Vibración subsincrónica y sincrónica explicada

Definición: ¿Qué es la vibración sincrónica?

Vibración sincrónica Es cualquier vibración que se produce a una frecuencia que es un múltiplo entero de la velocidad de rotación principal de la máquina. Está sincronizada con la rotación del eje. Esta es la categoría de vibración más común en la maquinaria.

• La vibración es sincrónica exactamente a la velocidad de funcionamiento (1x).
• Las vibraciones al doble de la velocidad de carrera (2x), al triple (3x), etc., también son vibraciones sincrónicas, a menudo denominadas “armónicos” de la velocidad de carrera.

La gran mayoría de fallas comunes de maquinaria, como desequilibrar, desalineación, y holgura mecánicaTodo se manifiesta como vibración sincrónica. Por ejemplo, la vibración causada por el desequilibrio siempre será de 1x RPM, siguiendo perfectamente cualquier cambio en la velocidad de la máquina.

Definición: ¿Qué es la vibración subsincrónica?

Vibración subsincrónica Es cualquier vibración que se produce a una frecuencia *inferior a* la velocidad de rotación primaria (1x). El prefijo "sub-" significa "inferior". La presencia de una vibración subsíncrona significativa suele ser una señal de alerta importante, ya que suele estar causada por fenómenos dinámicos del rotor inestable y autoexcitado, más que por simples fallos mecánicos. A diferencia de la vibración síncrona, la función de forzamiento de la vibración subsíncrona se genera por el propio movimiento del rotor.

Causas comunes de vibración subsincrónica

Las vibraciones subsincrónicas son una preocupación importante en las turbomáquinas de alta velocidad equipadas con cojinetes de película de fluido.

1. Remolino de aceite

Esta es la forma más común de inestabilidad subsincrónica. Se produce en cojinetes de película fluida cuando la película de aceite hidrodinámico que soporta el eje comienza a girar alrededor del cojinete, empujando el eje hacia adelante. Esto crea una vibración distintiva con una frecuencia de aproximadamente 0,42 a 0,48 veces la velocidad de carrera (0,42x – 0,48x)El remolino de aceite a menudo depende de la carga y la temperatura y puede aparecer o desaparecer a medida que cambian las condiciones de la máquina.

2. Batidor de aceite

El latigazo de aceite es una forma más grave y peligrosa de remolino de aceite. Se produce cuando la frecuencia del remolino de aceite coincide con la primera frecuencia natural del rotor (velocidad crítica) y se fija en ella. Cuando esto ocurre, la amplitud de la vibración subsincrónica puede aumentar considerablemente y no desaparece al aumentar la velocidad. De hecho, la vibración se mantiene en la frecuencia crítica del rotor incluso al acelerar la máquina. El latigazo de aceite es una condición altamente destructiva que requiere la parada inmediata de la máquina.

3. Roce entre el rotor y el estator

El roce entre el rotor y una pieza estacionaria puede, en ocasiones, inducir vibraciones subsincrónicas. Esto suele ocurrir a fracciones enteras de la velocidad de funcionamiento, como 0,5xEl componente 0,5x es una señal clásica de un roce que hace que el rotor “rebote” una vez cada dos revoluciones.

Cómo diferenciarlos en un espectro FFT

Identificar estos componentes en un espectro FFT es sencillo:

• Picos sincrónicos: Busque el pico de RPM de 1x (la velocidad de funcionamiento) y cualquier pico que caiga en múltiplos enteros exactos (2x, 3x, etc.).
• Picos subsincrónicos: Busque picos significativos que aparezcan en el eje de frecuencia *antes* del pico de 1x RPM. Un pico alrededor de 45% de la velocidad de funcionamiento es una señal clásica de remolino de aceite.

Por qué la distinción es crucial

Distinguir entre vibración sincrónica y subsincrónica es de fundamental importancia para el diagnóstico:

• Problemas sincrónicos (como el desequilibrio) son «vibraciones forzadas». A menudo se pueden corregir con ajustes mecánicos como el balanceo o la alineación.
• Problemas subsincrónicos (como el latigazo de aceite) son vibraciones autoexcitadas o inestabilidades. Indican un problema con el diseño fundamental o el estado del sistema rotor-cojinete y no se pueden solucionar mediante el balanceo. La solución podría consistir en cambiar el diseño del cojinete, modificar la temperatura o la presión del aceite, o rediseñar el rotor.

Por este motivo, un pico subsincrónico de alta amplitud generalmente se considera una condición de alarma más grave que un pico sincrónico de alta amplitud.

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