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Envolvente de aceleración: conoce este análisis

1 de marzo de 2024

La envolvente de aceleración es uno de los análisis más utilizados para el diagnóstico de fallas. Este método es muy útil para evaluar el comportamiento de los componentes deslizantes, especialmente los rodamientos. Y puesto que más del 22% de las fallas se producen en estos componentes, la envolvente termina siendo, naturalmente, una de las herramientas más utilizadas por los analistas de vibraciones.

¿Qué es una envolvente de aceleración?

El espectro de aceleración obtenido de una máquina está repleto de datos. Y, a menudo, esto dificulta al analista la comprensión de lo que ocurre a partir del conjunto como un todo. Así que lo mejor es hacer un corte en este espectro que englobe los principales indicadores útiles para comprobar posibles fallas. Este es, pues, el principio de la envolvente de aceleración.

Envolvente de aceleración que muestra fallas

Este recorte permite observar con mayor precisión todo lo que ocurre en un fragmento del intervalo de aceleración. Para ello, el primer paso consiste en configurar adecuadamente el software para que se pueda atenuar la baja frecuencia y resaltar así la alta frecuencia, que es donde aparecen las fallas. Para que el análisis funcione correctamente, es esencial conocer la máquina y su firma espectral. Este conocimiento es esencial para que la configuración sea correcta y para que la envolvente incluya los elementos adecuados para el análisis.

Una vez configurado, el análisis de los espectros de la envolvente permitirá determinar las tasas de repetición de los impactos que generan las ondas de tensión.

¿Qué es lo que permite ver el espectro de la envolvente?

Básicamente, la envolvente de aceleración ayuda a identificar microimpactos a alta frecuencia. Sin embargo, muchos tienen dudas cuando abre la envolvente y ve frecuencias de 0 a 500 Hz, por ejemplo. Y, para entender lo que está pasando, es importante darse cuenta de que, aunque el problema se está produciendo a alta frecuencia -lo que afecta al funcionamiento del rodamiento-, la falla es de baja frecuencia.

¿Por qué la envolvente aparece a baja frecuencia?

Es decir, si hay holgura o desgaste, por ejemplo, tiende a “aparecer” en el espectro una vez cada ciclo completo del rodamiento. Y la envolvente permite observar el rango de impacto de esta falla y medir esta energía. Así, aunque el paso de banda -la región del filtro configurada- se encuentra en una frecuencia alta (que es cuando se produce el impacto), la repetición (modulación) de este impacto se produce en una frecuencia baja. Y es precisamente esta información la que necesitamos conocer para identificar el problema.

Así pues, la envolvente es una demodulación de la señal y no una eliminación. Es decir, la aplicación de un filtro en la región de alta frecuencia, aprovechando la frecuencia natural del rodamiento para amplificar las frecuencias periódicas.

¿Quieres saber más sobre el Análisis de la Envolvente? Ve el siguiente video (disponible solamente en portugués):

¿Cómo aplicar el análisis de la envolvente de aceleración?

Para aplicar la envolvente a partir del espectro de aceleración, es posible identificar la vibración de alta frecuencia y aplicarle el filtro. El software Dynamox permite personalizar este filtro con los valores identificados, permitiendo recortar ese punto en específico, seleccionándolo como elemento central del paso banda. Por ejemplo, si la vibración está a 3 KHz, puede aplicar el filtro de 1 KHz a 4 KHz, con lo que obtendrás datos de mucha mayor calidad para el análisis.

Es importante recordar que la envolvente no se aplicará a la aceleración en su conjunto, sino a una sección de esta. Esto permite crear un marco adecuado, facilitando el análisis de las frecuencias de las fallas.

¿Quieres saber cómo identificar fallas en jaulas de rodamientos? Lee aquí.

Análisis de caso: detección de un defecto en el rodamiento de retorno de una cinta transportadora

Utilizando la solución Dynamox, fue posible identificar un aumento de las vibraciones, que provocó un defecto en el rodamiento de retorno de una cinta transportadora. Un activo crítico para el proceso de producción de la industria. 

El gráfico de tendencias era una de las herramientas utilizadas en el análisis de vibraciones para controlar la evolución del comportamiento dinámico de la máquina. Permite identificar tendencias en el aumento o disminución de la vibración en determinados rangos de frecuencia y amplitudes.

Curva de tendencia
Curva de tendencia
Historial de datos - Seguimiento de la evolución y después de la intervención
Historial de datos – Seguimiento de la evolución y después de la intervención

El sistema detectó un defecto en la pista externa del rodamiento BPFO, ubicado en el tambor de retorno de la cinta transportadora.

Utilizando el marcador de rodamientos (2224) con la envolvente de aceleración, fue posible identificar el problema con precisión. Las imágenes siguientes muestran la frecuencia de la falla y la modulación por la revolución, lo que indica la severidad.  

Gráfico de forma de onda
Gráfico de forma de onda
Envolvente espectral que muestra la falla de la pista externa BPFO
Envolvente espectral que muestra la falla de la pista externa BPFO

Se programó una intervención en el activo y se sustituyó el cojinete en el momento oportuno, evitando pérdidas en el flujo de producción de la industria, así como fallas generalizadas en los equipos.

¿Quieres ver otros ejemplos de éxito en la detección? Lee más casos aquí.

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