Una lectura aislada dice cuánto vibra una máquina en ese instante. Un diagnóstico defendible explica qué cambió, en qué dirección, a qué frecuencia, bajo qué condición operativa y qué otra evidencia confirma la hipótesis.
Canales de análisis
- Medir no es diagnosticar
- Baseline y tendencia
- Desplazamiento, velocidad y aceleración
- Selección del sensor
- Montaje y puntos de medición
- Forma de onda, FFT y envolvente
- RPM, Hz y órdenes
- Firmas mecánicas
- Frecuencias de rodamientos
- Causas eléctricas
- ISO e IEC sin falsos límites
- Flujo de decisión
- Plan de ruta predictiva
- Limitaciones y confirmación
- Preguntas frecuentes
01Medir vibración no equivale a diagnosticar
Todo motor vibra: fuerzas electromagnéticas, pequeñas excentricidades, rodamientos, ventilador, transmisión y proceso generan movimiento. El análisis predictivo busca cambios coherentes y repetibles antes de que se conviertan en falla funcional. La amplitud global ayuda a priorizar, pero rara vez identifica por sí sola la causa.
¿Cambió la condición?
Compara el valor actual con baseline, tendencia y alarmas válidas para esa máquina.
¿Dónde se origina?
Contrasta lado acople/no acople y direcciones horizontal, vertical y axial.
¿Qué mecanismo explica la firma?
Relaciona frecuencia, fase, forma de onda, carga, velocidad y síntomas de proceso.
¿Con qué urgencia actuar?
Usa tasa de cambio, criticidad, consecuencias y evidencia confirmatoria; no una fecha mágica.
02Baseline y tendencia: la máquina es su mejor referencia
El baseline es un conjunto de datos representativos de condición saludable, no una sola medición tomada al azar. Debe registrarse después de estabilizar la máquina y documentar velocidad, carga, temperatura, configuración, lubricación y estado del proceso. Si el motor trabaja a varias velocidades o cargas, necesita baselines por régimen.
- Repita geometría: mismo punto, dirección, sensor, montaje, rango y tiempo de adquisición.
- Registre contexto: rpm real, carga/corriente, caudal o presión, temperatura y eventos de mantenimiento.
- Conserve más que el overall: forma de onda, espectro, envolvente y parámetros de configuración permiten reanalizar.
- Rebase con trazabilidad: después de alineación, cambio de rodamiento o modificación de proceso, no borre el historial; marque una nueva época.
La tendencia debe distinguir una subida sostenida de una excursión causada por carga o montaje. Observe nivel, pendiente y aceleración del cambio. Un valor todavía “aceptable” que crece rápido puede merecer más atención que un valor estable históricamente alto. ISO 17359 propone estructurar el programa desde modos de falla, técnicas, criterios y acciones, no desde la compra del instrumento.
03Desplazamiento, velocidad y aceleración
Las tres magnitudes describen el mismo movimiento desde perspectivas distintas. En una señal sinusoidal, derivar desplaza el énfasis hacia frecuencias altas e integrar hacia frecuencias bajas. Por eso la elección modifica qué fallas resultan visibles.
| Magnitud | Unidad habitual | Zona donde aporta | Uso típico | Limitación |
|---|---|---|---|---|
| Desplazamiento | µm pico-pico | Baja frecuencia | Movimiento relativo de eje con sonda de proximidad; máquinas con cojinetes fluidos | Un acelerómetro integrado dos veces pierde calidad a muy baja frecuencia |
| Velocidad | mm/s RMS | Frecuencia baja–media | Severidad global y fallas rotacionales como desbalance o desalineación | Puede ocultar impactos tempranos de rodamiento |
| Aceleración | m/s², g pico/RMS | Media–alta frecuencia | Impactos, engranajes, resonancias y análisis de rodamientos | Muy sensible a montaje, resonancia del sensor y ruido |
“5 mm/s” y “5 mm/s pico” no son intercambiables. Para una senoide, pico = RMS·√2, pero señales reales pueden no ser sinusoidales. Etiquete unidad, detector, banda de frecuencia y ventana; de lo contrario la tendencia puede comparar magnitudes distintas.
04Selección del sensor y cadena de medición
El acelerómetro piezoeléctrico es la opción común en carcasa de rodamientos: ofrece rango amplio y robustez. Sensores IEPE requieren alimentación de corriente y acondicionamiento compatibles. Para movimiento de eje se usan sondas de proximidad; para frecuencias muy bajas pueden convenir velocímetros o acelerómetros específicos.
Señal frente a rango
Alta sensibilidad mejora señales pequeñas, pero reduce margen ante impactos fuertes. Evite saturación del sensor y del colector.
Banda utilizable
Debe incluir la firma buscada sin apoyarse en la resonancia no controlada del montaje/sensor.
Temperatura y contaminación
Verifique rango térmico, sellado, cable, compatibilidad química y áreas clasificadas.
Uniaxial o triaxial
Triaxial acelera rutas y conserva geometría; revise masa, banda y alineación de ejes.
La cadena completa incluye sensor, base, cable, alimentación, filtro antialias, muestreo y procesamiento. El rango de frecuencia máximo de un sensor no garantiza una medición válida si la base magnética, el adhesivo o la superficie introducen resonancias. Compruebe además el piso de ruido para señales de envolvente.
05Montaje y puntos axial/radial
Mida tan cerca como sea práctico del camino de carga del rodamiento, sobre metal rígido. Evite cubiertas delgadas, aletas, pintura blanda y cajas eléctricas. Marque los puntos para repetir posición y orientación: típicamente lado acople (DE) y lado no acople (NDE), con direcciones horizontal, vertical y axial.
| Montaje | Repetibilidad | Respuesta alta frecuencia | Aplicación |
|---|---|---|---|
| Espárrago roscado | Muy alta | La mejor si superficie y torque son correctos | Monitoreo permanente y diagnóstico de alta frecuencia |
| Base adhesiva | Alta | Buena con preparación y adhesivo adecuados | Puntos permanentes sin perforar carcasa |
| Base magnética | Media–alta | Menor; depende de superficie y masa | Rutas repetitivas en superficies planas ferromagnéticas |
| Punta manual | Baja | Limitada y dependiente de presión/ángulo | Cribado aproximado, no baseline fino |
- Radial horizontal/vertical: compara rigidez de soporte y capta fuerzas de giro; desbalance suele dominar radialmente.
- Axial: sensible a empuje, acoplamiento y algunas desalineaciones; mida sobre superficie que transmita movimiento axial real.
- Fase: un tacómetro o referencia angular permite separar movimientos que comparten 1X y estudiar forma modal.
06Forma de onda, espectro y envolvente
La forma de onda conserva cuándo ocurre cada evento: impactos, modulación, recorte y golpes por vuelta. La FFT separa la energía por frecuencia y facilita asociarla con velocidad, paso de álabes o defectos. La envolvente filtra una banda resonante de alta frecuencia, demodula impactos repetitivos y muestra su tasa de repetición.
La resolución de la FFT es aproximadamente Δf = 1/T, donde T es la duración del registro. Más líneas sin aumentar tiempo no siempre separan picos próximos. Use ventana coherente con la señal, muestreo suficiente y antialias. Para velocidad variable, el análisis por órdenes o remuestreo angular evita que los picos se “emborronen”.
07De rpm a Hz y de Hz a órdenes
Ejemplo a 1.780 rpm: fr = 1.780/60 = 29,67 Hz. Un pico a 59,33 Hz corresponde a 2X; uno a 178 Hz, a 6X. Si la velocidad cae a 1.740 rpm, 1X pasa a 29 Hz. Expresar el espectro en órdenes permite comparar firmas rotacionales a velocidades diferentes.
No confunda frecuencia eléctrica con velocidad mecánica. Un motor conectado a 60 Hz puede girar a 1.780 rpm por deslizamiento; su 1X mecánico es 29,67 Hz, mientras que fuerzas electromagnéticas pueden aparecer ligadas a 60 Hz, 120 Hz, frecuencia de paso de barras o bandas laterales. En VSD, además, la frecuencia de alimentación fundamental varía y aparecen componentes de conmutación.
08Firmas mecánicas: patrones que generan hipótesis
| Hipótesis | Firma orientativa | Dirección / fase | Pruebas de confirmación |
|---|---|---|---|
| Desbalance | 1X dominante, espectro relativamente limpio | Principalmente radial; fase estable | Comparar ambos apoyos, fase y cambio con velocidad; inspeccionar depósitos/álabes |
| Desalineación | 1X y 2X; pueden aparecer armónicos | Axial importante o radial según tipo; respuesta en ambos lados del acople | Alineación láser en condición térmica, fase axial, revisión de soft foot y tubería |
| Holgura mecánica | Serie de armónicos 1X, subarmónicos o impactos | Fase inestable; direccional según soporte | Torque, base, grout, pie cojo, ajuste de rodamiento; forma de onda |
| Resonancia | Gran amplificación cerca de una frecuencia natural | Cambio brusco de fase al atravesarla | Run-up/coast-down, bump test o análisis modal con control de riesgo |
| Eje doblado / excentricidad | 1X y axial; puede parecer desbalance/desalineación | Fase y patrón dependen de ubicación | Runout mecánico/eléctrico, fase, inspección geométrica |
| Rodamiento rodante | Energía HF, impactos y envolvente en frecuencias no enteras de 1X | Mayor cerca del apoyo afectado | Frecuencias del rodamiento, bandas laterales, ultrasonido, lubricación e inspección |
| Problema de proceso | Paso de álabes, cavitación/turbulencia o excitación variable | Puede dominar en máquina accionada y tubería | Correlacionar con caudal, presión, válvula y punto operativo |
La resonancia es especialmente engañosa: una fuerza pequeña puede producir gran amplitud si coincide con una frecuencia natural. Balancear sin identificar resonancia puede mover el síntoma sin eliminar la sensibilidad. Los datos de arranque/parada, cuando son seguros y repetibles, muestran picos que aparecen solo al cruzar velocidades críticas.
09Frecuencias de rodamientos y ejemplo a 1.780 rpm
La geometría del rodamiento genera tasas cinemáticas de paso. Con velocidad constante y sin deslizamiento, estas fórmulas aproximan dónde buscar defectos. El valor exacto debe obtenerse del fabricante del rodamiento y ajustarse a velocidad/contacto reales.
BPFO = (n/2)fr[1 − (d/D)cosθ]
BPFI = (n/2)fr[1 + (d/D)cosθ]
BSF = (D/2d)fr[1 − ((d/D)cosθ)²]fr: frecuencia de eje [Hz] · n: número de elementos rodantes · d: diámetro de bola/rodillo · D: diámetro de paso · θ: ángulo de contacto · FTF: jaula · BPFO: paso por pista exterior · BPFI: paso por pista interior · BSF: giro del elemento rodante.
Algunas referencias llaman “frecuencia de defecto de bola” a 2×BSF porque el defecto puede contactar ambas pistas por vuelta; documente la convención.
Ejemplo didáctico
Motor a 1.780 rpm: fr = 29,67 Hz. Suponga n = 8, d/D = 0,25 y θ = 0°. Entonces:
| Componente | Cálculo | Frecuencia | Orden aproximado |
|---|---|---|---|
| FTF | 0,5 × 29,67 × (1 − 0,25) | 11,13 Hz | 0,375X |
| BPFO | 4 × 29,67 × (1 − 0,25) | 89,00 Hz | 3,00X |
| BPFI | 4 × 29,67 × (1 + 0,25) | 148,33 Hz | 5,00X |
| BSF | 2 × 29,67 × (1 − 0,25²) | 55,63 Hz | 1,875X |
En la práctica hay deslizamiento, tolerancias y variación de contacto, por lo que el pico puede desviarse. Busque armónicos y bandas laterales: BPFI modulada por 1X puede indicar que el defecto gira entrando y saliendo de la zona cargada; BPFO suele ser más estacionaria. La envolvente detecta impactos tempranos que pueden no elevar aún la velocidad global.
10Causas eléctricas que se manifiestan como vibración
El motor convierte fuerzas electromagnéticas en fuerzas mecánicas; por eso una firma alrededor de la frecuencia de línea no es automáticamente “eléctrica”, ni toda vibración de motor es mecánica. Compare espectro con corriente, tensión, carga, deslizamiento y comportamiento al cortar energía cuando el procedimiento lo permite de forma segura.
| Fenómeno posible | Pistas espectrales | Qué contrastar |
|---|---|---|
| Fuerza electromagnética / entrehierro | Componentes relacionadas con 2× frecuencia de línea y bandas laterales | Excentricidad, tensión, corriente y respuesta con carga |
| Barras de rotor dañadas | Bandas laterales ligadas al deslizamiento alrededor de componentes eléctricas | Análisis de corriente del motor, torque/carga y prueba especializada |
| Desequilibrio de tensión/corriente | Modulación y calentamiento, no una firma única | Medición trifásica, conexiones, alimentación y carga |
| VSD | Frecuencia fundamental variable, armónicos y componentes de conmutación | Frecuencia de salida/conmutación, parámetros, cable y puesta a tierra |
| Pie cojo | Puede alterar entrehierro y elevar 1X/2× línea | Soft foot, deformación de carcasa y alineación |
Una prueba de “power down” observa qué componentes desaparecen inmediatamente con la fuerza electromagnética y cuáles decaen con la velocidad. Solo debe hacerse si el proceso y la máquina permiten una parada controlada y existe autorización; no improvise cortes. Combine vibración con análisis de corriente (MCSA), termografía y pruebas eléctricas.
11Cómo usar ISO 20816-3 e IEC 60034-14 sin inventar límites
ISO 20816-3:2022
Aplica a diversas máquinas industriales acopladas, de potencia superior a 15 kW y velocidades entre 120 y 30.000 r/min, medidas in situ. Evalúa valores en régimen y cambios de magnitud.
IEC 60034-14:2018
Especifica procedimientos y límites de aceptación para ciertas máquinas eléctricas desacopladas, bajo condiciones definidas, con altura de eje desde 56 mm y alcance indicado por la norma.
ISO 17359:2018
Guía cómo estructurar un programa de monitoreo: contexto, modos de falla, medición, criterios, diagnóstico y acciones.
ISO 13373
Sus partes cubren procedimientos, procesamiento/presentación y diagnóstico de vibraciones, incluido material específico para motores.
Además, ISO 20816-3 declara que sus criterios de magnitud global no diagnostican por sí mismos engranajes o rodamientos. Una máquina puede mantener velocidad global moderada y presentar daño temprano visible en envolvente. Use severidad global para evaluación general y técnicas específicas para modos de falla específicos.
12Flujo de decisión ante una alarma
13Plan de ruta predictiva para motores
- Jerarquice activos. Criticidad de seguridad, producción, redundancia, costo, tiempo de reparación y modos de falla dominantes.
- Cree ficha técnica. Potencia, rpm, rodamientos, acople, transmisión, VSD, puntos de operación, planos y fotografías.
- Defina puntos y nombres. DE/NDE, H/V/A, base permanente, sentido positivo y etiqueta física inequívoca.
- Configure por clase de activo. Sensor, banda, Fmax, líneas, ventana, muestras, overall y envolvente adecuados al modo de falla.
- Capture baseline. Varias rondas saludables bajo condiciones repetibles; asocie rpm, carga, temperatura y proceso.
- Establezca periodicidad. Por intervalo P–F, criticidad y tasa histórica. Aumente frecuencia tras una alerta; use monitoreo continuo donde la evolución sea rápida.
- Diseñe alarmas escalonadas. Tendencia, cambio porcentual/absoluto, límites normativos aplicables y reglas específicas por banda.
- Defina respuesta. Quién valida, qué medición avanzada se toma, tiempo objetivo, criterio de parada y canal de orden de trabajo.
- Cierre el ciclo. Registre hallazgo físico, causa raíz, acción y espectro posterior. Use falsos positivos/negativos para mejorar reglas.
Una ruta no debe convertirse en una colección de números. El informe mínimo por excepción incluye activo, condición operativa, cambio observado, evidencia, hipótesis con nivel de confianza, riesgo y siguiente acción. La revisión periódica de cobertura pregunta si los modos de falla críticos realmente dejan una señal detectable con la técnica elegida.
14Limitaciones diagnósticas y errores frecuentes
| Error | Por qué engaña | Control |
|---|---|---|
| Comparar condiciones distintas | Carga, velocidad y temperatura cambian la firma | Segmentar baseline por régimen y registrar proceso |
| Cambiar montaje | Modifica la transmisión y banda del sensor | Base/punto permanente y procedimiento repetible |
| Usar solo overall | Promedia energía y oculta fallas tempranas | Guardar FFT, onda y envolvente según modo de falla |
| Confundir coincidencia con causa | Varias fuentes comparten frecuencia | Fase, direcciones, coherencia y prueba confirmatoria |
| Fmax/resolución inadecuados | Picos quedan fuera o se mezclan | Configurar duración, muestreo y banda deliberadamente |
| Ignorar resonancia estructural | Amplifica una excitación pequeña | Run-up/coast-down o prueba modal controlada |
| Alarmas genéricas copiadas | No respetan máquina, soporte ni unidad | Norma aplicable + baseline + criticidad |
| Diagnóstico sin inspección posterior | No aprende de aciertos y errores | Documentar evidencia física y medición después de reparación |
15Preguntas frecuentes
¿Qué valor de vibración ISO es aceptable para un motor?
No existe un único valor universal. Debe identificarse la parte aplicable, grupo de máquina, potencia, velocidad, soporte, montaje, punto, banda y magnitud. ISO 20816-3:2022 cubre ciertos conjuntos industriales instalados; IEC 60034-14:2018 aborda ciertos ensayos de fábrica desacoplados. Consulte la norma vigente y el fabricante.
¿Es mejor medir velocidad o aceleración?
Son complementarias. Velocidad RMS es útil para severidad y fallas rotacionales en frecuencia baja–media; aceleración conserva impactos y alta frecuencia, valiosa para rodamientos. El programa debe guardar la magnitud y banda adecuadas al modo de falla.
¿Un pico alto en 1X significa desbalance?
No necesariamente. También pueden producir 1X la desalineación, excentricidad, eje doblado, holgura o excitación del proceso. Confirme con dirección, fase, relación entre apoyos, forma de onda y respuesta al cambio de velocidad/carga.
¿Para qué sirve la envolvente?
Filtra una banda resonante de alta frecuencia y demodula impactos repetitivos, haciendo visibles tasas de defecto de rodamientos o engranajes que pueden quedar ocultas por vibración rotacional. Su resultado depende de banda, sensor, montaje y configuración.
¿Cada cuánto debe medirse un motor?
La periodicidad depende de criticidad, intervalo P–F, velocidad de deterioro, régimen y recursos. Una alerta debe aumentar la frecuencia o activar monitoreo continuo. Un calendario mensual universal puede ser excesivo para unos activos y tardío para otros.
¿Se puede diagnosticar un rodamiento solo con BPFO o BPFI?
No. La coincidencia de un pico es una hipótesis. Revise armónicos, bandas laterales, tendencia, coherencia entre puntos, lubricación, temperatura y otra técnica; el deslizamiento puede desplazar la frecuencia calculada.
Referencias técnicas consultadas
- ISO 20816-3:2022 — Mechanical vibration: industrial machinery above 15 kW and 120–30.000 r/min: alcance, evaluación in situ, magnitud y cambio.
- IEC 60034-14:2018 — Mechanical vibration of certain electrical machines: procedimientos y límites de aceptación bajo condiciones de fábrica definidas.
- ISO 17359:2018 — Condition monitoring and diagnostics of machines: General guidelines: estructura de programas de monitoreo.
- ISO 13373-1:2002 — Vibration condition monitoring: General procedures: medición, transductores, ubicación, montaje y recolección.
- ISO 13373-2:2016 — Processing, analysis and presentation of vibration data: dominios de tiempo/frecuencia y procesamiento.
- ISO 13373-3:2015 — Guidelines for vibration diagnosis: enfoque estructurado de diagnóstico.
- SKF — Spectrum Analysis, CM5118 EN: frecuencias de defectos de rodamientos y análisis espectral.
- SKF — Vibration Diagnostic Guide: aceleración envolvente y detección de impactos repetitivos.
- Fluke — A Guide to Vibration Sensors for Motors: selección de sensores y fuentes de vibración.
- Fluke — Diagnosing imbalance, misalignment, looseness and bearing wear: patrones orientativos y necesidad de experiencia.