Diagramas Polares para Balanceo y Análisis de Vibraciones

Diagramas Polares para Balanceo y Análisis de Vibraciones
"Debido a la necesidad de usar el método en el
ámbito industrial, fue necesario implementar un
equipo de adquisición de datos portátil, basado en
una Laptop y una tarjeta externa. Se eligieron los
productos de National Instruments."
- Eduardo Murphy Arteaga, Certificación del Vibration Institute: 0002-0517B
El Reto:
Crear un sistema portátil de análisis de vibraciones por medio de diagramas polares
La Solución:
Lea el Caso
de Estudio
Completo
Usar una laptop, tarjetas de adquisición de datos de National Instruments y las librerías disponibles para crear un sistema en VisualBasic portátil y
con la capacidad de expansión.
Autor(es):
Eduardo Murphy Arteaga - Certificación del Vibration Institute: 0002-0517B
Introducción:
El método de balanceo modal utilizado en bancadas de apoyos flexibles tiene la ventaja de amplificar las amplitudes de vibración durante el paso de las
velocidades críticas y revela claramente el tipo y magnitud de desbalance presente: estático y/o dinámico. La calidad de balanceo obtenida cumple o es
mejor que la establecida por la norma ISO 1940, en grado 2.5 (calidad turbina)
Este método también es de gran utilidad en la industria y es aplicable a equipos cuyas aceleraciones o desaceleraciones sean relativamente bajas ya sea
por alta inercia o un control de velocidad variable. Como ejemplos podemos mencionar turbinas, centrífugas y motores accionados por variadores de
velocidad. Además del balanceo modal, el método permite ubicar las frecuencias naturales de los equipos en relación con las frecuencias de operación.
Este hecho es importante ya que se han detectado problemas de resonancias alguna frecuencia natural coincide o es cercana a la velocidad de
operación.
Desarrollo:
Desde 1990, hemos empleado el método de balanceo modal y generado diagramas polares usando computadoras de escritorio y tarjetas internas de
conversión A/D para balancear rotores en nuestras bancadas.
Debido a la necesidad de usar el método en el ámbito industrial, fue necesario implementar un equipo de adquisición de datos portátil, basado en una
Laptop y una tarjeta externa. Se eligieron los productos de National Instruments por las siguientes razones:
1. La precisión de la conversión A/D es cercana al 1% aún cuando la tarjeta no ha sido calibrada.
2. Se cuenta con 8 canales análogos en la DAQ-Pad 1200 y 16 canales en las tarjetas de la serie “E”.
3. La conexión a la computadora es mediante puerto paralelo, tarjeta PCMCIA y más recientemente a través del puerto USB. Esta última opción tiene la
ventaja de emplear solamente 4 conductores lo que lo hace adecuado para el manejo semirudo en campo.
4. Cuentan con contadores y bases de tiempo de precisión que permiten controlar la adquisición de las señales mediante pulsos de sincronización
externos, como los generados por detectores ópticos que “observan” el paso de una cinta reflejante colocada en un rotor.
5. Costo moderado y definitivamente mucho menor que el de un equipo dedicado.
6. Facilidad para programar en Visual Basic.
7. Flexibilidad de modificación y adecuaciones del software.
Resultados:
El programa fue elaborado en Visual Basic y emplea las DLL´s distribuidas en forma gratuita por National Instruments.
Las señales de vibración pueden provenir de sensores de desplazamiento, velocidad o aceleración. En caso de emplear cualquiera de estos dos últimos,
la señal puede integrarse una o dos veces mediante el software para obtener gráficas en función del desplazamiento. También es posible trabajar en el
sistema Inglés o métrico.
Para sincronizar la captura de las señales se emplea una señal TTL proveniente de un detector óptico que genera un pulso cada vez que una marca de
cinta reflejante y adherida al rotor pasa frente a él.
El pulso proveniente del detector también se emplea para calcular la velocidad de giro de la máquina.
Las gráficas muestran el descenso de velocidad a partir de 1422 RPM de un rotor de 125 HP montado en una de nuestras bancadas de balanceo.
Durante el descenso de velocidad se retira la banda de impulsión así que no hay fuerzas externas sobre el rotor que afecten las amplitudes registradas
en los apoyos.
El segundo modo de vibración (desbalance cruzado) es claramente visible y está representado por los círculos mayores: En el Canal 1 la amplitud
máxima se manifiesta aproximadamente a 120 , mientras que en el canal 2 se observa alrededor de los 310.
El primer modo de vibración (desbalance tipo estático) es de menor amplitud y las amplitudes máximas se registran alrededor de 240.
Como se aprecia en las figuras, la amplitud máxima alcanzada al cruce de las velocidades críticas es 4 veces mayor que la registrada al inicio de los
círculos. Es esta amplificación la que permite realizar balanceos de precisión con relativa facilidad.
Conclusiones:
1. El equipo desarrollado cumple con las características de portabilidad, precisión y costo moderado.
2. Actualmente estamos ampliando la capacidad para el graficado de 4 o más canales. Esto es útil particularmente en turbogeneradores ya que se
requiere graficar la vibración síncrona de la turbina y generador en forma simultánea.
Creemos que este tipo de soluciones puede aplicarse con ventaja en los mercados latinoamericanos ya que satisfacen la mayoría de los requerimientos
técnicos a un costo accesible para el profesionista independiente.
Información del Autor:
Eduardo Murphy Arteaga
Certificación del Vibration Institute: 0002-0517B
Nivel II. MURPHY & PÉREZ, AP 141-5, Las Palmas
Cuernavaca Morelos 62051
México
Tel: 527) 326 1482
[email protected] (mailto:[email protected])
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www.ni.com
Panel frontal del programa de adquisición y graficado polar para dos canales.
Legal
Este caso de estudio (este "caso de estudio") fue desarrollado por un cliente de National Instruments ("NI"). ESTE CASO DE ESTUDIO ES PROPORCIONADO
"COMO ES" SIN GARANTÍA DE NINGUN TIPO Y SUJETO A CIERTAS RESTRICCIONES QUE SE EXPONEN EN LOS TÉRMINOS DE USO EN NI.COM.
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