Descripción
El Order Analysis o análisis de órdenes está pensado para el análisis del ruido o las vibraciones de maquinaria rotativa o componentes de vibración.
En el mundo de la maquinaria rotativa, las vibraciones cuentan una historia silenciosa pero poderosa, especialmente cuando se estudian mediante el análisis de órdenes. Este análisis proporciona a los ingenieros diversas perspectivas sobre el sistema examinado a partir de mediciones de vibración y rotación. Profundicemos en los fundamentos del análisis de órdenes y descubramos su papel fundamental en el mantenimiento de la salud y la fiabilidad de la maquinaria.
¿Qué es el análisis de órdenes?
En el contexto de la dinámica de rotores, el análisis de orden (o seguimiento de orden) consiste en el análisis del ruido o las vibraciones de maquinaria rotativa o componentes vibrantes. Se basa en mediciones de vibración y velocidad, que requieren al menos un sensor de aceleración para evaluar la vibración del dispositivo bajo prueba (DUT). Además, es necesario conocer la velocidad y la posición angular del rotor, ya sean determinadas o estimadas. Esto se suele realizar con codificadores o tacómetros.
A diferencia del análisis de frecuencia, el contenido energético del ruido o la vibración no se representa gráficamente en función de la frecuencia, sino del orden. En este contexto, el orden se refiere a los componentes armónicos de las señales de vibración. Cada orden corresponde a un múltiplo de la velocidad de rotación fundamental del rotor. En otras palabras, el primer orden corresponde a la velocidad de rotación del rotor, el segundo al doble de dicha velocidad, y así sucesivamente. Cada orden representa un componente armónico en la señal de vibración.
¿Cómo funciona?
En primer lugar, necesitamos recopilar datos de vibración de nuestro dispositivo bajo prueba (por ejemplo, un motor), por ejemplo, con un acelerómetro. Generalmente, en el siguiente paso, eliminamos los datos irrelevantes (ruido) de la señal de vibración original para capturar únicamente el rango de frecuencias relevante. Además, necesitamos una señal que proporcione información sobre la velocidad de rotación del rotor del dispositivo bajo prueba. Esta información se puede obtener, por ejemplo, con un tacómetro.
Antes de comenzar el análisis de órdenes, debemos asegurarnos de que nuestros datos de vibración estén sincronizados con la rotación (o la posición angular, respectivamente) del rotor. Esto se puede lograr, por ejemplo, registrando simultáneamente los pulsos de velocidad.
Una vez identificada una rotación (correspondiente al primer orden), aplicamos un algoritmo de seguimiento para monitorizar las variaciones de frecuencia de cada orden a lo largo del tiempo. Por lo tanto, dividimos la señal de vibración en bloques de señal por revolución, donde un bloque representa una revolución (Fig. 2).
Figura 2: Separación de la señal de vibración (azul) en bloques individuales según la señal angular (verde).
Para mejorar el resultado final y evitar errores, aplicamos filtros adicionales (como un filtro anti-aliasing), suavizado y remuestreo. Finalmente, transformamos cada bloque al dominio de la frecuencia mediante una transformada rápida de Fourier (FFT). Esto genera un espectro de potencia para cada velocidad angular [rpm].
Los resultados pueden visualizarse mediante diversos gráficos (véase la figura 4). Sin embargo, en el seguimiento de órdenes, solemos utilizar un gráfico bidimensional en color que representa la intensidad de la vibración como un color en el espectro en función de las RPM. Este espectro puede visualizarse como un espectro de frecuencia o como un espectro de órdenes. El espectro de órdenes relaciona los componentes de frecuencia de la señal de aceleración con los órdenes de la velocidad mecánica. Esto permite visualizar el orden a diferentes velocidades de rotación en la representación del espectro de órdenes y el seguimiento de los componentes de frecuencia en la representación del espectro de frecuencia (figura 3).
Figura 3: Izquierda: espectro de frecuencia frente a RPM; Derecha: espectro de orden frente a RPM.
¿Por qué es importante?
El análisis de órdenes es una herramienta poderosa que se utiliza en el diagnóstico de maquinaria para analizar el ruido y la vibración de las máquinas rotativas. Proporciona información crucial sobre el estado, la estabilidad y los posibles problemas dentro de un sistema rotativo. A continuación, enumeramos varias razones específicas por las que el análisis de órdenes puede resultar útil:
- Detección de desalineaciones y fallos en los rodamientos:
Las desalineaciones y los fallos en los rodamientos pueden manifestarse como patrones específicos en el espectro de órdenes. El análisis de estos patrones ayuda a identificar y solucionar el problema. - Determinación del desequilibrio:
El desequilibrio en las máquinas rotativas puede provocar vibraciones. En tal caso, el análisis de órdenes permite cuantificar la magnitud y la fase del desequilibrio en órdenes específicos, lo que posibilita la adopción de medidas correctivas (por ejemplo, el equilibrado del rotor). - Detección de resonancia:
La resonancia es un fenómeno en el que las frecuencias naturales del rotor coinciden con órdenes específicos, lo que provoca vibraciones. El análisis de órdenes ayuda a detectar y mitigar la resonancia. - Optimización de las estrategias de mantenimiento :
El análisis de órdenes facilita el mantenimiento predictivo al identificar señales tempranas de posibles problemas. Los cambios en el espectro de órdenes a lo largo del tiempo permiten predecir cuándo es probable que sean necesarias actividades de mantenimiento, como ajustes de equilibrado o alineación. - Monitorización en tiempo real:
Al integrarse en los sistemas de monitorización de estado, el análisis de pedidos proporciona información en tiempo real. Esto permite una respuesta inmediata ante los problemas que surjan.
Por lo tanto, el análisis general del sistema rotativo ofrece una comprensión integral del mismo. Ayuda a interpretar las vibraciones, diagnosticar posibles problemas, optimizar el rendimiento y, en definitiva, garantizar la fiabilidad y la eficiencia de la maquinaria rotativa.
¿Dónde se utiliza?
En pocas palabras, una vez que existe un sistema rotativo, el análisis de pedidos se convierte en una herramienta útil y beneficiosa. Por lo tanto, el análisis de pedidos se utiliza ampliamente en diversas industrias. A continuación, se presentan algunos ejemplos de aplicación:
- Industria aeroespacial:
En el caso de los motores de aeronaves, el análisis de órdenes se utiliza para supervisar el estado y el rendimiento de componentes rotativos como turbinas y compresores. - Industria automotriz:
En la industria automotriz, se utiliza para evaluar la dinámica de los componentes giratorios en motores y sistemas de transmisión. - Fabricación:
En entornos de fabricación, se utiliza para evaluar el estado de maquinaria rotativa como bombas o motores. - Energía renovable:
Las turbinas eólicas y los generadores hidroeléctricos utilizan el análisis de órdenes para evaluar el estado de los componentes giratorios. - Generación de energía:
Además, es crucial en las centrales eléctricas, donde las turbinas y los generadores son fundamentales para la generación de electricidad. - Industria del petróleo y el gas, industria minera, transporte ferroviario, etc.
Order Analysis o Anális de Ordenes con OXYGEN.
OXYGEN es nuestro software de medición completo y fácil de usar. No solo está diseñado para la medición de datos, sino que también ofrece innumerables herramientas de análisis y visualización. Esto incluye un instrumento de análisis de órdenes para el cálculo y la visualización de espectros de frecuencia y orden en función de la velocidad. Además de espectrogramas y diagramas de intensidad, dispone de muchas otras funciones, como la extracción de órdenes específicos para un análisis más detallado.
Nota: La función de análisis de pedidos de OXYGEN es una opción de software adicional y no está incluida en la versión básica de OXYGEN .
Figura 4: Ejemplo de visualización del análisis de pedidos mediante OXYGEN.
