Analizador de vibraciones

¿Qué es un analizador de vibraciones y para qué sirve?

Toda máquina rotativa genera una señal de vibración compleja en la que se superponen muchas fuentes: el giro del rotor, el engrane de los dientes, el paso de los álabes, los impactos de los rodamientos. A simple vista, en el dominio del tiempo, esa señal parece un trazado caótico. El analizador de vibraciones aplica la Transformada Rápida de Fourier (FFT) para descomponer esa mezcla en sus componentes individuales y mostrar, en un gráfico de amplitud frente a frecuencia, dónde se concentra la energía vibratoria.

Ese paso del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia es lo que convierte una medición en un diagnóstico. Si la energía se concentra en la frecuencia de giro del rotor, el problema es casi con seguridad un desequilibrio. Si aparece un pico fuerte al doble de esa frecuencia, apunta a desalineación. Si surge una familia de armónicos de alta frecuencia con bandas laterales, el rodamiento está empezando a fallar. El analizador no adivina: muestra la evidencia física en el espectro.

Fig. 1. El Balanset-1A es un analizador de vibraciones y equilibrador portátil de dos canales: dos acelerómetros, sensor de fase láser y unidad USB conectada a un PC con Windows.

Espectro FFT y forma de onda temporal: las dos vistas

Un analizador completo trabaja con dos representaciones complementarias de la misma señal.

El espectro FFT (dominio de la frecuencia)

El espectro es la vista principal del diagnóstico. Cada pico corresponde a una frecuencia concreta y su altura indica la amplitud (la severidad) de esa componente. Como la frecuencia de giro del rotor (1x) es conocida —se mide con el tacómetro—, el resto de picos se expresan como múltiplos de ella: 0,5x, 1x, 2x, 3x, etc. Esa relación con la velocidad de giro es la clave para traducir un pico en una causa mecánica.

La forma de onda temporal (dominio del tiempo)

La forma de onda muestra cómo evoluciona la vibración instante a instante. Es especialmente útil para detectar fenómenos que el espectro promedia: impactos periódicos de un rodamiento dañado, truncamientos por holgura, modulaciones. Un analizador serio permite mirar las dos vistas en paralelo, porque cada una revela cosas que la otra esconde.

Adquisición simultánea de 2 canales y fase

Medir un solo punto rara vez basta. La adquisición simultánea de dos canales capta la vibración de los dos apoyos del rotor al mismo tiempo, lo que permite comparar amplitud y, sobre todo, fase entre ambos. La fase —la posición angular de la vibración respecto a la marca de referencia— es lo que distingue defectos que en amplitud se parecen: en un desequilibrio puro los dos apoyos vibran prácticamente en fase; en un desequilibrio de par o una desalineación, vibran desfasados unos 180°. Sin medición de fase de dos canales, ese diagnóstico es imposible, y tampoco se puede equilibrar en dos planos.

Identificación de frecuencias de fallo en el espectro

El núcleo del análisis es leer el espectro y asociar cada pico a una causa física. Esta tabla resume las firmas más habituales, expresadas como múltiplos de la frecuencia de giro (1x):

El Balanset-1A como analizador FFT portátil

El Balanset-1A es un dispositivo portátil de dos canales que funciona conectado por USB a un PC o portátil con Windows. Combina tres papeles en un mismo equipo: vibrómetro, analizador de vibraciones y equilibrador de campo. Como analizador, ofrece exactamente las herramientas descritas arriba: espectro FFT, forma de onda temporal, adquisición simultánea de los dos canales, medición de fase y gráficos (modo «Charts»). Su modo «Vibrómetro» permite medir sin equilibrar, ideal para una inspección rápida del estado.

Fig. 2. Unidad de medición de dos canales: integra preamplificadores, integradores y conversor analógico-digital para los dos acelerómetros y el sensor de fase.

Especificaciones de medición relevantes

El analizador mide la velocidad de vibración en mm/s, que es justamente la magnitud que emplean las normas ISO 10816 / ISO 20816 para clasificar la severidad de la vibración por zonas. El Balanset-1A no «certifica» nada por sí mismo, pero entrega el valor RMS y el espectro que el técnico necesita para situar la máquina en la zona adecuada.

Velocidad de vibración e ISO 10816: zonas de severidad

Una vez medida la velocidad RMS en mm/s, las normas ISO 10816/20816 permiten clasificar el estado de la máquina. A modo orientativo, para muchas máquinas de tamaño medio las zonas son:

Los límites exactos dependen de la clase, la potencia y el tipo de montaje de la máquina; consulte siempre la parte aplicable de la norma. El analizador aporta la cifra; la norma aporta el criterio.

Del análisis a la corrección: flujo de trabajo

El analizador no es un fin en sí mismo, sino el primer paso de un ciclo de mantenimiento:

1. Medición: se montan los acelerómetros en los apoyos y se registra la vibración en los dos canales, junto con la velocidad de giro mediante el sensor láser de fase.
2. Análisis FFT: se examina el espectro y la forma de onda para localizar el pico dominante y su frecuencia (1x, 2x, armónicos).
3. Diagnóstico: se asocia la firma de frecuencia a una causa: desequilibrio, desalineación, holgura o rodamiento.
4. Acción: si es desequilibrio, se equilibra el rotor in situ en 1 o 2 planos; si es otra causa, se corrige (alineación, apriete, sustitución de rodamiento).
5. Verificación: se vuelve a medir para confirmar que la velocidad RMS ha bajado a la zona deseada.

Fig. 3. Tras identificar un desequilibrio dominante a 1x en el espectro, el mismo equipo permite equilibrar el rotor en su sitio, sin desmontarlo.

Cuando el diagnóstico confirma desequilibrio, el Balanset-1A calcula la masa y la posición angular de los contrapesos, propone reparto de pesos o taladrado y aplica las tolerancias ISO 1940 por grados G (G16 para trituradoras y maquinaria agrícola, G6.3 para ventiladores, bombas y motores, G2.5 para turbinas y compresores, G1.0/G0.4 para husillos).

Vibrómetro frente a analizador de vibraciones

Conviene no confundir dos categorías de instrumento que a menudo se solapan en un mismo equipo:

El Balanset-1A integra ambas funciones: en modo vibrómetro entrega el valor global, y como vibroanalizador ofrece el espectro completo. Para profundizar en la medición global puede consultar también la página de medidor de vibraciones y, para el conjunto de tareas de seguimiento, la de control de vibraciones.

Aplicaciones del análisis de vibración

El análisis con un analizador de dos canales se aplica a prácticamente cualquier máquina rotativa: ventiladores y extractores de humos, motores eléctricos y generadores, bombas y compresores, turbinas y centrífugas, husillos de máquinas-herramienta, trituradoras y molinos, desbrozadoras, cosechadoras y otra maquinaria agrícola, cigüeñales y ejes de transmisión. En todos los casos el procedimiento es el mismo: medir, leer el espectro, diagnosticar y, si procede, equilibrar.

Fig. 4. El análisis de vibración es una competencia que se aprende: leer el espectro FFT permite pasar de "vibra" a "vibra por esto".

Preguntas frecuentes

¿Qué es un analizador de vibraciones?

Es un instrumento que capta la señal de vibración mediante acelerómetros y la descompone en su espectro de frecuencias (FFT) y su forma de onda temporal. Así identifica a qué frecuencia se origina cada defecto: el desequilibrio aparece a 1x, la desalineación a 2x y los defectos de rodamiento como armónicos no enteros con bandas laterales.

¿Qué diferencia hay entre un vibrómetro y un analizador de vibraciones?

Un vibrómetro entrega un único valor global (velocidad RMS en mm/s): indica cuánto vibra la máquina, pero no por qué. Un analizador añade el espectro FFT y la forma de onda, mostrando dónde se concentra la energía y, por tanto, la causa raíz. El Balanset-1A reúne ambas funciones.

¿Por qué se necesitan dos canales simultáneos?

La adquisición simultánea de 2 canales permite medir dos apoyos a la vez y comparar amplitud y fase. Es esencial para distinguir el desequilibrio (apoyos en fase) de la desalineación o el desequilibrio de par (apoyos desfasados ~180°), y es la base del equilibrado en dos planos.

¿El Balanset-1A funciona como analizador FFT portátil?

Sí. Es un analizador FFT portátil de dos canales conectado a un PC con Windows por USB. Mide velocidad RMS de 0,02 a 80 mm/s en 5–200 Hz, fase de 0 a 360° con ±1° de error y velocidad de 100 a 100 000 RPM, mostrando espectro, forma de onda y gráficos.

¿Qué frecuencias indican cada fallo en el espectro?

Como regla general: 1x dominante = desequilibrio; 2x fuerte con vibración axial = desalineación; 1x, 2x, 3x con armónicos = soltura mecánica; armónicos no enteros de alta frecuencia con bandas laterales = defecto de rodamiento.