Vibraciones Mecánicas Fenómeno de Batimiento o Beat

Por José Daniel Acosta Robles, Máster en Ingeniería de Mantenimiento y Confiabilidad | Superintendente de Mantenimiento Predictivo, Grupo Zucarmex (México) | Especialista en Análisis de Vibraciones, Lubricación y Balanceo Dinámico

Publicado el 26 de septiembre de 2026

El batimiento en vibraciones, también conocido como pulsación, es un fenómeno que ocurre cuando dos ondas de frecuencias similares se superponen, creando una variación periódica en la amplitud de la onda resultante. Cuando estas ondas están en fase la amplitud será el doble; por el contrario, cuando están en su máximo desfase estas se restan.

Beat, analogía musical. Si alguna vez has escuchado a dos guitarristas tratando de afinar la misma cuerda y escuchas un uua uua uua que se acelera o desacelera, estás escuchando beats. Cuando el uua uua desaparece, las frecuencias son idénticas y están perfectamente afinadas.

Hallazgo potencial

Incremento de la vibración en cabezal de centrífuga con velocidad de 1440 CPM, acoplado por poleas de relación 1,2:1 a motor eléctrico de inducción de 150 HP con velocidad asíncrona de 1750 CPM, instaladas en un tándem de 6 máquinas con velocidad de operación y capacidades similares.

Relatoría

Durante el seguimiento de los valores de vibración en cabezal de centrífuga, se observan valores fuera de parámetro, con espectros mostrando posible soltura estructural en soportes del cabezal y del motor. Se han presentado daños significativos en cajas y eje del motor, y se han realizado reforzamientos de la base sin lograr disminuir los valores de vibración por mucho tiempo.

Figura 1. Tendencia de valor global de la vibración en cabezal de centrífuga de masa de B.
Figura 1. Tendencia de valor global de la vibración en cabezal de centrífuga de masa de B.

En espectro de vibración referente al cabezal de máquina centrífuga, se observa la presencia de dos frecuencias, la de mayor amplitud de 24 Hz correspondiente a la de rotación de la canasta de centrífuga (1440 CPM), y la otra de 20 Hz la cual no se tiene con certeza del origen de su presencia en el espectro, ya que no hay ningún equipo periférico que tenga esa velocidad de operación a lo cual se tiene la sospecha de que pertenezca a alguna frecuencia natural de vibración estructural.

Figura 2. Zoom del espectro de vibración en cabezal de centrífuga de masa de B, frecuencias cercanas, 24 Hz cabezal y 20 Hz posible frecuencia natural estructural.
Figura 2. Zoom del espectro de vibración en cabezal de centrífuga de masa de B, frecuencias cercanas, 24 Hz cabezal y 20 Hz posible frecuencia natural estructural.

Fenómeno de batimiento (beat)

Frecuencia natural. La frecuencia natural es el ritmo al que un objeto prefiere vibrar cuando lo golpeas o lo sacudes una vez y lo dejas libre. Cada material tiene una frecuencia natural específica la cual depende de la relación que existe entre su masa y su rigidez.

El batimiento en vibraciones, también conocido como pulsación, es un fenómeno que ocurre cuando dos ondas de frecuencias similares se superponen, creando una variación periódica en la amplitud de la onda resultante. Cuando estas ondas están en fase la amplitud será el doble; por el contrario, cuando están en su máximo desfase estas se restan.

La vibración vista desde el dominio del tiempo se observa como la amplitud de la vibración es restada al inicio de cada pulso, y amplificada en el periodo que se suma, comportamiento típico de batimiento.

Figura 3. Vibración en función del tiempo, unión entre cada pulso en respuesta al batimiento.
Figura 3. Vibración en función del tiempo, unión entre cada pulso en respuesta al batimiento.

Aun con la máquina fuera de operación, la vibración detectada confirma la transmisión de vibraciones provenientes de otras fuentes a través de la estructura. La presencia de pulsaciones con intervalos variables sugiere la interacción vibratoria de múltiples fuentes excitadoras.

Uno de los picos principales detectados se asemeja a la frecuencia de operación reportada previamente para los equipos centrífugos de la línea tándem (24 Hz, 1440 rpm). Respecto a la frecuencia de 20 Hz, si no existen equipos operando en ese rango, cabe la posibilidad de que se esté excitando un modo fundamental de vibrar de la estructura.

Se considera que existe una interacción entre la frecuencia de excitación mecánica (centrífugas) y una frecuencia natural propia de la estructura metálica, generándose una condición de resonancia estructural. Normalmente, esto provocaría:

  • Aumento local de vibración.

  • Pulsaciones visibles en la forma de onda.

  • Vibración estructural detectada incluso con la máquina en paro.

Se proponen varios escenarios para afrontar este comportamiento. Inicialmente revisar la integridad de los aisladores del cabezal: el cabezal se soporta sobre un trípode con aisladores de material flexible. Cabe mencionar que la máquina es clasificada como flexible, al pasar por su velocidad crítica a 950 CPM aproximadamente.

Balanceo del cabezal será importante, ya que la amplificación de las frecuencias naturales del sistema es excitada si la masa residual permisible no está dentro de lo sugerido.

Reforzamiento de la estructura y soportes de la máquina: con ello se intenta regresar a la rigidez inicial de la estructura, ya que se observa material metálico dañado por efecto de la corrosión por humedad (vapor) y corrosión por contacto de material ácido (mieles y masas de azúcar).

La dinámica de estructura nos aporta que, al aumentar la rigidez de un sistema, tendremos como resultado el incremento de la frecuencia natural; por el contrario un incremento de masa provocará en el sistema que la frecuencia natural disminuya.

Figura 4. Reforzamiento de estructura y colocación de contraventeos.
Figura 4. Reforzamiento de estructura y colocación de contraventeos.
Figura 5. Reforzamiento de estructura y colocación de contraventeos, detalle de la unión revisada.
Figura 5. Reforzamiento de estructura y colocación de contraventeos, detalle de la unión revisada.

En una máquina con soltura, al no haber rigidez que detenga el movimiento, la misma cantidad de desequilibrio produce una amplitud de vibración mucho mayor. Tras la sospecha de soltura estructural de la soportería de la centrífuga, se recomienda revisar uniones y soldaduras que permitan dar rigidez al envolvente de la centrífuga; se desmontan para su revisión.

Figura 6. Erosión de soldaduras en uniones estructurales y soportería.
Figura 6. Erosión de soldaduras en uniones estructurales y soportería.

Después de las correcciones realizadas, los valores de vibración disminuyen; además ya no se percibe el efecto de beat, donde la frecuencia de 20 Hz no es percibida en el cabezal de la centrífuga, mejorando la operación.

Figura 7. Espectro de vibración después de realizar las recomendaciones.
Figura 7. Espectro de vibración después de realizar las recomendaciones.

La tendencia posterior de la máquina conserva valores aceptables, manteniendo su función principal de manera segura.

Figura 8. Tendencia de vibración después de correcciones estructurales.
Figura 8. Tendencia de vibración después de correcciones estructurales.

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