¿Qué es el límite de rango de vibración de un motor eléctrico industrial?

El límite de rango de vibración de un motor eléctrico industrial es una especificación técnica importante que define el rango de frecuencia de vibración en el que un motor puede operar sin sufrir daños significativos. La vibración es un fenómeno mecánico que se produce cuando un objeto oscila alrededor de una posición de equilibrio. En el caso de los motores eléctricos industriales, la vibración puede ser causada por una variedad de factores, como la desalineación, el desequilibrio, el rozamiento, la torsión y la flexión.

La vibración en motores eléctricos es un problema importante para muchos responsables de mantenimiento en plantas industriales ya que puede causar daños mecánicos, como la fatiga de los materiales, el desgaste, el desajuste y la fractura de los componentes. Además, la vibración puede afectar negativamente el rendimiento del motor, causando pérdida de potencia, aumento del consumo de energía, mayor ruido y vibración, y una vida útil más corta.

Para minimizar los efectos negativos de la vibración en los motores eléctricos industriales, se establece un límite de rango de vibración. Este límite se define en función de la geometría, el diseño y la configuración del motor, y se establece mediante pruebas en el motor en condiciones reales de funcionamiento.

El límite de rango de vibración se puede medir utilizando diferentes técnicas de medición de vibraciones, como acelerómetros, sensores de proximidad y cámaras de alta velocidad. Estas técnicas permiten medir la amplitud y la frecuencia de la vibración en diferentes partes del motor, lo que permite identificar las zonas de mayor vibración y establecer el límite de rango de vibración adecuado.

El límite de rango de vibración para los motores eléctricos industriales se define en función de diferentes niveles de vibración. Estos niveles se definen según la norma ISO 10816, que establece los valores límite de vibración para diferentes tipos de máquinas y equipos rotativos. Los niveles de vibración se clasifican en cuatro categorías: A, B, C y D, siendo la categoría A la más baja y la D la más alta.

Límite de rango de vibración en velocidad (pul/seg)

Ya hemos comentado que la vibración es un factor fundamental en la vida útil y operación del motor eléctrico. Cuando hay una vibración en el sistema, generalmente se culpa al motor, pero seamos conscientes de que esto no siempre es el caso. Para descartar que sea el motor el que esté vibrando, se recomienda realizar pruebas en el motor en vacío. Se realizan mediciones en dos posiciones horizontales, dos posiciones verticales y dos posiciones axiales. En motores verticales se prueban cinco puntos, dependiendo de la velocidad del motor. Por ejemplo, a una velocidad de 60Hz, el valor máximo de vibración permitido desde el motor es como el que vemos en la imagen, de pulgadas sobre segundo. Si alguno de los puntos de medición supera este valor, el motor se considera que vibra. Si ninguno de los puntos supera este valor, el motor no tiene vibración. Después de esto, se monta el motor y se realiza una nueva prueba de vibración para asegurarse de que no aumente la vibración.

Entonces, si la vibración del motor supera este valor, no es recomendable trabajar con él. Si la vibración viene de manera externa, el motor se somete a una revisión, a un rebalanceo o a un cambio de rodamientos para que el valor de la vibración no supere este punto. Cuando la vibración es externa, hay que buscar la causa en otra parte.

Es común en muchos casos atribuir la vibración a los motores, pero es importante realizar pruebas en vacío y medir la vibración en diferentes puntos para descartar que el motor sea el causante. Es un error culpar siempre al motor sin antes descartar otras posibles causas como el acoplamiento, el ventilador o la polea. Al descartar que el motor sea el origen de la vibración, podemos tener la certeza de que este no tiene ningún problema.

Cómo garantizar que el motor eléctrico opere dentro del límite de rango de vibración

Para garantizar que un motor eléctrico industrial opere dentro del límite de rango de vibración, se pueden utilizar diferentes técnicas de control de la vibración, como el equilibrado dinámico, el ajuste de la alineación, el uso de amortiguadores y el diseño de componentes que minimizan la vibración. Además, se pueden utilizar técnicas de monitoreo de la vibración para detectar cualquier cambio en el rango de vibración del motor y tomar medidas preventivas para evitar daños.

Análisis de ruido y vibración de motores eléctricos

El ruido y las vibraciones generadas por un motor eléctrico se pueden dividir en tres contribuyentes principales: mecánico, aerodinámico y electromagnético.

El ruido mecánico y la vibración están relacionados con condiciones mecánicas o de fabricación, como fallas de fricción, alineación o lubricación, y pérdida de contacto entre cojinetes, engranajes y otras interfaces. Estas condiciones dependen de la velocidad de rotación, la carga y la temperatura.

Hay varios caminos de transferencia para el ruido y la vibración generados por un motor eléctrico:

• Ruido aéreo radiado por la estructura del motor o cualquier parte estructural del motor. La vibración se transmite a través de la estructura de soporte y se convierte en ondas de sonido en el aire en el componente resonante.
• El ruido transmitido por la estructura se transmite a la estructura por el estator a través de sus montajes. Las ondas de vibración transmitidas causan ruido y también pueden ser peligrosas para la estructura.
• Ruido debido en reductores y acoplamientos, causado por la ondulación del par. La ondulación del par es una perturbación periódica en el par, con una frecuencia y un componente de amplitud (una CA impuesta sobre un valor de CC, impulsada por la excitación y la construcción).

Estrategias para mitigar el ruido por vibraciones en el motor eléctrico

Las estrategias de mitigación del ruido mecánico incluyen, pero no se limitan a:

• Modificación de rodamientos de bolas dañados.
• Uso de aditivos químicos.
• Uso de absorción de vibraciones o dispositivos de aislamiento de vibraciones.
• Modificación de la velocidad de giro.
• Uso de herramientas de alineación al montar el motor.
• Aplicación de sello para evitar que entre suciedad en los rodamientos
• Balanceo dinámico del rotor.
• Revestimiento de frenos y embragues industriales.

El ruido aerodinámico ocurre con mayor frecuencia alrededor del sistema de ventilación o en el área de la máquina que se comporta como un ventilador. Este ruido prevalece a velocidades de motor más altas debido a la mayor fluctuación de velocidad. Las frecuencias características del ruido aerodinámico en las máquinas eléctricas incluyen la frecuencia de vórtice, la frecuencia de paso de las palas y la frecuencia de paso del conducto del rotor.

El ruido y las vibraciones electromagnéticas son el tipo principal de ruido y vibraciones para las máquinas eléctricas pequeñas y medianas ampliamente utilizadas en el sector industrial. El ruido proviene de las vibraciones del motor eléctrico en el rango audible bajo la excitación de fuerzas electromagnéticas, incluidas la magnetoestricción y las fuerzas de Maxwell.

La magnetoestricción en la generación de ruido generalmente se puede ignorar, ya que no suele ser la causa del ruido electromagnético y las vibraciones en las máquinas rotativas.

El estrés de Maxwell es la formalización de cómo las fuerzas magnéticas surgen de los campos electromagnéticos. Incluye fuerzas de atracción y repulsión entre dos imanes, fuerzas reactivas que pueden acortar las líneas del campo magnético y fuerzas de Laplace que se aplican a las corrientes eléctricas en campos magnéticos externos.

Para mitigar o gestionar el ruido electromagnético, se pueden aplicar diversas estrategias, tales como:

• Evitar la resonancia entre las fuerzas magnéticas y los modos estructurales.
• Reducir las asimetrías para que la tolerancia esté activada.
• Corregir las excentricidades.
• Optimizar la posición del imán y su magnetización.
• Mejorar la redondez de laminación.

El análisis de vibraciones en motores eléctricos  puede ayudar a los responsables de mantenimiento industrial a prevenir niveles peligrosos de sonido y vibración, así como a evaluar la causa de las fallas del producto o del sistema. Los especialistas certificados pueden tomar medidas de vibración y colocar un acelerómetro en una máquina para obtener resultados precisos. El sonido y la vibración dependen de las condiciones de prueba, tales como la temperatura, el ruido ambiental y si las entradas provienen de la fuente de excitación correcta.

El análisis de vibraciones es una forma efectiva de identificar problemas potenciales con el equipo antes de que se conviertan en un problema, lo que reduce el tiempo de inactividad y los costos de reparación, así como aumenta la vida útil, la seguridad y la producción del equipo.

El análisis de vibraciones en motores eléctricos es un proceso cuantitativo que utiliza herramientas y software sofisticados para generar datos que los ingenieros y analistas pueden usar para tomar medidas correctivas. Además, el análisis de vibraciones puede ser continuo mediante la instalación de herramientas y software en el equipo para monitorear las vibraciones en tiempo real las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Las lecturas se pueden enviar a una computadora, tableta o teléfono para su análisis.

El análisis de vibraciones es un proceso no invasivo que se puede realizar mientras el equipo está en funcionamiento, por lo que no hay necesidad de perder tiempo de producción. Además, el análisis de vibraciones se puede utilizar para establecer líneas de base de equipos y establecer criterios de prueba de aceptación para evaluar si la instalación y las reparaciones del equipo se realizaron correctamente. Es especialmente adecuado para determinados tipos de equipos, como los que son esenciales, muy utilizados y de difícil acceso, ya que se pueden monitorear de forma continua para prevenir problemas y reducir costos. Te puede interesar cómo usar el análisis de vibraciones para reducir costos operativos en plantas industriales.

El límite de rango de vibración de un motor eléctrico industrial es la de proporcionar una solución confiable y efectiva para monitorear y controlar la vibración del motor, con el fin de aumentar su vida útil y reducir el tiempo de inactividad.

Podemos recomendarte a varios expertos en el análisis del límite de rango de vibración de un motor eléctrico industrial que pueden proporcionarte herramientas esenciales para cualquier empresa que dependa de la operación de equipos eléctricos en sus procesos de producción. Este límite de rango se basa en las normas ISO 10816 sobre vibraciones mecánicas en máquinas, y proporciona una forma efectiva de medir la vibración del motor en tiempo real.

Con las soluciones adecuadas, los responsables de mantenimiento pueden establecer un rango de vibración permitido para cada motor eléctrico, y recibir alertas en tiempo real si el motor está operando fuera de ese rango. Esto les permite tomar medidas inmediatas para prevenir fallas en el motor y reducir el tiempo de inactividad.

Además, incluir este tipo de tecnologías  también proporciona información detallada sobre las causas de la vibración, lo que ayuda a los responsables de mantenimiento industrial a identificar y solucionar problemas en la fuente. Esto les permite realizar reparaciones preventivas antes de que se produzcan fallas, lo que a su vez reduce los costos de reparación y aumenta la vida útil del motor.

Solicita más información sobre las soluciones de límite de rango de vibración de un motor eléctrico industrial y conseguirás una forma efectiva y confiable de monitorear y controlar la vibración del motor, lo que te ayuda a reducir el tiempo de inactividad, aumentar la vida útil del motor y mejorar la eficiencia de sus procesos de producción.