Medida de fase

La fase es un parámetro íntimamente relacionado con la vibración, ya que aparece en la realización de los equilibrados, la detección de resonancias y en el diagnóstico de averías. Definiremos el concepto de fase de dos formas diferentes para una mejor comprensión:

  • Es el tiempo de adelanto o retraso que tiene una onda vibratoria respecto a otra de igual período o con respecto a una marca de referencia. La frecuencia de ambas ondas vibratorias y de la marca de referencia han de ser iguales.
  • Físicamente, la fase es el movimiento relativo que tiene un punto de la máquina con respecto a otro.

La aplicación práctica de las lecturas de fase en el diagnóstico de averías está en la diferenciación de problemas mecánicos que se manifiestan espectralmente de la misma forma, como son: el desequilibrio, la excentricidad, el eje deformado, la desalineación, las holguras, la falta de rigidez en la bancada y la resonancia armónica.

Veamos diferentes tecnologías aplicables a la medida de fase.

 

Pulso tacométrico

Para realizar lecturas de fase utilizando un pulso tacométrico es necesario lo siguiente: un analizador monocanal con entrada TTL y con filtro, un sensor de vibración, un pulso tacométrico generado por un fototaco o un taco magnético y una marca de referencia, que para el primer caso será una cinta reflectante y para el segundo un chavetero. Para la realización de la medida se coloca el sensor en el punto que se desea analizar y se orienta el tacómetro hacia la cinta reflectante para obtener el pulso tacométrico. La salida del tacómetro se conecta a la entrada TTL del analizador y el sensor a su entrada de vibración. La señal TTL determina la frecuencia que se desea filtrar y el usuario determina el ancho de la banda de frecuencia a través del analizador. El analizador presentará en pantalla directamente el posicionamiento del máximo de vibración de la señal filtrada con respecto a la marca de referencia.

El gráfico de la Figura 34 permite interpretar claramente el cálculo de la fase realizado en el analizador monocanal. El cálculo es una simple regla de tres que da como resultado la siguiente ecuación:

La ventaja más destacable del tacómetro de infrarrojos o luz visible es la fiabilidad, la repetibilidad y la rapidez en la realización de las lecturas siendo el principal inconveniente la necesidad de parar la máquina para la colocación de la cinta refIectante. Este es un inconveniente que no presentan los tacómetros magnéticos.

 
Figura 34: Cálculo de la fase con marca de referencia.

 

Lámpara estroboscópica

Las lecturas de fase con lámpara estrobocópica se pueden realizar mediante dos técnicas. La primera es totalmente análoga a la del pulso tacométrico, en este caso la lámpara actúa como un generador de pulso a la frecuencia que desea el usuario, normalmente la velocidad de giro del eje. La lámpara dispone de una salida que envía el pulso TTL al analizador. Para que el pulso se genere siempre en el mismo instante de cada giro del eje, ha de congelarse la imagen del eje siempre en la misma posición. Para congelar la imagen siempre en la misma posición hay que fijarse en marcas claras del eje o en la chaveta y mantener el eje en la misma posición a lo largo de todas las mediciones de fase. El valor de la lectura de fase aparecerá en la pantalla del analizador al igual que ocurre con el pulso tacométrico.

La segunda técnica de lectura de fase no presenta la lectura de fase en el analizador, sino que se visualiza según la posición del eje al congelarlo la lámpara estroboscópica, en este caso la lámpara no envía ningún tipo de señal al analizador. La cadena es la siguiente, el analizador filtra la señal del sensor a la frecuencia fijada por el usuario, cada vez que el analizador detecta el máximo de vibración envía una señal a la lámpara para que emita un destello. Estos destellos tienen la frecuencia de giro del eje, por lo que el eje se observa congelado. Tomando como referencia un punto fijo, se mide la fase como el posicionamiento de una marca de eje con respecto a la referencia fija.

La ventaja de la lámpara es que no hay necesidad de parar la máquina para colocar la cinta reflectante sobre el eje y el inconveniente es que se requiere mayor tiempo y es menos precisa la lectura que la realizada con el fototaco.

 

Analizador multicanal

Las medidas con analizadores multicanales (dos canales como mínimo) consisten en realizar al menos dos lecturas de vibración con dos sensores simultáneamente y, comparar sus ondas en el tiempo. De la comparación se deducirá la fase de una de las medidas con respecto a la otra. Fijando un sensor en uno de los puntos del sistema y colocando otro sensor en los puntos de interés podemos realizar lecturas de fase relativas al sensor fijo. La principal ventaja de este método, además de su rapidez, es que no requiere la utilización de fototaco o de lámpara estroboscópica. Esta técnica suele utilizarse para análisis ODS (simulación de la deformación en funcionamiento) y análisis modal.

 

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