Eshleman Vibraciones Basicas de Maquinaria

8/17/2019 Eshleman Vibraciones Basicas de Maquinaria

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Vibraciones BL ic as de Mriquinas

Una Introducci6n a Miiquina de Verificacibn, Ansilisis, y Monitoreo

Author: Ronald L. Eshleman, Ph.D., P.E.Director, Vibration Institute

Editor: Judith Nagle-Eshleman, Ph.D.Secretary-Treasurer, Vibration Institute

Spanish Translation: Ing. Ciro Martinez Trinidad'

VIPress, IncorporatedClarendon Hills, Illinois 60514


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Eshleman RonaldL.Bas ic Machinery Vibrations: An Introduction to Ma chine Testing Analysis andMonitoringIRonaldL Eshlemanp. cm VIPress Inc.Include s bibliographical references and indexISBN 0-9669500- 1- 1

1. Mac hinery Monitoring 2 Ma chinery Ana lysisI Title

2002 VIPress Incorporated Clarendon HillsIL 605 14

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Printed in the United States of Am erica


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Tabla 4 1 TCcnicas de Diagn6stico par a MBquinas Rotativas.

El aniilisis Espectral. Un espectro puede ser analizado ripidarnente con el siguiente procedimiento:

Identificar la velocidad de operacidn y sus arm6nicas 6rdenes). Los datos se pueden presentar enformatos de frecuencias o de 6rdenes ver figura 4.1).

Instrumentos

Osciloscopio Anilogo ydigital, Analizador T

Osciloscopio digital confiltro vectorial

Luz estrobosc6pica,Osciloscopio An6logo ydigital, Analizador T

AnalizadorFFT

Colectorde datos digital

Identificar las frecuencias dorninantes que son mtiltiplos de la velocidad de operacibn, incluir lasfrecuencias de paso de alabe, electromagnCticas y de frecuencias de engrane ver figura 4.2).

Descripci6n

Amplitud vs. Tiempo

Desplazarniento relativodel rotor

Tiempo relativo entre lasseiiales de la fuerza y lavibraci6n o entre dos o

mis seiiales vibracionales

Amplitud vs Frecuencia

TCcnica

Anilisis de

forma de onda

Andlisis de6rbitas

Andlisis defases

Anilisis deespectros

Identificar las frecuencias no sincrdnicas y sus mtiltiplos, tales como; frecuencias de fallas derodarnientos ver figura 4.3 .

Us0

Modulacibn, impulsos,

cortes de ondasMovimiento del eje,

torbellino de aceite OilWhirling), inestabilidad de

cojinetes.

Relaci6n entre la fuerza y elmovirniento, relaci6n entre

la vibraci6n y eldesplazamiento

Fmuencias, frecuenciasnaturals, bandas vsinas,impulsos, subarm6nicas,

surna y resta de frecuencias

Identificar las frecuencias de pulsaci6n, dos componentes de frecuencia cercanas una de otra; susamplitudes se suman y se restan durante un ciclo de pulsaci6n ver figura 4.4).

Identificar las frecuencias que no dependen directamente de la velocidad de operaci6n; tales como lasfrecuencias naturales o frecuencias de vibraci6n de maquinas vecinas ver figura 4.5).

Identificar las bandas vecinas ver figura 4.6) eso se relaciona a un componente de baja frecuencia devibraci6n que rnodula 10s carnbios) la amplitud de una vibracidn de alta frecuencia. Las bandasvecinas son componentes de frecuencia que aparecen en el espectro a d e d s de una frecuenciadominante tal como la frecuencia de engrane. La modificaci6n de la vibraci6n de la frecuencia de

engrane una caja de engranajes por desgaste desigual ver. figura 4.6) es un ejemplo bueno. Una bandavecina identifica la posici6n de la falla si la frecuencia se empareja con la velocidad de uncomponente de la mdquina.


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Las bombas son forzadas a operar en flujos drlsticamente reducidos q ue refuerzan la presi6n en un o

de 10s lados del rotor , entonces en el o tro lado existe recirculaci6n. E l resultado es lenta oscilaci6n axial,

fuerzas y vibraci6n (ver figura4.33 que pueden causar una rlp ida falla de 10s cojinetes antifricci6n que

no es tln disefiados para soportar una carga axial extra. Tod os las bombas con descarga ax ial del rotor,

deberia se r examinado para deterrninar si est ln operan do contra excesiva contrapresi6n.

Casos histbricos de cavitacibn. La bomba en este caso estaba operando contra una insuficiente

contrapresi6n [4.4]. El resultado es que la bomba operaba en una condici6n de funcionamiento con el

fluido cavitando.

Duran te el monitoreo inicial de las vibraciones, se descubrieron niveles de vibraci6n altos en las

bombas de agua circulantes para uso g eneral. S e detectaron altos niveles en las direcci6n horizontal d el

cojinete interior del motor y en la direcci6n axial de cojinete exterior del motor. El espe ctro de un anc ho

de banda amplio contiene frecuencias identificables como no m eclnicas. Un espectro d e niveles de

vibraci6n en el cojinete exterior del motor es mo strado en la figura4.34.

S e descubrid que algunas de las bombas estaban operando contra solam ente diez pies de

contrapresi6n. Una c opia de la curva de flujo versus cabeza de la bomba fue obtenida. La capac idad de

disefio de la bomba era de 156,000 gpm a38 pies de cabeza. La curva d e flujo versus cabeza terminaba a

15 pies de contrapresibn, indicando qu e el funcionamien to con solam ente diez pies de contrapresi6n ni

siquiera no habian sido considerados por el fabricante. Un flujo estim ado de 20 0,000gpm fue obtenido

proyectando la curva de Curva de flujo versus cabeza de la bomba a diez-pies de presi6n d e descarga.Para verificar esta condici6n, se cerraron parcialmente las vllvula s d e descarga ha cia el condensado r para

aumentar la contrapresi6n a un nivel cercano a1 punto d e diseiio. Cuando la s vllvu las se cerraron

parcialmente, la vibraci6n disminuyd a un n ivel aceptable.

Una bomba de agua circulante fue quitada para ser reparada, se encontrd que tenia serios daiios en la

campana d e succi6n. S e concluy6 que el daiio era el resultado de la cavitaci6n. Para verificar la teoria de

cavitacidn se instal6 una clm ara en la campana de succi6n d e la bomba para determinar si la cavitaci6n

estaba ocumen do. El resultado dej6 una pequeiia dud a de, que la cavitaci6n fuera el problema. E l cierre

parcial de la vllvula d e descarga hacia el condensador dramaticamente redujo la cavitaci6n.La baja descarga fue causada cuando s610 una bomba operaba en lugar de do s. Esta condici6n ocum a

cuando la temperatura del agua de enfriamiento era suficientemente baja para que un a bom ba pud iera

proporcionar suficiente agua a1 conde nsador para satisfacer 10s requerimientos d e contrapresi6n d e la

turbina. Desafortunadamente, la dnic a bomba en operaci6n exp erimentab a cavitaci6n.


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2 -3 -

In 2

s

1 2 L

Speed RPM 10

que s ea termalmente estable antes de cortar la energia para la toma de datos durante la parada. Procesar 10s

datos e identificar las velocidades criticas.

Dependiendo del grdfico h a b r h picos en el

espectro de un analizador de T Figura 6.7),

picos en el diagrama de Bod6 por un filtro de

rastreo Figura 6.8) o vueltas en un diagrarna

polar por un filtro de rastreo Figura 6.9).Puede verse que la frecuencia natural a la

velocidad de operaci6n no e s necesariamente la

frecuencia natural medida durante la prueba de

arranque o parada. Un diagrama de

interferencia ver Figur a 6.4) es 6til para

visualizar las frecuencias naturales de u na

F igura 6 8 Diagrama de Bod6 un a

Prueba de Pa rada.

mdquina a otras velocidades que las

velocidades criticas.

Usando un Colector/ ana l izador de

da tos FFT La caracteristica d e retenci6n d e

pico d e un colector analizador de datos puede

ser usados para proporcionar datos en las

velocidades criticas. Sin em bargo, el rango d e

frecuencia seleccionado debe ser

suficie ntem ente alto para rastrear la parada. La retencidn d e pico, retieney muestra 10s valores pic0 de

todos 10s datos despu6s que cada espectro es compu tado. El tiempo d e adquisici6n del bloque d e datos

analizad o es dependiente del rango de frecue ncia seleccionado. Para rnds bajos rangos de frecuenc ias,

rnds largo serd el tiemp o de adquisicibn.

La ecuaci6n del tiempo d e adquisici6n Ts, es:

s NFmx

N es el n6mero de lineas;FAx es el rango d e frecuencias del analizador. El tiempo de adquisici6n puede

disrninuirse reduciendo las lineas de resoluci6n. AdemBs, con el uso d el procesamiento del traslape

tambiCn se reduce tiempo de adquisici6n de dato s. Con el procesamiento del traslape, un po rcentaje d e

datos de la muestra anterior e s usado para el calculo del espectro presente. En las pruebas d e parada de

la mdquina, el proceso de computo del T s siem pre mds rdpido qu e la adquisici6n d e 10s datos.

S i un analizador esta calibrado en 400 lineas en un rango d e frecuencia de100 Hz 6,000 CPM), cuatro

segundos 4001100) se necesitan para adquirir una muestra. Porque muchas muestras son necesarias para


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