Dise O De Un Sistema Para An Lisis De Las Vibraciones

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RIEE&C, REVISTA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y COMPUTACIÓN, VOL. 2 NO. 1, DICIEMBRE 2006

Diseño de un sistema para análisis de las vibraciones
mecánicas como método de mantenimiento
predictivo en máquinas rotativas
Bojórquez D. Gilberto, Rivera M. José, Chacón M. Mario, Carillo R. Mariano

Resumen— En este artículo se presenta el desarrollo de un
sistema para monitoreo y detección defallas en motores de rotación,
por medio del análisis de las secuencias sonoras que éstos generan,
utilizando algoritmos como la FFT. Los algoritmos se
implementaron en una librería de acceso dinámico (DLL), y bajo la
interfaz gráfica de un software desarrollado en el lenguaje de
programación de propósito general Delphi. En los resultados que
aquí se presentan demuestran el desarrollo de unsistema económico
para el análisis de vibraciones, por los sensores que utiliza y las
bases necesarias para el desarrollo a futuro de otros sistemas.
Palabras clave—Detección de fallas en motores de rotación,
DLL, FFT, vibraciones.

I. INTRODUCCIÓN
El empleo del análisis de las vibraciones mecánicas como
método de mantenimiento predictivo en máquinas rotativas es
una técnica que lleva siendo empleadacon éxito desde hace
muchos años en la industria.
Se han desarrollado una gran variedad de aplicación para este
propósito, que consisten en sensores de vibraciones
(acelerómetros) los cuales son colocados en varios puntos de la o
las máquinas que se deseen monitorear, estos sensores o
transductores se encargan de transformar las vibraciones en
señales eléctricas. Luego, estas señales eléctricas, através de la
tarjeta de adquisición de datos son ingresadas a una computadora
donde se realizan diferentes tipos de procesamientos para obtener
toda la información que se requiere para el análisis y monitoreo
de las vibraciones de las máquinas [1].
Sin embargo los sensores que se usan en este tipo de sistemas son
muy costosos y poco prácticos, éstos podrían ser sustituidos por
sensores comomicrófonos para detectar las ondas sonoras y con
base en esto determinar los niveles de vibración.
A. Las vibraciones

El estudio de las vibraciones mecánicas es una rama de la
mecánica, y por lo tanto de la ciencia que estudia los
movimientos oscilatorios de los cuerpos, sistemas y de las
fuerzas asociadas. El interés de las vibraciones mecánicas llega al
mantenimiento industrial de la mano delmantenimiento
preventivo, con el interés de alerta que significa un elemento
Manuscrito recibido el 16 de Agosto de 2006.
Rivera M. José es profesor investigador en la división de estudios
de Posgrado e Investigación del Instituto Tecnológico de Chihuahua. (e-mail:
jrivera@itchihuahua.edu.mx)

vibrante en una máquina, y la necesaria prevención de las fallas
que traen las vibraciones a medio plazo [2].
Elinterés principal para el mantenimiento deberá ser la
identificación de las amplitudes predominantes de las vibraciones
detectadas en el elemento o máquina, la determinación de las
causas de la vibración, y la corrección del problema que ellas
representan [5].
Las consecuencias de las vibraciones mecánicas son el aumento
de los esfuerzos y las tensiones, pérdidas de energía, desgaste demateriales, y las más temidas: daños por fatiga de los materiales,
además de ruidos molestos en el ambiente laboral, etc [2]
Algunas de las razones más habituales por las que una máquina o
elemento de la misma pueden llegar a vibrar podrían ser las
siguientes:
•

vibración debida a la falta de alineamiento (maquinaria
rotativa)

•

vibración debida a la excentricidad (maquinaria
rotativa).

•

vibracióndebida a la falla de rodamientos y cojinetes.

•

vibración debida a problemas de engranajes y correas de
transmisión
(holguras, falta de lubricación, roces,
etc). [3]
Para el análisis de este tipo de vibraciones es esencial el
modelado matemático, que se define de la siguiente manera.
La ecuación general de las vibraciones es:

m ∂ 2 y b ∂y
+
+ ky = p (t )
∂ 2t
∂t

(1)

Donde “y” es la magnitud...