Nuevas Formas de Medir la Vibración Torsional

Vibración Torsional

Medir la vibración torsional ha sido durante mucho tiempo un formidable desafío para los analistas de vibraciones. Sin embargo, surge un avance revolucionario con la llegada de las nuevas tecnologías inalámbricas. Estos avances de vanguardia abren la puerta a un mundo inexplorado que antes estaba envuelto en misterio. Acompáñanos mientras somos testigos de una aplicación extraordinaria para estas tecnologías transformadoras.

La introducción de tecnologías inalámbricas revoluciona el campo de la medición de vibración torsional, superando las limitaciones de los métodos tradicionales. Al aprovechar las capacidades inalámbricas, los analistas obtienen una facilidad y flexibilidad sin precedentes para capturar y analizar la dinámica torsional. Este salto tecnológico ofrece una puerta de entrada a conocimientos antes inalcanzables, abriendo vastas posibilidades para las técnicas de diagnóstico y las estrategias de mantenimiento.

No pierdas esta ocasión trascendental mientras mostramos el potencial de las tecnologías inalámbricas para transformar el panorama del análisis de vibración torsional. Únete a nosotros en esta fascinante expedición mientras exploramos los horizontes ilimitados que presenta.

¿Qué es la Vibración Torsional?

La vibración torsional se define como una secuencia de ligeros cambios en la velocidad de rotación de un objeto. Similar a la vibración convencional, la vibración torsional también se define por la amplitud y la frecuencia de estos cambios.

La vibración torsional ocurre cuando el elemento giratorio está sometido a cargas desiguales durante su operación. Ejemplos comunes son los compresores alternativos y los motores de combustión interna, ya que en un punto del ciclo, el torque de una de las bielas es mayor cuando se comprime el aire y disminuye cuando el aire entra a la cámara.

Debido a esto, el cigüeñal refleja variaciones en la velocidad de rotación que pueden provocar tensiones internas que, en casos anormales, pueden producir la ruptura del cigüeñal (o de los ejes, dependiendo de la máquina).

Uso de Acelerómetros Inalámbricos para Medir la Vibración Torsional

Este esclarecedor caso de estudio explora el notable potencial de emplear los acelerómetros inalámbricos PHANTOM® de ERBESSD INSTRUMENTS® para medir la vibración torsional. En este cautivador análisis, no solo revelamos los datos técnicos del sensor, sino que también atendemos la curiosidad de quienes desean profundizar más en este fascinante tema. Únete a nosotros mientras desvelamos una riqueza de conocimientos y te proporcionamos la información necesaria para avanzar en el ámbito de la medición de vibración torsional. Este estudio integral promete despertar tu curiosidad y proporcionar información invaluable para quienes buscan avanzar en este campo.

¿Cómo se Mide la Vibración Torsional?

Uno de los métodos más comunes utilizados para medir la vibración torsional es el cálculo de la variación de la velocidad mediante un sensor óptico y una cinta tipo piano, registrando así la diferencia de tiempo entre cada paso de la cinta. Existen ciertas restricciones para que la medición sea válida y confiable. Una de ellas es el número de muestras disponibles por revolución, ya que una tasa de muestreo incorrecta puede generar un efecto de aliasing o una saturación en la señal.

Nuevas Alternativas

El uso de sensores de vibración inalámbricos en la industria puede proporcionar nuevas formas de medir las vibraciones torsionales. Ahora podemos medir las vibraciones torsionales directamente en los ejes con la misma tasa de muestreo y capacidades de resolución del análisis de vibraciones actual. Incluso podemos monitorear permanentemente la condición de un elemento giratorio bajo condiciones normales de operación, para visualizar la evolución de sus vibraciones torsionales.

Caso de Estudio

Instalamos un sensor de vibración triaxial de alto rango (PHANTOM® EPH-V11E) en el extremo del cigüeñal de un compresor de aire de dos cilindros con potencia nominal de 3.2 HP, con el fin de estudiar la vibración torsional. Este estudio pretende demostrar que el sensor es capaz de enviar una señal legible mientras está sujeto al eje giratorio y también verificar la presencia de un segundo armónico, producto de la suma de la vibración por la variación del torque y la vibración por la inercia del cigüeñal (componentes conocidos de la vibración torsional en este tipo de maquinaria).

La velocidad nominal de rotación del husillo es de 900 RPM, impulsada por un motor eléctrico monofásico de 3,600 RPM mediante una polea de relación 4:1.

Características del acelerómetro inalámbrico PHANTOM® EPH-V22

• Rango de frecuencia: 0 – 10 kHz
• Rango de amplitud: 32 g pico a pico
• Líneas de resolución: 6,400
• Ejes: 3
• Tipo de transmisión: Bluetooth
• Vida útil de la batería: 3 años

Ventajas

Una de las ventajas notables de utilizar PHANTOM® para este estudio radica en la colocación excéntrica de uno de sus sensores, lo que permite medir la vibración tangencial en el eje (Figura 1). Para evaluar el posible impacto de la variación de masa en el sistema sobre la vibración del compresor, se realizaron mediciones antes y después de sujetar el sensor al eje del compresor. Los resultados revelaron un aumento marginal del 4% en la vibración fundamental (Figuras 2 y 3), que en el contexto de este estudio se consideró insignificante.

Esta observación sugiere que la ligera alteración de masa tuvo una influencia mínima en las características generales de vibración del compresor. Estos resultados subrayan la robustez y confiabilidad de PHANTOM® para evaluar con precisión las vibraciones torsionales en aplicaciones del mundo real.

Figura 1 – Excentricidad del acelerómetro

Figura 2 – FFT sin PHANTOM®

Figura 3 – FFT con PHANTOM®

Registro de Datos

Me complace compartir con ustedes la simplicidad de la colocación del sensor; lo único que tuve que hacer fue atornillar el sensor axialmente al eje.

Por otro lado, las grabaciones de datos no tuvieron pérdida de datos ni señales corruptas. Además, analizamos el eje X del acelerómetro, que es precisamente el que es tangencial al eje a un radio de 9.6 mm (0.380”).

Figura 4 – Forma de onda y FFT de la Vibración Torsional

Estoy convencido de que lo que obtuve fue la vibración torsional del compresor; también estoy seguro de que esta herramienta será muy valorada por los analistas en este campo. El espectro muestra segundos armónicos como los descritos en la teoría e incluso más.

Monitoreo de Condición de Vibración Torsional

Dejaremos el sensor PHANTOM® EPH-V11 montado permanentemente en el compresor para monitorear su tendencia y espectros a lo largo del tiempo. Adicionalmente, dado que la operación de la máquina es intermitente, vinculamos el sensor de vibración PHANTOM® a un sensor de medición de RPM de efecto Hall PHANTOM® EPH-S40. De esta forma, el sensor de vibración solo enviará datos significativos cuando el compresor esté en operación.

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