Vibración de la máquina

Las vibraciones de las máquinas pueden adoptar diversas formas. Vibran rápida o lentamente; en una distancia corta o larga. Las vibraciones pueden ser deseadas, pero por lo general son no deseadas e indeseables. Como proveedores de sistemas de monitoreo de condición y protección de maquinaria, en B&K Vibro nos ocupamos de las vibraciones de máquinas no deseadas e indeseables. Para ello necesitamos sensores (también llamados transductores o sondas). Por lo general, miden la vibración en máquinas como motores, bombas, ventiladores, turbinas, compresores, cajas de cambios y otras maquinarias alternativas y oscilantes. Las vibraciones de las máquinas se miden en unidades de desplazamiento, velocidad o aceleración. Existen mediciones de vibración relativa y absoluta, generalmente medidas en ejes y carcasas de rodamientos:

• La vibración absoluta indica la distancia al espacio libre.
• La vibración relativa indica la distancia relativa a un punto fijo en la máquina

Principios de medición

Hay dos principios de medición básicos para las mediciones de vibraciones:

• Métodos de medición sin contacto (desplazamiento). Para estos métodos se utilizan sensores de corrientes parásitas y sensores ópticos láser.
• Métodos de medición de contacto (aceleración, velocidad). Para estos métodos se utilizan sensores piezoeléctricos o piezorresistivos o sensores inductivos.

Tipos de sensores

Hay 3 tipos de sensores de vibración comúnmente utilizados:

• Sensores de desplazamiento
• Sensores de velocidad (“velocímetros”)
• Sensores de aceleración (“acelerómetros”)

Seleccionamos el tipo/unidades de sensor en función de:

• Frecuencias de interés (frecuencias más altas o más bajas)
• Tipo de rodamiento (rodamiento de elementos rodantes o rodamiento de bolas)

La medición del desplazamiento es la distancia o amplitud desplazada desde una posición de reposo. La unidad de medida es µm o mils.

La velocidad es la tasa de cambio de desplazamiento con respecto al cambio en el tiempo. Esto se mide en mm/s o in/s.

La aceleración es la tasa de cambio de velocidad con respecto al cambio en el tiempo y se mide en m/s² o g.

Los sensores para máquinas deben cumplir estos requisitos:

• Diseño industrial resistente para uso en entornos hostiles
• Amplio rango de temperatura de -50 °C a +120 °C hasta +350 °C
• Alta fiabilidad
• Durabilidad (15 a 20 años de vida útil)
• Diseño mecánico flexible para adaptarse a la máquina.
• Uso en áreas explosivas y peligrosas.

Perfiles de los 3 tipos de sensores

SENSORES DE ACELERACIÓN (tipo compresión) Principio de funcionamiento: Se monta una masa sobre el elemento piezoeléctrico (cristal o cerámica). Debido a la vibración de la máquina, la masa sísmica deforma el elemento piezoeléctrico (apretar y soltar). La fuerza mecánica de la masa sísmica es proporcional a la vibración de la máquina (aceleración). El piezocristal genera una carga eléctrica proporcional. El amplificador de carga convierte la carga eléctrica en una salida de voltaje.

Aplicaciones:

Vibración absoluta de la carcasa
Condición del rodamiento
En combinación con una medición de disparo: Medición vectorial (magnitud y fase)

Ventajas:

Amplio rango de frecuencia y amplitud
Construcción robusta, diseños pequeños
Dirección de medición arbitraria
Baja sensibilidad a los campos magnéticos

Desventajas:

Se requiere fuente de alimentación externa
Baja sensibilidad a bajas frecuencias (roll-off)
Temperatura de funcionamiento limitada debido al amplificador interno (<125 °C)

SENSORES DE VELOCIDAD

Principio de operación:

La carcasa del sensor se monta en el objeto medido. El imán del sensor de velocidad está suspendido de una membrana (resorte) que se mueve a través de una bobina de alambre. Debido a la vibración, la bobina de alambre se mueve a través del campo magnético del imán permanente y genera (induce) una señal de voltaje que es proporcional a la vibración (velocidad).

Solicitud:

Vibración absoluta de la carcasa
En combinación con una medición de disparo: Medición vectorial (magnitud y fase)
Ventajas:

Construcción robusta
Alta sensibilidad a bajas frecuencias
Alta señal de salida con baja resistencia interna
montaje simple
No se necesita fuente de alimentación externa

Desventajas:

Límite de frecuencia superior por debajo de 2 kHz
Frecuencia de resonancia a 8 Hz / 15 Hz; Se requiere linealización
Algunos tipos se montan verticalmente, otros horizontalmente
Relativamente grandes

SENSORES DE DESPLAZAMIENTO

Principio de operación:

El oscilador del sensor de desplazamiento genera una onda sinusoidal de frecuencia constante que pasa a través de una bobina inductiva, que produce un campo electromagnético frente a la cara del sensor. Cuando un objeto metálico objetivo se acerca a este campo, parte de la energía electromagnética se transfiere al objetivo en forma de corrientes parásitas. Esta transferencia de energía reduce la amplitud del oscilador, que es inversamente proporcional a la distancia del objeto metálico objetivo que se monitorea a la cara del sensor.

Aplicaciones:

Utilizado en máquinas con cojinetes
Se utilizan dos sensores, a 90º entre sí, para determinar la posición del eje (medición X/Y).
Vibración relativa del eje, vibración axial, velocidad/gatillo
En combinación con una medición del gatillo: Medición vectorial (magnitud y fase)
Expansión diferencial
Caída de varilla (en compresores)
Excentricidad

Ventajas:

Utilizable con todos los materiales conductores
Muestra el movimiento del eje dentro del rodamiento
No influenciado por aceite o agua
Respuesta de baja frecuencia (a 0 Hz)

Desventajas:

Alto esfuerzo de instalación (montaje permanente)
La calibración depende del material del eje.
El descentramiento del eje puede producir señales falsas.

TRANSMISORES

Simplemente transfieren (“transmiten”) una medición específica predefinida (por ejemplo, velocidad de vibración mm/s rms) y un rango de medición (por ejemplo, 0…20 mm/s rms) a un DCS o PLC a través de una señal estandarizada como 4-20 mA. , Por ejemplo.

Por lo tanto, un transmisor “traduce” un tipo y rango de medición específicos en una señal que un sistema de control superior puede procesar.

La calidad marca la diferencia

La calidad es decisiva para un sensor. No importa cuán sofisticada sea la capacidad de procesamiento de señales de su sistema de monitoreo, nunca podrá compensar un sensor de bajo rendimiento. Y no estamos hablando sólo de precisión. También tiene que ser robusto para el entorno en el que trabaja. Un sensor económico que se estropea inesperadamente no es sólo una molestia, sino que también plantea un riesgo catastrófico para la maquinaria crítica si no hay monitoreo. Esto también se aplica a muchas máquinas de equilibrio de planta. Tenga en cuenta que el conocimiento adecuado de la salud de sus máquinas depende de sensores de calidad. Desarrollamos y fabricamos la mayor parte de ellos en nuestra sede en Darmstadt/Alemania. Más de 500.000 de nuestros sensores se utilizan en instalaciones de clientes en todo el mundo. Utilice nuestra herramienta de filtrado para seleccionar el sensor que necesita o póngase en contacto si necesita ayuda. Estaremos encantados de ayudarle. Nuestro equipo de servicio está disponible para cualquier problema de instalación o modernización.