cap_3 __mantenimiento_predictivo

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CAPITULO 3. MANTENIMIENTO PREDICTIVO MEDIANTE ANALISIS DE VIBRACIONES
 
 
Las estrategias de mantenimiento pueden ser clasificadas de diferentes formas Una de ellas es la 
que se indica a continuación: 
 
- MANTENIMIENTO REACTIVO. En esta estrategia se permite a la máquina funcionar hasta la 
falla. En ese instante se realiza la reparación o reemplazo de ella. 
 
- MANTENIMIENTO PREVENTIVO O BASADO EN TIEMPO. En esta estrategia se interviene la 
máquina periódicamente para inspeccionar y reemplazar componentes, aún cuando la 
máquina esté operando satisfactoriamente. 
 
- MANTENIMIENTO PREDICTIVO O BASADO EN CONDICION. En esta estrategia de 
mantenimiento se evalúa la condición mecánica de la máquina y su evolución, mientras ella 
está funcionando, a través de diversos síntomas que ella emite al exterior. En base a esto 
se programan las necesidades de mantenimiento cuando se detecta un problema en ella. 
 
- MANTENIMIENTO PROACTIVO. En esta estrategia de mantenimiento se identifica y corrige las 
causas raíz de las fallas de la máquina. Se pretende maximizar su vida útil operativa. 
 
 
El aumento de la vida operativa de la máquina a través de una estrategia de mantenimiento 
proactivo indudablemente disminuye los costos de mantenimiento y aumenta la productividad de 
la Planta. Sin embargo, en la práctica en muchas empresas no se ha logrado los resultados 
esperados por falta de personal capacitado en el tema. A continuación se ilustrará las ideas 
precedentes analizando los factores a considerar cuando se quiere aumentar la vida de los 
rodamientos. 
 
 
 
MANTENIMIENTO PREDICTIVO 
 
 
Las metas u objetivos que se espera conseguir con la implementación de una estrategia de 
mantenimiento predictivo , ver fig.1, son las siguientes: 
 
 
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. La forma básica 
de vigilancia es llevar un gráfico de tendencias de estas magnitudes como se indica en fig. 2. 
Cuando en estas magnitudes se generan cambios mayores a los que generan 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. 
 
 
 
 
2
 
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 
 
 
3
 
 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 pued
Funcionar automáticamente 
 
 
 
 
FIG. 2. Vigilancia de máquinas 
 
El éxito de un sistema de vigilancia de máquinas indudablemente va asociado con la correcta 
elección de los síntomas que se va a controlar, y con la correcta elección de los valores de alarma y 
peligro. 
 
 
4
 
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 de vigilancia y después de interiorizan de los 
síntomas que es capaz de monitorear. 
 
 
Diagnóstico de fallas 
 
Cuando se produce un problema en una máquina, alguno de los indicadores utilizados en su vigilancia 
cambia de valor. El paso siguiente es poder diagnosticar cuál es la falla específica que se ha generado. 
 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. 
 
Pronóstico de esperanza de vida. 
Para estimar cuánto tiempo puede seguir trabajando una máquina sin riesgo para ella, una vez 
detectado un problema, se utilizan dos métodos: 
 
 * Método en base al análisis estadístico de datos. Una vez detectado un problema a través del 
aumento de una magnitud Ai, Fig. 1, se proyecta en base a esa tendencia de cambio, el tiempo en que 
alcanzará el valor de peligro (línea punteada). 
 
 * Método en base a la física de cada problema en particular. Este método consiste en evaluar 
el riesgo que se corre una vez diagnosticado el problema específico. 
 
El primer método es el mayoritariamente utilizado en la práctica, debido a que es el que viene 
implementado en los programas comerciales de manejos de datos. Sin embargo, , decidir si se 
interviene una máquina o se le permite seguir trabajando basado solo en la estadística, es una 
decisión muy arriesgada, de acuerdo a la extensa experiencia del autor de este libro. Esto 
considerando lo siguiente: 
 
i) Es evidente que la acción que debiera tomarse es muy diferente si la falla diagnosticada es 
una grieta en el eje o es un desalineamiento, a pesar de que la evolución 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. 
 
ii) Normalmente las tendencias no siguen patrones preestablecidos, es decir, suponer ,como lo 
hacen los programas comerciales, que el aumento de las vibraciones seguirá el mismo patrón en 
sus inicios que hacia el final, resulta ser poco confiable. 
 
De aquí, que en máquinas importantes debe privilegiarse el segundo método, aunque éste requiera 
conocimientos de cómo se generan y evolucionan las fallas. 
 
- MANTENIMIENTO PROACTIVO. 
- 
 
 
5
Esta estrategia de mantenimiento está basado en detectar y minimizar las causas de las fallas en 
las máquinas. Su objetivo es maximizarla vida operativa de la unidad. Esencialmente consiste en 
la detección y corrección de las causas que son causantes de la degradación del funcionamiento o de 
los materiales del sistema y, por lo tanto, potenciales de inicio de fallas. La hipótesis base del 
mantenimiento proactivo es aumentar la vida de los componentes de las máquinas manteniendo los 
parámetros que son la raíz de los problemas dentro delímites aceptables. 
 
Por ejemplo, si se quiere aumentar la vida útil de los rodamientos se debe controlar las principales 
causas que disminuyen dicha vida: 
 
(i) contaminación o degradación del lubricante 
(ii) fuerzas adicionales a las de diseño sobre ellos (generados por desalineamientos, 
distorsión de la carcasa, por fuerzas y momentos que ejercen las cañerías, pulsaciones de presión por 
bajo flujo, desbalanceamiento de rotores, fuerzas dinámicas en engranajes, etc.) 
 
El aumento de la vida productiva como resultado de la aplicación de esta estrategia, disminuye 
significativamente los costos de mantenimiento y aumenta la producción de la planta. 
Corrientemente las técnicas utilizadas para esta estrategia son una extensión natural de aquellas 
utilizadas en un programa de mantenimiento predictivo. 
 
 
 
VIDA DE LOS RODAMIENTOS 
 
 
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, 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. 4 muestra la forma de la distribución estadística de la vida de los 
rodamientos. 
 
 
 
6
 
FIG 4. Distribución estadística de la vida de los rodamientos(catálogo Timken) 
 
 
 
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 
 
 
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 
 
 
7
introdujo ISO 281/1, la vida del rodamiento considerando estos efectos es: 
 
Lna = (a1)(a2)(a3)(L10) 
 
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 
a2 = Factor de ajuste por el material 
a3 = Factor de ajuste por las condiciones de funcionamiento. 
 
SKF ha sustituido en la ecuación anterior los factores a2 y a3 por un solo factor a23 combinado 
para el material y la lubricación. De esta manera la fórmula anterior queda: 
 
Lna = (a1)(a23)(L10) (2) 
 
 
Para condiciones de lubricación limpias, SKF presenta en el manual de rodamientos, el gráfico de 
la fig. 5 para obtener los valores de a23 para diferentes valores de la relación de viscosidad κ 
 
 
κ = Relación de viscosidades = ν/ν1 
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, ver fig. 6. Este diagrama es válido para aceites minerales y grasas basadas en 
aceites minerales (viscosidad del aceite base en la grasa). 
 
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. 
 
TABLA Nº 1. Causas comunes por la que se sobrecargan los rodamientos. 
 
- Desbalanceamiento de rotores. 
- Desalineamiento de acoplamientos 
- Distorsión de la carcasa 
- Transmisión por correas desalineadas 
- Correas sobre-tensadas 
- Bombas centrífugas trabajando fuera de su caudal nominal 
- Apriete inadecuado del rodamiento en el eje. 
 
 
 
8
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) 
 
 
 
FIG.5. a) Factor a23 en la vida del rodamiento 
b) Viscosidad requerida para aceites y grasas minerales 
 
 
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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 puede 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 
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. 1,: 
 
• 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. 
 
 
 
 
 
FIG. 1. Origen de las vibraciones medidas en una máquina. 
 
 
 
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1. Análisis frecuencial o espectral 
 
El punto de partida del diagnóstico de fallas en máquinas rotatorias es en general 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 
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. 
 
Fig. 2 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. 
 
Esta figura ilustra la vibración global o total captada por un sensor de vibraciones la cual está 
compuesta por tres componentes: una componente de frecuencia f1 = 1 x rpm1 y amplitudpico V1 
debido al desbalanceamiento residual de la rueda 1; otra componente de frecuencia f2 = 1x rpm2 y 
amplitud pico V2 debido al desbalanceamiento residual de la rueda 2 y una tercera componente de 
frecuencia f3 = 12x rpm2 y amplitud pico V3 generada por el engrane (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 vibración global o total). La vibración global deja de tener una forma 
sencilla, sobretodo en máquinas que se generan vibraciones por muchas causas. 
 
Analizando la forma de onda de la vibración global o total, ver fig. 2, 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 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 por los 
analizadores digitales de vibraciones en un gráfico amplitud versus frecuencia, llamado espectro 
vibratorio. 
 
Así para el ejemplo mostrado en fig. 2 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 
 
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 
 
 
 
11
 
 
FIG 2. Vibraciones normales generadas en una caja reductora de una sola etapa. 
 
 
 
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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 analista de vibraciones 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 cuales son las fallas que 
espera detectar en ella. 
 
Para responder lo anterior es necesario conocer: 
 
- como funcionan las máquinas que va a analizar 
- que elementos tiene la máquina en su interior 
- cuales fallas espera diagnosticar a través del análisis de vibraciones 
- que síntomas le permite 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, ¿como va a diagnosticar si no sabe ni siquiera que existe el 
problema?. ¿Es suficiente conocer que existe el problema? No, pues puede saber que existe el 
problema de cálculos , 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 como 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. 
 
 
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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.3. Frecuencias características de fallas en rodamientos. 
 
 
 
 
 
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SISTEMA AVANZADO DE MONITOREO FLEXIBLE, SIAMFLEX 
 
SIAMFLEX es un sistema de monitoreo, vigilancia y diagnóstico el cual se personaliza para la 
máquina especifica en la que se va a instalar, con el objetivo de considerar sus peculiaridades 
propias. Así, SIAMFLEX-PALAS es el primer sistema especifico para las palas de la minería, a 
diferencia de otros sistemas de monitoreo que son para máquinas rotatorias en general. 
SIAMFLEX-PALAS es un sistema de canales múltiples que puede monitorear simultáneamente las 
vibraciones de las transmisiones de levante, empuje-recogida y giro, las temperaturas en los 
rodamientos de la máquina, las deformaciones (mediante strain-gauges) de puntos críticos de la 
estructura, las aceleraciones angulares de los motores principales y variables de operación. 
 
 
(a) (b) 
 
Figura 1. a) Transformada Tiempo Frecuencia, TTF 
 b) Transformada Revolución Ordenes, TRO 
 
SIAMFLEX-PALAS ofrece capacidades de análisis sin precedente, al monitorear las vibraciones, 
aceleraciones angulares y esfuerzos mientras la pala está trabajando. Esto evita la pérdida de 
producción del procedimiento tradicional, el cual consiste en efectuar las mediciones con el balde 
vacío. Por otro lado, la transmisión de datos en forma inalámbrica que utiliza el sistema evita los 
riesgos que le pudiera ocurrir alpersonal que realiza las mediciones con la máquina moviéndose. 
 
SIAMFLEX-PALAS está compuesto de dos módulos: SIAMFLEX-VIGILANCIA y SIAMFLEX-ANALISIS. 
 
 SISTEMA SIAMFLEX-VIGILANCIA 
El sistema SIAMFLEX vigilancia tiene como funciones básicas las siguientes: 
i. Monitorear en forma continua y simultánea las vibraciones en los descansos de las transmisiones 
de la pala (y en otros puntos de interés) y/o los esfuerzos (strain gauges) en puntos críticos de la 
estructura. En todo instante se estará controlando si los valores que miden los sensores superan 
valores de alarmas preestablecidos por el usuario. 
Cuando se supera un valor de alarma se ejecutan las siguientes acciones: 
• Se alerta al operario a través de una bocina sonora y/o una luz roja. 
• Se guarda automáticamente datos para su posterior análisis. 
ii. Recolección periódica de datos. El sistema recolecta en forma automática datos de las 
variables monitoreadas y de los tacómetros, en tiempos preestablecidos por el usuario. 
Esto permitirá formar una base de datos históricos. 
 
 
 
 
15
 
Figura 2. Control del computador en la pala y rescate de datos en forma inalámbrica 
 
 
SISTEMA SIAMFLEX- ANÁLISIS 
 
SIAMFLEX-ANALISIS (® Universidad de Concepción) es un programa de análisis sin precedente 
que permite analizar los datos capturados de vibración, temperatura, variación de las velocidades 
de rotación y esfuerzos en la pala. 
 
 
Función configuración jerárquica 
 
 
Las diferentes palas a ser monitoreadas son integradas por el programa en la forma de una 
estructura en árbol típica, como se muestra en la figura 3. Esta figura muestra la configuración 
de puntos para el espectro vibratorio en ambos sentidos de giro de la transmisión: CW y CCW, 
de las formas de onda y de la forma que varía la velocidad de rotación en el tiempo (TACO). 
 
 
Técnicas de procesamiento de las vibraciones 
 
Las técnicas actualmente disponibles para analizar las vibraciones medidas son: 
 
Adaptador de red 
inalámbrica 
Computador 
portátil 
Operación con rescate periódico de datos 
PC de 
supervisión 
Punto de acceso 
Internet 
Red fija 
Operación en línea 
Otros 
- Corriente 
eléctrica 
- Ultrasonido 
- Etc. 
Strain gauges
en la estructura 
para controlar 
esfuerzos en sus 
puntos críticos 
Acelerómetros
en las 
transmisiones 
principales para la 
detección 
incipiente de fallas
Sensores
Equipo de adquisición y 
procesamiento de datos y PC 
controlador 
Adaptador de red 
inalámbrica 
RF 2.4 GHz 
 
 
16
 
 Espectro en órdenes 
 
 Análisis espectral FFT en un periodo de tiempo seleccionado por el usuario 
 
 Espectros en cascada 
 
 Forma de la onda 
 
 Forma en que varía la velocidad de rotación de las transmisiones durante la medición 
de las vibraciones. 
 Transformadas TRO 
 
 
 
 
Figura 3. Organización jerárquica de los datos 
 
 
 
 
 
17
 
Figura 4. Análisis de la forma extendida de la onda. 
 
 
 
 
Figura 5 . Espectros en órdenes (en dos rangos de frecuencia) del punto 1 de medición 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FFT
velocidadforma de onda 
 
 
18
 
 
 
 
Figura 6. TRO de las vibraciones mostradas en Fig. 13. 
 
 
Figura 7. Mediciones de esfuerzos en el A-Frame mediante srain-gauges. 
 
 
Medición de deformaciones mediante strain-gauges
- Se registra deformaciones en el A-Frame y velocidad de rotación del motor de 
levante en forma simultánea.
Transiente. Frec. = 0,8 Hz.
 
 
19
 
 
 
 
 
 
20
 
 
 
 
 
 
 
21
 
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. 
 
 
 
 
 
 
 
Hambruna de la bomba o stal
 
- Se produce cuando se trabaja muy por 
debajo de su flujo nominal. El fluido se 
desprende del alabe y no llena completamente el 
impulsor. 
- Genera vibraciones a 1Xrpm de amplitud 
muy variable y muy alta que pueden llegar a ser 
destructivas