Vibrometro

Las vibraciones son oscilaciones periódicas excitadas de forma natural, aleatoria o intencionada en torno a un punto de reposo. Pueden generarse de forma específica para conseguir determinados efectos. Por otra parte, las vibraciones incontroladas también pueden causar daños graves. Con un vibrómetro es posible determinar los valores característicos de las vibraciones. Tales valores de medición le permiten evaluar si es necesario tomar medidas para influir en las vibraciones.

Los fenómenos naturales, como los movimientos del aire o los terremotos, pero también nosotros mismos podemos provocar vibraciones. Por ejemplo, generamos vibraciones cuando golpeamos un diapasón, una cuerda de guitarra o cuando caminamos o saltamos sobre superficies vibrantes. Con un vibrometro adecuado puede medir las vibraciones para realizar diversos análisis. Tales mediciones de vibración no sólo ayudan a predecir el momento y la magnitud de los terremotos. También son necesarias para el desarrollo seguro de estructuras, máquinas, dispositivos y vehículos.

Las vibraciones generadas intencionadamente pueden utilizarse para generar una alarma silenciosa, para el transporte, la compactación o la separación de materiales. Sirva como ejemplo las alarmas por vibración, los transportadores vibratorios, las apisonadoras vibratorias, las planchas vibratorias, los tamices vibratorios y los tanques de limpieza por ultrasonidos. Sin embargo, sus niveles de vibración sólo consiguen el efecto deseado y sin efectos secundarios indeseables, si se encuentran dentro del rango especificado. Por esta razón, los fabricantes de tales equipos controlan los valores de vibración generados usando un vibrómetro durante el desarrollo y el control de calidad de tales equipos.

Según el campo de aplicación, puede dividir los vibrómetros en las siguientes categorías:

• Vibrómetro para máquinas
• Vibrómetro para la construcción
• Vibrómetro para personas
• Vibrómetro para terremotos

Un estetoscopio utilizado como un vibrómetro, a través del cual se amplifican los ruidos existentes en la máquina, hace audibles las irregularidades en la secuencia de movimientos. Esto le permite determinar y eliminar la causa de las anomalías en una fase temprana. Es posible realizar un análisis más preciso de las vibraciones utilizando un vibrómetro que pueda medir la frecuencia de la vibración, la aceleración, la velocidad y el desplazamiento.

Algunos modelos pueden determinar los valores de vibración para cada eje individual: x, y y z. Un vibrómetro con varios sensores de vibración externos permite medir, registrar y analizar simultáneamente en varios puntos de una estructura, un vehículo o una máquina. Gracia a ello puede comparar y analizar directamente en varios puntos la eficacia de las medidas de absorción de vibraciones.

Los dispositivos utilizados para le medición de vibración incluyen:

• Estetoscopio
• Estroboscopio
• Vibrómetro
• Registrador de impactos

Se han desarrollado vibrómetros especiales para medir vibraciones en máquinas, en personas, en edificios y de la tierra. Los respectivos modelos de aparatos están diseñados para la aplicación correspondiente en cuanto a magnitud, rango de medición, funciones y manejo. Muchos tipos de vibrómetro están equipados con amplias posibilidades de almacenamiento y análisis.

En la actualidad, el control o la supervisión de máquinas con un vibrómetro es algo habitual en muchos sectores, y está regulado por normas internacionales. Encontrará las especificaciones y la tecnología para la medición que debe utilizar en las implementaciones nacionales de las normas ISO 10816 e ISO 20816.

Por ejemplo, en Alemania rigen las siguientes normas:

• DIN ISO 10816 "Vibraciones mecánicas - Evaluación de la vibración de máquinas mediante la medición de piezas no giratorias"
  Parte 3: Máquinas industriales con una potencia nominal superior a 15 kW y una velocidad nominal entre 120 min⁻¹ y 15000 min⁻¹ para mediciones in situ
  Parte 6: Máquinas alternativas con una potencia nominal superior a 100 kW
  Parte 21: Turbinas eólicas con eje horizontal y engranaje
  
• ISO 10817 "Turbinas eólicas con eje horizontal y engranaje"
  Parte 1: Detección de vibraciones radiales relativas y absolutas
  
• DIN ISO 20816 "Vibraciones mecánicas – Medición y evaluación de la vibración de máquinas"
  Parte 1: Directrices generales

En Gran Bretaña rigen las siguientes normas:

• BS ISO 10816 "Vibraciones mecánicas” – Evaluación de la vibración de máquinas mediante la medición de piezas no giratorias
  Parte 3: Máquinas industriales con una potencia nominal superior a 15 kW y
  y una velocidad nominal entre 120 r/min y 15 000 r/min para mediciones in situ
  Parte 6: Máquinas alternativas con una potencia nominal superior a 100 kW
  Parte 21: Turbinas eólicas con eje horizontal y engranaje
  
• BS ISO 10817 "Sistemas de medición de vibración para ejes rotatorios"
  Parte 1 Detección de vibraciones radiales relativas y absolutas
  
• BS ISO 20816 "Vibraciones mecánicas – Medición y evaluación de la vibración de máquinas"
  Parte 1: Directrices generales

Contenido de la norma ISO 20816 Parte 1
La norma ISO 20816 Parte 1 regula los métodos de medición y evaluación de las vibraciones en las máquinas. Se aplica a las mediciones de vibración en componentes de máquinas que no oscilan. Incluye también las normas para medir las vibraciones radiales absolutas y relativas de los ejes. Se definen criterios de análisis para el desplazamiento, la velocidad y la aceleración para la aceptación y el control operativo de las máquinas. En el caso de las máquinas para las que no existe una norma específica, se publican valores orientativos para los componentes no giratorios.

Contenido de la norma ISO 10816 Parte 3. La parte 3 de la norma ISO 10816 define los valores límite de vibración para las zonas de evaluación especificadas A, B, C y D. Estos valores límite tienen en cuenta los diferentes rendimientos de las máquinas y las condiciones de instalación. La unidad relevante para las mediciones de vibración según esta norma es el valor efectivo de la velocidad en mm/s. La norma también especifica los requisitos para la tecnología del vibrómetro utilizado, de modo que las mediciones conduzcan a resultados comparables.

Los rodamientos de las piezas giratorias se encuentran entre los componentes de las máquinas sometidos a grandes esfuerzos. Los daños no detectados en los rodamientos pueden provocar graves reducciones de la eficiencia y la calidad. Por ello, la inspección periódica de los rodamientos es una de las tareas importantes del mantenimiento preventivo programado. La medición de vibración es uno de los métodos más comunes para la detección temprana de daños en los rodamientos. Si el vibrómetro utilizado puede determinar y localizar las vibraciones en detalle, podrá identificar de forma clara la causa de la avería a partir de la curva de vibraciones.

Los siguientes valores proporcionan rápidamente indicios de daños en los rodamientos:

El valor efectivo (RMS – root mean square)
El valor efectivo de la aceleración aumenta con un rodamiento dañado.
La comparación entre los valores nominales y reales es sencilla.

Factor de cresta: La relación entre el valor pico y el valor efectivo se denomina factor de cresta.
Un aumento de este factor indica daños en los rodamientos en una fase temprana.

Un registrador de impactos se utiliza para medir y almacenar la aceleración con la que se mueve. Suele ser un dispositivo pequeño y ligero, para que su propio peso no influya significativamente en las vibraciones. Este tipo de vibrómetro no suele integrar una pantalla para medir los valores de medición directamente, sino que los datos se transfieren a un ordenador.

Cuando se transportan mercancías de gran valor, los valores almacenados por el registrador de impactos pueden utilizarse para demostrar si las mercancías se han movido de forma inadecuada y en qué momento. Permite aclarar las causas y evitar que se vuelvan a producir en transportes posteriores. Cuando se producen daños, los valores de medición registrados proporcionan información valiosa.

El registrador de impactos también puede utilizarse como un vibrómetro en máquinas, edificios, en instalaciones de ensayo y en zonas sísmicas. En función de la tarea podrá seleccionar un modelo u otro. Los aspectos importantes a tener en cuenta son el tamaño de la memoria, las opciones de ajuste, la interfaz y las funciones adicionales.

Es necesario comprobar periódicamente la precisión del vibrómetro, de acuerdo con los procedimientos establecidos. Estas comprobaciones se denominan calibración. Para realizar una calibración profesional se han definido dos normas. Según estas, se distingue entre una calibración ISO, según los requisitos indicados en la norma EN ISO 9001, y una calibración ENAC, que es más exigente, según la norma EN ISO 17025. Las normas difieren, entre otras cosas, en el número de puntos de medición y en las exigencias a las condiciones de medición.

Cuando la calibración se realiza en un laboratorio externo, tenga en cuenta que los valores nominales de la frecuencia, la aceleración, la velocidad y el desplazamiento comprobados coincidan con los rangos de medición para los que se utiliza el vibrómetro. Para cada calibración realizada conforme a la norma se emite un certificado en el que se anotan todos los datos importantes sobre el procedimiento y los resultados. Si el vibrómetro calibrado no alcanza la precisión indicada, existe la posibilidad de reajustar el dispositivo y volver a calibrarlo.

Si la calibración se realiza en un laboratorio externo, el vibrómetro no suele estar disponible para realizar mediciones durante varias semanas. Por lo tanto, planifique la fecha de la calibración y organice con antelación los diferentes trabajos. Otra posibilidad es que usted mismo calibre el vibrómetro en su propia empresa utilizando un calibrador de vibraciones adecuado. Para ello, debe fijar el sensor del vibrómetro a la superficie de acoplamiento del calibrador y exponerlo a unas vibraciones definidas. A continuación, se comparan los valores nominales ajustados con los valores de medición reales.

Al seleccionar un calibrador de vibraciones, el criterio más importante a tener en cuenta son los valores de vibración que puede generar. Algunos calibradores sólo generan un valor fijo para la frecuencia, la aceleración, la velocidad y el desplazamiento, mientras que otros modelos permiten ajustar diferentes frecuencias y amplitudes de vibración. Un calibrador que pueda generar frecuencias de vibración entre 16 y 1280 Hz y una aceleración entre 1 y 20 m/s² es también adecuado para calibrar un vibrómetro en varios puntos para vibraciones de baja o alta frecuencia.