Análisis de vibraciones para principiantes 5 (Evaluación de las vibraciones de las máquinas, Señal)

Hola y bienvenidos al 5º vídeo de nuestra serie: Análisis de vibraciones para principiantes.

La señal de un sensor de vibraciones está en forma analógica. Para poder trabajar con ella en los analizadores, la señal debe convertirse a formato digital. Esta conversión se realiza mediante un convertidor A/D. Los convertidores A/D convierten las señales analógicas (continuas) en señales digitales (discretas).

• La conversión de una señal analógica en una señal digital discreta consta de dos fases:
• El muestreo se realiza dividiendo el eje horizontal de la señal (eje temporal) en segmentos uniformes y tomando una muestra de cada segmento.
• El resultado es un conjunto de puntos discretos con intervalos correspondientes a la frecuencia de muestreo utilizada.
  
  
• Cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, más precisa será la señal digitalizada.
• Si la señal continua original contiene frecuencias superiores a la mitad de la frecuencia de muestreo, la señal se distorsionará por el fenómeno conocido como aliasing.
  
  
• Se trata de la misma señal digital, pero convertida a partir de señales analógicas diferentes.
• Para evitar el aliasing, se utiliza un filtro de paso bajo que garantiza que las frecuencias superiores a la mitad de la frecuencia de muestreo no entren en el convertidor. Por supuesto, estas frecuencias altas faltan en la señal digitalizada, pero hemos evitado la creación de nuevas frecuencias - irreales.
  
  
  

Cuantización:

Dado que los ordenadores y otros dispositivos que procesan señales digitales sólo pueden expresar números con una precisión limitada, los valores muestreados deben ajustarse en el eje vertical. Ahora tenemos una señal digital en el analizador y podemos trabajar con ella. Por ejemplo, podemos visualizarla en su forma de dominio temporal: la forma de onda temporal Sin embargo, una representación más informativa es el dominio de la frecuencia. Como se muestra en el vídeo anterior, el espectro revela las frecuencias que componen la señal de vibración. Para calcular el espectro, utilizamos la transformada rápida de Fourier (FFT). No es fácil de explicar, pero para nuestros fines no es necesario. Imagine un piano con teclas.

Sin embargo, la FFT tiene una limitación: todos los componentes de la señal deben ser periódicos. Si hay un componente no periódico, la FFT calculará incorrectamente su espectro. Observamos que cuando la señal no es periódica, la energía "escapa" o se "filtra" en varias líneas espectrales cercanas a la frecuencia real, lo que provoca que el espectro se repar ta en varias líneas - este fenómeno se denomina fuga. Para mitigarlo, se utiliza un truco: la señal se sutura artificialmente mediante ventanas, lo que la hace periódica. El análisis de vibraciones puede dividirse a grandes rasgos en dos categorías: análisis de fallos mecánicos de máquinas y análisis de rodamientos. Los fallos mecánicos básicos de las máquinas son el desequilibrio, la desalineación y la holgura mecánica. Podemos detectar estos fallos a bajas frecuencias (10 - 1000 Hz). Si el espectro muestra una única línea alta en la frecuencia de velocidad, el fallo es de desequilibrio. El desequilibrio c puede ser mecánico, que requiere equilibrado, o eléctrico (en el caso de los motores). Para diferenciarlo, observe el valor de la velocidad cuando el motor está apagado. Si la línea de velocidad y sus múltiplos (armónicos) están presentes en el espectro, el fallo es de holgura o desalineación. Los valores de velocidad axial significativamente inferiores a los valores radiales (por ejemplo, menos del 30% del valor radial) sugieren holgura. En este caso, deben tomarse lecturas en todos los pies de la máquina. Si el valor de la velocidad axial es similar o superior al valor radial, el fallo es de desalineación, que requiere alineación. Un tipo único de fallo es la resonancia, que se simula como un desequilibrio con una sola línea de velocidad en el espectro. El otro aspecto del análisis de vibraciones es el análisis de los rodamientos. Los fallos en los rodamientos se producen en la gama de alta frecuencia (500 Hz a 16 kHz) y están representados por las vibraciones de los rodamientos  causadas por los impactos de las bolas. Para medir las vibraciones se utiliza la aceleración (g). Un aumento de las vibraciones en el espectro de alta frecuencia indica un empeoramiento del estado del rodamiento. El análisis de los rodamientos se centra en las frecuencias de fallo específicas de los rodamientos.