Diagnóstico vibracional

¿Qué es el diagnóstico vibracional y por qué funciona?

Toda máquina rotativa vibra. La cuestión no es si vibra, sino a qué frecuencias y con qué fase. La rotación del eje genera una frecuencia fundamental llamada 1x (una vez por revolución). Si una máquina gira a 1500 rpm, su 1x equivale a 25 Hz. Los defectos mecánicos excitan esa frecuencia y sus múltiplos (2x = 50 Hz, 3x = 75 Hz…) o bandas específicas, cada uno con un patrón propio.

Por eso el diagnóstico vibracional no consiste en mirar un único número, sino en descomponer la señal. La herramienta matemática es la FFT (Transformada Rápida de Fourier), que convierte la onda de vibración en el tiempo en un espectro: un gráfico de amplitud frente a frecuencia. En ese espectro, un pico alto a 1x apunta a una causa; un pico a 2x apunta a otra; una colina de banda ancha a alta frecuencia apunta a un rodamiento.

La segunda dimensión es la fase: el ángulo, respecto a una marca de referencia en el eje (medida con un tacómetro láser), en el que ocurre el pico de vibración de cada apoyo. Comparar fases entre el rodamiento izquierdo y el derecho, o entre la dirección radial (horizontal/vertical) y la axial, es lo que separa defectos que producen el mismo espectro. La amplitud dice cuánto; la frecuencia dice qué; la fase confirma el diagnóstico.

Fig. 1. El Balanset-1A mide amplitud, RPM, fase, espectro FFT y forma de onda en dos canales simultáneos: la base del diagnóstico por firma de vibración.

La firma de vibración: leer el espectro y la fase

Cada defecto tiene una «firma» reconocible. Estos son los cinco patrones que un técnico busca en cada diagnóstico:

1. Desequilibrio — el pico limpio a 1x, radial y en fase

El desequilibrio es, con diferencia, la causa más común de vibración. Su firma es la más clara y por eso es la primera que se descarta o se confirma:

• Espectro: un pico dominante a 1x, con poca o ninguna energía en armónicos. Si el 80-90 % de la energía está en 1x, sospeche desequilibrio.
• Dirección: principalmente radial (horizontal y vertical); la vibración axial suele ser baja.
• Fase: las medidas radiales de los dos apoyos están aproximadamente en fase (desequilibrio estático), y la fase horizontal y vertical de un mismo apoyo difieren en unos 90°.
• Comportamiento: la amplitud a 1x crece con el cuadrado de la velocidad — al subir las rpm, sube rápidamente.

Cuando el diagnóstico confirma desequilibrio, la solución es el equilibrado para reducir la vibración, que se puede hacer sin desmontar el rotor.

2. Desalineación — la firma a 2x y la fuerte componente axial

La desalineación entre dos ejes acoplados se confunde a menudo con el desequilibrio, pero su firma es distinta:

• Espectro: componente importante a 2x (y a veces 3x) además del 1x. Una relación 2x/1x alta es la señal clásica de desalineación.
• Dirección: vibración axial elevada — la desalineación angular empuja el eje a lo largo de su eje, algo que el desequilibrio casi nunca hace.
• Fase: desfase próximo a 180° a través del acoplamiento (los dos lados se mueven en oposición), tanto en sentido axial como radial.

3. Rodamientos — altas frecuencias y picos no enteros

• Espectro: picos a frecuencias no múltiplos enteros de la velocidad de giro (frecuencias de defecto BPFO, BPFI, BSF), a menudo acompañados de bandas laterales y de un «montículo» de energía a alta frecuencia.
• Evolución: al principio aparece ruido aleatorio de banda ancha; según progresa el daño, surgen picos discretos. Un rodamiento que empeora se detecta semanas antes del fallo.
• Diferencia clave: estos picos no coinciden con 1x ni 2x, lo que los separa de desequilibrio y desalineación.

4. Holguras mecánicas — muchos armónicos

• Espectro: una serie larga de armónicos de la velocidad de giro (1x, 2x, 3x, 4x, 5x…), y a veces sub-armónicos como 0,5x. La holgura «aplana» y distorsiona la onda, generando muchos picos.
• Causa típica: pernos de anclaje sueltos, ajuste flojo de un rodamiento en su alojamiento, «pata coja», grietas en la bancada.
• Fase: a menudo inestable, cambia entre arranques.

5. Resonancia — amplitud enorme a una frecuencia fija

• Síntoma: una amplitud desproporcionadamente alta cuando la frecuencia de excitación coincide con una frecuencia natural de la estructura (velocidad crítica).
• Prueba: al variar la velocidad, la amplitud pasa por un máximo agudo y la fase gira bruscamente 180° alrededor de la frecuencia de resonancia.
• Trampa: intentar equilibrar una máquina en resonancia da resultados erráticos; primero hay que diagnosticar la resonancia y alejar la velocidad de trabajo o rigidizar la estructura.

Tabla síntoma → causa

Esta tabla resume la firma de vibración de cada defecto. Es la herramienta de referencia rápida del diagnóstico vibracional:

Cómo el Balanset-1A realiza el diagnóstico vibracional

El Balanset-1A es un dispositivo portátil de dos canales basado en PC que reúne exactamente las magnitudes que necesita el diagnóstico por firma de vibración. No es un monitor en línea ni un equipo con inteligencia artificial: es un instrumento de medición y equilibrado de campo que el técnico maneja con su portátil Windows.

Fig. 2. Unidad de medición de dos canales del Balanset-1A: dos acelerómetros y un tacómetro láser registran amplitud, fase y espectro a la velocidad real de trabajo.

Qué mide para el diagnóstico

• Velocidad de vibración RMS: de 0,02 a 80 mm/s, en el rango de frecuencia de 5-200 Hz — la magnitud que evalúan las zonas ISO 10816/20816.
• RPM: de 100 a 100 000 rpm, para situar el 1x con precisión y expresar el espectro en órdenes.
• Fase: de 0 a 360° con un error de ±1°, en ambos canales — el dato que distingue desequilibrio de desalineación.
• Espectro FFT y forma de onda temporal: en sus modos Vibrómetro y Gráficos, con adquisición simultánea de los dos sensores, para leer 1x, 2x, armónicos y bandas de rodamiento.

Del diagnóstico a la corrección

La gran ventaja del Balanset-1A es que cierra el círculo: una vez que la firma de vibración confirma que la causa es desequilibrio, el mismo dispositivo equilibra el rotor in situ en 1 plano (estático) o 2 planos (dinámico), calcula la masa y el ángulo de los contrapesos, aplica la división de pesos y el cálculo por taladrado, y comprueba el resultado contra las tolerancias ISO 1940 (clases G) — desde G16 para trituradoras y maquinaria agrícola hasta G2.5 para turbinas y compresores o G0.4 para husillos de rectificadora.

Si el diagnóstico, en cambio, apunta a desalineación, rodamientos u holguras, la firma de vibración se lo dirá antes de intentar equilibrar, ahorrándole un trabajo inútil. Conozca más sobre las funciones del analizador de vibraciones y del vibroanalizador para el análisis espectral.

El proceso de diagnóstico paso a paso

1. Montaje de sensores: se fijan los dos acelerómetros en los apoyos de los rodamientos (con base magnética) en dirección radial y axial, y el tacómetro láser apuntando a una marca reflectante en el eje.
2. Medición global: con la máquina a su velocidad de trabajo, se lee la velocidad RMS total (mm/s) y se compara con las zonas ISO 10816/20816 para juzgar la gravedad.
3. Análisis del espectro: se examina la FFT — relación 1x/2x, armónicos, picos no enteros y montículos de alta frecuencia — para identificar el defecto candidato.
4. Verificación por fase: se comparan las fases entre apoyos y entre direcciones radial y axial para confirmar el diagnóstico de la tabla síntoma-causa.
5. Decisión: equilibrar (si es desequilibrio), alinear (desalineación), reparar (rodamientos/holguras) o tratar la resonancia.
6. Comprobación: tras la corrección, se vuelve a medir para confirmar que la vibración ha bajado a la zona aceptable.

Fig. 3. Cuando el diagnóstico confirma desequilibrio, el equilibrado dinámico in situ corrige la causa sin desmontar la máquina.

Severidad de la vibración: el marco ISO 10816 / 20816

Una vez medida la velocidad de vibración RMS, ¿es «mucho»? Las normas ISO 10816 / 20816 dan el marco de referencia clasificando la severidad en cuatro zonas según la velocidad RMS (mm/s). El Balanset-1A mide directamente esa velocidad; los límites exactos dependen del tipo y la potencia de la máquina y de su tipo de soporte (rígido o flexible):

Diagnóstico, medición y control: instrumentos relacionados

El diagnóstico vibracional forma parte de una familia de tareas que comparten el mismo instrumento. Si llega aquí buscando un punto concreto, estos recursos le ayudarán:

• Medidor de vibraciones — para la medición global de la velocidad RMS y la evaluación según ISO.
• Analizador de vibraciones — para el análisis del espectro FFT y la forma de onda.
• Control de vibraciones — el marco de monitoreo periódico y mantenimiento predictivo.
• Reducción de vibración — qué hacer una vez identificada la causa.

Preguntas frecuentes sobre el diagnóstico vibracional

¿Qué es el diagnóstico vibracional?

Es el método de identificar la causa de la vibración de una máquina giratoria analizando su firma de vibración: la amplitud (mm/s), la frecuencia (el espectro FFT) y la fase. Cada defecto deja una huella característica, de modo que el patrón en el espectro y la fase permite distinguir el desequilibrio de la desalineación, los rodamientos, las holguras o la resonancia, sin desmontar el equipo.

¿Cómo distingue el espectro el desequilibrio de la desalineación?

El desequilibrio domina a 1x (la frecuencia de giro), es principalmente radial y las fases de ambos apoyos están casi en fase. La desalineación añade una componente fuerte a 2x (y a veces 3x), suele tener vibración axial elevada y muestra un desfase próximo a 180° entre ambos lados del acoplamiento. Comparar la relación 1x/2x y la fase es la clave del diagnóstico.

¿Por qué hace falta medir la fase y no solo la amplitud?

La amplitud indica cuánta vibración hay; la fase indica dónde y cómo se mueve la máquina. Dos defectos pueden dar la misma amplitud a 1x, pero la relación de fase entre apoyos (en fase frente a 180° desfasada) y entre dirección radial y axial separa el desequilibrio de la desalineación, la pata coja o la resonancia. Sin fase, el diagnóstico es ambiguo.

¿Puede el Balanset-1A hacer diagnóstico vibracional?

Sí. El Balanset-1A es un dispositivo portátil de dos canales que mide la velocidad de vibración RMS (0,02-80 mm/s), las RPM (100-100 000), la fase (0-360°, ±1°), el espectro FFT y la forma de onda temporal de dos sensores a la vez. Con esos datos en su modo Vibrómetro y Gráficos se obtiene la firma de vibración necesaria para el diagnóstico, y además permite equilibrar in situ en 1 o 2 planos.

¿Qué nivel de vibración se considera aceptable?

Como marco de referencia, las normas ISO 10816/20816 definen zonas de severidad según la velocidad de vibración RMS (mm/s): zona A (buena), B (aceptable), C (insatisfactoria) y D (inadmisible). El Balanset-1A mide directamente la velocidad RMS en mm/s que se usa para esa evaluación; los límites exactos dependen del tipo y tamaño de la máquina.

¿Se puede diagnosticar sin parar ni desmontar la máquina?

Sí. El diagnóstico vibracional se realiza con la máquina en marcha, a su velocidad de trabajo. Se fijan los acelerómetros en los apoyos de los rodamientos y el tacómetro láser en el eje, y se registra la firma de vibración sin desmontar el equipo. Solo si el diagnóstico confirma desequilibrio se procede al equilibrado in situ.