Cómo identificar frecuencias en el espectro
Cómo identificar frecuencias en el espectro: Guía técnica de análisis 🛠️
El análisis espectral es el método fundamental para caracterizar el contenido de frecuencia de una señal de vibración medida en una máquina. Mediante el uso de la Transformada Rápida de Fourier (FFT), un analizador convierte una señal compleja capturada en el dominio del tiempo en una serie de picos en un gráfico estandarizado en el dominio de la frecuencia. Cada pico en este espectro representa una amplitud y una frecuencia específicas, lo que permite a los especialistas identificar el estado de componentes individuales sin necesidad de desmontar el equipo.
La frecuencia fundamental (1x) como referencia 🔄
Para identificar frecuencias con éxito, el primer paso es determinar la frecuencia fundamental (1x), que corresponde exactamente a la velocidad de rotación del eje. Este valor actúa como la base para el diagnóstico, ya que la mayoría de los fallos mecánicos se manifiestan en relación con esta velocidad de giro.
- Armónicos: Son señales que aparecen en múltiplos exactos de la frecuencia fundamental (2x, 3x, 4x, etc.).
- Subarmónicos: Picos que aparecen por debajo de la frecuencia de giro, como 0.5x o 0.33x, a menudo relacionados con problemas de holgura o lubricación.
- Frecuencias no sincrónicas: Picos que no son múltiplos enteros de la velocidad de giro, típicos de defectos en rodamientos o resonancias estructurales.
Diagnóstico según la firma de frecuencia 🔍
La ubicación y estructura de los picos en el espectro permiten distinguir diversas anomalías mecánicas:
- Desequilibrio (Unbalance): Se identifica por un pico dominante y estable exclusivamente en la frecuencia 1x.
- Desalineación (Misalignment): Típicamente presenta un pico elevado en 2x, aunque también puede mostrar niveles altos en 1x y 3x. Un rasgo distintivo es la alta amplitud en las mediciones de dirección axial.
- Holgura mecánica (Looseness): Se caracteriza por la presencia de múltiples armónicos de la velocidad de giro (hasta 10x) y, en casos graves, subarmónicos de orden 0.5x.
- Defectos en rodamientos: Generan impactos que excitan frecuencias específicas basadas en la geometría del rodamiento, como la frecuencia de la pista exterior (BPFO) o de la pista interior (BPFI).
- Problemas eléctricos: Se manifiestan comúnmente en el doble de la frecuencia de la red eléctrica (100 Hz o 120 Hz).
- Paso de álabes o paletas: Genera picos en una frecuencia igual al número de álabes multiplicado por la velocidad de giro (fЛ = zЛ · f0).
Configuración técnica para una identificación precisa ⚙️
La calidad de la identificación depende de dos factores críticos de configuración en el analizador FFT:
- Resolución de frecuencia (LOR): Es el número de líneas de resolución en el espectro. Es vital contar con suficientes líneas para distinguir picos muy cercanos, como la diferencia entre la frecuencia de giro (ej. 48 Hz) y la frecuencia eléctrica (50 Hz).
- Selección del parámetro: Se debe elegir la magnitud física adecuada según el rango de interés. El desplazamiento es ideal para bajas frecuencias y holguras; la velocidad es el mejor indicador general de severidad mecánica; y la aceleración es indispensable para detectar impactos de alta frecuencia en rodamientos y engranajes.
La importancia de la resonancia 📉
Al identificar frecuencias, se debe distinguir entre las frecuencias de excitación y las frecuencias naturales del sistema. La resonancia ocurre cuando una frecuencia de excitación coincide con una frecuencia natural, provocando un aumento drástico en la amplitud de la vibración que puede destruir la estructura. A diferencia de los fallos mecánicos, el pico de resonancia permanece en una frecuencia fija incluso si la velocidad de la máquina cambia ligeramente. ✅