígida o un modo por debajo de la resonancia.
- Habitual en dos cojinetes del mismo rotor funcionando por debajo de la velocidad crítica.
En contrafase (diferencia de 180°)
- Los puntos se mueven en sentidos opuestos: uno sube cuando el otro baja.
- Indicates a mode-shape nodo entre ellos, o funcionamiento por encima de la resonancia.
- Diagnostic for desequilibrio de pareja y para ciertos patrones de desalineación.
Diferencia de 90° (cuadratura)
- Los puntos se desfasan un cuarto de ciclo: uno alcanza su máximo cuando el otro cruza el cero.
- Puede indicar movimiento circular o elíptico, visible en un eje órbita.
- Habitual en resonancias o en determinadas geometrías de apoyo.
4. Dificultades de medición
¿Con qué precisión debe medirse la fase?
- Equilibrio: ±5–10°.
- Trabajo a velocidad crítica: ±10–20° es aceptable.
- Diagnóstico de averías: ±15–30° suele ser suficiente.
Factores que afectan a la precisión
- Calidad del tacómetro: es imprescindible un pulso limpio de una vez por revolución.
- Posición de la marca de referencia: la marca debe estar fija y ser claramente visible.
- Calidad de la señal: una buena relación señal-ruido mantiene la fase estable.
- Filtración: filters pueden introducir sus propios desfases de fase que deben tenerse en cuenta.
- Estabilidad de la velocidad: una velocidad inestable difumina la lectura de fase.
Common errors
- Una marca de referencia que se ha desplazado: cinta que se despega o una marca reubicada.
- Un tacómetro desalineado o con contacto intermitente.
- Amplitud de señal baja, donde el ruido domina la estimación de fase.
- Lectura de fase en el componente de frecuencia incorrecto.
5. La fase en el análisis vectorial
Representación polar
Una medición de vibración es por naturaleza un vector: la magnitud es la amplitud y el ángulo es la fase. Representarla en un diagrama polar es la forma estándar de visualizar y seguir la respuesta durante el equilibrado.
suma vectorial
suma vectorial — la base matemática de todo cálculo de masa de prueba — necesita tanto la amplitud como la fase, porque la fase determina cómo se combinan dos vectores:
- A 0° se suman aritméticamente.
- A 180° se restan.
- En cualquier otro ángulo, se aplica el cálculo vectorial completo.
6. El flujo de trabajo práctico en campo
En una máquina real, la captura de la fase es tarea de un analizador portátil de dos canales que trabaja en los propios rodamientos del equipo a velocidad de operación. El Balanset-1A lee la amplitud 1× y la fase respecto al pulso de su tacómetro láser, y el software convierte ese vector en la masa y el ángulo de cada peso de prueba y el peso de corrección antes de confirmar el desequilibrio residual. Si desea combinar o resolver vectores de vibración manualmente para verificar un resultado, el calculadora de ángulo de fase de vibración realiza la misma aritmética vectorial.
7. Documentación y comunicación de la fase
Formato estándar
- Indíquelo como “amplitud @ fase” — por ejemplo, “5,2 mm/s @ 47°”.
- Incluya la frecuencia cuando sea relevante: “5,2 mm/s @ 47° a 1×”.
- Indique la referencia, es decir, la posición del keyphasor desde la que se mide el ángulo.
Phase plots
- Fase frente a velocidad — la traza inferior de un diagrama de Bode.
- Fase en función de la frecuencia.
- Diagramas polares para el equilibrado.
- Phase maps for forma de deflexión operacional análisis.
El ángulo de fase es la dimensión temporal que convierte una amplitud bruta en un vector de vibración completo. Dominar cómo se mide, interpreta y aplica — en el equilibrado, en la identificación de resonancias y en el diagnóstico de fallos — es fundamental para el análisis avanzado de vibraciones y para cualquier evaluación sólida de la dinámica de rotores y el estado de la maquinaria.
