Ejemplo de diagnóstico de vibraciones del motor para equipos de planta

Un motor no tiene que vibrar visiblemente para estar dañando sus rodamientos, acoplamiento o equipo accionado. Este ejemplo de diagnóstico de vibraciones en un motor muestra cómo un equipo de mantenimiento puede pasar de una lectura de vibración en aumento a una decisión de reparación práctica, sin reemplazar piezas en buen estado ni prolongar una parada.

Empiece por las condiciones de operación, no por el espectro

Una lectura de vibración solo tiene sentido si se relaciona con las condiciones reales de operación de la máquina. Registre la velocidad del motor, la carga, las condiciones del proceso, la configuración de montaje, el tipo de acoplamiento y los puntos donde se tomaron las lecturas. Un motor que funciona a 1,780 RPM tiene una frecuencia de funcionamiento de unos 29.7 Hz, o 1,780 ciclos por minuto. Esa velocidad de funcionamiento sirve como punto de referencia para interpretar los datos.

Tome lecturas en los alojamientos de los rodamientos del lado de accionamiento y del lado opuesto, en las direcciones horizontal, vertical y axial. La velocidad suele ser útil para identificar el estado general de la máquina y las fallas comunes relacionadas con la velocidad de funcionamiento. La aceleración y la envolvente de alta frecuencia son más útiles cuando se sospecha un defecto en un rodamiento de elementos rodantes. La temperatura, el sonido y la inspección visual también son importantes. El análisis de vibraciones ayuda a acotar la causa, pero no debe sustituir las comprobaciones mecánicas básicas.

La línea de referencia es tan valiosa como la lectura actual. Si el mismo motor suele funcionar a 0.08 pulgadas por segundo de velocidad y ahora está en 0.31 pulgadas por segundo, el cambio merece atención, aunque no se haya superado un límite de alarma genérico. Los límites de aceptación varían según el tamaño del motor, la rigidez de la base, la criticidad de la máquina y la norma que utilice la instalación.

Ejemplo de diagnóstico de vibraciones en un motor: motor acoplado a una bomba

Considere un motor de 40 HP y 1,800 RPM que acciona una bomba centrífuga mediante un acoplamiento flexible. La bomba sigue en servicio, pero los operadores informan de un nuevo zumbido de baja frecuencia y el personal de mantenimiento observa que la vibración general en el lado de accionamiento del motor ha aumentado durante dos semanas. La corriente del motor, la presión de descarga y el caudal se mantienen cerca de los valores normales.

El técnico toma lecturas mientras la bomba funciona con su carga de proceso habitual. La velocidad general es más alta en el alojamiento del rodamiento del lado de accionamiento del motor:

| Punto de medición | Velocidad general | Patrón principal |
|---|---:|---|
| Lado de accionamiento del motor, horizontal | 0.31 in/s | Velocidad de funcionamiento 1x marcada |
| Lado de accionamiento del motor, vertical | 0.27 in/s | 1x marcado y 2x menor |
| Lado de accionamiento del motor, axial | 0.24 in/s | 1x y 2x elevados |
| Lado opuesto al de accionamiento del motor, horizontal | 0.12 in/s | Velocidad de funcionamiento 1x leve |
| Rodamiento interior de la bomba, axial | 0.22 in/s | 1x y 2x elevados |

El espectro muestra un pico dominante a 1x la velocidad de funcionamiento, aproximadamente 1,780 CPM, con un segundo armónico notable a 2x. Las lecturas axiales son mucho más altas que los valores históricos del motor y están elevadas a ambos lados del acoplamiento. Los datos de envolvente de los rodamientos no muestran frecuencias de defectos bien definidas, y no hay energía de banda ancha de alta frecuencia que sugiera un problema avanzado de lubricación o de la superficie de los rodamientos.

La primera sospecha podría ser un desequilibrio del rotor, ya que domina la velocidad de funcionamiento 1x. Sin embargo, eso sería una conclusión incompleta. El desequilibrio suele producir su respuesta más fuerte en dirección radial, a menudo con un pico 1x limpio y una fase estable. En este caso, la respuesta axial y el componente 2x apuntan más directamente a una desalineación del acoplamiento.

Después de aplicar el bloqueo y etiquetado, el equipo revisa el acoplamiento y encuentra elementos elastoméricos desgastados y una acumulación visible de residuos del proceso alrededor de la base de la bomba. Una comprobación de alineación con láser confirma un desplazamiento paralelo de 0.008 pulgadas y una desalineación angular de 0.006 pulgadas por pulgada. El acoplamiento flexible había absorbido el error durante un tiempo, pero sus elementos desgastados ya no controlaban las fuerzas transmitidas.

La reparación incluye limpiar la base, corregir el pie cojo en una pata del motor, reemplazar los elementos del acoplamiento y realizar una alineación de precisión después de revisar las tuberías y la expansión térmica. Al volver a arrancar, la velocidad horizontal en el lado de accionamiento del motor baja a 0.09 in/s y la lectura axial baja a 0.07 in/s. El pico 2x deja de ser significativo.

Ese resultado confirma el diagnóstico con más fiabilidad que el espectro original por sí solo. Siempre se deben repetir las mediciones después de una reparación y en condiciones de funcionamiento comparables. Si la vibración sigue elevada, es posible que la falla original solo fuera una parte del problema.

Qué indica el patrón

Rara vez una sola frecuencia de vibración ofrece una respuesta definitiva. La dirección de la vibración, los armónicos, la relación de fase, los cambios de funcionamiento y la inspección física permiten determinar si el patrón requiere tomar medidas.

Un pico 1x marcado con vibración radial elevada suele apuntar a desequilibrio, excentricidad, un eje doblado o una fuerza del proceso. En una máquina de acoplamiento directo, revise si hay acumulación de material en un ventilador, daños en el impulsor de la bomba o un cambio en el equilibrio antes de programar un equilibrado. Equilibrar un rotor mientras la base está floja o el acoplamiento desalineado puede reducir el síntoma por poco tiempo sin corregir la causa.

La vibración axial elevada a 1x y 2x es una señal común de desalineación, especialmente en sistemas de motor y bomba acoplados. La desalineación angular tiende a aumentar las fuerzas axiales. El desplazamiento paralelo también puede generar una vibración radial considerable. El patrón exacto depende de la rigidez del acoplamiento, la velocidad del eje, el estado de la base y cuánto se mueve la máquina al alcanzar su temperatura de funcionamiento.

Los múltiples armónicos de la velocidad de funcionamiento, como 1x, 2x, 3x y superiores, suelen indicar holgura mecánica. Revise los pernos de sujeción, el cemento agrietado, el pie cojo, el ajuste de los rodamientos y los soportes estructurales. Un motor flojo también puede producir patrones de vibración engañosos que parecen desequilibrio o desalineación.

Los defectos de los rodamientos se comportan de otra manera. A medida que el daño avanza, pueden aparecer frecuencias de rodamiento e impactos de alta frecuencia. Los problemas de lubricación pueden elevar la vibración de alta frecuencia antes de que aparezca una frecuencia de defecto bien definida. Sin embargo, reemplazar los rodamientos solo porque un motor vibra puede hacer perder tiempo y consumir inventario si la causa subyacente es la alineación, la contaminación o una base inestable.

Verifique la falla antes de pedir piezas

Use los datos de vibración para formular una hipótesis de reparación y luego verifíquela con comprobaciones directas. En el ejemplo de la bomba acoplada, las siguientes acciones adecuadas eran revisar la alineación y el estado del acoplamiento, comprobar el pie cojo e inspeccionar la base. Un escaneo térmico y una revisión de la corriente del motor aportaron contexto útil, pero ninguno habría confirmado por sí solo la desalineación.

Si la vibración cambia bruscamente con la carga, investigue primero la máquina accionada y el proceso. Una bomba que funciona lejos de su punto de máxima eficiencia, la cavitación, las variaciones en la tensión de las correas, los problemas de engranajes o las restricciones del flujo de aire pueden transmitir vibración al motor. Si la vibración está presente cuando el motor funciona desacoplado, es más probable que la causa esté en el motor, el montaje, el ventilador o el rotor.

Los datos de fase pueden aportar más certeza. Por ejemplo, el desequilibrio suele producir una relación de fase repetible a 1x. La holgura puede generar una fase inestable y amplitudes cambiantes. El análisis de fase requiere puntos de medición constantes y una referencia fiable del tacómetro, por lo que resulta más útil cuando el equipo cuenta con los instrumentos y la capacitación necesarios para tomar las mediciones correctamente.

Convierta el diagnóstico en un plan para reducir el tiempo de parada

La decisión de reparación depende de la gravedad, la tendencia, la criticidad de la máquina y la redundancia disponible. Un aumento pequeño y estable de la vibración en un ventilador no crítico puede justificar un seguimiento programado. Una tendencia axial que aumenta rápidamente en una bomba de producción sin unidad de reserva debe motivar una intervención programada antes de que el daño del acoplamiento se extienda a los rodamientos, los sellos o los ejes.

Antes de desmontar componentes, documente los datos de la placa del motor, el tamaño del bastidor, las dimensiones del eje, la configuración de montaje, el número de pieza del acoplamiento y los números de los rodamientos. En los equipos más antiguos, identificarlos con exactitud es especialmente valioso. Los motores y las piezas MRO asociadas pueden dejar de fabricarse mucho antes de que se retire el equipo de proceso al que sirven.

Cuando sea necesario un reemplazo, confirme las especificaciones eléctricas, el tipo de carcasa, el factor de servicio, la velocidad, el montaje, la configuración del eje y los requisitos de la aplicación, en lugar de basarse solo en la potencia. Used Industrial Parts ayuda a los equipos de mantenimiento a conseguir equipos industriales nuevos, usados y obsoletos cuando necesitan un reemplazo exacto o compatible con urgencia por una parada.

Un programa de vibraciones eficaz no termina cuando baja la lectura. Guarde las mediciones posteriores a la reparación como nueva referencia y luego revise la tendencia en la siguiente ronda de mediciones. Ese registro permite que el próximo técnico pase más rápidamente de un sonido inusual o una lectura elevada a una reparación que mantenga la línea en funcionamiento.