Las vibraciones excesivas en equipos rotativos como bombas, cajas de engranajes, turbinas y compresores son un claro indicio de que el equipo no funciona correctamente. Es muy probable que los equipos que presentan vibraciones excesivas no alcancen la vida útil prevista y puedan ser fuente de paradas no programadas o situaciones peligrosas. Por lo tanto, es importante determinar la causa raíz de las vibraciones mediante la medición y el análisis de las señales de vibración. A continuación se analizan las causas más comunes de las vibraciones.
Problemas de alineación
Cuando se conectan dos o más máquinas rotativas, la alineación correcta es fundamental.
Los errores típicos de alineación son:
- Desalineación paralela:
Las líneas centrales de los ejes son paralelas, pero no están alineadas. Esto puede darse tanto en horizontal como en vertical. La desalineación paralela también se conoce como desalineación por desplazamiento. - Desalineación angular:
Los ejes se unen 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 por holgura. - Desalineación combinada paralela-angular:
Una combinación de desalineación paralela y angular. La desalineación combinada paralela-angular es la más habitual.
Desequilibrio
Cuando el centro de gravedad de un objeto giratorio no se encuentra exactamente en la línea central, se produce un desequilibrio en la máquina que da lugar a vibraciones. Cuando una máquina está desequilibrada, puede causar daños a la propia máquina, a los cimientos, a 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 (línea central del eje), y el punto de mayor masa y el centro de gravedad se encuentran en el mismo plano. El desequilibrio estático puede ser el resultado de un desplazamiento paralelo del eje principal de masa con respecto a la línea central del eje, y puede estar causado por una distribución asimétrica 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 existe desequilibrio estático y la fricción es nula, la gravedad hará que el lado más pesado se incline hacia abajo.
Desequilibrio acoplado
El desequilibrio acoplado se produce cuando un objeto giratorio tiene dos o más masas desequilibradas en planos diferentes, que se compensan entre sí en la posición de reposo. El eje principal de la masa ya no es paralelo al centro de gravedad, sino que cruza el eje del centro de gravedad. Cuando el sistema comienza a girar, estas masas se ven afectadas por fuerzas centrífugas, lo que da lugar a vibraciones.
Desequilibrio dinámico
El desequilibrio dinámico es el tipo más común de desequilibrio y es el resultado del desequilibrio estático y del acoplado. El eje principal de masa está desplazado y no es paralelo a la línea central del eje.
Resonancia
Cada máquina tiene una o más frecuencias de resonancia (frecuencia natural). Cuando una frecuencia de rotación coincide con la frecuencia de resonancia de la máquina, se produce la resonancia. La resonancia puede tener un impacto considerable.
Partes sueltas
Los cojinetes sueltos, los pernos aflojados y la corrosión pueden provocar que la máquina vibre en exceso. Debido a las fuerzas mecánicas que actúan en la máquina, las piezas sueltas pueden causar daños rápidamente.
El desequilibrio dinámico es el tipo más común de desequilibrio y es el resultado del desequilibrio estático y del acoplado. El eje principal de 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 cojinetes: los cojinetes de rodillos y los cojinetes de deslizamiento.
Un rodamiento de rodillos puede sufrir daños de varias formas, 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 (p. ej., cilindros, conos y agujas)
Cada pieza de un rodamiento de rodillos tiene su propia frecuencia. Al calcular estas frecuencias, es posible utilizar el análisis de vibraciones para determinar si las vibraciones son consecuencia de un daño en el rodamiento.
A diferencia de los rodamientos de rodillos, los cojinetes de deslizamiento 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, esta puede romperse, lo que da lugar a un latigazo de aceite o un remolino de aceite. Además, este tipo de cojinete es más sensible a las influencias externas sobre la posición del eje, ya que su posición en el cojinete no es fija.
Engranajes dañados o desgastados
Las vibraciones de la caja de engranajes suelen estar causadas por dientes de engranaje dañados o desgastados. Cuando el acoplamiento de los dientes de engranaje incluye un diente dañado, la fuerza no puede transmitirse como en los demás acoplamientos. Si un diente de engranaje está roto, se transmite menos fuerza en ese punto del ciclo. Como resultado, se producen vibraciones.
