¿Qué es Zoom FFT? Análisis espectral de alta resolución • Equilibrador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, mulcheras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores. ¿Qué es Zoom FFT? Análisis espectral de alta resolución • Equilibrador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, mulcheras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores.

¿Qué es Zoom FFT? Análisis espectral de alta resolución

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Comprensión de la FFT de Zoom

Definición: ¿Qué es Zoom FFT?

FFT de zoom (también llamada FFT de alta resolución o zoom de frecuencia) es una técnica avanzada Transformada rápida de Fourier Técnica que proporciona una resolución de frecuencia muy fina dentro de una banda de frecuencia estrecha seleccionada, en lugar de abarcar todo el espectro. En vez de analizar de 0 a 1000 Hz con una resolución de 1 Hz (1000 líneas), la FFT con zoom podría analizar de 95 a 105 Hz con una resolución de 0,01 Hz (también 1000 líneas, pero concentradas en una banda estrecha). Esta drástica mejora en la resolución permite la separación de componentes de frecuencia muy próximos, como... bandas laterales, identificación precisa de frecuencias y análisis detallado de regiones espectrales específicas.

La FFT con zoom es esencial para diagnosticar defectos en las barras del rotor del motor (resolviendo bandas laterales de frecuencia de deslizamiento), problemas de engranajes (identificando patrones de modulación) y cualquier situación donde exista información de diagnóstico importante en picos muy próximos que se fusionarían en un análisis FFT estándar.

¿Por qué es necesario Zoom FFT?

Limitaciones de resolución de la FFT estándar

La FFT estándar tiene limitaciones de resolución fundamentales:

  • Resolución = Fmax / Número de líneas
  • Ejemplo: rango de 0 a 1000 Hz, 800 líneas → resolución de 1,25 Hz
  • Problema: No se pueden distinguir los picos separados por < 1,25 Hz
  • Frecuencia de deslizamiento: Suele oscilar entre 0,5 y 2 Hz, y requiere una mejor resolución para ver las bandas laterales.

Mejora de las compensaciones de resolución

  • Reducir Fmax: El rango de 0 a 100 Hz ofrece una resolución de 0,125 Hz (mejor), PERO no captura el contenido de alta frecuencia.
  • Aumentar líneas: 8000 líneas dan 0,125 Hz, PERO consume mucho tiempo de procesamiento y memoria.
  • FFT de zoom: Combina alta resolución en la banda de interés con un procesamiento razonable.

Cómo funciona la FFT de Zoom

Proceso básico

  1. Seleccionar banda de frecuencia: Elija la frecuencia central y el ancho de banda (por ejemplo, 100 Hz ± 10 Hz).
  2. Cambio de frecuencia: Desplazar digitalmente la banda seleccionada hacia abajo hasta cerca de CC (banda base).
  3. Ejecución: Reduzca la frecuencia de muestreo proporcionalmente al ancho de banda reducido.
  4. Cálculo FFT: Realizar FFT en la señal de tasa reducida
  5. Resultado: Espectro de alta resolución de banda estrecha seleccionada

Ganancia de resolución

  • Si se amplía a 1/10 del tamaño total, se obtiene una resolución 10 veces mayor.
  • Ejemplo: 0-1000 Hz con una resolución de 1 Hz → Zoom a 95-105 Hz con una resolución de 0,01 Hz
  • Ganancia = (Rango completo / Rango de zoom)

Aplicaciones

1. Detección de defectos en las barras del rotor del motor

La clásica aplicación FFT con zoom:

  • Problema: Bandas laterales de frecuencia de deslizamiento (con una separación de 0,5 a 2 Hz) demasiado próximas para ser resueltas en una FFT estándar.
  • Solución: Zoom FFT a aproximadamente 1× la velocidad de ejecución con una resolución de 0,1 Hz o mejor.
  • Resultado: Bandas laterales claramente separadas que revelan barras de rotor rotas
  • Análisis: La amplitud de la banda lateral indica el número de barras rotas

2. Diagnóstico de engranajes

  • Zoom alrededor de la frecuencia de malla de engranajes
  • Resolver bandas laterales en el espaciado de velocidad del eje
  • Identificar patrones de frecuencia de dientes de caza
  • Distinguir entre bandas laterales de piñón y engranaje

3. Análisis de rodamientos

  • Zoom alrededor de las frecuencias de fallas de los rodamientos
  • Resolver la estructura de banda lateral
  • Determinar la frecuencia exacta de fallas (comparar con la calculada)
  • Analizar patrones de modulación

4. Análisis de frecuencia eléctrica

  • Zoom alrededor de la frecuencia de línea o 2× la frecuencia de línea
  • Resolución de bandas laterales de frecuencia de deslizamiento en vibraciones relacionadas con la corriente
  • Identificar con precisión la frecuencia de paso del polo

5. Estudios de velocidad crítica

  • Acercamiento a las frecuencias naturales sospechosas
  • Determinar con precisión la frecuencia de resonancia
  • Medir el ancho del pico de resonancia para el cálculo de la amortiguación

Procedimiento operativo

Configuración

  1. FFT estándar primero: Identificar la región de frecuencia de interés
  2. Seleccionar centro: Seleccione la frecuencia central para el zoom
  3. Seleccionar intervalo: Seleccione el ancho de banda del zoom (estrecho para alta resolución).
  4. Establecer parámetros: Número de líneas (normalmente igual que en la FFT estándar)
  5. Adquirir datos: El instrumento realiza una FFT con zoom.

Configuración típica

  • Bandas laterales del motor: Centrado en 1× (30 Hz), rango ±10 Hz, 800 líneas → resolución de 0,025 Hz
  • Malla de engranajes: Centrado en GMF (600 Hz), rango ±50 Hz, 1600 líneas → resolución de 0,0625 Hz
  • Fallo del rodamiento: Centrado en BPFO (150 Hz), rango ±25 Hz, 800 líneas → resolución de 0,0625 Hz

Ventajas

Resolución alta

  • Resolución entre 10 y 100 veces superior a la de la FFT estándar.
  • Separa picos que de otro modo serían imposibles de distinguir.
  • Revela detalles del diagnóstico

Eficiencia computacional

  • Más eficiente que aumentar las líneas en todo el espectro.
  • Procesamiento más rápido
  • Se requiere menos memoria

Medición de frecuencia de precisión

  • Determina la frecuencia máxima exacta
  • Comparar con los cálculos teóricos
  • Verifique el diagnóstico de fallas.

Limitaciones

Solo banda estrecha

  • Muestra solo la región de frecuencia seleccionada
  • Información perdida fuera de la banda de Zoom
  • Debe saber aproximadamente dónde hacer zoom.
  • Requiere primero una FFT estándar para obtener una visión general.

Conocimientos del usuario requeridos

  • Debe seleccionar la región de zoom adecuada
  • Requiere comprender qué buscar.
  • No apto para exámenes de detección general
  • Más compleja que la FFT estándar.

Inversión de tiempo

  • Medición adicional más allá de la FFT estándar
  • Tiempo de configuración y selección de parámetros
  • Justificado para equipos críticos o problemas confirmados

La FFT con zoom es una potente herramienta de análisis espectral que proporciona la alta resolución de frecuencia necesaria para resolver componentes de vibración muy próximos entre sí, cruciales para diagnosticar fallos eléctricos en motores, defectos en engranajes y problemas en rodamientos. Dominar las técnicas de la FFT con zoom —saber cuándo usarla, cómo seleccionar los parámetros adecuados e interpretar los espectros de alta resolución resultantes— es esencial para el análisis avanzado de vibraciones y el diagnóstico detallado de fallos en maquinaria compleja.

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