Resumen del libro Vibration Analysis Handbook

Vamos a hablar sobre el libro Vibration Analysis Handbook, publicación del autor James I.Taylor. Se trata de uno dVibration Analysis Handbooke los 3 libros que sobre al análisis vibracional ha escrito el autor, siendo los otros:

Bearing Analysis y Gear Analysis Handbook

De manera general, os podría decir que se trata un manual de gran profundidad técnica y detalle sobre cada uno de los temas indicados, destacando sobremanera la cantidad de ejemplos prácticos sobre cada uno de los epígrafes tratrados.

C1 de Vibration Analysis Handbook

El primer capítulo del libro, Introduction to Machinery Vibration, introduce los conceptos básicos de la teoría vibracional como el concepto de movimiento armónico simple, frecuencia, período, movimiento aleatorio, amplitud y energía vibracional, fuentes de energía vibracional, unidades y definición, …. Textos del capítulo se muestran, a continuación, traducidos:

«El dominio de la frecuencia está alrededor de nosotros. Sin embargo, su nombre no es el más adecuado. Por ejemplo, es frecuencia la luz, el color rojo, el sonido. Pero nosotros no nos referimos a estos conceptos como frecuencias, sino que les llamamos por su nombre. En la medida que las características de estos elemento, luz, color o sonido, cambie así lo hace su frecuencia, Por ejemplo, el rango de frecuencias para sonidos audible va de los 20 a los 20.000 Hz. Es decir, fuera de estos límites el detector auditivo oído humano no es capaz de detectar ningún sonido. Un sonido de tono grave contiene bajas frecuencias, como el que puede generar un barítono. Un sonido de tonalidad aguda contiene altas frecuencias, como el que puede generar una soprano, por ejemplo.

En mantenimiento podemos encontrarnos con situaciones que nos digan que no hay indicios de anomalía pero no significa que el problema no esté allí, o cuando alguien utiliza un destornillador para escuchar una máquina y sentir su problemática, nos comenta que no percibe ningún problema en base a su experiencia y que él no ha fallado hasta ahora. Pero puede ocurrir que lo que él siempre ha percibido ahora esté por encima del rango audible, o bien puede estar enmascardo por otras fuentes de energía.

Para pasar del dominio del tiempo al de la frecuencia hemos de utilizar la Transformada Rápida de Fourier sobre la señal temporal. Fourier fue un matemático francés que demostró que todas las formas de onda (temporales) complejas podrían descomponerse en en sus componentes frecuenciales individuales. Sin embargo, este notable avance no tuvo una importante utilidad hasta el desarrollo de ordenadores y electrónica, que llevó a la aparición del algoritmo FFT o Fast Fourier Transform, Transformada Rápida de Fourier.

C2 Vibration Analysis Handbook

En este capítulo, Time and Frequency Analysis Techniques, el autor nos muestra las principales técnicas o gráficas de análisis en los dominios anteriormente indicados, a saber, dominio temporal y de frecuencia. Incluye aspectos como los conceptos de problemas con una única frecuencia, problemas con armónicos, fenómenos de saturación, ondas tipo para diferentes problemas, presencias de múltiples frecuencias, concepto de frecuencia de resonancia, …. Textos del capítulo se muestran a continuación traducidos:

«De la misma manera que hemos explicado como 2 fenómenos físicos pueden añadirse y restarse, en un problemas de una única frecuencia podemos tener la situación de generarse fenómenos armónicos de una frecuencia determinada, donde un armónico es un múltiplo exacto de ese valor discreto. Ese primer armónico es la propia frecuencia,mientras que el segundo armónico sería el segundo múltiplo de la fundamental, y así sucesivamente. La relación en fase entre el primer, segundo, tercero, … puede tener un importante valor en el diagnóstico de maquinaria.

Una frecuencia individual sin armónicos generará un movimiento hacia señales positivos único, por período. Sin embargo, para señales complejas, el número de veces que la señal entre en el dominio positivo indica el número de armónicos existentes en la señal. Las amplitudes de esas frecuencias implicadas determinarán las amplitudes de esos «lomos» que la forma de onda tendrá del lado de amplitudes positivas.»

C3 Vibration Analysis Handbook

Este capítulo, Hardware and Software Required for Accurate Diagnostics, se habla del hardware y software requerido para realizar análisis de vibración. En él se exponen conceptos como analizadores de tiempo real, data collection, tipos de transductores, niveles de software, módulos de diagnóstico adicionales, …. Texto del capítulo sería:

«Los dispositivos electro-mecánicos usados para convertir la vibración mecánica en eléctrica se llaman transductores. Se pueden dividir en cinco categorías:

  1. Transductores de Desplazamiento que miden la distancia, típicamente en pulgadas o mils. Se trata de un transductor de movimiento relativo.
  2. Trasductores de Velocidad que miden la rapídez de movilidad de un elemento, típicamente en velocidad o en pulgadas por segundo.
  3. Transductores de Aceleración que miden el porcentaje de cambio con el tiempo. Se miden en g´s de aceleracvibration analysis handbookión. Bajas frecuencias normalmente generan pocas g´s, altas frecuencias generan altas g´s.
  4. Transductores de Presión que miden fluctuaciones de presión.
  5. Micrófonos que miden señales audibles en el rango de audio de 20Hz a 20 Khz.

C4 Vibration Analysis Handbook

En este capítulo, titulado originariamente, Accurate Evaluation of Machinery Condition, se habla de los criterios y procesos que se han de seguir para una correcta evaluación y diagnóstico de la maquinaria. Un ejemplo del capítulo se muestra traducido:

«La frecuencia medida nos permite identificar el origen de los problemas en maquinaria, mientras que la amplitud muestra la severidad relativa. En general, las frecuencias no mienten, sí se pueden malinterpretar, pero suelen ser elementos de significativa fiabilidad. La amplitud puede ser sobre o sub dimensionada con cierta frecuencia. La razón fundamental es menos preciar la importancia que puede tener un valor escalar de energía.

La mayor parte de los gráficos de severidad de vibración se diseñaron solo para problemas de desequilibrio. Pero con el tiempo y por necesidad se han extrapolado para interpretación de cualquier tipo de problema en maquinaria. La realidad es que a veces la maquinaria falla y la vibración no ha crecido, sino que incluso puede haber bajado. Se piensa entonces en un fallo del sistema. Pero quizás el fallo sea no haber realizado la evaluación en el contexto de un programa de predictivo.

Por otro lado, algunos valores son permisibles para un tipo de máquinas y para otros no, …. Otras no han de contener armónicos, modulaciones o discontinuidades…..

C5 Vibration Analysis Handbook

Este capítulo, Accurate Diagnosis of Antifriction Bearings, se refiere a la metodología y procedimiento a seguir para el monitorizado de los fallos en rodamientos, analizando las frecuencias de aparición y características. Parte del texto del capítulo se muestra a continuación, traducido:

«Para entender las relaciones entre los diferentes elementos de un rodamiento, se han de definir en primer lugar sus ecuaciones y velocidades relativas. Estas ecuaciones se refieren a las frecuencias generadas por este tipo de rodamientos. Son concretamente 5:

  1. Velocidad de giro
  2. Tren o Jaula (FTF)
  3. Paso por la pista exterior (BPFO)
  4. Paso por la pista interior (BPFI)
  5. 2x frecuencia de giro de la bola (BSF)

C6 Vibration Analysis Handbook

En este capítulo, Accurate evaluation of gears, se exponen las teorías y procedimientos para una diagnóstico eficaz en cajas de engranajes. Un texto incluido en el capítulo se muestra a continuación:

«Para diagnosticar problemas de engranajes eficientemente, es imperativo obtener información útil. Para ello, se han de conocer qué frecuencias pueden aparecer, selección del acelerómetro adecuado, y conocer como usar la instrumentación elegida.

Lo primero sería elegir la ubicación del punto de medida. Si no se ubica el sensor en la ubicación adecuada, quizás no se obtengan datos correctos. Esta ubicación puede depender del tipo de maquinaria, tipo de reductor, naturaleza del problema y la construcción de la máquina.

Esa correcta ubicación también dependerá de que tipo de caja se esté evaluando y qué lado de la reductora sea el defectuoso. La mejor solución suele pasar por ubicar el transductor en la zona de carga tan cerca como sea posible de la zona de apoyo del rodamiento.»

C7 Vibration Analysis Handbook

Este capítulo, el último del libro, titulado Analyzing and solving Press Roll and Nip Problems, expone los detalles y teoría para una correcta evaluación de problemas en maquinaria del sector papelero. Texto del capítulo se muestra a continuación traducido:

«Rodillos en nip pueden encontrarse en diferentes tipos de industria: industria siderúrgica y del aluminio, presas, en plantas de papel tabaco e industrias de impresión.

Los rodillos de prensas y otros cuando se superan niveles de vibración de 1,5 mils en señal 0-peak pueden generar una cadena de eventos que puedan llegar a dañar o destruir los rodillos y la tela del papel en cuestión de días. Por supuesto, medidas de energía global serán necesarias pero también otros tipos de medidas para identificar el movimiento relativo entre componentes y las causas de la problemática existente»

Ahora, ya sabes. Compra el Librovibration analysis handbook

Te lo recomiendo. Pasa como con muchas cosas, se trata de un material antiguo con gráfico de analista de los de antes pero de indudable valor. Por eso, sáltate los capítulos de tratamiento de la señal que pueden estar algo desfasados y degusta los capítulos relativos a análisis de vibraciones. ¡Espero que os guste! y que puedas pensar lo mismo que yo tras su lectura:

«Los libros son, entre mis consejeros, los que más me agradan, porque ni el temor ni la esperanza les impiden decirme lo que debo hacer»

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