El análisis de vibraciones es una técnica clave para diagnosticar el estado técnico de las máquinas. Diferentes fallos en las máquinas producen patrones característicos en el espectro de frecuencias de vibración. Al examinar el espectro de frecuencias de las vibraciones de la máquina (normalmente mediante análisis FFT), se pueden identificar tipos específicos de defectos. A continuación, se presentan en tablas las categorías de defectos más comunes (desequilibrio, desalineación, holgura, defectos en los rodamientos y fallos en los engranajes). Cada tabla describe los subtipos de fallo, su espectro de vibración típico, los componentes espectrales observados, las características clave de identificación y un gráfico ilustrativo del espectro (incrustado como SVG). Todas las referencias de frecuencia utilizan múltiplos de la velocidad de funcionamiento (p. ej., “1×” = frecuencia de una vez por revolución).
Desequilibrio
| Tipo de defecto | Descripción del espectro | Breve descripción de los componentes espectrales | Característica clave | Gráfico SVG |
|---|---|---|---|---|
| Desequilibrio estático (Un plano) | El espectro está dominado por un único pico a la velocidad fundamental de funcionamiento (1× RPM). La vibración es sinusoidal, con energía mínima en otras frecuencias. | Principalmente un fuerte componente de frecuencia rotacional 1×. Pocos o ningún armónico superior (un tono 1× puro). | Gran amplitud de 1× en todas las direcciones radiales: la vibración en ambos rodamientos está en fase (sin diferencia de fase entre los dos extremos). Se observa con frecuencia un desfase de aproximadamente 90° entre las mediciones horizontales y verticales en el mismo rodamiento. | |
| Desequilibrio dinámico (Dos planos/Pareja) | El espectro también muestra un pico dominante de frecuencia de una vez por revolución (1×), similar al desequilibrio estático. La vibración se produce a la velocidad de rotación, sin un contenido significativo de alta frecuencia si el desequilibrio es el único problema. | Componente dominante de 1× RPM (a menudo con oscilación del rotor): Los armónicos superiores generalmente están ausentes, a menos que existan otras fallas. | 1× vibración en cada cojinete es desfasado Existe una diferencia de fase de aproximadamente 180° entre la vibración en ambos extremos del rotor (lo que indica un desequilibrio de par). El pico de 1x con esta relación de fase es señal de un desequilibrio dinámico. |
Desalineación
| Tipo de defecto | Descripción del espectro | Breve descripción de los componentes espectrales | Característica clave | Gráfico SVG |
|---|---|---|---|---|
| Desalineación paralela (Ejes descentrados) | El espectro de vibración presenta una energía elevada en la velocidad fundamental (1×) y sus armónicos 2× y 3×, especialmente en dirección radial. Normalmente, el componente 1× es dominante con desalineación presente, acompañado de un componente 2× notable. | Contiene picos significativos a frecuencias de rotación del eje de 1×, 2× y 3×. Estos aparecen predominantemente en mediciones de vibración radial (perpendicular al eje). | Una vibración alta de 1× y 2× en dirección radial es indicativa. A menudo se observa una diferencia de fase de 180° entre las mediciones de vibración radial en lados opuestos del acoplamiento, lo que la distingue de un desequilibrio puro. | |
| Desalineación angular (Ejes inclinados) | El espectro de frecuencia muestra fuertes armónicos de la velocidad del eje, en particular un componente destacado de velocidad de funcionamiento de 2× además de 1×: aparece vibración a 1×, 2× (y a menudo 3×), siendo significativa la vibración axial (a lo largo del eje). | Picos notables a 1× y 2× (y a veces 3×) de la velocidad de funcionamiento: El componente 2× suele ser igual o mayor que el 1×. Estas frecuencias son pronunciadas en el espectro de vibración axial (a lo largo del eje de la máquina): | Amplitud relativamente alta del segundo armónico (2×) en comparación con 1×, combinada con una fuerte vibración axial. Las mediciones axiales a ambos lados del acoplamiento presentan un desfase de 180°, un indicio de desalineación angular. |
Flojedad
| Tipo de defecto | Descripción del espectro | Breve descripción de los componentes espectrales | Característica clave | Gráfico SVG |
|---|---|---|---|---|
| Flojedad mecánica (Flojedad de componentes) | El espectro es rico en armónicos de la velocidad de marcha. Aparece una amplia gama de múltiplos enteros de 1× (desde 1× hasta órdenes superiores como ~10×) con amplitudes significativas. En casos avanzados, también pueden surgir frecuencias subarmónicas (p. ej., 0,5×). | Predominan los armónicos de velocidad de funcionamiento múltiple (1×, 2×, 3×… hasta aproximadamente 10×). Ocasionalmente, pueden presentarse componentes de frecuencia fraccionarios (de semiorden) de 1/2×, 3/2×, etc., debido a impactos repetitivos. | Una distintiva "serie armónica" de picos en el espectro: numerosos picos equidistantes a múltiplos enteros de la frecuencia de rotación. Esto indica piezas sueltas o mal ajustadas que provocan impactos repetidos. La presencia de muchos armónicos (y posiblemente subarmónicos de medio orden) es una armadura de clave. | |
| Holgura estructural (Base/Montaje flojo) | El espectro de vibración suele estar dominado por una o dos veces la velocidad de funcionamiento. Comúnmente, se observa un pico a 1× RPM y/o un pico a 2× RPM en el espectro. Los armónicos superiores a 2× suelen tener una amplitud mucho menor en comparación con estos valores fundamentales. | Muestra principalmente componentes de frecuencia a 1× y 2× de la velocidad del eje. Otros armónicos (3×, 4×, etc.) generalmente están ausentes o son menores. El componente 1× o 2× puede predominar según la naturaleza de la holgura (p. ej., un impacto por revolución o dos impactos por revolución). | Un pico 1× o 2× notablemente alto (o ambos) en relación con el resto del espectro, lo que indica holgura en los soportes o la estructura. A menudo, la vibración es más intensa en dirección vertical si la máquina está montada de forma suelta. Uno o dos picos dominantes de orden bajo con pocos armónicos superiores son característicos de holgura estructural o de cimentación. |
Defectos de los cojinetes
| Tipo de defecto | Descripción del espectro | Breve descripción de los componentes espectrales | Característica clave | Gráfico SVG |
|---|---|---|---|---|
| Defecto de la pista exterior | El espectro de vibración presenta una serie de picos que corresponden a la frecuencia del defecto de la pista exterior y sus armónicos. Estos picos suelen encontrarse a frecuencias más altas (no múltiplos enteros de la rotación del eje) e indican cada vez que un elemento rodante pasa sobre el defecto de la pista exterior. | Existen múltiples armónicos de la frecuencia de paso de bola (BPFO) de la pista exterior. Normalmente, se pueden observar de 8 a 10 armónicos de BPFO en el espectro de una falla pronunciada de la pista exterior. La separación entre estos picos es igual a la BPFO (una frecuencia característica determinada por la geometría y la velocidad del rodamiento). | Un tren distintivo de picos en el BPFO y sus armónicos sucesivos es la señal. La presencia de numerosos picos de alta frecuencia uniformemente espaciados (BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO, …) indica claramente un defecto en el rodamiento de la pista exterior. | |
| Defecto de pista interna | El espectro de una falla en la pista interna muestra varios picos prominentes en la frecuencia de falla y sus armónicos. Además, cada uno de estos picos de frecuencia de falla suele ir acompañado de picos de banda lateral espaciados a la frecuencia de velocidad de funcionamiento (1×). | Contiene múltiples armónicos de la frecuencia de paso de bola de la pista interna (BPFI), a menudo del orden de 8 a 10 armónicos. Estos picos de BPFI se modulan típicamente por bandas laterales a ±1 × RPM, lo que significa que junto a cada armónico de BPFI aparecen picos laterales más pequeños, separados del pico principal por una cantidad igual a la frecuencia de rotación del eje. | La señal reveladora es la presencia de armónicos de frecuencia de defecto de la pista interna (BPFI) con un patrón de banda lateral. Las bandas laterales, espaciadas a la velocidad del eje alrededor de los armónicos BPFI, indican que el defecto de la pista interna se carga una vez por revolución, lo que confirma un problema en la pista interna y no en la externa. | |
| Defecto del elemento rodante (Bola/Rodillo) | Un defecto en un elemento rodante (bola o rodillo) produce vibración a la frecuencia de giro del elemento rodante y sus armónicos. El espectro mostrará una serie de picos que no son múltiplos enteros de la velocidad del eje, sino múltiplos de la frecuencia de giro de la bola/rodillo (BSF). Uno de estos picos armónicos suele ser significativamente mayor que los demás, lo que refleja la cantidad de elementos rodantes dañados. | Aparecerán picos en la frecuencia fundamental de defecto del elemento rodante (BSF) y sus armónicos. Por ejemplo, BSF, 2×BSF, 3×BSF, etc. Cabe destacar que el patrón de amplitud de estos picos puede indicar el número de elementos dañados; por ejemplo, si el segundo armónico es el más grande, podría indicar que dos bolas/rodillos tienen astillas. A menudo, esto se acompaña de vibración en las frecuencias de falla de la pista, ya que el daño del elemento rodante también suele provocar daños en la pista. | La presencia de una serie de picos espaciados por la frecuencia de giro del elemento rodante (BSF) en lugar de por la frecuencia de rotación del eje identifica un defecto en el elemento rodante. Una amplitud particularmente alta del armónico N de la BSF suele indicar que N elementos están dañados (p. ej., un pico muy alto de 2×BSF podría indicar dos bolas con defectos). | |
| Defecto de jaula (Jaula de rodamiento/FTF) | Un defecto en la jaula (separador) de un rodamiento produce vibración a la frecuencia de rotación de la jaula (FFT) y sus armónicos. Estas frecuencias suelen ser subsincrónicas (por debajo de la velocidad del eje). El espectro mostrará picos en FTF, 2×FTF, 3×FTF, etc., y a menudo interacción con otras frecuencias del rodamiento debido a la modulación. | Picos de baja frecuencia correspondientes a la frecuencia de rotación de la jaula (FTF) y sus múltiplos enteros. Por ejemplo, si la FTF ≈ 0,4 × velocidad del eje, se pueden observar picos a ~0,4 ×, ~0,8 ×, ~1,2 ×, etc. En muchos casos, un defecto de jaula coexiste con defectos de carrera, por lo que la FTF puede modular las señales de defectos de carrera, generando frecuencias de suma/diferencia (bandas laterales alrededor de las frecuencias de carrera). | Uno o más picos subarmónicos (por debajo de 1×) alineados con la velocidad de rotación de la jaula del rodamiento (FTF) indican un problema en la jaula. Esto suele aparecer junto con otras indicaciones de fallo del rodamiento. La característica clave es la presencia de FTF y sus armónicos en el espectro, lo cual es poco común a menos que la jaula esté fallando. |
Fallas en los engranajes
| Tipo de defecto | Descripción del espectro | Breve descripción de los componentes espectrales | Característica clave | Gráfico SVG |
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| Excentricidad del engranaje/Eje doblado | Esta falla modula la vibración del engranaje. En el espectro, el pico de frecuencia de engranaje (GMF) está rodeado de picos de banda lateral espaciados a la frecuencia de rotación del eje del engranaje (1 × RPM del engranaje). Con frecuencia, la vibración del engranaje, equivalente a 1 × velocidad de funcionamiento, también aumenta debido al efecto de desequilibrio de la excentricidad. | Aumento notable de la amplitud en la frecuencia de engrane del engranaje y sus armónicos inferiores (p. ej., 1×, 2×, 3× GMF). Aparecen bandas laterales claras alrededor de la GMF (y, a veces, alrededor de sus armónicos) a intervalos iguales a 1× la velocidad de rotación del engranaje afectado. La presencia de estas bandas laterales indica una modulación de amplitud de la frecuencia de engrane por la rotación del engranaje. | La frecuencia de engranaje con bandas laterales pronunciadas a 1× de la frecuencia de engranaje es su característica distintiva. Este patrón de bandas laterales (picos equidistantes alrededor de la frecuencia de engranaje (GMF) según la velocidad de funcionamiento) indica claramente la excentricidad del engranaje o un eje doblado. Además, la vibración fundamental (1×) del engranaje puede ser más alta de lo normal. | |
| Desgaste o daño de los dientes del engranaje | Las fallas en los dientes de engranaje (como dientes desgastados o rotos) producen un aumento de la vibración en la frecuencia de engrane y sus armónicos. El espectro suele mostrar múltiples picos de GMF (1×GMF, 2×GMF, etc.) de gran amplitud. Además, aparecen numerosas frecuencias de banda lateral alrededor de estos picos de GMF, espaciadas por la frecuencia de rotación del eje. En algunos casos, también se puede observar la excitación de las frecuencias propias del engranaje (resonancias) con bandas laterales. | Picos elevados en la frecuencia de engrane del engranaje (frecuencia de engrane de los dientes) y sus armónicos (por ejemplo, 2×GMF). Alrededor de cada armónico principal de GMF, se observan picos de banda lateral separados por una velocidad de 1×. El número y el tamaño de las bandas laterales alrededor de los componentes 1×, 2× y 3× GMF tienden a aumentar con la gravedad del daño en los dientes. En casos graves, pueden aparecer picos adicionales correspondientes a las frecuencias de resonancia del engranaje (con sus propias bandas laterales). | La característica distintiva son los múltiples armónicos de frecuencia de malla de engranajes de alta amplitud, acompañados de densos patrones de bandas laterales. Esto indica un paso irregular de los dientes debido al desgaste o a la rotura de un diente. Un engranaje muy desgastado o dañado mostrará extensas bandas laterales (a intervalos de 1x la velocidad del engranaje) alrededor de los picos de frecuencia de malla, lo que lo distingue de un engranaje en buen estado (que presentaría un espectro más limpio, concentrado en la frecuencia de malla). |
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