Nuevos applets de BK Connect para posprocesamiento

En este artículo exploramos una aplicación potencial en la que combinamos un analizador portátil Modelo 2250 con un applet BK Connect para el posprocesamiento de ensayos periódicos de maquinaria rotativa. El Modelo 2250 es una solución altamente portátil para medidas de campo y proporciona una indicación sencilla de ensayo aprobado/no aprobado. Se complementa con el Applet de postanálisis de órdenes Modelo 8490-G de BK Connect, para analizar más en detalle los ensayos no aprobados.

Es habitual utilizar medidas de vibraciones como método de seguimiento del estado de la maquinaria rotativa. En las grandes instalaciones se suele utilizar una monitorización permanente y continua. En cambio, si la maquinaria está muy dispersa o es móvil, puede ser más práctico realizar medidas periódicas de vibraciones con la ayuda de un analizador de vibraciones portátil. El Modelo 2250 se adapta de forma ideal a este tipo de aplicaciones y permite hacer ensayos de toda clase de máquinas rotativas, desde un ventilador de sobremesa hasta un motor de helicóptero.

Si se le instala el módulo de análisis FFT BZ-7230, el Modelo 2250 se puede configurar para hacer medidas sencillas tipo aprobado/no aprobado durante pruebas de funcionamiento de máquinas rotativas. Es posible definir varias ventanas de tolerancia, cada una de las cuales especifica un criterio de nivel para un determinado rango de frecuencia. De este modo, resulta muy cómodo definir criterios para la vibración a diferentes velocidades de la máquina durante las pruebas. Una vez que se han configurado las ventanas de tolerancia para una máquina y una prueba concretas, la configuración completa puede guardarse como una plantilla y protegerse mediante una contraseña. Esta plantilla puede compartirse de forma segura con los distintos técnicos a cargo de las pruebas de campo. Así, se pueden obtener resultados inequívocos en las pruebas sin ser un especialista en ensayos de ruido y vibraciones.

Una prueba de funcionamiento del tipo anterior, efectuada con el Modelo 2250, da un resultado de aprobado o no aprobado de forma rápida y sencilla; ahora bien, eso tampoco da mucho margen de diagnóstico. Si una máquina se sale de los límites en una o más ventanas de tolerancia, se puede recurrir a un análisis adicional con el Applet de postanálisis de órdenes de BK Connect para determinar la causa y emprender acciones bien informadas. 

Para poder analizar nuestras medidas en BK Connect, primero es preciso habilitar la grabación de señal en el Modelo 2250. Con la Opción de grabación de señales BZ-7226, el Modelo 2250 puede configurarse para grabar toda la medida como un archivo wave de 24 bits a 48 kHz. Si queremos añadir medidas de rpm, se puede conectar la Sonda para tacómetro láser CCLD Modelo 2981 al Modelo 2250. Los valores de rpm se muestran en tiempo real y se incorporan automáticamente al archivo wave para posprocesamiento. Con estas adiciones, ya estamos listos para hacer un análisis de órdenes de las medidas en BK Connect.

Ahora bien, ¿para qué sirve el análisis de órdenes? El análisis de órdenes relaciona nuestras medidas con las revoluciones, la velocidad de giro y los órdenes armónicos de las piezas giratorias de la máquina objeto del ensayo. Los sistemas mecánicos con elementos giratorios reciben fuerzas de excitación periódicas con una frecuencia fundamental que va siguiendo a la frecuencia de rotación. Estas fuerzas de excitación producen a su vez señales periódicas de respuesta; es decir, señales con contenido en una frecuencia fundamental (rotacional) y en sus armónicos. Las técnicas de análisis de órdenes permiten extraer esos órdenes armónicos de las señales de respuesta, lo que aporta información adicional sobre las causas de los fenómenos de ruido y vibración que se producen en el sistema objeto del ensayo. 

El applet de Postanálisis de órdenes Modelo 8490-G de BK Connect ofrece plantillas tanto para la extracción de órdenes a partir de un análisis FFT como para hacer análisis de tracking de órdenes con remuestreo digital. Estas técnicas se explican más adelante, junto con sus principales ventajas e inconvenientes. Por supuesto, BK Connect permite analizar una misma medida por separado con ambas técnicas. No hace falta elegir una u otra en el momento de hacer la medición.

Una extracción de órdenes a partir de un análisis FFT de unas medidas de funcionamiento muestra la relación que existe entre los espectros de frecuencia y las rpm. En este análisis, se calcula un multibuffer de los espectros de frecuencia FFT para cada intervalo de velocidad (a partir de una señal tacométrica). Como los espectros se presentan en términos de frecuencia, este análisis tiene la ventaja de que resulta familiar a los usuarios acostumbrados a hacer análisis de frecuencia sencillos. Además, los parámetros más llamativos de las medidas se pueden relacionar fácilmente con sucesos audibles. Los componentes de frecuencia constante, como las resonancias estructurales, pueden identificarse fácilmente en un gráfico de contorno, en el que aparecen como líneas verticales a frecuencias fijas. El inconveniente es que, como cada corte del espectro representa un rango de velocidades, los componentes de los órdenes aparecen difuminados y resulta difícil separar los órdenes más altos, especialmente en caso de barridos rápidos durante la prueba. 

En cambio, en un análisis de tracking de órdenes, la señal de medida se remuestrea en función de la velocidad de rotación de la máquina, utilizando para ello la señal del tacómetro. De este modo, se obtiene un número constante de muestras por revolución. La transformada de Fourier de esta señal remuestreada nos proporciona el espectro de órdenes. En el eje X se representan los órdenes armónicos referidos a la velocidad de rotación fundamental del sistema, no a la frecuencia en Hz. En el gráfico de contorno, los órdenes y los componentes interarmónicos aparecen como líneas verticales nítidas. Análogamente, los componentes de frecuencia constante, como las resonancias estructurales, siguen curvas hiperbólicas. Los componentes de los órdenes no aparecen difuminados y es posible identificar los órdenes armónicos superiores. Cuando este análisis se combina con otros datos conocidos del sistema objeto del ensayo, como el número de aspas de un ventilador o el número de dientes de un engranaje, se puede obtener información sobre las relaciones entre las piezas del sistema y los componentes de los órdenes, lo que ayuda a diagnosticar problemas. 

Este artículo es una brevísima introducción a la teoría y las aplicaciones del análisis de órdenes y el tracking de órdenes. El análisis prosproceso en BK Connect de las medidas de vibraciones realizadas con el Modelo 2250 amplía enormemente la potencia de diagnóstico. Se pueden obtener beneficios similares combinando con otros applets de BK Connect las medidas manuales realizadas con los Modelos 2250 o 2270. En todos los casos, con la comodidad de hacer las medidas de campo con un analizador portátil.

Las técnicas de análisis permiten extraer esos órdenes armónicos de las señales de respuesta, lo que aporta información adicional sobre las causas de los fenómenos de ruido y vibración que se producen en el sistema objeto del ensayo. 
El applet de Postanálisis de órdenes Modelo 8490-G de BK Connect ofrece plantillas tanto para la extracción de órdenes a partir de un análisis FFT como para hacer análisis de tracking de órdenes con remuestreo digital. Estas técnicas se explican más adelante, junto con sus principales ventajas e inconvenientes. Por supuesto, BK Connect permite analizar una misma medida por separado con ambas técnicas. No hace falta elegir una u otra en el momento de hacer la medición.

Una extracción de órdenes a partir de un análisis FFT de unas medidas de funcionamiento muestra la relación que existe entre los espectros de frecuencia y las rpm. En este análisis, se calcula un multibuffer de los espectros de frecuencia FFT para cada intervalo de velocidad (a partir de una señal tacométrica). Como los espectros se presentan en términos de frecuencia, este análisis tiene la ventaja de que resulta familiar a los usuarios acostumbrados a hacer análisis de frecuencia sencillos. Además, los parámetros más llamativos de las medidas se pueden relacionar fácilmente con sucesos audibles. Los componentes de frecuencia constante, como las resonancias estructurales, pueden identificarse fácilmente en un gráfico de contorno, en el que aparecen como líneas verticales a frecuencias fijas. El inconveniente es que, como cada corte del espectro representa un rango de velocidades, los componentes de los órdenes aparecen difuminados y resulta difícil separar los órdenes más altos, especialmente en caso de barridos rápidos durante la prueba. 

En cambio, en un análisis de tracking de órdenes, la señal de medida se remuestrea en función de la velocidad de rotación de la máquina, utilizando para ello la señal del tacómetro. De este modo, se obtiene un número constante de muestras por revolución. La transformada de Fourier de esta señal remuestreada nos proporciona el espectro de órdenes. En el eje X se representan los órdenes armónicos referidos a la velocidad de rotación fundamental del sistema, no a la frecuencia en Hz. En el gráfico de contorno, los órdenes y los componentes interarmónicos aparecen como líneas verticales nítidas. Análogamente, los componentes de frecuencia constante, como las resonancias estructurales, siguen curvas hiperbólicas. Los componentes de los órdenes no aparecen difuminados y es posible identificar los órdenes armónicos superiores. Cuando este análisis se combina con otros datos conocidos del sistema objeto del ensayo, como el número de aspas de un ventilador o el número de dientes de un engranaje, se puede obtener información sobre las relaciones entre las piezas del sistema y los componentes de los órdenes, lo que ayuda a diagnosticar problemas. 

Este artículo es una brevísima introducción a la teoría y las aplicaciones del análisis de órdenes y el tracking de órdenes. El análisis prosproceso en BK Connect de las medidas de vibraciones realizadas con el Modelo 2250 amplía enormemente la potencia de diagnóstico. Se pueden obtener beneficios similares combinando con otros applets de BK Connect las medidas manuales realizadas con los Modelos 2250 o 2270. En todos los casos, con la comodidad de hacer las medidas de campo con un analizador portátil.