19.- Vibración Mecánica en Bombas Centrífugas

La vibración mecánica es el movimiento de oscilación de un cuerpo en base a un punto de referencia causado por fuerzas dinámicas e hidráulicas. Las vibraciones en las bombas se deben considerar cuando superan los límites establecidos por las instituciones, sociedades de normalización y fabricantes de equipos.

Existen diferentes métodos para evaluar la información presente en las vibraciones mecánicas. Las lecturas pueden ser realizadas en el dominio del tiempo es decir amplitud contra tiempo. La figura 19-1 muestra un registro de vibración en función del tiempo.

Esta metodología era aplica en la fase inicial del desarrollo de los análisis de las vibraciones mecánicas para el diagnóstico de la condición de las maquinarias, sin embargo el análisis resultaba laborioso y poco práctico para aplicaciones industriales debido a que de forma prácticamente manual se trataba de aislar los diferentes eventos presentes en la información de vibración que por lo general era una forma de onda compleja, ya que en la onda en función del tiempo existen varias frecuencias presentes.

En la actualidad se continúan realizando análisis en el dominio del tiempo para algunos diagnósticos específicos como es el caso de determinar la frecuencia natural del sistema mediante impacto con una fuerza calibrada. También se continúa utilizando para realizar análisis de orbitas debido a que permiten visualizar el movimiento del eje, la excentricidad, inestabilidad, efectos de la precarga, etc.

Estas orbitas son generadas al combinar las señales provenientes de dos canales diferentes de medición que se encuentran separados 90 grados uno del otro. La figura resultante es una órbita que de acuerdo com su forma indica el fenómeno que se está presentando en el equipo, por ejemplo, desalineación, soltura mecánica, etc. La figura 19-2 muestra la órbita generada al combinar dos señales de vibración tomada con instrumentos separados 90 grados.

Las vibraciones también pueden ser presentadas en función de las frecuencias de vibración que también es denominado espectro de vibración. La vibración es un movimiento oscilatorio inducido por fuerzas dinámicas o hidráulicas en la bomba, entonces la frecuencia de vibración es el número de ciclos de vibración por minuto.

Los espectros de vibraciones se tornaron la metodología más utilizada en aplicaciones industriales para el análisis de las vibraciones mecánicas básicamente porque permite diferenciar en la forma de onda como es la contribución en la magnitud de la vibración de cada frecuencia existente en el espectro lo que lo hace una herramienta invalorable en el diagnóstico.

En los diseños iniciales de sistemas para la colecta de datos de vibración que utilizaban las frecuencias de vibración como herramienta de diagnóstico se utilizaban filtros en los equipos que permitían separar las frecuencias de interés para el análisis individual de cada una de ellas. Sin embargo, los equipos tenían limitaciones en la resolución, la operación de filtración de las frecuencias se realizaba manualmente mediante sintonizadores, para luego graficar manualmente los resultados. La operación de colecta de datos y análisis era un trabajo tedioso, consumía mucho tiempo en el proceso de filtración y de interpretación de los datos.

La evolución de los equipos para colectar y procesar datos de vibraciones mecánicas introdujo el procesamiento de la información con la ayuda de la FFT (Fast Fourier Transform) con lo que el procesamiento se realiza en tiempo real, separando las amplitudes observadas en cada frecuencia de vibración. La figura 19-3 muestra el diagrama de un espectro de vibración en función de la frecuencia.