Cap 3_ ASD2009- Mantenimiento Predictivo

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CAPITULO 3. MANTENIMIENTO PREDICTIVO MEDIANTE ANALISIS DE VIBRACIONES
 
 
3.1. Introducción. 
 
Se define la actividad final de cualquier entidad organizada como: 
 
 Producción = Operación + Mantenimiento 
 
Donde al segundo factor de este binomio, pueden ser atribuidas las siguientes 
responsabilidades: 
 
 Reducción del tiempo de paralización de los equipos que afectan la operación 
 Reparación, en tiempo oportuno, de los daños que reducen el potencial de ejecución de 
los servicios 
 Garantía de funcionamiento de las instalaciones, de manera que los productos o servicios 
satisfagan criterios establecidos por el control de la calidad y estándares pre establecidos 
 
Los gastos de mantenimiento de las máquinas es un item que grava significativamente el costo 
de los productos generados por todo tipo de industria. Un estudio realizado en nuestro país, 
mostró que el personal que trabajaba en mantenimiento en las industrias chilenas varía 
dependiendo del giro y tamaño de la industria, entre un 26 y un 43% del personal total de la 
empresa y que los costos de mantenimiento de máquinas en las grandes empresas superaban 
los US$ 300.000.000 anuales. 
 
El ítem más influyente en los costos de mantenimiento de máquinas críticas, es la pérdida de 
producción. Para ilustrar esto consideremos una turbina a vapor de una celulosa que genera la 
electricidad que mueven sus máquinas y que de fallar esta no pueden conectarse a la línea 
central por su ubicación geográfica. Para intervenir esta unidad se debe esperar que se vaya 
enfriando lentamente antes de detenerla , igualmente para ponerla en marcha se debe ir 
calentando lentamente , por lo tanto, intervenir esta turbina, abrir la máquina para saber qué 
problema se puede encontrar se requiere al menos un par de días, es decir, una pérdida de 
producción de US$ 1.600.000. 
 
De aquí que el desafío sea ojalá no detener nunca las máquinas críticas, y si se van a detener 
que esta detención, sea por el menor tiempo posible. Con esta finalidad las estrategias de 
mantenimiento históricamente han ido evolucionando en el tiempo desde un mantenimiento 
reactivo hacia uno proactivo. 
 
3.2. Estrategias de mantenimiento 
 
Las estrategias de mantenimiento se pueden clasificar en 4 categorías: 
 
 
 
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3.2.1 MANTENIMIENTO REACTIVO. 
 Llamado antiguamente mantenimiento correctivo o a la falla. En esta estrategia se 
permite a la máquina funcionar hasta la falla. En ese instante se realiza la reparación o 
reemplazo de ella. Esta estrategia no requiere de personal especializado, pero sin embargo 
presenta tres desventajas básicas: 
 
1. Se arriesga a que se genere una falla grave o catastrófica por no reparar la máquina a 
tiempo. Por ejemplos: no reemplazar a tiempo un rodamiento dañado en una caja de 
engranajes puede trabar el engrane, debido al desalineamiento que se genera entre los dientes, 
y destruir la unidad. No reemplazar a tiempo un eje agrietado puede conducir a una falla 
catastrófica con destrucción de máquina y vidas humanas. 
2. Gran costo por pérdida de producción debido al mayor tiempo que la máquina está 
detenida por no planificar su detención (la falla puede ocurrir en un tiempo inconveniente o en 
un lugar inconveniente si la máquina es móvil). 
3. No se lleva un registro del estado de las máquinas de la planta. 
 
Esta estrategia no es entonces conveniente de aplicar a máquinas críticas a menos que no 
exista económicamente una mejor alternativa. 
 
 
3.2.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO O BASADO EN TIEMPO. 
 
La primera estrategia usada para adelantarse a la falla catastrófica fue intervenir la máquina a 
ciertos intervalos de tiempo prefijados o según determinados criterios para realizar ciertas 
reparaciones o cambios de componentes o piezas de la unidad, aún cuando la máquina esté 
operando satisfactoriamente. El tiempo de reemplazo de las componentes son determinadas de 
manera estadística. Generalmente es el fabricante de la máquina el que recomienda estos 
tiempos, basado en los datos de un gran número de casos que él conoce. El objetivo de esta 
estrategia es reducir la probabilidad de fallas imprevistas o pérdidas de rendimiento de una 
unidad. En esta estrategia, excepto cuando una componente falla antes de su vida esperada, los 
costos de mantenimiento disminuyen respecto a la estrategia anterior, debido a que la 
detención siempre es programada o planificada. Esta estrategia se llama mantenimiento 
preventivo o basado en tiempo. 
 
Las desventajas básicas de esta técnica, sin embargo, son: 
 
i) Algunas fallas pueden ocurrir entre las mantenciones las que pueden ser inesperadas e 
inconvenientes. 
ii) Durante la mantención muchas componentes en buenas condiciones serán desmontadas 
e inspeccionadas innecesariamente. Si se comete cualquier error en el ensamble, la 
condición mecánica de la máquina puede quedar peor que antes de intervenirla. 
iii) Un proceso de mantención preventiva contempla examinar un gran número de 
componentes de la máquina, lo que toma un tiempo considerable y puede resultar en 
 
 
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una importante pérdida de producción. 
 
 
3.2.3 MANTENIMIENTO PREDICTIVO O BASADO EN CONDICIÓN. 
 
En esta estrategia de mantenimiento se evalúa la condición mecánica de la máquina, y como 
esta condición va evolucionando en el tiempo, a través del análisis de diversos síntomas que la 
máquina emite al exterior, mientras ella está operando. En base a esto se programan las 
necesidades de mantenimiento cuando se detecta un problema en ella. Las ventajas básicas de 
esta estrategia son: 
 
i. Solo se detiene la máquina cuando sea estrictamente necesario, evitando pérdidas de 
producción innecesarias 
 
ii. Extensión del intervalo entre mantenimiento programados en forma segura. La condición 
de la máquina se conoce en todo momento y la máquina se puede detener justo antes 
que la falla llegue a ser peligrosa. 
 
iii. La detección incipiente de fallas evita reparaciones de alto costo por no reparar a tiempo 
o inoportunas y eventuales efectos graves o catastróficos. 
 
iv. El inventario de partes de repuesto que es necesario mantener en bodega es menor que 
para las estrategias anteriores, pues al conocerse con anticipación el tipo específico de 
falla que se está desarrollando en la unidad, se puede planificar con tiempo su 
adquisición. 
 
v. Disminuye el valor de las primas de seguro que las empresas contratan para sus 
máquinas críticas. El seguro cobra menos en una máquina que está protegida por un 
sistema de monitoreo continuo que en otra que no lo tenga. El sistema de monitoreo, 
cuando ciertos síntomas que va midiendo continuamente son peligrosos para la 
integridad de la máquina, la va a detener en forma automática evitando que se llegue a 
una falla catastrófica. 
 
 
El mantenimiento predictivo en máquinas es análogo a la medicina en las personas. 
 
Auscultando los síntomas que la máquina emite al exterior, se quiere determinar su condición 
mecánica (o salud). Fig.1 muestra que existen diferentes síntomas que se analizan para 
determinar la condición de una máquina. El mantenimiento predictivo está basado en el análisis 
de vibraciones más el análisis de algunas magnitudes complementarias como ser: análisis del 
aceite usado, análisis de ondas de alta frecuencia (ultrasonido, emisiones acústicas, SPM, etc.), 
análisis de la corriente eléctrica, análisis de ruido, de presión dinámica, de temperatura ( 
termografía). 
 
 
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Similar a la medicina, donde el médico a través de los síntomas obtenidos a través del análisis 
de radiografías, escáner, análisis de sangre etc, determina la condición de salud de una 
persona; el ingeniero médico de máquinas (ingeniero de mantenimiento predictivo) determina la 
condición de una máquina a través de los síntomas obtenidos del análisis de sus vibraciones, 
análisis de los residuos en el aceite, etc. 
 
Las metas u objetivos que se espera conseguir con la implementación de una estrategia de 
mantenimientopredictivo, ver fig.2, son las siguientes: 
 
 
3.2.3.1 Vigilancia de Máquinas. 
 
La hipótesis básica en la vigilancia de máquinas es suponer que existen magnitudes físicas 
mensurables o calculadas, las cuales definen la condición mecánica de la máquina, similar a la 
medicina cuando se controla la temperatura, presión arterial, colesterol, etc. La forma básica de 
vigilancia es llevar un gráfico de tendencias de estas magnitudes como se indica en fig. 1. 
 
Cuando en estas magnitudes se generan cambios mayores a los que pueden generar la 
variación de las condiciones de operación de la máquina, este cambio se asocia a un cambio en 
la condición de la máquina. De normas de severidad existentes para algunos casos, y/o de la 
experiencia con otras máquinas similares, se definen valores de alarma o alerta y valores de 
peligro. Un valor de alarma indica que se está desarrollando un problema que es necesario 
investigar su origen. Similar a la medicina cuando se superan los 38º en las personas. Valor de 
peligro es aquél valor para el cual se arriesga una falla severa o catastrófica de la máquina y 
debiera intervenirse (similar a la medicina cuando es necesario operar). 
 
El éxito de un sistema de vigilancia de máquinas indudablemente va asociado con la correcta 
elección de los síntomas que se van a monitorear (monitorear es medir y comparar ese valor 
con alguno de referencia) y con la correcta elección de los valores de alarma y peligro. Una vez 
definido adecuadamente esto, no se requiere expertez del usuario. Esta vigilancia en las 
máquinas importantes, se realizada en forma continua (monitoreo continuo) a través de un PC 
dedicado a ello. 
 
Para estructurar un programa de vigilancia de máquinas se debe seleccionar las fallas que se 
desean controlar en cada máquina específica y determinar entonces qué síntomas monitorear para 
detectarlas en la forma lo más incipiente y segura posible. En muchas industrias aún se usa, 
erróneamente, el procedimiento inverso, es decir, se compra un sistema(sensores de medición y 
software) de vigilancia y después se interiorizan de los problemas que es capaz de monitorear. 
 
 
 
 
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MANTENIMIENTO PREDICTIVO 
 
 
Objetivo: Determinar en cualquier instante cual es la condición (o salud ) de la 
máquina 
 
 
 
 
 
 
 
Objetivos del mantenimiento predictivo: 
 
 Vigilancia de máquinas 
El objetivo es detectar la presencia de un problema a través de los cambios que experimentan 
las magnitudes que se están midiendo para vigilar la máquina y establecer cuando se detecta un 
problema cuan mala es la condición(o salud ) de la máquina 
 
Protección de máquinas. Una máquina que se vigila está protegida si esta se detiene 
automáticamente cuando se llega a valores considerados peligrosos. Con esto se pretende evitar 
una falla catastrófica. 
 
 Diagnóstico de fallas 
El objetivo es identificar la falla específica que afecta la máquina una vez que el sistema de 
vigilancia indica la existencia de algún problema 
 
 Pronóstico de esperanza de vida 
El objetivo es estimar cuanto tiempo puede trabajar la máquina sin riesgo, una vez que se ha 
diagnosticado un problema específico en ella. 
 
 
FIG. 1. Mantenimiento predictivo 
 
 
VIGILANCIA DE MAQUINAS 
 
 
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 Hipótesis básica: 
Se supone que existen magnitudes físicas mensurables o calculadas, Ai ,las cuales 
permiten determinar la condición (o salud) de la máquina. 
 
 
 Elementos básicos de un sistema de vigilancia 
- Tendencias cronológicas de magnitudes globales Ai ( vibraciones, temperaturas, 
tamaño de partículas en el aceite ,etc), espectros, vectores, etc 
- Valores límites de alarma y peligro 
- Conclusiones lógicas 
 
 
 
 
 
 
 El éxito de un sistema de vigilancia requiere: 
 
- Elección adecuada de las magnitudes físicas a monitorear (medir y comparar) 
- Forma de evaluar la severidad del problema 
- Elección adecuada de los valores de alarma y peligro 
 
 Una vez establecido lo anterior no se requiere expertez del usuario, el sistema puede 
funcionar automáticamente 
 
 
 
 
FIG. 2. Vigilancia de máquinas. 
 
 
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3.2.3.2. Diagnóstico de fallas 
 
Cuando se produce un problema en una máquina, algunas de las magnitudes monitoreadas 
cambian de valor, y el sistema utilizado indica una alarma (indicando que se ha generado algún 
tipo de problema), similar a la medicina donde el aumento de la temperatura de una persona 
indica una enfermedad. El paso siguiente es poder diagnosticar cuál es la falla específica que se 
ha generado. 
 
Diagnosticar la falla que se ha producido es muy importante para definir la acción que debiera 
tomarse. Es muy diferente si la falla diagnosticada es una grieta en el eje o es un 
desbalanceamiento, a pesar de que la evolución de los valores en los gráficos de tendencias 
sean iguales. En el primer caso será necesario detener de inmediato la máquina pues se 
arriesga a una falla catastrófica, mientras que en el segundo caso, si el nivel de las vibraciones 
no son inaceptables se puede esperar hasta una parada programada. 
 
 
A diferencia de las técnicas de vigilancia de máquinas, las cuales una vez definidas funcionan 
automáticamente, el uso de las técnicas de diagnóstico requiere expertez del usuario. Al igual que 
la medicina requiere para el diagnóstico un médico de personas, las máquinas requieren para 
diagnosticar su condición de salud, un médico de máquinas (ingeniero de mantenimiento 
predictivo). 
 
 
3.2.3.3 Pronóstico de esperanza de vida. 
El primer indicio de problemas en una máquina, es que el sistema de vigilancia presenta una 
alarma. Se llama entonces al médico de la empresa y/o uno externo a ella, para diagnosticar cual 
es el problema específico. Lo oneroso que es detener una máquina crítica hace que el encargado de 
ella le pregunte al médico, cuánto tiempo puede seguir trabajando la máquina sin riesgo para ella. 
Esto se llama determinar la esperanza de vida de ella. 
 
 
 
3.2.4. MANTENIMIENTO PROACTIVO. 
 
Esta estrategia de mantenimiento está basada en detectar y evitar que se generen las causas 
que producen fallas en las máquinas. Su objetivo es maximizar la vida operativa de la unidad 
manteniendo los parámetros que son la causa raíz que genera los problemas en las máquinas, 
dentro de límites aceptables. 
 
En la medicina, por ejemplo, implementar una estrategia de mantenimiento proactivo tendiente a 
 evitar que una persona tenga un problema vascular, requiere: 
 
 
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i) primero determinar las causas que generan este problema, en este caso el colesterol 
ii) luego evitar que se genere esta causa, en este caso limitando la cantidad de grasas que 
come la persona y manteniendo este parámetro bajo un valor 200. 
 
En las máquinas, por ejemplo, implementar una estrategia de mantenimiento proactivo tendiente 
a evitar que fallen prematuramente los rodamientos de una máquina, requiere: 
 
i) primero determinar las causas que generan este problema, en este caso : 
- fuerzas adicionales a las de diseño actuando sobre ellos (la vida de un rodamiento es 
inversamente proporcional a cubo de la carga actuando sobre él) 
- lubricación inadecuada para formar una película lubricante adecuada entre elementos 
rodantes y pistas de rodadura. 
ii) luego evitar que se genere estas causas 
- para evitar las fuerzas adicionales deben las máquinas estar bien balanceadas, bien 
alineadas, montadas en bases planas, que las cañerías no generen tensiones sobre la 
máquina, etc. 
- para una lubricación adecuada usar la viscosidad del lubricante requerida y que este 
esté libre de contaminación 
 
El aumento de la vida productiva de las máquinas como resultado de la aplicación de esta 
estrategia, disminuye significativamente los costos de mantenimiento y aumenta la producción 
de la planta. Las técnicas utilizadas para esta estrategia son en general una extensión natural 
de aquellas utilizadas en un programa de mantenimiento predictivo. 
 
3.3. EJEMPLO MANTENIMIENTOPREDICTIVOEN REFINERIA CHEVRON OIL CO. 
Edited version of paper. “Progress and Payout of a Machinery surveillance and Diagnostic 
Program”. Presented at ASME Petroleum Mechanical Engineering, Mexico City, Sept. 20-23, 
1976. 
 
El cambio de un mantenimiento preventivo a uno predictivo basado en el análisis de vibraciones, 
redujo los costos de mantenimiento en la refinería de Chevron Oil Company en: 
 
 22% para máquinas HP ≥ 1000 
 30% para máquinas HP < 100 
 
Estas reducciones fueron debido a: 
 
 La temprana detección de las fallas impidió que se generarán fallas mayores o 
catastróficas 
 Al diagnosticar la condición de salud de las máquinas mientras ellas están funcionando, 
en vez de abrirla para inspeccionarla como se realizaba en el mantenimiento preventivo, 
 
 
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evitó pérdidas de producción y los problemas típicos que se producen en las partidas de 
una máquina cada vez que ella se interviene (errores humanos). 
 Aumento del tiempo de funcionamiento de la máquina, al detenerla solo cuando sea 
estrictamente necesario. Los mantenimientos mayores (“Overhaul”) fueron extendidos 
en promedio de 3 años a 7.5 años. 
 
La figura 3a) muestra que para las unidades conductor –bombas de la planta los costos de 
mantenimiento anuales por cada HP instalado disminuyeron desde US$ 6.36 el año 1969 (antes 
de implementar el programa de vigilancia y diagnóstico mediante análisis de vibraciones) a US$ 
4.47 después de 6 años de funcionamiento del programa. 
 
La figura 3b) muestra la disminución del costo promedio anual por unidad desde US$ 275 el año 
1969 a US$ 193 después de 6 años de funcionamiento del programa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) 
 
 
 
 
 
 
b) 
 
 
FIG.3. Disminución de costos de mantenimiento en refinería Chevron 
 
4. Tipo de mantenimiento utilizar. 
 
 
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La mejor estrategia de mantenimiento es una combinación de mantenimiento reactivo, preventivo, 
predictivo y proactivo. La tendencia actual es sin embargo ,ir aumentando el porcentaje de estas 
dos últimas estrategias. En la elección del tipo de estrategia de mantenimiento a utilizar hay dos 
factores que influyen significativamente: 
 
1) Relación costos / beneficios. 
Fig. 4, sintetiza un balance de costos a realizar cuando se quiere establecer un mantenimiento 
predictivo o según condición. Los beneficios obtenidos dependerá del tipo de máquina. Para este 
efecto se pueden clasificar las máquinas en tres tipos: 
 Máquinas críticas: Definidas como aquéllas máquinas vitales para la operación de la 
Planta (su detención significa severa pérdida de producción) o aquellas máquinas caras. 
 
 Máquinas semi-criticas: Definidas como aquellas máquinas esenciales para parte del 
proceso productivo (su detención significa disminución de producción). 
 
 Máquinas no-críticas: Definidas como aquellas máquinas no esenciales para la operación 
continua de la Planta. 
2) Según los potenciales de tipos de fallas que pueden ocurrir. 
 
Para este efecto las fallas o problemas que ocurren en las máquinas, se pueden clasificar en: 
 
- fallas progresivas 
- fallas aleatorias desarrolladas en forma gradual 
- fallas repentinas. 
 
Hay problemas o fallas que se van desarrollando paulatinamente, como ser el taponamiento de 
un filtro, el desgaste de los ánodos de sacrificio , la degradación del aceite lubricante ,o la 
corrosión de ciertos elementos estructurales. En estos casos cuando las fallas se desarrollan en 
la máquina en forma uniforme o predecible, un mantenimiento basado en tiempo 
(mantenimiento preventivo) la alternativa adecuada. 
 
En máquinas críticas y semi-criticas cuya detección compromete la producción de la Planta y las 
cuales contienen componentes que fallan en intervalos de tiempo aleatorios , pero en un modo 
gradual y progresivo, como es el caso de falla de los rodamientos, la alternativa adecuada es un 
mantenimiento predictivo. 
 
Sin embargo, hay casos donde se producen sobrecargas u otros eventos aleatorios que 
producen fallas repentinas. Es el caso, por ejemplo, de la ingestión de grandes pájaros por las 
turbinas de los aviones, lo que puede ocurrir más frecuentemente que las fallas de los 
descansos de la turbina. Otro ejemplo es el caso de centrales de energía que trabajan con 
carbón pulverizado como combustible. El carbón que muelen estos molinos puede 
ocasionalmente traer metal o rocas muy duras, lo que puede causar roturas internas. Esta es 
 
 
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una forma más frecuente de falla que las fallas desarrolladas progresivamente en la 
transmisión. 
 
Cuando en la práctica se producen fallas repentinas como las indicadas precedentemente, la única 
solución es tener una máquina de reemplazo. Es decir, realizar un mantenimiento reactivo. En 
estos casos resulta ilógico realizar un mantenimiento preventivo o predictivo. 
 
5. EJEMPLO DE MANTENIMIENTO PROACTIVO APLICADO A LA VIDA DE LOS 
RODAMIENTOS 
 
A continuación se ilustrará las ideas precedentes analizando los factores a considerar cuando se 
quiere aumentar la vida de los rodamientos. 
5.1. VIDA DE LOS RODAMIENTOS 
Los rodamientos son elementos de las máquinas los cuales son seleccionados de catálogo 
para que tengan una vida preestablecida, no son diseñados como otros elementos de ellas). 
 
La vida de un rodamiento se define como el tiempo en horas o el número de revoluciones, que 
él funciona antes de que se manifieste el primer signo de fatiga superficial en uno de sus aros o 
de sus elementos rodantes. Timken USA, por ejemplo, usa como criterio de falla, una picadura 
de área 6 mm2. Este es un valor de referencia, pues la vida útil del rodamiento se puede 
extender mucho más. 
 
Como el inicio de la fatiga es un fenómeno aleatorio, la vida de un rodamiento no se puede 
predecir con precisión. Es necesario basar la predicción de la vida del rodamiento en una 
evaluación estadística de un amplio número de rodamientos aparentemente idénticos, 
funcionando en idénticas condiciones. Fig. 5 muestra la forma de la distribución estadística de la 
vida de los rodamientos. 
 
ISO 281 evalúa la vida de un rodamiento en función de su carga como: 
)rev(10x
P
CL 6
p
10 ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛= (1) 
 
donde: 
L10 = Vida nominal del rodamiento, en revoluciones, que se espera que alcance o 
sobrepase el 90% de los rodamientos antes que se manifieste signos de fatiga. 
C = Capacidad de carga dinámica, en (N) 
P = Carga dinámica equivalente, en (N). Se llama equivalente porque considera el 
efecto de las fuerzas radiales y axiales, ver catálogos de rodamientos. 
p = 10/3 para rodamientos de rodillos 
p = 3 para rodamientos de bolas 
 
 
 
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FIG 4. Evaluación costos / beneficios del mantenimiento predictivo 
 
 
 
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FIG 5. Distribución estadística de la vida de los rodamientos (catálogo Timken) 
 
 
Observe que un aumento de un 10% en la carga, significa un aumento en el denominador de 
1.1 elevado a 3.33 (para el caso de rodamiento de rodillos), lo que significa una reducción en la 
vida del rodamiento en un factor(1/1.1)3.333 = 0.72. Si la carga sobre el rodamiento aumentara 
en un 100%, es decir, se duplicara, la vida del rodamiento se reduciría en un factor (1/2)3.333 
=0.1. La vida del rodamiento disminuiría en ¡ 10 veces ¡ 
 
 
VIDA NOMINAL DEL RODAMIENTO AJUSTADA, Lna 
 
En la fórmula (1),solo se considera el efecto que la carga tiene sobre la vida del rodamiento. 
Para considerar el efecto de la lubricación, tipo de material y fiabilidad, se utiliza la fórmula que 
introdujo ISO 281/1. La vida del rodamiento considerando estos efectos es: 
 
 Lna = (a1)(a23)(L10) (2) 
 
Lna = vida nominal ajustada, en millones de revoluciones. El índice n representa la fiabilidad 
requerida 
a1 = Factor de ajuste de la vida L10 para otro valor de fiabilidad, ver figura 5 
a23 = Factorque considera la lubricación 
 
Para condiciones de lubricación limpias SKF presenta en el manual de rodamientos, el gráfico de 
la fig. 6a) para obtener los valores de a23 para diferentes valores de la relación de viscosidad κ 
κ = Relación de viscosidades = ν/ν1 
 
 
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ν1 = Viscosidad cinemática necesaria para una lubricación adecuada 
 (obtenida de los catálogos de rodamientos. Ver fig. 5) 
ν = Viscosidad cinemática real del lubricante a su temperatura de funcionamiento. 
 
Para que se pueda formar una película de lubricante con la capacidad de carga adecuada, el 
lubricante debe tener una determinada viscosidad mínima a la temperatura de funcionamiento. 
La viscosidad ν1 necesaria para obtener una lubricación adecuada lo presenta SKF en el manual 
de rodamientos, en fig. 6b). Este diagrama es válido para aceites minerales y grasas basadas en 
aceites minerales (viscosidad del aceite base en la grasa). 
 
Para ver el efecto de la contaminación sólida del lubricante en la vida de los rodamientos, ver 
catálogo SKF 
 
Como resumen de este punto, se concluye que si se quiere ser proactivo, es decir, aumentar la 
vida de los rodamientos, es necesario: 
 
 Disminuir la carga que actúa sobre ellos. 
 Utilizar un lubricante con la viscosidad adecuada 
Utilizar un lubricante con contaminación sólida controlada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) 
 
FIG.6. a) Factor a23 en la vida del rodamiento 
 
 
 
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b) 
 
FIG.6. b) Viscosidad requerida para aceites y grasas minerales 
 
 
6. Formación de médicos de máquinas 
 
Las publicaciones que muestran la significativa disminución en los costos de mantenimiento, y 
por ende, en el costo de los productos obtenidos, al implementar un mantenimiento 
predictivo/proactivo basado en el análisis de vibraciones más técnicas complementarias, ha 
incentivado a la industria nacional y mundial. Así en Chile todas las empresas grandes y 
medianas e incluso algunas pequeñas, han comprado equipos portátiles de análisis de 
vibraciones y cientos de empresas nacionales tienen sistemas de monitoreo continuo. Estas 
empresas son del rublo del papel, celulosa, refinería de petróleo, alimento, hidráulicas, minería, 
proceso de minerales, etc. Sin embargo, en la práctica en muchas empresas no se ha logrado 
los resultados esperados por falta de personal capacitado en el tema. 
 
El conocimiento mundial actual en el tema ha sido obtenido mayoritariamente en forma 
empírica a través de correlaciones entre diferentes parámetros vibratorios medidos en máquinas 
bajo diferentes tipos de fallas. El conocimiento teórico en el tema, aunque ha aumentado en los 
últimos años es incompleto. Son pocos los trabajos publicados respecto al comportamiento 
dinámico de máquinas sometido a las diversas fallas que se presentan en ellas, y aún son 
menos los trabajos que han convalidado el estudio teórico con mediciones experimentales. 
 
 
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No existe en América Latina ninguna Universidad donde se prepare médicos de máquinas 
(ingenieros en mantenimiento predictivo), excepto la ofrecida como postgrado en el Laboratorio de 
Vibraciones Mecánicas del Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ingeniería, 
Universidad de Concepción. 
 
La capacitación y certificación, de los profesionales que trabajan en el tema, en el resto del mundo, 
ha sido realizada hasta ahora mayoritariamente por agrupaciones de profesionales con muchos 
años de experiencia en el tema. Los más conocidos son el Vibration Institute y Technical Associates 
of Charlotte en USA y el Instituto Británico de ensayos no destructivos en Europa. También realizan 
esta capacitación fabricantes de equipos de medición y análisis de vibraciones como SKF, CSI, etc. 
 
La alternativa a la capacitación señalada anteriormente a través de una serie de “reglas empíricas”, 
es la que ofrece en Latinoamérica el Laboratorio de Vibraciones, la cual es una capacitación con 
fundamentos científicos y experiencia práctica que ha sido obtenida a través de proyectos de 
investigación, asesorías y servicios a las empresas en el tema. Ver página web del Laboratorio: 
www.dim.udec.cl/lvm 
 
La diferencia entre estas alternativas de aprendizaje es la confiabilidad de los diagnósticos. Cuando 
se utiliza la primera alternativa, es decir, un conjunto de “reglas empíricas” para diagnosticar la 
condición mecánica de una máquina (su estado de salud), queda la incertidumbre de ¿cuán 
exactas son estas reglas empíricas? ó si siempre ellas funcionan. La otra alternativa, la de saber 
físicamente porqué se generan los síntomas usados para diagnosticar la condición de las máquinas, 
permite responder las preguntas anteriores (aunque todavía queda mucho por investigar). 
 
 
 
 
7. ANALISIS VIBRATORIO PARA DIAGNOSTICAR LAS FALLAS MAS COMUNES EN 
MAQUINAS ROTATORIAS. 
 
Al diagnosticar o determinar el origen de las vibraciones en una máquina, debe tener presente 
algo obvio, pero que algunas veces se olvida. Esto es que las vibraciones pueden provenir de dos 
orígenes: 
 
1. Las vibraciones se pueden generar en la máquina misma. 
2. Las vibraciones pueden provenir del exterior. 
 
Es conocido en la literatura técnica, el caso de una máquina recién instalada que se detenía dos o 
tres veces al día debido a que altas vibraciones en ella activaban su sistema de protección (parada 
de máquina). Fue largo y difícil determinar que el origen de las vibraciones no provenían de la 
máquina, sino que las vibraciones se generan en la estación de ferrocarril a 3 Km. de distancia 
cuando frenaban los trenes. Esto fue determinado cuando se estableció que las paradas de la 
 
 
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máquina se producían siempre a aproximadamente las mismas horas del día. La correlación de 
esto con el horario de llegada de los trenes fue la clave que permitió diagnosticar el origen del 
problema 
 
Ahora bien, las vibraciones que se generan en la máquina misma pueden provenir a la vez de tres 
orígenes diferentes, ver Fig. 7: 
 
 
 
• Fuerzas inherentes o normales al funcionamiento de la máquina. 
• Fuerzas generadas por fallas en la máquina 
• Fuerzas generadas por operar la máquina fuera de sus valores nominales de operación. 
 
 
 
7.1. Análisis frecuencial o espectral 
 
El punto de partida del diagnóstico de fallas en máquinas rotatorias es el análisis frecuencial o 
espectral de las vibraciones medidas en la caja de los descansos o directamente al eje de la 
máquina analizada. Esta técnica consiste en descomponer la señal en el dominio tiempo 
 
 
 
 
FIG. 7. Origen de las vibraciones medidas en una máquina. 
 
captada por un sensor de vibraciones, en sus componentes (espectrales o frecuenciales) 
que la generaron, y luego asociar dichas componentes con las fuerzas dinámicas actuando 
sobre la máquina. Se quiere responder si dichas vibraciones son inherentes al 
 
 
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funcionamiento de la máquina, o han sido generadas por fallas. Si es esto último, se quiere 
diagnosticar la falla específica que ha ocurrido para definir la acción a tomar. 
 
Para ilustrar esto analicemos la Fig. 8, la cual es una caja reductora de una etapa. La velocidad 
de entrada a la caja es RPM1= 1.000 cpm; la velocidad de salida es RPM2 = 600 cpm. El número 
de dientes de la rueda de entrada es Z1 = 12 y el de la rueda de salida es Z2 = 20. 
 
 
1. Vibraciones inherentes al funcionamiento de la unidad. 
 
La primera pregunta a responder es definir que vibraciones se espera como vibraciones 
normales en esta unidad. En unidad genera las siguientes vibraciones inherentes a su 
funcionamiento: 
 
1.1. Vibraciones debido al desbalanceamiento residual de cada una de las ruedas dentadas 
1.2. Vibraciones que se generan en el engrane debido a que los dientes se deforman 
mientras están engranado 
 
Figura 9. Indica las características de las vibraciones generadas por el desbalanceamiento 
residual en un rotor: 
 
i) El desbalanceamiento genera una fuerza centrífuga rotatoria (fuerza de inercia), la cual 
puede ser reemplazadapor dos fuerzas armónicas ortogonales de frecuencia igual a la 
velocidad de rotación. 
 
ii) Bajo la hipótesis que la máquina tiene un comportamiento lineal, como frecuentemente 
ocurre, la respuesta estacionaria de la máquina a una fuerza armónica de frecuencia = 
RPM, es una vibración también armónica a la misma frecuencia de la fuerza, es decir f= 
RPM. 
 
En todo engrane se generan vibraciones debido a las fuerzas dinámicas periódicas producidas 
por la deformación elástica de los dientes. El periodo de esta fuerza es igual al tiempo de 
encuentro entre los dientes, por lo tanto su frecuencia es la frecuencia de engrane dada por: 
 
 Frecuencia de engrane = Zi RPMi 
 
Donde Zi y RPMi son el número de dientes y velocidad de rotación respectivamente de 
cualquiera de las ruedas, pues por la relación de transmisión dichos productos deben ser 
iguales. 
 
 
 
19
 
 
 
FIG 8. Vibraciones normales generadas en una caja reductora de una sola etapa. 
 
 
20
 
 
 
 
 
FIG 9. Rotor desbalanceado 
 
 
21
Figura 8 muestra la vibración global o total que captará un sensor de vibraciones en una unidad 
que esté en buenas condiciones. Como las fuerzas dinámicas (variables) que son las que 
generan las vibraciones (las fuerzas constantes no generan vibraciones) se generan en el rotor, 
entonces se mide en puntos que sean lo más representativos de cómo está vibrando el rotor: 
 
 Si la máquina está montada en rodamientos, se mide en la caja de ellos fijando el 
sensor de vibraciones a la caja, generalmente a través de una base magnética 
 Si la máquina está montada en descansos hidrodinámicos, como el rotor puede vibrar de 
forma muy diferente a la caja del descanso debido a los huegos radiales, se mide 
entonces con sensores de desplazamiento vibratorio sin contacto, los cuales miden 
directamente al eje del rotor sin hacer contacto con él. 
 
En Figura 8 se ilustra las tres causas que generan vibraciones inherentes al funcionamiento de 
la caja reductora: 
 
1. Debido al desbalanceamiento residual de la rueda dentada 1 se genera una 
vibración armónica de frecuencia f1 = 1 x rpm1 y amplitud pico V1 
2. Debido al desbalanceamiento residual de la rueda dentada 2 se genera una 
vibración armónica de frecuencia f2 = 1x rpm2 y amplitud pico V2 
3. Debido a las fuerzas dinámicas generadas en el engrane se genera una vibración 
periódica de frecuencias múltiplos de f3 = Z2x rpm2 y amplitud pico V3 (f3 = 
frecuencia de engrane = número de dientes de la rueda dentada x su velocidad 
de rotación). 
Estas tres vibraciones llegan simultáneamente al sensor de vibraciones, por lo que él capta la 
suma de ellas (llamada la vibración global o total). La vibración global deja de tener una 
forma sencilla, sobretodo en máquinas donde se generan vibraciones por muchas causas. 
 
Analizando la forma de onda de la vibración global o total, ver fig. 8, no se podría inferir si dicha 
vibración es normal a la máquina o existe algún problema en ella. Para poder responder si 
existe algún problema en la máquina es necesario descomponer la señal que capta el sensor en 
sus componentes en frecuencias que la componen. 
 
El analizador de vibraciones es un instrumento que descompone la señal global captada por 
un sensor de vibraciones, en sus componentes que la forman. Los resultados son entregados 
en un gráfico amplitud versus frecuencia, llamado espectro vibratorio. El espectro vibratorio 
es la representación gráfica de la vibración en el dominio frecuencias. 
 
Así para el ejemplo mostrado en fig. 8 observamos en el espectro que la vibración captada por 
el sensor de vibraciones tiene 3 componentes: 
 
- Componente a f= 1xRPM1 
- Componente a f = 1x RPM2 
- Componente a f = 12 x RPM2 = frecuencia de engrane 
 
 
22
 
Estas tres componentes vibratorias son normales para esta máquina. La vibración a f = RPM1 es 
generada por el desbalanceamiento residual de la rueda 1, la vibración a f = RPM2 es generada 
por el desbalanceamiento residual de la rueda 2 y la vibración a 12 x RPM2 es generada por el 
engrane. ¿se puede decir entonces que la máquina está en buena condición (buena salud)? 
 
 No aún, pues si es verdad que estas vibraciones van a estar siempre presentes en esta 
máquina, puede que sus valores sean muy altos y puedan dañar la máquina. Para definir esto, 
se evaluará la severidad vibratoria de ellas a través de un estándar o normas de severidad 
vibratoria. 
 
Entonces, de acuerdo a lo anterior, podemos decir que una máquina está en buena condición si: 
 
1. La severidad de las vibraciones de acuerdo a un estándar es : Buena 
2. En el espectro solo existen vibraciones normales o inherentes a la máquina 
 
En este punto uno se puede hacer la siguiente pregunta: 
¿Se puede diagnosticar la causa de las vibraciones realizando sólo una medición global de la 
vibración?. La respuesta es que no se puede, ya que en ese caso la información de frecuencia no 
está disponible. Esto es verdadero para el análisis de cualquier problema. Sin información de 
frecuencia, no es posible realizar un diagnóstico. Esto conduce a concluir lo siguiente: 
 
 
CLAVE PARA DIAGNOSTICAR FALLAS � 
 
LA FRECUENCIA DE LA VIBRACIÓN 
CLAVE PARA EVALUAR LA SEVERIDAD 
 DE LAS VIBRACIONES � 
 
EL VALOR DE LA VIBRACION GLOBAL 
 
 
El trabajo del ingeniero de mantenimiento predictivo (médico de máquinas), es entonces 
determinar el origen de todas las componentes espectrales, indicando cuales de ellas son 
inherentes a la máquina, cuales son generadas por otras máquinas y cuales son generadas por 
fallas en ella. 
Este trabajo es necesario para la aceptación de una máquina. Si usted va a ser el 
responsable de la mantención de una máquina, será necesario determinar la condición de ella 
cuando la recibe, y para esto tendrá que realizar un análisis espectral de ella, como el indicado 
anteriormente. Uno de los objetivos de los cursos de capacitación es entonces, que el analista 
aprenda a determinar para todo tipo de máquina que espera obtener en el espectro como 
vibraciones normales a la máquina y cuáles son los síntomas vibratorios con los cuales espera 
detectar las fallas que se pueden presentar en ella. 
 
Para responder lo anterior es necesario conocer, al igual que el médico de personas : 
 
 
23
 
- cómo funcionan las máquinas que se van a analizar 
- que elementos tiene la máquina en su interior 
- cuáles fallas se pueden generar en dichas máquinas. 
- que síntomas le van a permitir diagnosticar los diferentes tipos de fallas 
 
Curiosamente muchas personas que trabajan como analista de vibraciones no conocen el 
funcionamiento de la máquina, ni las fallas que espera diagnosticar y menos los síntomas a 
través de los cuales diagnosticará el problema. 
 
Esto es como si usted quiere ser médico de personas y quiere diagnosticar la salud de una 
persona y no sabe, por ejemplo, que las personas tienen hígado ¿cómo podría diagnosticar un 
problema de hígado si ni sabe que existe el hígado? 
 
¿Es suficiente solo saber eso? No, pues si no sabe las enfermedades a que está propenso el 
hígado, como ser, cálculos en la vesícula, ¿cómo va a diagnosticar el problema, si ni siquiera 
sabe que existe el problema? 
 
¿Es suficiente conocer que existe el problema? No, pues puede saber que existe el problema de 
cálculos a la vesícula, pero no sabe los síntomas que permiten diagnosticarlo. 
 
Similar a lo anterior, es el caso de muchos analistas que diagnostican la condición mecánica, por 
ejemplo, de motores jaula de ardilla, y no saben cómo funciona el motor. No saben que la jaula 
del rotor está compuesta por dos anillos extremos unidos por barras. Menos saben que por los 
esfuerzos mecánicos y térmicos a que está sometida la jaula, las barras son propensas a agrietarse 
y posteriormente cortarse y menos aún saben a través de que síntomas diagnosticarán el 
problema. 
 
 
7.2. Falla de rodamientos 
 
Todo tipo de rodamiento tieneuna vida útil nominal cuantificada, como vimos anteriormente, por 
el término L10. Esta vida del rodamiento se alcanza cuando aparecen picaduras o pitting en las 
pistas o elementos rodantes producto de la fatiga superficial en ellos. 
 
 Estas picaduras empiezan a crecer y llegan a tamaños bajo los cuales el rodamiento ya no puede 
operar en forma segura. Un cambio tardío de rodamientos puede culminar en un grave daño sea 
en una parte de la máquina o en su totalidad. En resumen, por ser seleccionados los rodamientos 
para tener una vida finita, es normal que los rodamientos fallen. 
 
Si un rodamiento en servicio es correctamente lubricado, apropiadamente montado, mantenido 
libre de abrasivos, suciedad y agentes corrosivos y adecuadamente cargado, entonces se eliminan 
todos los tipos de fallas salvo una, la cual no se puede evitar y es la fatiga del material de las 
 
 
24
pistas y elementos rodantes o picadura. De aquí, que puede ser considerada esta como la falla 
normal de los rodamientos. El descascarillado comienza como una grieta bajo la superficie y se 
propaga a la superficie eventualmente formando una picadura o estría. 
 
 
Modelo más simple para analizar las vibraciones generadas por rodamientos picados 
 
El sistema rotor-rodamiento es considerado como un sistema de un grado de libertad, como el 
mostrado en la figura 10. 
 
 
 
Figura 10: Sistema de un grado de libertad. 
 
donde la masa generalizada *m corresponde a la masa del rotor, la rigidez generalizada *k 
corresponde a la rigidez conjunta del rotor y el rodamiento considerados elementos flexibles, *c 
es el amortiguamiento del sistema, y ( )tx es la respuesta vibratoria del rotor frente a la 
excitación ( )tf generada por la picadura 
La fuerza de excitación ( )tf , se produce por los impactos periódicos que se generan genera 
cada vez que un elemento rodante impacta la picadura, como se ilustra en la figura 11. 
 
El periodo, o la frecuencia de los impactos, depende del lugar de donde se ha generado el daño: 
pista externa, pista interna, elementos rodantes o jaula porta elementos. La nomenclatura 
usada se resume en figura 12. 
 
La frecuencia de los impactos, llamadas frecuencias de fallas características del rodamiento, 
pueden ser determinadas para cada tipo de rodamiento aplicando la cinemática del movimiento. 
Las ecuaciones (1) a (4) indicadas en la figura 12 han sido determinadas bajo las hipótesis 
 que los elementos rodantes giran sin deslizar 
 que la pista externa no gira 
 
¿Cómo considera usted esta hipótesis? Esta es una buena hipótesis pues los rodamientos, como su 
nombre lo indica, han sido diseñados para rodar, haciendo uso del primer gran invento del 
hombre: la rueda. El roce rodante es significativamente menor que el roce deslizante. 
 
 
 
25
 
BPFO = (ball pass frequency of the outer race), frecuencia de paso de los elementos 
rodantes por un defecto en la pista externa. 
BPFI = (ball pass frequency of the inner race), frecuencia de paso de los elementos 
rodantes por un defecto en la pista interna. 
FTF = (fundamental train frequency), frecuencia de rotación del porta elementos o 
jaula que contiene los elementos rodantes. 
BSF = (ball spin frequency), frecuencia de giro de los elementos rodantes 
RPM = frecuencia de rotación del eje (cpm) 
 
nRPM
d
dnRPMBPFO
m
.4.0cos1(
2
≈−
⋅
=
φ
 (1) 
nRPM
dm
dnRPMBPFI .6.0)cos1(
2
≈+
⋅
=
φ
 (2) 
 
)cos1(
2 dm
dRPMFTF φ+= (3) 
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−
⋅
= φ22
2
coscos1
2 m
m
d
d
d
dRPMBSF (4) 
 
 
Di = diámetro pista interna 
De = diámetro pista externa 
n = número de elementos rodantes 
dm = diámetro entre los centros de los elementos rodantes (diámetro 
medio) 
d = diámetro de los elementos rodantes 
Φ = ángulo de contacto 
 
FIG.12. Frecuencias características de fallas en rodamientos. 
 
 
 
26
 
 
 
 
Figura 11. Impacto generado por picadura en la pista externa. 
 
 
Los datos geométricos del rodamiento son determinado de los catálogos de ellos. Hoy en día, sin 
embargo, existen una gran variedad de software en el mercado donde solo introduciendo en ellos 
la marca del rodamiento y su tipo, entregan las frecuencias características de fallas del rodamiento. 
 
Cada impacto excita las frecuencias naturales de las pistas del rodamiento, generando 
vibraciones libres. La respuesta del sistema ante esta excitación se puede analizar, como se vio 
en el capítulo 1: 
 
 en el dominio tiempo mediante la función respuesta impulsional, h(t) 
 en el dominio frecuencias mediante la función respuesta H(f) 
 
Lo anterior se ilustra en la figura 13. En la figura superior se muestra el análisis en el dominio 
tiempo y en la inferior el análisis en el dominio frecuencias. 
 
NOTAS 
 
1. Muchas veces no se tiene los datos geométricos del rodamiento para calcular las 
frecuencias de falla. Si se quiere saber de qué orden son dichas frecuencias se puede 
utilizar la fórmula aproximada de cálculo: 
 
 
27
BPFO ~ 0.4· n · RPM = 0.4 · 7 · RPM = 2.8 RPM 
BPFI ~ 0.6· n · RPM = 0.6 · 7 · RPM = 4.2 RPM 
 
2. Observe una característica muy útil para el diagnóstico que tienen el valor de estas 
frecuencias de fallas : no son un múltiplo exacto de las RPM, es decir, no son por ejemplo 
5.0 RPM ó 7.0 RPM ó 9.0RPM, sino que son por ejemplo 4,46 RPM ó 5.82 RPM ó 9.43 
RPM. 
 
 
 f(t) h(t) x(t) = f(t) h(t) 
 
 
 
 
 
 
 
 
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
x 10-4 Gráfico Función impulsional
h(
t) 
[m
/N
]
Tiempo [seg]
 
 
=
 
 F(f) H(f) X(f) = F(f) X H(f) 
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Espectro de F(f) mediante series de Fourier
Frecuencia f
Fu
er
za
 F
(f)
 
 
 
X 
 
 
=
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
x 10-6 Espectro de x(t) total método clásico
Frecuencia f
A
m
pl
itu
d 
x(
t)
 
FIG 13. Análisis en el dominio tiempo y en el dominio frecuencias 
 
 
 
EJEMPLO HISTORICO. 
 
Fig. 14 compara el espectro medido en un motor eléctrico de jaula de ardilla cuando los 
rodamientos están en buen estado y cuando estaban dañados por picaduras. La velocidad de 
rotación del motor es 990 cpm, su potencia 800 KW y los valores que entrega el software para la 
frecuencia de falla de los rodamientos son: 
 
BPFO = 5.23· RPM = 5.178 cpm 
BPFI = 9.32· RPM = 9.227 cpm 
 
 
 
28
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) 
 
 
 
 
FIG.14 a) Motor eléctrico con rodamientos picados en la pista externa 
b) Motor una vez que fueron reemplazados los rodamientos dañados 
 
 
7.3. Vibraciones en turbo máquinas generadas por fuerzas hidráulicas o 
 
 
29
aerodinámicas 
 
 Fuerza Hidráulica generadas por pulsaciones de presión. 
 
Se llama turbo-máquinas a las máquinas que manejan fluidos. La mayoría de los compresores, 
ventiladores y bombas exhiben una vibración inherentes a ellas la cual ocurre a frecuencias 
múltiplos de la frecuencia de paso de los alabes (número de alabes x velocidad de giro). 
 
Esta vibración es simplemente el resultado de las pulsaciones de presión dentro de la máquina, 
generada cada vez que un álabe de ella pasa cerca de un punto fijo. El efecto es similar al de un 
auto que pasa cerca de un número de árboles. Una persona en el auto percibirá un tren de pulsos 
como reflexiones del aire que vuelve al auto de cada tronco. Similarmente, un hipotético 
observador situado en un punto de un estator recibirá un pulso cada vez que un álabe del rotor 
pase frente a él. 
 
 Cavitación en bombas 
La cavitación en una bomba se produce cada vez que la bomba opera bajo su capacidad de diseño 
o con inadecuada presión de succión. Cuando la presión en el líquido desciende bajo su presión de 
saturación (presión mínima para la cual un líquido puede permanecer como líquido sin 
vaporizarse) se produce burbujas en el líquido, las que al llegar a puntos de mayor presión 
desaparecenbruscamente produciendo estallidos que se traducen en ruido y vibraciones, además 
de una reducción del rendimiento. 
 
La vibración generada es una vibración aleatoria y su espectro es “de pasto” en un ancho rango 
de frecuencias. El ruido que genera la cavitación es similar a como si arena o piedras circularan 
por ella. En el cuadro resumen de figura 15 se muestra un espectro vibratorio típico en una 
bomba que está cavitando. 
 
Aunque las amplitudes vibratorias cuando la máquina está cavitando son relativamente pequeñas, 
la cavitación es extremadamente destructiva y produce erosión de diferentes componentes si 
actúa durante un tiempo prolongado. Puede también causar bombeo axial, el cual si es excesivo, 
dañará sellos y descansos. 
 
 Turbulencias 
 
Fundamentalmente la turbulencia es causada por diseños inadecuados de ductos y cañerías y es 
más común en máquinas que mueven fluidos gaseosos que en bombeo de fluidos. Se produce 
cuando el fluido es forzado a realizar cambios de dirección abruptos. 
El espectro vibratorio es el de una vibración aleatoria con un espectro de “pasto” ,similar al que 
genera la cavitación en bombas, sin embargo, el ancho de banda de las frecuencias generadas 
son más bajas que para la cavitación(bajo los 60.000 cpm). Frecuentemente los picos más 
dominantes ocurren a frecuencias bajo 1 x rpm, típicamente en el rango de 50 a 2000 cpm. 
 
 
 
30
 
VIBRACIONES TIPICAS GENERADAS EN TURBOMAQUINAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pulsaciones de presión 
- Vibraciones inherentes a bombas, compresores 
centrífugos, ventiladores , turbinas. 
 
- Se generan vibraciones inherentes a este tipo de 
máquinas, a fp y armónicos. 
fp = Z x RPM = frecuencia de paso 
Z = número de alabes 
 
- Se generan altas vibraciones a fp por: 
1. Condiciones de operación: flujo diferente 
al nominal, flujo que genera recirculación 
2. Poco juego con el corta aguas u otra parte 
estacionaria, rotor montado excéntrico o 
con eje flectado, obstrucciones en ductos. 
 
 
 
 
 
 
 
Cavitación 
 
- Genera vibraciones aleatorias(espectro de banda 
ancha o de “pasto) 
- Produce un ruido característico como de paso de 
arena a través de la bomba. 
- Puede erosionar partes internas de la bomba, 
particularmente su impulsor 
 
 
 
 
 
 
 
 
Flujo turbulento 
 
- Genera vibraciones aleatorias(“pasto en el 
espectro”) de mayor valor a las bajas frecuencias 
y hasta un ancho de banda de 60.000 cpm 
- Generado por perturbaciones en el flujo 
que producen variaciones de presión y velocidad 
en él. 
 
 
 
 
 
FIG.15. Espectros típicos medidos en turbo-máquinas