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MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Análisis de Espectros de Vibración: Detección Temprana de Fallas en Rodamientos y Desbalance Dinámico

El análisis espectral de vibraciones mecánicas mediante la Transformada Rápida de Fourier (FFT) es la herramienta predictiva más precisa para diagnosticar fallas incipientes en rodamientos antes de que alcancen la fase crítica de degradación térmica o daño estructural en el eje.

1. Ecuaciones Cinemáticas de Falla en Rodamientos

A diferencia de los defectos por desbalance o desalineación (que generan armónicos enteros de la velocidad de giro 1X, 2X, 3X), las fallas en rodamientos producen frecuencias no sincrónicas determinadas estrictamente por la geometría interna del rodamiento:

📐 Fórmulas Cinemáticas de Frecuencia (Hz)
BPFO (Pista exterior):
BPFO = (n / 2) * (RPM / 60) * [ 1 - (d / D) * cos(α) ]
BPFI (Pista interior):
BPFI = (n / 2) * (RPM / 60) * [ 1 + (d / D) * cos(α) ]
BSF (Elemento rodante):
BSF = (D / 2d) * (RPM / 60) * [ 1 - ((d / D) * cos(α))² ]
FTF (Jaula):
FTF = (1 / 2) * (RPM / 60) * [ 1 - (d / D) * cos(α) ]

Donde: n = Nº elementos rodantes | d = Diámetro de bola/rodillo | D = Diámetro de paso (Pitch) | α = Ángulo de contacto.

2. Criterios de Severidad según ISO 20816-3

Para maquinaria rotativa industrial (motores, bombas, compresores) en soporte rígido o flexible, los límites de velocidad RMS en banda ancha (10 Hz a 1000 Hz) definen el estado de alarma operativa:

Zona de Severidad Grupo 1: Motores Grandes (>300 kW) Grupo 2: Motores Medianos (15-300 kW) Acción Operativa Requerida
Zona A (Excelente) < 1.80 mm/s RMS < 1.12 mm/s RMS Operación normal sin restricciones
Zona B (Aceptable) 1.80 – 4.50 mm/s RMS 1.12 – 2.80 mm/s RMS Operación continua normal admisible
Zona C (Alerta) 4.50 – 11.20 mm/s RMS 2.80 – 7.10 mm/s RMS Planificar intervención en próxima ventana
Zona D (Peligro) > 11.20 mm/s RMS > 7.10 mm/s RMS Detención de emergencia para evitar rotura
⚠️ Advertencia de Campo: En rodamientos a baja velocidad (< 300 RPM), la velocidad RMS no es sensible. Se debe utilizar aceleración en alta frecuencia (técnica PeakVue o envolvente de aceleración gE) para capturar los pulsos de impacto microscópicos.

Omar Gutierrez

Ingeniero especialista en Mantenimiento Industrial, Confiabilidad de Activos y Diagnóstico Predictivo (ISO 18436 / ISO 55000).

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