¿Qué es la demodulación?

La demodulación puede explicarse mediante el siguiente ejemplo: supongamos que tenemos un rodamiento con un defecto en la pista exterior, tal y como se observa en la Figura 1. Cada vez que una bola pasa sobre el defecto, genera un pequeño impacto que oímos como un "clic". Si, por ejemplo, la BPFO (frecuencia de deterioro de la pista exterior) del rodamiento es 6,2, es decir, pasan 6,2 bolas sobre el defecto en cada revolución del eje, tendremos 6,2 "clics" por revolución. Si medimos la vibración en este rodamiento durante una revolución completa del eje obtendremos una forma de onda como la representada en color azul en la Figura 2.  
Figura 1: Defecto en la pista exterior de un rodamiento

Al analizar mediante el espectro la vibración que genera este rodamiento (ver Figura 3), encontramos picos armónicos de la BPFO, es decir, a una frecuencia igual a 6,2 veces la velocidad de rotación del eje. Dichos picos están directamente relacionados con este defecto en el rodamiento. Sin embargo, la señal de vibración contiene más información, tal y como podemos ver en el espectro estándar, y por tanto, surge la pregunta: ¿Qué es esa otra información?.

El impacto que se genera cuando cada bola del rodamiento encuentra una discontinuidad, es el mismo que el rodamiento hace cuando se le golpea con un martillo, de forma similar a una campana golpeada por un martillo. La estructura, formada por el rodamiento, su caja y el eje de la máquina, todos ellos en conjunto actúan como una campana en resonancia. El sonido que hace cuando una bola golpea el defecto se corresponde con una determinada frecuencia, denominada frecuencia natural o frecuencia de resonancia, que es típicamente una frecuencia alta, en un rango entre 1 y 20 kHz dependiendo de la masa y la dureza de la estructura del rodamiento, y no queda sólo concentrada en algunas frecuencias en particular, sino en bandas de frecuencias. Esta frecuencia de resonancia es una propiedad de la estructura y no es afectada por cuantas veces o como de intenso sea el impacto.

Teniendo esto presente, podemos ver desde otro punto de vista la vibración asociada a este defecto: considerando que el rodamiento o "campana" está sonando todo el tiempo y cuando el defecto es golpeado por la bola este simplemente sonará más fuerte. Este efecto de variación en la amplitud de la frecuencia natural se conoce como modulación de amplitud y se puede apreciar claramente en la Figura 2, donde la frecuencia natural actúa como señal portadora y la señal BPFO actúa como señal modulada.

El proceso de demodulación consiste en obtener a partir de la vibración original de la Figura 2 una nueva señal que contenga únicamente la señal modulada, tal y como se representa en la Figura 4. Esta nueva señal también se conoce como envolvente de la señal original. El espectro de la señal demodulada se denomina espectro de demodulación (ver Figura 5) y contiene picos armónicos a la frecuencia de "campaneo" (BPFO) de la señal de vibración original.

En resumen, podemos ver en dos lugares diferentes y de dos maneras diferentes los efectos de las bolas golpeando un defecto en una pista. Una se puede interpretar como el número de impactos por revolución del eje: si 6,2 bolas golpean el defecto por revolución del eje podemos ver un pico en el espectro de vibración con frecuencia 6,2xRPM (BPFO). Otra manera es verlo en términos de frecuencia resonante de la carcasa del rodamiento: el sonido del armazón del rodamiento es más fuerte 6,2 veces por revolución del eje y si demodulamos la señal tendremos un pico en 6,2xRPM (BPFO).

Por lo tanto, existen esencialmente dos caminos diferentes para llegar a ese 6,2xRPM (BPFO), el cual nos dice que se está desarrollando un problema en el rodamiento.

 

 
Figura 2: Forma de onda registrada en el rodamiento defectuoso   Figura 4: Forma de onda demodulada

 

 
Figura 3: Espectro estándar   Figura 5: Espectro de demodulación

 

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