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Definiciones en vibraciones
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Aceleración
Es la magnitud física que mide la tasa de variación de la velocidad respecto del tiempo. Las unidades para expresar la aceleración
serán unidades de velocidad divididas por las unidades de tiempo: longitud/tiempo². Las unidades típicas son: g, m/s² y in/s². Las
medidas de aceleración son tomadas normalmente por los acelerómetros.
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Acelerómetro ICP
ICP es la abreviatura de Circuito Integrado Piezo-Eléctrico. Un acelerómetro ICP contiene un pequeño circuito integrado, que aísla de
manera efectiva el elemento piezo-eléctrico del mundo exterior. Se necesita una fuente de alimentación en el aparato acondicionador
de la señal, para suministrar una corriente constante al CI.
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Acondicionador
Es un dispositivo situado entre la señal de entrada y un instrumento de lectura de medidas para adaptar la señal o el rango de
entrada. Ejemplos son: atenuadores, preamplificadores, amplificadores de carga y filtros.
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Aleatorio
Una señal aleatoria contiene energía distribuida en una banda de frecuencias en lugar de estar concentrada en frecuencias discretas.
Las señales aleatorias se denominan también ruido aleatorio, y un buen ejemplo es el ruido que se puede oír, cuando la radio está
desintonizada. La mayoría de la señales de vibración de máquinas contienen una cierta cantidad de ruido aleatorio aparte del espectro
de vibración deseado.
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Aliasing
Para digitalizar una señal analógica para su procesamiento digital (por ejemplo, análisis FFT), primero habrá que recopilar
periódicamente muestras de la señal. El ritmo al cual se toman las muestras se denomina frecuencia de muestreo. Si se utiliza una
frecuencia menor a la establecida por el teorema de Nyquist, se produce una distorsión conocida como aliasing; algunos autores
traducen este término como solapamiento. El aliasing impide recuperar correctamente la señal cuando las muestras de esta se obtienen
a intervalos de tiempo demasiado espaciados. La forma de la onda recuperada presenta pendientes muy abruptas.
Un ejemplo de aliasing ocurre en las películas de cine, cuando por ejemplo las ruedas de una carreta en una película del Oeste
parecen moverse hacia atrás. Eso es un aliasing óptico, causado por el hecho que el ritmo de las imágenes de la cámara (24 frames por
segundo) no es lo suficientemente rápido para resolver la posición de los radios de las ruedas. El aliasing se debe evitar en el
análisis de las señales digitales para evitar errores. Se deben incorporar filtros paso bajo en sus entradas para eliminar
componentes de frecuencia más altos que la mitad de la frecuencia de muestreo.
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Alineación
Es una condición en la que los componentes de una máquina son o bien coincidentes, paralelos o perpendiculares, según los requisitos
del diseño. Desalineación es la condición en la que no se logra la coincidencia, o el paralelismo o la perpendicularidad deseada, y
eso provoca un desgaste y consumo de energía anormal en la máquina. El procedimiento para corregir la desalineación también se llama
"alineación".
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Amortiguación
Es la disipación de energía en una estructura mecánica, y su conversión en calor. Hay varios mecanismos de amortiguación, los más
importantes son la amortiguación Coulomb y la amortiguación viscosa.
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Amplitud
Es la magnitud, o la cantidad de desplazamiento, velocidad o aceleración, utilizando como referencia cero el punto de reposo. La
amplitud de una señal de vibración se puede expresar en términos de nivel "pico", nivel "pico a pico" o nivel RMS. Lo habitual es
"pico a pico" para el desplazamiento, "pico" para la velocidad y RMS para la aceleración.
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Analizador de espectros, analizador de señal, analizador en tiempo real
Analizador de vibración es un aparato o instrumento que utiliza un procesador digital de señal FFT para mostrar el espectro, es decir,
los componentes de frecuencia de la vibración de una señal de entrada. También muestran el dominio del tiempo y el espectro de fase,
y normalmente pueden comunicarse con un ordenador.
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Armónicos
También llamados series armónicas, son componentes de un espectro, que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Las
series armónicas son muy comunes en espectros de vibración de máquinas.
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Axial
En la misma dirección que el eje central.
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Bode, Diagrama de
Gráfico que muestra la amplitud de la vibración frente a la velocidad de giro y la fase de la vibración frente a la velocidad de
giro.
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BPFO, BPFI
Abreviaciones más comunes para la frecuencia de deterioro del aro exterior y del aro interior de un rodamiento, respectivamente.
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Cavitación
Es una condición que puede ocurrir en las máquinas que manejan líquidos (por ejemplo, bombas centrífugas). Cuando un líquido fluye a
través de una región donde la presión es menor que su presión de vapor, el líquido hierve y forma burbujas de vapor. Estas burbujas
son transportadas por el líquido hasta llegar a una región de mayor presión, donde el vapor regresa al estado líquido de manera
súbita, "aplastándose" bruscamente las burbujas. Este fenómeno se llama cavitación. Si las burbujas de vapor se encuentran cerca o
en contacto con una pared sólida cuando cambian de estado, las fuerzas ejercidas por el líquido al aplastar la cavidad dejada por el
vapor dan lugar a presiones localizadas muy altas, ocasionando picaduras sobre la superficie sólida.
El fenómeno generalmente va acompañado de ruido y vibraciones, dando la impresión de que se tratara de grava que golpea en las
diferentes partes de la máquina.
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Condición de equilibrio
Para maquinaria rotativa, es la condición en la que el centro geométrico del eje no coincide con el centro de masas o centro de
gravedad.
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Desequilibrio
Desigual distribución del peso radial en un sistema rotor; cuando el eje se encuentra en una condición de desequilibrio, el centro
geométrico y de masas no coinciden.
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Desplazamiento
Es el cambio en distancia o posición de un objeto en relación a una referencia.
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Dominio de la frecuencia
La vibración existe en el tiempo, y se dice que está en el dominio del tiempo. La representación de una señal de vibración en el
dominio del tiempo es una "forma de onda", y eso es lo que se vería en un osciloscopio. Si la forma de onda está sujeta a un análisis
de espectro, el resultado es una gráfica de frecuencia vs amplitud, llamada espectro. El espectro representa el dominio de la
frecuencia. Se dice que la forma de onda fue "transformada" del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia. La mayoría de los
análisis en detalle, de datos de vibración de máquinas se hacen en el dominio de la frecuencia, aunque algunas informaciones se
pueden interpretar más fácilmente en el dominio del tiempo.
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Dominio de tiempo
La vibración es una oscilación en posición, como función del tiempo, y se dice que existe en el dominio del tiempo. La señal de un
transductor también está en el dominio del tiempo, y cuando se muestra en la pantalla de un osciloscopio, se llama una forma de onda.
Aunque la mayor parte del diagnóstico de los problemas de vibración de máquinas se hace vía el análisis de espectro, algunos tipos de
información se ven más fácilmente en la forma de onda. Por ejemplo, cuando se busca impactos repetitivos en un rodamiento con
elementos rodantes.
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Excentricidad mecánica
Es la variación en el diámetro exterior de un eje en referencia al centro geométrico real del eje.
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Eddy, corriente
Corriente eléctrica que es generada (y disipada) en un material conductivo ante la presencia de un campo electromagnético.
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Fase
Es una diferencia de tiempo relativa, entre dos señales o entre un punto específico de la onda de vibración y un pulso disparador.
Generalmente, se mide en unidades de ángulo, en lugar de unidades de tiempo, y solamente tiene sentido si las dos señales que se
comparan tienen la misma frecuencia. Un ciclo de una señal periódica representa un círculo completo o 360 grados de ángulo de fase.
Una diferencia de 180 grados es una diferencia de medio ciclo. La medición de fase es una medición de dos canales y no tiene sentido
cuando solamente se considera una sola señal.
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Fast Fourier Transform (FFT)
Algoritmo (calculado por un ordenador o DSP) que permite calcular los componentes de frecuencia de una señal muestreada en el tiempo.
Es un caso especial de la Transformada Discreta de Fourier (DFT), donde el número de muestras está limitada a una potencia de 2 para
agilizar el cálculo.
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Filtro antialiasing
Para eliminar el aliasing, los sistemas de digitalización incluyen filtros paso bajo, que eliminan todas las frecuencias que
sobrepasan la frecuencia ecuador (la que corresponde a la mitad de la frecuencia de muestreo elegida) en la señal de entrada. Es
decir, todas las frecuencias que queden por encima de la frecuencia de muestreo seleccionada son eliminadas. El filtro paso bajo
para este uso concreto recibe el nombre de filtro antialiasing.
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Filtro paso bajo
Es un filtro cuya banda de transmisión va desde el valor de continua o frecuencia cero hasta una frecuencia de corte superior.
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Filtro paso alto
Es un filtro cuya banda de transmisión va desde una frecuencia de corte inferior hasta frecuencia infinita (teóricamente).
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Firma espectral
Es un espectro de vibración tomado cuando la máquina se encuentra en una buena condición de operación; se utiliza como una referencia
en la monitorización y análisis de la máquina.
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Forma de onda
Es la forma de una señal en el dominio de tiempo como se ve en la pantalla de un osciloscopio. Es una representación visual o gráfica
del valor instantáneo de la señal, trazado contra el tiempo.
La inspección de la forma de onda puede a veces proporcionar información acerca de la señal que el espectro no enseña. Por ejemplo,
un pico agudo o un impulso y una señal continua que varía de manera aleatoria pueden tener espectros que parecen iguales, aunque sus
formas de ondas son completamente diferentes.
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Frecuencia
Ratio de repetición de un evento periódico, normalmente se expresa en ciclos por segundo (Hz), revoluciones por minuto (RPM) o
múltiplos de la velocidad de rotación de la máquina (orden). Comúnmente se utiliza 1x la velocidad de giro, 2x la velocidad de giro,
etc.
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Frecuencia de engrane
Es el ritmo con el que los dientes de los engranes se encuentran con la caja. Es igual al número de dientes en el engrane,
multiplicado por las RPM del engrane. Una caja de engranes siempre tendrá un componente de vibración fuerte en la frecuencia del
engrane, y esa es una de las frecuencias de fallo que se debe controlar en la monitorización de la maquinaria.
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Frecuencia de paso de álabes
En una bomba o ventilador centrífugo, es el número de aspas en el ventilador o de álabes en la impulsora multiplicado por la
velocidad de funcionamiento del rotor. El paso de álabes siempre aparece como un componente fuerte en el espectro de vibración de
una bomba, o de un ventilador. La frecuencia de paso de álabes es una de las frecuencias de fallo de interés en los espectros de
vibración en máquinas.
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Frecuencia de paso de las bolas
Es la frecuencia que corresponde al ritmo en el que las bolas o los rodillos en un rodamiento pasan por un lugar particular en uno u
otro de los anillos. La frecuencia de paso en el anillo interno (BPFI) y la frecuencia de paso en el anillo externo (BPFO) difieren
la una de la otra y dependen de la geometría del rodamiento. Generalmente no son armónicos de la velocidad de giro y es difícil
predecir su aparición con exactitud, debido a las variaciones en la geometría del rodamiento, al ángulo de contacto y a la carga.
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Frecuencia fantasma
A veces el espectro de vibración de una caja de engranes contendrá componentes que no pueden ser relacionados a una geometría
conocida de la caja de engranes. Esas se llaman frecuencias fantasmas y son causadas por irregularidades dejadas en los engranes
durante el proceso de su producción. Componentes fantasmas son independientes de la carga y tienden a desaparecer según los engranes
se van desgastando.
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Frecuencia fundamental
El espectro de una señal periódica consistirá en una componente fundamental y una serie de armónicos de esa frecuencia. La
fundamental también se llama el primer armónico. Es posible tener una señal periódica donde la fundamental es tan baja en nivel que
no se puede ver, pero si sus armónicos.
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Frecuencia de Nyquist
Ver: Nyquist
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G
Es el valor de aceleración producido por la fuerza de la gravedad.
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Grados de libertad
Es el término utilizado en vibraciones mecánicas para describir la complejidad del sistema. El número de grados de libertad es el
número de variables independientes necesarias para describir el movimiento vibratorio del sistema. A mayor complejidad en el sistema,
mayor número de grados de libertad.
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Gráfico en cascada
Es un gráfico de tres dimensiones donde se muestra la amplitud de la vibración versus frecuencia versus tiempo, representa un
histórico de espectros.
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Hercio (Hz)
Unidad de frecuencia representada en ciclos por segundo.
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Máquina crítica
Aquella que en caso de sufrir una avería provoca un fuerte impacto en la planta. Son, por tanto, equipos que no deben fallar. Pueden
provocar importantes perdidas económicas o graves daños personales o medioambientales.
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Movimiento armónico simple
Es el movimiento más simple posible de un sistema vibrante; y consiste en una frecuencia única con una amplitud constante. Un ejemplo
de un movimiento armónico simple es una masa oscilando en un muelle. La forma de onda de un movimiento armónico simple es senoidal.
Un sistema mecánico con un único grado de libertad tendrá un movimiento armónico simple.
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Muestreo digital
Es uno de los pasos que permite la digitalización de las señales. Consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de la señal
analógica. Estas muestras (samples) no se toman de forma aleatoria, sino que se toman intervalos fijos de tiempo. Cada muestra debe
durar el mismo tiempo y efectuarse en el mismo intervalo. La velocidad a la que se hace este muestreo, es decir, el número de
muestras que se toman por segundo es lo que se conoce como frecuencia de muestreo.
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Nyquist, Frecuencia de
La mínima frecuencia a la que se deben tomar muestras, en un muestreo de señal, para garantizar la reproducción exacta de la señal.
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Nyquist, Teorema de
Nos dice que para asegurarse la reproducción exacta de una forma de onda (señal analógica original) en una conversión analógico-
digital, la tasa de muestreo debe ser al menos el doble de la frecuencia máxima de la señal original. Si la señal contiene
frecuencias superiores a la mitad de la frecuencia de muestreo, no se hará de manera correcta y la señal que se obtenga en base a
esas muestras contendrá componentes falsos debido al fenómeno de aliasing.
Un ejemplo es que el oído humano oye frecuencias hasta 20 kHz con lo que el valor de muestreo de los CDs de audio es de 44,1 kHz.
Sólo indica el valor mínimo necesario para que el muestreo resulte eficaz. Por encima de ese valor, cuanto mayor sea el número de
muestras, más fiel será la conversión analógica digital, lo que se traduce en una mayor calidad de la señal resultante.
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Período
Es el tiempo necesario para completar una oscilación o un ciclo completo. Es el recíproco de la frecuencia.
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Piezoelectricidad
La piezoelectricidad (del griego piezein, "estrujar o apretar") es un fenómeno presentado por determinados cristales que al ser
sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia de potencial y cargas
eléctricas en su superficie, y que se deforman bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico.
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Resolución
Es el cambio más pequeño en el estímulo de entrada que provocará un cambio detectable en la salida del instrumento de medida.
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Resonancia
Es un fenómeno que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la acción de una fuerza periódica, cuyo período de
vibración coincide con el período de vibración característico de dicho cuerpo. En estas circunstancias el cuerpo vibra, aumentando
de forma progresiva la amplitud del movimiento tras cada una de las actuaciones sucesivas de la fuerza. Este efecto puede ser
destructivo. Es de suma importancia una máquina no trabaje a una velocidad que corresponde a una frecuencia natural de la estructura.
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RMS (Root Mean Square)
RMS quiere decir raíz de promedio de cuadrados, y es una medida del nivel de una señal. Se calcula elevando al cuadrado el valor
instantáneo de la señal, promediando los cuadrados de los valores en el tiempo y sacando la raíz cuadrada de promedio. El valor RMS
es el valor que se usa para calcular la energía o la fuerza en una señal.
El valor RMS de una onda senoidal es 0,707 veces el valor pico, pero el valor RMS de una señal compleja, es difícil de predecir sin
medirla. Es una convención aceptada, medir el valor RMS de la aceleración cuando se hace el análisis de máquinas.
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Ruido
Estrictamente hablando, el ruido es una señal no deseada pero el término se usa generalmente para indicar una señal aleatoria. El
ruido está causado por efectos eléctricos y mecánicos y hay muchos tipos diferentes de ruido.
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Sensibilidad de un acelerómetro
Se define como la salida eléctrica por unidad de aceleración. Se suele expresar como sensibilidad de voltaje (V/g).
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Subarmónico
Son componentes síncronos en un espectro, que son múltiplos de 1/2,1/3 o 1/4 de la frecuencia fundamental. A veces son llamadas
componentes subsíncronos.
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Termografía
Técnica de análisis predictivo, que utiliza sensores infrarrojos para determinar la distribución de temperatura en la superficie de
un máquina de difícil acceso. Se usa una cámara vídeo infrarroja y la imagen se digitaliza y se asignan varios colores a varias
temperaturas. De esa manera se puede ver rápidamente si hay puntos calientes en la máquina.
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Test de impacto
Es una técnica utilizada para calcular las frecuencias de resonancia de un sistema. Con el martillo de impacto se golpea el sistema
excitando las frecuencias de resonancia, al mismo tiempo que se captura el espectro con un analizador de vibraciones.
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Transdusctor de desplazamiento
Es un transductor cuya salida es proporcional a la distancia entre él y el objeto medido (normalmente un eje).
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Transformada discreta de Fourier
Es una transformada de Fourier ampliamente empleada en tratamiento de señales y en campos afines para analizar las frecuencias
presentes en una señal muestreada, resolver ecuaciones diferenciales parciales y realizar otras operaciones, como convoluciones.
La transformada de Fourier discreta puede calcularse de modo muy eficiente mediante el algoritmo FFT.
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Velocidad crítica
Se denomina en general a cualquier velocidad de rotación que provoca altos valores de amplitud de vibración. A menudo, las
velocidades críticas del rotor se corresponden con las frecuencias naturales del sistema.
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Ventana, Función
En procesamiento digital de señales, la señal digitalizada corresponde a un tiempo finito, ya que para realizar cálculos sólo es
posible a partir de un número finito de puntos. Las ventanas son funciones matemáticas que actúan como filtros, atenuando las
discontinuidades de la señal en los extremos del intervalo, esto mejora los datos del análisis de frecuencia. Existen distintos
tipos de ventana que permiten obtener distintos resultados en el dominio de las frecuencias. Los tipos de ventanas más conocidas
son: Hanning, rectangular, Hamming, Bartlett, Blackman.
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Vibración
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Es el movimiento de vaivén que ejercen las partículas de un cuerpo debido a una excitación.
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