Cómo interpretar el espectro de vibración
Cómo interpretar el espectro FFT
Análisis espectral de vibraciones
Qué es el espectro de vibración
Cómo identificar frecuencias en el espectro
📈 Interpretación del Espectro de Vibración: Guía para el Diagnóstico de Maquinaria
El espectro de vibración es una descripción del movimiento vibratorio en términos de las amplitudes de sus componentes en función de la frecuencia. Es la herramienta fundamental en el mantenimiento predictivo, ya que permite identificar fuerzas de excitación específicas que actúan dentro de una máquina. Para generar este gráfico, se utiliza el algoritmo de Transformada Rápida de Fourier (FFT), que descompone una señal compleja en el dominio del tiempo en sus frecuencias individuales.
📏 1. Parámetros y Unidades de Medida
Antes de analizar los picos, es vital seleccionar la magnitud adecuada según el rango de frecuencia de interés:
- Desplazamiento (µm): Ideal para bajas frecuencias (por debajo de los 10 Hz), donde se observan problemas de rigidez o movimientos relativos del eje en cojinetes de película fluida.
- Velocidad (mm/s): Es el parámetro preferido para la mayoría de las máquinas industriales en el rango de 10 a 1000 Hz, ya que se relaciona directamente con la energía de vibración y la fatiga del material.
- Aceleración (m/s²): Crucial para identificar fallos en rodamientos o engranajes que generan señales de alta frecuencia (más de 1 kHz).
🔍 2. Identificación de los Picos Principales
La clave de la interpretación reside en relacionar los picos del espectro con la frecuencia de rotación del eje (1x RPM) y sus múltiplos (armónicos).
A. Desequilibrio de Masa (1x RPM)
Se manifiesta como un pico dominante a la frecuencia de rotación (1x). Generalmente es una vibración radial (horizontal o vertical) cuya amplitud es proporcional al nivel del desequilibrio y al cuadrado de la velocidad de giro. En rotores en voladizo (consola), el desequilibrio también suele mostrar un pico elevado en dirección axial.
B. Desalineación (1x, 2x y 3x RPM)
Produce picos elevados en la primera, segunda y, a veces, tercera armónica de la velocidad de giro. Una característica distintiva es la alta vibración en dirección axial, especialmente si la desalineación es angular. Si el pico en 2x es predominante en las lecturas radiales, suele indicar desalineación paralela (offset).
C. Holgura Mecánica y Oslabliento
Genera una larga serie de armónicos de la frecuencia de rotación (1x, 2x, 3x, …, nx). En casos graves, pueden aparecer subarmónicos, como picos en 0.5x RPM, o incluso componentes asíncronos si hay piezas sueltas que golpean de forma errática.
⚙️ 3. Componentes de Alta Frecuencia y Modulación
El análisis del espectro no se limita a las frecuencias bajas. Ciertos componentes requieren observar «pistas» más complejas:
- Rodamientos de bolas/rodillos: Los fallos se identifican mediante frecuencias específicas de paso de elementos (BPFO para pista externa, BPFI para interna, BSF para el elemento rodante). Estos picos suelen estar rodeados de bandas laterales, que son picos espaciados uniformemente alrededor de la frecuencia principal, indicando modulación por la velocidad de rotación o defectos en la jaula.
- Engranajes: La frecuencia de engranaje (GMF) es el producto del número de dientes por la RPM del eje. El desgaste excesivo de los dientes suele aumentar la amplitud de las bandas laterales en lugar de la GMF misma.
- Problemas eléctricos en motores: Se detectan picos a la frecuencia de línea (50 o 60 Hz) y su doble (100 o 120 Hz). La presencia de bandas laterales de frecuencia de deslizamiento alrededor de estos picos suele indicar barras de rotor agrietadas o rotas.
⚠️ 4. El Fenómeno de la Resonancia
Si un pico coincide con una frecuencia natural de la estructura o el soporte, la amplitud se magnificará violentamente. Una pista diagnóstica de la resonancia es que el pico permanece en la misma frecuencia aunque cambie ligeramente la velocidad de operación, a diferencia de los problemas de desequilibrio o desalineación que se desplazan con la RPM.
Para una interpretación exitosa, siempre se debe comparar el espectro actual con una «firma base» (baseline) tomada cuando la máquina estaba en buen estado para detectar tendencias de deterioro.