Diagnóstico de vibraciones

¿Qué es el diagnóstico de vibraciones y para qué sirve?

Toda máquina rotativa —un ventilador, una bomba, un motor eléctrico, una turbina o un husillo— genera vibración. Mientras esa vibración se mantiene baja y estable, la máquina está sana. Cuando aumenta, es la primera señal medible de que algo se está deteriorando. El diagnóstico de vibraciones convierte esa señal en información accionable: no solo dice cuánto vibra la máquina, sino por qué vibra y qué hacer al respecto.

La magnitud que se mide habitualmente es la velocidad de vibración eficaz (RMS) en milímetros por segundo (mm/s), porque correlaciona bien con la energía mecánica que daña los rodamientos y la estructura. A partir de ahí, el análisis de la frecuencia (¿a qué múltiplo de la velocidad de giro aparece la vibración?) y de la fase (¿en qué ángulo y en qué dirección?) permite separar causas que, vistas solo como un número global de mm/s, serían indistinguibles.

Paso 1 — Medir: capturar la vibración real

El diagnóstico empieza por una medición fiable a la velocidad de trabajo de la máquina. Con el Balanset-1A se montan dos acelerómetros de un solo eje en los apoyos de los rodamientos (uno por apoyo en una máquina de dos cojinetes) y una marca de fase (cinta reflectante leída por el tacómetro láser) sobre el eje. La unidad USB de dos canales integra la aceleración a velocidad y entrega, simultáneamente para ambos puntos:

• Velocidad de vibración RMS — rango de medición 0,02–80 mm/s (componente 1x), banda de 5–200 Hz.
• Velocidad de rotación (RPM) — de 100 a 100 000 rpm, leída de la marca de fase.
• Fase de la vibración — de 0 a 360°, con un error de ±1°, referida a la marca del eje.

El modo «Vibrómetro» del Balanset-1A permite registrar estos valores sin iniciar un equilibrado, que es exactamente lo que se necesita en la fase de diagnóstico. Conviene medir en las tres direcciones útiles —horizontal, vertical y axial— porque la dirección dominante de la vibración es ya una pista diagnóstica: el desequilibrio es predominantemente radial, mientras que la desalineación y la flexión del eje suelen elevar la componente axial.

Paso 2 — Analizar: espectro FFT y fase

Una vez capturada la señal, el diagnóstico se apoya en dos herramientas complementarias que el Balanset-1A proporciona: el espectro FFT y la medición de fase.

El espectro FFT

La Transformada Rápida de Fourier (FFT) descompone la vibración en sus frecuencias componentes. En lugar de un único valor global, se obtiene un gráfico de amplitud frente a frecuencia donde cada pico revela un mecanismo distinto. La clave es relacionar cada pico con la frecuencia de rotación (la frecuencia «1x»):

• 1x (frecuencia de giro): pico dominante a la velocidad de rotación → típico del desequilibrio.
• 2x: componente al doble de la velocidad → suele indicar desalineación o holgura.
• Armónicos múltiples (3x, 4x, …): holgura mecánica, soltura de fijaciones.
• Altas frecuencias / picos no síncronos: defectos de rodamientos (frecuencias propias de pista interna, externa, jaula o elementos rodantes).

El Balanset-1A muestra el espectro y la forma de onda temporal de ambos canales a la vez, lo que permite ver no solo la amplitud sino también la «firma» de la señal. El modo «Gráficas» añade representaciones que ayudan a seguir la evolución de las componentes.

El análisis de fase

La fase es el «reloj» de la vibración: indica en qué instante del giro pasa el punto pesado por el sensor. Comparar la fase entre dos puntos resuelve ambigüedades que el espectro por sí solo no aclara. Por ejemplo, dos apoyos que vibran a 1x en fase (≈ 0° de diferencia) apuntan a desequilibrio estático; en oposición de fase (≈ 180°) apuntan a desequilibrio de par. El Balanset-1A mide la fase de 0 a 360° con ±1° de error, precisión más que suficiente para esta discriminación.

Paso 3 — Diagnosticar: del patrón a la causa raíz

Aquí es donde el diagnóstico de vibraciones aporta su valor: traducir el patrón de frecuencia, amplitud, dirección y fase en una causa concreta. La siguiente tabla resume las firmas de las averías más frecuentes en máquinas rotativas.

Conviene recordar una regla de oro del diagnóstico: el desequilibrio es solo una de las causas posibles. Si la vibración alta a 1x se confirma como desequilibrio, equilibrar resolverá el problema; si el espectro apunta a desalineación, holgura o un rodamiento dañado, equilibrar no servirá y hay que aplicar la corrección adecuada. Por eso el paso de diagnóstico precede siempre a la corrección. Para profundizar en la metodología puede consultar nuestra guía de diagnóstico vibracional.

Paso 4 — Corregir: equilibrar o alinear

Cuando el diagnóstico confirma desequilibrio —la causa más frecuente, presente en la gran mayoría de los casos de vibración a 1x— la corrección se realiza por equilibrado in situ, sin desmontar el rotor. El Balanset-1A automatiza el método de los coeficientes de influencia:

1. Marcha inicial: se mide la vibración y la fase de referencia (estado «tal cual»).
2. Marcha(s) de prueba: se fija una masa de prueba conocida en cada plano de corrección y se vuelve a medir. El programa avisa si la masa de prueba es válida (provoca un cambio suficiente).
3. Cálculo: el software calcula la masa exacta y la posición angular del contrapeso correctivo para cada plano.
4. Colocación o retirada de masa: se añade contrapeso (tornillo, arandela, soldadura) o se elimina masa (taladrado). Funciones como el cálculo de masa partida, el cálculo de taladrado y la opción de «dejar o retirar la masa de prueba» simplifican el trabajo real.

El número de planos lo decide el diagnóstico: desequilibrio estático → 1 plano; desequilibrio de par o dinámico → 2 planos. El Balanset-1A soporta ambos. Además, si ya se equilibró antes esa máquina, los coeficientes de influencia guardados permiten corregir sin repetir las marchas de prueba, ahorrando arranques.

Si, en cambio, el diagnóstico señala desalineación, la corrección es la alineación del acoplamiento (calces, desplazamiento de la máquina); si señala holgura, el apriete de las fijaciones; y si señala un rodamiento dañado, su sustitución. En todos los casos, el flujo de medición y análisis es idéntico: cambia solo la acción correctiva. Más recursos en reducción de vibración.

Paso 5 — Verificar: cerrar el lazo

Ninguna corrección está completa sin una medición de verificación. Tras colocar los contrapesos (o alinear, o apretar), se hace una marcha final y se compara el nuevo nivel de vibración con el inicial y con la tolerancia objetivo. El equilibrado se considera correcto cuando el residual queda dentro del grado de calidad requerido y la velocidad de vibración cae en la zona admisible.

Zonas de severidad ISO 10816 / 20816

Las normas ISO 10816 e ISO 20816 clasifican el estado de la máquina en cuatro zonas según la velocidad de vibración RMS (mm/s). El Balanset-1A mide precisamente esa magnitud (0,02–80 mm/s), por lo que sus lecturas se comparan directamente con estas zonas (los umbrales exactos dependen de la clase y el tamaño de la máquina):

Tolerancia por grados ISO 1940 (G)

Para el equilibrado, el objetivo se fija según los grados de calidad ISO 1940 / ISO 21940 (designados con la letra G). El Balanset-1A calcula la tolerancia de desequilibrio admisible para el grado G elegido y el rotor concreto. Valores de referencia:

Toda la sesión —mediciones iniciales, marchas de prueba, cálculo y verificación— puede guardarse en el archivo del Balanset-1A y exportarse como informe, lo que documenta el antes y el después del diagnóstico para el historial de mantenimiento de la máquina.

El instrumento: Balanset-1A para el flujo completo

El Balanset-1A es un dispositivo portátil de dos canales basado en PC que reúne, en un solo kit, las tres funciones que exige el diagnóstico de vibraciones de principio a fin:

• Vibrómetro: medición de velocidad de vibración (mm/s), RPM y fase (paso 1).
• Analizador de vibraciones: espectro FFT, forma de onda y adquisición simultánea de dos canales (paso 2 y 3). Véase también vibroanalizador.
• Equilibradora dinámica: equilibrado in situ en 1 o 2 planos con cálculo de contrapesos y verificación (pasos 4 y 5).

El kit incluye dos acelerómetros de un solo eje, la marca de fase láser/tacómetro digital, la interfaz USB de dos canales (preamplificadores, integradores y ADC), soporte magnético, balanza digital, maletín de transporte y el software de equilibrado para Windows. Requiere un PC o portátil con Windows y conexión USB; es una herramienta portátil de medición y equilibrado, no un sistema de monitorización online permanente. Compárelo con un medidor de vibraciones o un vibrómetro simple para entender el salto a la capacidad de diagnóstico.

Dónde se aplica este flujo de diagnóstico

El mismo procedimiento —medir, analizar, diagnosticar, corregir y verificar— se aplica a prácticamente cualquier máquina rotativa: ventiladores y soplantes, muelas de rectificado, husillos, trituradoras, bombas, picadoras y trituradoras forestales, rotores de segadoras, turbinas, centrífugas, cigüeñales y ejes de transmisión, motores eléctricos y maquinaria agrícola en general. En todos ellos, el diagnóstico de vibraciones detecta a tiempo el problema y el equilibrado in situ corrige la causa más común sin desmontar el equipo, reduciendo la vibración (y a menudo el ruido) y prolongando la vida de los rodamientos.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el diagnóstico de vibraciones?

Es el proceso de medir la vibración de una máquina rotativa, analizar su espectro (FFT) y su fase, e identificar la causa raíz —desequilibrio, desalineación, holgura, desgaste de rodamientos o resonancia— para corregirla. El flujo típico es medir la velocidad de vibración en mm/s, analizar frecuencia y fase, diagnosticar la causa, corregir mediante equilibrado o alineación y verificar el resultado.

¿Cómo se distingue el desequilibrio de la desalineación en un espectro?

El desequilibrio domina a la frecuencia de rotación (1x), con vibración mayoritariamente radial y fase estable. La desalineación suele mostrar una componente 2x importante y vibración axial elevada. Por eso el diagnóstico combina el espectro FFT con la medición de fase y de la dirección de la vibración.

¿Qué nivel de vibración se considera aceptable?

Las normas ISO 10816 / 20816 definen zonas de severidad según la velocidad de vibración RMS en mm/s. A grandes rasgos, las zonas A y B suelen situarse por debajo de unos 2,8–4,5 mm/s para máquinas de tamaño medio; las zonas C y D indican un estado insatisfactorio o inaceptable que exige acción.

¿Puede el Balanset-1A diagnosticar y corregir vibraciones?

Sí. Mide la velocidad de vibración (0,02–80 mm/s) en el rango 5–200 Hz, las RPM (100–100 000) y la fase (0–360°, ±1°), y muestra el espectro FFT y la forma de onda. Con esos datos se diagnostica la causa y, si es desequilibrio, se corrige equilibrando in situ en 1 o 2 planos y se verifica.

¿Hace falta desmontar la máquina para el diagnóstico?

No. El diagnóstico y el equilibrado se realizan in situ, con los sensores en los apoyos y la máquina girando a su velocidad de trabajo. Solo se necesita acceso para fijar los acelerómetros y la marca de fase, y poder arrancar y parar la unidad varias veces.

¿Cuántas mediciones requiere un equilibrado in situ?

El método de coeficientes de influencia requiere una medición inicial más una marcha por plano con masa de prueba: dos arranques para un plano y tres para dos planos, más una marcha de verificación. Con coeficientes guardados se puede equilibrar sin masas de prueba.