Los analizadores de vibración y los instrumentos de diagnóstico de máquinas son equipos avanzados que reúnen la adquisición de datos, el análisis espectral FFT en tiempo real, el equilibrado dinámico in situ, el análisis modal y la gestión del histórico de mediciones, al servicio del mantenimiento predictivo y del diagnóstico avanzado de máquinas rotativas y órganos mecánicos. A diferencia de los simples vibrómetros portátiles, que proporcionan magnitudes globales (RMS, pico), los analizadores espectrales identifican las componentes concretas del espectro vibratorio y las relacionan con las frecuencias características de defectos de rodamientos, desequilibrios, desalineaciones, defectos de engranajes y cavitación de bombas.
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Análisis FFT
El analizador realiza la transformada FFT (Fast Fourier Transform) de la señal vibratoria temporal y la convierte en un espectro de frecuencias. La resolución espectral depende del número de líneas FFT (habitualmente 400, 800, 1600 o 3200 líneas) y del ancho de banda de análisis (hasta 10-25 kHz en analizadores industriales). El espectro mostrado destaca los picos de vibración en las distintas frecuencias; el operador (o un software experto) identifica en él las frecuencias características de defectos concretos: 1× RPM para desequilibrios, 2× RPM para desalineaciones, frecuencias de rodamientos calculadas a partir de la geometría, frecuencias de engrane GMF y frecuencias de palas en ventiladores (número de palas × RPM). El diagnóstico se basa en comparar el espectro medido con espectros de referencia de «máquina sana».
Equilibrado dinámico
Una función avanzada de estos analizadores es el equilibrado dinámico in situ (in-place balancing): a partir de la medición de la amplitud y la fase de la vibración a 1× RPM, el instrumento calcula la posición y el valor de las masas de corrección que deben aplicarse al rotor para reducir el desequilibrio por debajo de umbrales aceptables (ISO 1940-1, calidad G = 1, 2,5 o 6,3 según el tipo de máquina). El equilibrado puede realizarse en 1, 2 o más planos, sobre rotores rígidos o flexibles. El procedimiento comprende mediciones preliminares, la aplicación de una masa de prueba, mediciones de influencia y el cálculo de la masa de corrección. Las aplicaciones típicas son ventiladores industriales, ejes de transmisión, motores eléctricos, husillos y órganos rotativos en general.
Análisis avanzado de rodamientos
El diagnóstico precoz de defectos de rodamientos es una de las aplicaciones más extendidas del diagnóstico vibratorio. Las frecuencias características de los rodamientos (BPFO – Ball Pass Frequency Outer, BPFI – Ball Pass Frequency Inner, BSF – Ball Spin Frequency, FTF – Fundamental Train Frequency) se calculan a partir de la geometría del rodamiento (diámetro de pista, diámetro de las bolas, número de bolas, ángulo de contacto) y de la velocidad de rotación. La aparición de picos en estas frecuencias indica defectos localizados en la pista exterior, la pista interior, las bolas o la jaula. Las funciones de análisis de envolvente (envelope) o de demodulación en alta frecuencia son especialmente eficaces para detectar defectos incipientes.
Software y gestión de datos
El software dedicado de análisis vibratorio gestiona: rutas programadas del recolector de datos (secuencias de puntos de medición en todas las máquinas de la planta, que se recorren con una cadencia fija); una base de datos histórica de mediciones para el análisis de tendencias; algoritmos automáticos de diagnóstico (inteligencia artificial para identificar patrones de fallo); informes automáticos del estado de las máquinas con prioridades de intervención; avisos por superación de umbrales críticos; la integración con un GMAO (Computerized Maintenance Management System) para la planificación automática de las intervenciones; computación en la nube para el acceso remoto y la gestión de plantas distribuidas.
Normas de referencia
Las normas principales son: ISO 10816 (severity, partes 1-7); ISO 13373 (condition-based maintenance through vibration); ISO 18436 (cualificación del personal en análisis vibratorio, niveles 1-4 – cada vez más exigida por industrias estructuradas); ISO 7919 (ejes rotativos); ISO 1940-1 (calidad de equilibrado de rotores rígidos); IEC 60034 (motores eléctricos). La calibración de los analizadores se realiza con excitadores calibrados y generadores de señal de precisión, certificados ISO 17025.
Criterios de elección
En la selección del analizador de vibración se consideran: la capacidad FFT (número de líneas, ancho de banda de análisis); las funciones avanzadas (equilibrado, análisis de envolvente, seguimiento de órdenes para máquinas de velocidad variable); la ergonomía para el uso en campo (interfaz, autonomía de la batería); la integración con el software GMAO de la empresa; el cumplimiento de las normas ISO; el servicio de formación del proveedor (cualificación del personal en análisis vibratorio); la inversión que requieren los programas estructurados de mantenimiento predictivo.
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