Comprensión de la velocidad en el análisis de vibraciones
Velocidad es la tasa de variación de desplazamiento con respecto al tiempo — en términos simples, una medida de qué rápido la velocidad a la que se mueve un componente vibrante. De los tres parámetros primarios de vibración parámetros — desplazamiento, velocidad y aceleración — la velocidad es el más utilizado para evaluar el estado general y la severidad de vibración de la maquinaria rotatoria general en el rango de frecuencias de diagnóstico más habitual. Ocupa el lugar central del trío tanto literalmente como en la práctica: a un paso matemático del desplazamiento y a uno de la aceleración.
1. Por qué la velocidad es el parámetro estándar para evaluar la gravedad
La velocidad se ha convertido en el parámetro predeterminado para la monitorización general de vibraciones por varias razones interrelacionadas:
- Mejor indicador de energía destructiva: la energía que fatiga una máquina está relacionada de forma más directa con la velocidad. Un nivel de velocidad determinado corresponde a un nivel de gravedad bastante consistente en una amplia gama de velocidades y tipos de máquinas, razón por la cual los límites pueden establecerse una sola vez y aplicarse de forma generalizada.
- Respuesta en frecuencia “plana”: en la banda más crítica para el diagnóstico de maquinaria — aproximadamente de 10 Hz a 1.000 Hz, o de 600 a 60.000 CPM — la velocidad ofrece la visión más equilibrada. Es casi igualmente sensible a los fallos de baja frecuencia, como desequilibrar y a los fallos de mayor frecuencia, como desalineación, lo que lo convierte en un excelente valor único de referencia general.
- Base para las normas internacionales: las normas internacionales de vibración en maquinaria — principalmente ISO 20816, que sustituyó a la longeva ISO 10816 — utilizan la RMS velocidad como métrica principal para los límites de aceptación y los niveles de alarma en las distintas clases de máquinas. Los conocidos límites de las zonas A/B/C/D en ISO 20816-3 se expresan en mm/s RMS.
2. Unidades y medición
Unidades comunes
La velocidad de vibración se expresa habitualmente en una de estas dos unidades:
- mm/s (milímetros por segundo): la unidad del SI, utilizada en la mayor parte del mundo.
- in/s (pulgadas por segundo): la unidad imperial, habitual en los Estados Unidos.
La velocidad casi siempre se mide y se registra en tendencia como un RMS valor, ya que el RMS representa mejor el contenido energético de la señal. Cuando en su lugar se indica un valor de pico, debe estar claramente etiquetado, pues la conversión entre ambos presupone una señal sinusoidal; un convertidor de unidades de vibración realiza el cálculo aritmético y mantiene la coherencia entre mm/s, in/s y dB.
¿Cómo se mide?
La velocidad puede obtenerse de dos formas principales:
- Directamente, con un transductor de velocidad: un electrodinámico sensor de velocidad genera un voltaje directamente proporcional a la velocidad de vibración. Estos robustos captadores de bobina móvil fueron muy habituales en su momento, pero han sido ampliamente sustituidos por acelerómetros.
- Mediante la integración de la señal de un acelerómetro: el método dominante en la actualidad. Un robusto acelerómetro mide la aceleración, y el colector de datos o el sistema de monitorización realiza electrónicamente la integración que la convierte en velocidad. Esto combina el amplio rango de frecuencias y la durabilidad de un acelerómetro con las ventajas diagnósticas del parámetro de velocidad.
3. El papel de la velocidad en el diagnóstico
Un nivel de velocidad global elevado indica que una máquina tiene un problema, pero no cuál es ese problema. El paso de diagnóstico consiste en examinar el espectro de velocidad y ver qué frecuencias están alimentando el valor global elevado:
- Alta velocidad a 1× RPM (velocidad de funcionamiento) points to desequilibrar.
- Alta velocidad a 2× RPM apunta a desalineación.
- Una serie de picos de velocidad a la frecuencia de rotación armonía indica mecánico flojedad.
Este es precisamente el flujo de trabajo que sigue un instrumento de campo. Un analizador portátil de dos canales como el Balanset-1A mide la velocidad global en cada cojinete y, a continuación, la descompone en un espectro para que el ingeniero pueda leer el contenido a 1×, 2× y sus armónicos y, cuando la causa sea el desequilibrio, proceder directamente a corregirlo en los propios cojinetes de la máquina.
4. La velocidad comparada con el desplazamiento y la aceleración
Ningún parámetro es el mejor en todas las situaciones; cada uno predomina en una parte diferente del rango de frecuencias:
- Desplazamiento es la más adecuada para movimientos de muy baja frecuencia —órbitas de eje, movimientos estructurales y holguras— y es la opción natural para sonda de proximidad mediciones en cojinetes de deslizamiento.
- Velocidad abarca la amplia banda media donde residen la mayoría de los fallos en maquinaria rotatoria, lo que la convierte en el parámetro habitual para evaluar la severidad global.
- Aceleración es la más adecuada a frecuencias muy elevadas, donde enfatiza los primeros cojinete y engranaje fallos que la velocidad infrapondería.
Es posible pasar de uno a otro mediante integración (aceleración → velocidad → desplazamiento) y diferenciación en la dirección contraria. Aun así, para obtener una visión “de conjunto” de la salud dinámica de una máquina en su rango de operación normal, la velocidad sigue siendo el parámetro más valioso — y una forma rápida de comparar una lectura con las zonas ISO es el tabla de severidad de las vibraciones.
