Las vibraciones excesivas en equipos rotativos como bombas, cajas de engranajes, turbinas y compresores son una clara señal de que el equipo no funciona correctamente. Lo más probable es que los equipos que presentan vibraciones excesivas no alcancen la vida útil prevista y pueden ser la causa de paradas no programadas o situaciones peligrosas. Por lo tanto, es importante encontrar la causa raíz de las vibraciones midiendo y analizando las señales de vibración. A continuación se describen las causas más comunes de las vibraciones.
Problemas de alineación
Cuando se conectan dos o más máquinas rotativas, la alineación correcta es crucial.
Los errores típicos de alineación son:
- Desalineación paralela:
Los ejes son paralelos pero no están alineados. Puede ser tanto horizontal como vertical. La desalineación paralela también se conoce como desalineación offset. - Desalineación angular:
Los ejes se encuentran en un punto, pero no son paralelos. Esto puede ocurrir tanto en el eje horizontal como en el vertical. La desalineación angular también se conoce como desalineación de separación. - Desalineación combinada paralela-angular:
Combinación de desalineación paralela y angular. La desalineación paralela-angular combinada es la más común.
Desequilibrio
Cuando el centro de gravedad de un objeto giratorio no se encuentra exactamente en la línea central, se produce un desequilibrio de la máquina que da lugar a vibraciones. Cuando una máquina está desequilibrada, puede causar daños a la propia máquina, los cimientos, las tuberías, etc. Existen tres tipos de desequilibrio: desequilibrio estático, desequilibrio acoplado y desequilibrio dinámico.
Desequilibrio estático
El desequilibrio estático se produce cuando el eje del centro de gravedad (eje de inercia) no está alineado con el centro de rotación (eje central) y el punto pesado y el centro de gravedad están en el mismo plano. El desequilibrio estático puede ser el resultado de un desplazamiento paralelo del eje de la masa principal con respecto a la línea central del eje, y puede estar causado por una distribución no simétrica de la masa o por una deformación. En teoría, el desequilibrio estático puede detectarse colocando el objeto con un punto de rotación en cada extremo. Cuando hay desequilibrio estático y la fricción es nula, la gravedad hará que el lado pesado gire hacia abajo.
Desequilibrio acoplado
El desequilibrio acoplado aparece cuando un objeto en rotación tiene dos o más masas desequilibradas en planos diferentes, que se igualan en posición de reposo. El eje de la masa principal ya no es paralelo al centro de gravedad, sino que cruza el eje del centro de gravedad. Cuando el sistema empiece a girar, estas masas se verán influidas por fuerzas centrífugas, lo que provocará vibraciones.
Desequilibrio dinámico
El desequilibrio dinámico es el tipo más común de desequilibrio y el resultado del desequilibrio estático y acoplado. El eje principal de la masa está desplazado y no es paralelo a la línea central del eje.
Resonancia
Toda máquina tiene una o varias frecuencias de resonancia (frecuencia natural). Cuando una frecuencia de rotación coincide con la frecuencia de resonancia de la máquina, se produce resonancia. La resonancia puede tener repercusiones importantes.
Piezas sueltas
Los cojinetes sueltos, los pernos sueltos y la corrosión pueden hacer que la máquina vibre en exceso. Debido a las fuerzas mecánicas de la máquina, las piezas sueltas pueden causar daños rápidamente.
El desequilibrio dinámico es el tipo más común de desequilibrio y el resultado del desequilibrio estático y acoplado. El eje principal de la masa está desplazado y no es paralelo a la línea central del eje.
Daños en los rodamientos
En la maquinaria rotativa, nos encontramos con dos tipos principales de rodamientos: los rodamientos de rodillos y los rodamientos de manguito.
Un rodamiento de rodillos puede dañarse de varias maneras, cada una con su propia huella de vibración:
- Daños en el anillo interior
- Daños en el anillo exterior
- Daños en la jaula
- Daños en los elementos rodantes (por ejemplo, cilindros, conos y agujas)
Cada parte de un rodamiento de rodillos tiene su propia frecuencia. Calculando estas frecuencias, es posible utilizar el análisis de vibraciones para determinar si las vibraciones son consecuencia de daños en el rodamiento.
A diferencia de los rodamientos de rodillos, los rodamientos de manguito no utilizan un elemento rodante, sino una película de fluido (aceite) para reducir la fricción. Las vibraciones pueden deberse a imprecisiones en la película de fluido; si no se puede formar una película de aceite estable, ésta puede romperse, dando lugar a un latigazo o torbellino de aceite. Además, este tipo de cojinete es más sensible a las influencias externas sobre la posición del eje, porque su posición en el cojinete no es fija.
Engranajes dañados o desgastados
Las vibraciones de la caja de cambios suelen deberse a dientes de engranaje dañados o desgastados. Cuando el engrane de un diente de engranaje está dañado, la fuerza no puede transferirse como en los demás engranajes. Si un diente del engranaje está roto, se puede transferir menos fuerza en este punto del ciclo. En consecuencia, se producen vibraciones.
