19.1.- Como se Miden las Vibraciones y Como son Interpretadas

Las vibraciónes puede ser medidas de muchas formas diferentes la más común es utilizando transductores de vibración, donde destacan los transductores de desplazamiento o transductores de no contacto (Eddy Current Probe), los transductores de velocidad y los acelerómetros.

Los transductores de desplazamiento o transductores de no contacto miden el movimiento relativo del eje. El transductor es una bobina plana instalada en una punta de resina que es montada en las cajeras de cojinetes para monitorizar el movimiento del eje. Esta bobina es alimentada con una corriente que genera un campo magnético que varía de acuerdo con la proximidad del eje u elemento al cual se quiere medir el comportamiento dinámico. La lectura de salida es desplazamiento en milésimas de pulgadas o micras. Las medidas se pueden representar en μm o milésimas de pulgada pico-pico, μm o milésimas de pulgada pico o μm o milésimas de pulgada RMS.

La amplitud pico-pico es la distancia desde un pico positivo de la onda hasta un pico negativo de la onda, en la realidad se está midiendo el desplazamiento total del eje. La distancia pico es la medida desde cero hasta el punto de equilibrio de la onda. La medida RMS (Root Mean Square Amplitude) es la raíz cuadrada del cuadrado del promedio de valores de la forma de la onda En el caso de una onda senoidal (es aplicable solo en este caso) el valor de RMS es de 0,707 el valor pico. El valor de RMS es proporcional al área bajo la curva. La figura 19-4 muestra como son las diferentes medidas de amplitud.

Figura N° 19-4.-Diferentes medidas de desplazamiento en vibraciones mecánicas.
Figura N° 19-4.-Diferentes medidas de desplazamiento en vibraciones mecánicas.
Fuente: www.dliengineering.com/vibman/vibrationamplitudemeasurement

Las medidas con transductores de desplazamiento son aplicadas a equipos que tienen cojinetes hidrodinámicos donde es posible monitorizar directamente el movimiento del eje. Los transductores pueden trabajar hasta temperaturas de 350 °C (660 °F) con el blindaje adecuado. La figura 19-5 muestra el diagrama de un transductor de desplazamiento montado en una caja de cojinetes monitorizando las vibraciones de un eje.

Figura N° 19-5.- Diagrama de un transductor de desplazamiento.
Figura N° 19-5.- Diagrama de un transductor de desplazamiento.
Fuente: www.gepower.com/prod_serv/products/oc/en/bently….

Los velocímetros son elementos diseñados para medir la velocidad de las vibraciones mecánicas, la velocidad de vibración es medida con los velocímetros. Los diseños iniciales de velocímetros estaban compuestos por una masa o magneto soportada por resortes, que se movía en medio de un campo magnético generado por una bobina. Cuando la masa se movía hacia variar este campo magnético generando la señal de velocidad de la vibración mecánica. 

Los velocímetros mecánicos presentaban muchas limitaciones debido a su construcción. La masa o magneto, los resortes para recuperación del punto de equilibrio y la bobina no podían acompañar un rango tan amplio de frecuencias, debido a que por ser elementos mecánicos tienen límites bajos en sus capacidades y tenían movimientos relativamente largos. Además, ellos presentaban desgaste, descalibración frecuente, daños y pérdida del aceite interno, imposibilidad de operar en posición vertical con el cable de conexiones hacia abajo. La figura Nº 19-6 muestra el diagrama en corte de un velocímetro mostrando las partes principales.

Las últimas generaciones de velocímetros están diseñadas en base a sistemas piezoeléctricos eliminándose los resortes, las bobinas y los elementos que daban lugar a los movimientos dentro del velocímetro. En los diseños tradicionales operaban hasta 120 °C (250 °F). Las medidas de velocidad se hacen en mm/s RMS, o in/s pico.

Figura N° 19-6.- Diagrama en corte de un velocímetro.
Figura N° 19-6.- Diagrama en corte de un velocímetro.
Fuente: www.apcs.net.au….

Los velocímetros son una opción para el monitoreo manual de las vibraciones mecánicas de bombas centrífugas cuando ellas cuentan con cojinetes de elementos rodantes o cuando la accesibilidad a las cajeras de cojinetes mediante la perforación de agujeros para instalar los transductores de desplazamiento no está permitida o. Los velocímetros para equipos portátiles traen un imán en uno de los extremos lo que le permite que pueda ser fijado a la carcasa de la mayoría de los equipos rotativos.

Los acelerómetros modernos tienen otro diseño constructivo, ya que su principal elemento es un cristal o una cerámica piezoeléctrica que actúa en conjunto con una masa. El movimiento de la masa excitada por las vibraciones del equipo con el cual esta interactuando el cristal genera una presión sobre el elemento piezoeléctrico. La presión crea un diferencial de polaridad que da lugar a un voltaje que es registrado y convertido en una medida de aceleración. La figura Nº 19-7 muestra el diagrama en corte de un acelerómetro.

Figura N° 19-7.- Diagrama en corte de un acelerómetro.
Figura N° 19-7.- Diagrama en corte de un acelerómetro.
Fuente: www. content.honeywell.com…..

Las medidas de aceleración son en g pico (donde un g es 9,8 m/s2) o en m/s2 rms. Las medidas de aceleración tienen mayor aplicación a altas frecuencias, para medir el comportamiento de engranajes o de cojinetes de elementos rodantes.

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