La medición de RPM (velocidad de giro) en equipos rotativos es una variable fundamental para el diagnóstico de fallas, así como para el mantenimiento predictivo en equipos rotativos, ya que permite relacionar la velocidad de operación con la frecuencia y amplitud de las vibraciones y, de este modo, analizar el comportamiento dinámico del rotor.
¿Qué son las fallas en equipos rotativos y qué tipos hay?
Una falla es la pérdida o degradación de la capacidad de un equipo para cumplir la función para la que fue diseñado. En los equipos rotativos, puede estar asociada al funcionamiento incorrecto de la máquina, de uno de sus componentes o de las condiciones que intervienen en su operación.
Según su origen, las fallas pueden clasificarse en internas al equipo, externas o relacionadas con el proceso.
- Fallas internas: se originan en componentes o elementos propios del equipo.
- Fallas externas: tienen su origen fuera de la máquina.
- Fallas relacionadas con el proceso: se producen por condiciones del proceso en el que opera el equipo.
Por el momento en que aparecen durante la vida útil, también pueden distinguirse entre fallas tempranas, adultas y tardías. Las primeras se concentran al inicio de la vida útil, las segundas durante la operación normal y las últimas hacia el final de la vida útil.
¿Qué fallas pueden identificarse mediante el análisis de RPM y vibración de equipos rotativos?
Algunas de las fallas que pueden analizarse mediante la relación entre RPM y análisis de vibraciones son:
1. Desbalanceo del rotor
Cuando existe desbalanceo del rotor, se producen cambios en la amplitud de las vibraciones asociados a la velocidad de giro, ya que la fuerza generada por esta falla aumenta con el cuadrado de las RPM.
Además, su presencia puede reflejarse en una componente vibratoria correspondiente a la frecuencia de giro (1X).
2. Eje doblado
3. Eje agrietado
En un eje doblado, el análisis considera los cambios de amplitud y fase de la respuesta vibratoria al variar la velocidad de giro, especialmente en relación con las velocidades críticas.
En este caso, la variación de RPM como indicador de falla permiten analizar los efectos que produce la modificación de la rigidez del eje.
4. Desalineación
La desalineación puede manifestarse mediante una vibración asociada al doble de la frecuencia de giro (2X). Comparar este componente de la vibración con las RPM permite identificar un patrón compatible con esta condición.
5. Holgura mecánica
La holgura mecánica puede manifestarse mediante bandas laterales en el espectro de vibración. Al relacionar estas frecuencias con la velocidad de giro, las RPM sirven como referencia para interpretar el patrón vibratorio y detectar un comportamiento compatible con esta condición.
6. Excentricidad
El análisis de la respuesta vibratoria en función de la medición de la velocidad de rotación también puede aportar indicios de excentricidad.
¿Cómo afecta la velocidad variable al diagnóstico de fallas?
Cuando un equipo rotativo trabaja a diferentes velocidades, las frecuencias de las señales de vibración también varían. Por ello, el diagnóstico debe considerar las RPM de cada condición de operación para interpretar correctamente los cambios observados en la señal.
La frecuencia de rotación, obtenida a partir de las RPM, puede utilizarse como referencia para segmentar y analizar las señales de vibración según la velocidad a la que funciona el equipo. En este contexto, el control de velocidad de los equipos rotativos permite mantener o modificar el régimen de giro de acuerdo con las condiciones de operación y evaluar cómo responde la máquina ante estos cambios.
¿Cómo se utilizan las RPM durante el monitoreo de condición?
El uso de las RPM durante el monitoreo puede seguir un flujo básico:
- Medir la velocidad de giro. Se registran las RPM del equipo durante su funcionamiento.
- Registrar las vibraciones. La medición de velocidad se acompaña con la adquisición de las señales vibratorias.
- Relacionar ambas mediciones. Las RPM permiten establecer el régimen de giro correspondiente a cada registro de vibración.
- Comparar el comportamiento. Se analiza cómo responde el equipo cuando opera a diferentes velocidades, especialmente cuando las RPM varían durante el funcionamiento.
Además de utilizar un instrumento específico, la velocidad de giro puede estimarse a partir de la propia señal de vibración, identificando la frecuencia asociada a la rotación del equipo. Esto permite obtener una referencia de las RPM a partir de los datos vibratorios disponibles.
¿Qué instrumentos de medición se usan para medir RPM en máquinas rotativas?
Existen diferentes instrumentos que se pueden usar para medir el RPM de máquinas rotativas. Entre los principales se encuentran:
- Tacómetros ópticos. Es una forma de medición sin contacto de RPM mediante una marca reflectante que genera un pulso por cada revolución. Son una alternativa sencilla cuando existe acceso visual directo al elemento giratorio.
- Sensores de efecto Hall. Detectan los cambios en el campo magnético producidos por el paso de un elemento ferroso. Pueden utilizarse en entornos donde exista contaminación, una condición que puede dificultar otros métodos de medición.
- Sensores de captación magnética. Detectan el paso de los dientes de un engranaje o de un elemento ferroso asociado al eje. Son utilizados en motores y cajas de engranajes para obtener la velocidad de rotación.
- Sondas de proximidad. Además de registrar la rotación, permiten obtener información sobre el desplazamiento del eje. Se emplean en equipos rotativos industriales específicos, como grandes compresores y turbinas.
- Acelerómetros y sensores de vibración. No miden las RPM directamente, pero permiten obtener la señal vibratoria que se analiza junto con la velocidad de giro durante el diagnóstico de fallas mecánicas. En particular, los acelerómetros son un tipo común de sensor de vibración.
¿Dónde comprar instrumentos para medir fallas en equipos rotativos?
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