¿Qué se esconde tras el rugido de la maquinaria industrial, erosionando silenciosamente su vida útil? La vibración, una amenaza generalizada pero a menudo pasada por alto. Este artículo explora el papel fundamental de la monitorización de vibraciones en el mantenimiento de equipos industriales, analiza las aplicaciones de diversas herramientas de medición de vibraciones y demuestra cómo los datos de vibraciones pueden optimizar las estrategias de mantenimiento para lograr los objetivos de mantenimiento predictivo. En la era del Internet Industrial de las Cosas (IIoT), dominar la monitorización de vibraciones es clave para mejorar la fiabilidad de los equipos y reducir los costes operativos.
I. Monitorización de vibraciones: La piedra angular de la fiabilidad en la era del IIoT
En el panorama del mantenimiento impulsado por el IIoT, la medición de vibraciones ha surgido como una tecnología transformadora. Al conectar al personal, los sistemas y la maquinaria, el IIoT permite a los equipos de mantenimiento prolongar la vida útil de los equipos y mejorar la eficiencia como nunca antes. Las herramientas de monitorización de condiciones permiten a los profesionales predecir fallos y acceder a datos de salud de las máquinas en tiempo real de forma remota. La integración del análisis de vibraciones con el aprendizaje automático y la inteligencia artificial promete revolucionar las recomendaciones de mantenimiento, pero solo si los equipos están equipados con las herramientas adecuadas.
La selección de instrumentos de medición de vibraciones apropiados requiere una evaluación exhaustiva del estado de fiabilidad de una organización, las prácticas de mantenimiento existentes y la infraestructura del IIoT. Muchos programas de monitorización de vibraciones fracasan debido a la insuficiencia de recursos o a la selección inadecuada de herramientas, por lo que es esencial una evaluación adecuada de las necesidades antes de la implementación.
II. Datos de vibraciones: El barómetro de la salud de la máquina
Las mediciones de vibraciones sirven como indicadores de diagnóstico del estado de la máquina. Al recopilar datos de vibraciones, los equipos pueden detectar anomalías, diagnosticar las causas raíz y garantizar un funcionamiento seguro, todo ello mediante procedimientos no invasivos durante el funcionamiento normal de la máquina.
Fundamentalmente, la vibración representa ondas acústicas, y cada componente de la máquina produce frecuencias únicas indetectables para el oído humano. La amplitud de la vibración depende de la fuerza de excitación, la masa/rigidez del sistema y la amortiguación. Si bien cierta vibración es normal en la maquinaria, los niveles excesivos pueden indicar problemas con las tolerancias, la integridad estructural, el diseño de los rodamientos, la lubricación, la instalación o la interacción de los componentes.
III. Cinco herramientas esenciales de medición de vibraciones y sus aplicaciones
1. Medidores de vibraciones portátiles
Caso de uso: Ideal para obtener lecturas generales de vibraciones fiables y repetibles con clasificaciones de gravedad sencillas. Los modelos avanzados miden variables específicas, como el estado de los rodamientos y la temperatura.
Características: Indicadores de gravedad intuitivos, medición multifrecuencia y capacidades de acceso a datos móviles.
2. Comprobadores de vibraciones portátiles
Caso de uso: Adecuado para maquinaria crítica de fácil acceso cuando se requiere un diagnóstico inmediato de fallos.
Características: Motores de análisis integrados para la evaluación de vibraciones in situ dentro de ventanas de datos limitadas.
3. Analizadores de vibraciones portátiles
Caso de uso: Proporciona datos de vibraciones completos para motores, ventiladores y sopladores, identificando fallos comunes (desequilibrio, desalineación, holgura, daños en los rodamientos).
Características: Capacidades avanzadas de recopilación de datos que requieren interpretación experta, con funciones de corrección de equilibrio.
4. Sensores de vibraciones inalámbricos
Caso de uso: Óptimo para monitorizar múltiples máquinas críticas con capacidades de detección temprana de fallos.
Características: Seguimiento continuo del rendimiento con sensores piezoeléctricos, lo que permite tomar decisiones de mantenimiento proactivas.
5. Sistemas de monitorización de vibraciones con cable
Caso de uso: Diseñado para maquinaria de misión crítica que requiere un análisis exhaustivo de las vibraciones.
Características: Captura de datos de alta resolución para patrones de vibración complejos, análisis de resonancia e implementación de mantenimiento predictivo.
IV. Directrices prácticas de selección
- Definir claramente los problemas objetivo y la criticidad de la máquina
- Aprovechar los programas de prueba del fabricante
- Realizar un análisis de criticidad de activos (ACA) para priorizar los esfuerzos de monitorización
V. Medición de vibraciones: El corazón del mantenimiento predictivo
La vibración sirve como el "pulso" de una máquina, proporcionando información valiosa sobre la salud del equipo. Las soluciones de monitorización modernas permiten la detección temprana del desgaste de los rodamientos, la desalineación y otros problemas antes de que causen fallos. Si bien la experiencia mejora el análisis, las herramientas actuales hacen que la monitorización de vibraciones sea accesible para todos los equipos de mantenimiento.
VI. Instrumentos de medición: De la mano a la monitorización continua
- Dispositivos portátiles: Para la recopilación manual de datos basada en rutas, aunque limitada a mediciones de un solo punto en el tiempo
- Sensores de vibración: Permiten la monitorización continua con alertas en tiempo real, disponibles en configuraciones con y sin cable
VII. Comprensión de la vibración: Fundamentos e impacto
La vibración representa un movimiento oscilatorio alrededor de un punto de equilibrio. Cada máquina posee firmas de vibración únicas influenciadas por el diseño, el funcionamiento y los factores ambientales. La monitorización de estos patrones permite la detección temprana de problemas de alineación, fallos de rodamientos, desequilibrio y deflexión del eje, lo que evita que los problemas menores se conviertan en fallos catastróficos.
VIII. Enfoques de medición
La medición moderna de vibraciones utiliza principalmente acelerómetros, con tecnologías piezoeléctricas y MEMS que sirven para diferentes rangos de frecuencia. Las soluciones inalámbricas permiten la recopilación continua de datos, mientras que la integración con los sistemas CMMS mejora la planificación del mantenimiento a través del análisis de tendencias históricas.
IX. Unidades de medida y parámetros clave
- Frecuencia (Hz): Oscilaciones por segundo
- Desplazamiento (mm): Movimiento desde el equilibrio
- Velocidad (mm/s): Tasa de cambio de desplazamiento
- Aceleración (m/s²): Tasa de cambio de velocidad
X. Análisis exhaustivo para la optimización del mantenimiento
La monitorización eficaz de las vibraciones examina los parámetros de frecuencia, desplazamiento y aceleración simultáneamente. El análisis del espectro de frecuencia (a través de FFT) ayuda a identificar los componentes problemáticos, mientras que la evaluación multiparamétrica determina la gravedad del problema y la prioridad de mantenimiento, lo que genera importantes ahorros de tiempo y costes.