Análisis de vibraciones torsionales

Una vez medida la vibración torsional, el verdadero valor reside en el análisis: convertir una señal de velocidad de rotación en una imagen clara del origen de la vibración, su intensidad y cuándo se vuelve peligrosa. En esta página se explican los conceptos fundamentales que subyacen al análisis de la vibración torsional y los diagramas en los que se basan los ingenieros para interpretar los resultados.

De «Speed Signal» a «Insight»

Una curva de velocidad de rotación sin procesar ya nos da una idea de lo que ocurre. Durante la puesta en marcha de un motor, por ejemplo, la velocidad media aumenta de forma constante; pero si se amplía una ventana de tiempo breve, la señal revela rápidas oscilaciones superpuestas a ese aumento constante. Estas oscilaciones son la propia vibración torsional, y deben separarse de la tendencia de la velocidad media antes de poder interpretarlas.

Aquí es donde entran en juego el análisis de órdenes y el procesamiento espectral.

Comprender los órdenes torsionales

Un orden torsional es un múltiplo de la frecuencia de rotación fundamental y constituye la herramienta principal para rastrear la vibración hasta su causa mecánica. La relación es sencilla:

Frecuencia (Hz) = (N.º de orden × RPM) / 60

Por ejemplo, un eje que gira a 600 RPM (10 Hz) con un evento de vibración a 20 Hz corresponde a una vibración torsional de segundo orden. En un motor de 4 cilindros, ese segundo orden suele coincidir con los eventos de encendido, lo que lo convierte en una firma diagnóstica clave. Dado que los pulsos de combustión reales no son perfectamente sinusoidales, aparecen armónicos superiores junto con el orden fundamental, por lo que un análisis espectral preciso es esencial para interpretar correctamente la dinámica de los motores multicilíndricos.

Diagramas clave utilizados en el análisis de vibraciones torsionales

Los diagramas en cascada representan gráficamente la amplitud en función del orden y la velocidad de rotación en una vista 3D, lo que facilita ver cómo aumentan o disminuyen los componentes de la vibración a medida que cambia la velocidad.

Los diagramas de contorno presentan la misma información que un mapa de calor en 2D —la velocidad en un eje, el orden en el otro y el color que representa la amplitud—, lo que suele ser la forma más rápida de detectar a simple vista los órdenes problemáticos.

Los diagramas de Campbell representan las líneas de orden (frecuencia frente a velocidad) junto con las frecuencias naturales de la estructura. Siempre que una línea de orden cruza una línea de frecuencia natural, existe la posibilidad de resonancia; estos puntos de cruce son precisamente lo que los ingenieros necesitan identificar y evitar.

En conjunto, estas visualizaciones permiten a los ingenieros aislar qué órdenes torsionales contribuyen más al ruido o a la vibración y tomar medidas específicas —añadir amortiguadores, reequilibrar componentes o ajustar los rangos de funcionamiento— para proteger el sistema.

Por qué son importantes los órdenes torsionales en el análisis NVH

El análisis de órdenes torsionales es una herramienta fundamental en el trabajo de NVH (ruido, vibración y aspereza), ya que relaciona directamente la vibración rotacional con los síntomas acústicos y mecánicos —vibración del volante, ruido de la transmisión, chirrido de las marchas o traqueteo del embrague—. Identificar qué orden es el responsable permite a los ingenieros aislar la frecuencia problemática e intervenir con precisión, en lugar de tener que adivinar.

Análisis en el dominio angular frente al dominio temporal

El análisis clásico de NVH suele basarse en el tiempo. En cambio, el análisis de vibraciones torsionales se beneficia de un enfoque basado en el ángulo: utiliza contadores de alta resolución (en el rango de los gigahercios) para capturar directamente los datos de posición angular. Este enfoque ofrece resultados de gran precisión y un procesamiento rápido mediante FFT, gracias a que los archivos de datos de medición son más pequeños; además, corrige de forma natural artefactos como las uniones a tope en la cinta de cebra o las marcas de los dientes de los engranajes, donde una sola marca que falte o se duplique distorsionaría, de otro modo, todas las mediciones posteriores.

Qué debe aportar un análisis de vibraciones torsionales

Un análisis exhaustivo suele incluir:

Identificación de los órdenes de torsión dominantes y sus fuentes

Diagramas de cascada, de contorno y de Campbell en todo el rango de velocidades de funcionamiento

Detección de cruces de resonancia y velocidades críticas

Recomendaciones sobre equilibrado, amortiguación o modificaciones de diseño cuando sea necesario

Solicite un análisis experto de vibraciones torsionales

Para interpretar correctamente los espectros de órdenes se requiere tanto una cadena de medición adecuada como experiencia en ingeniería: confundir un armónico con un orden fundamental (o viceversa) puede llevar la resolución de problemas por un camino totalmente equivocado.

Los ingenieros de ROTEC combinan mediciones angulares de alta resolución con décadas de experiencia en aplicaciones que abarcan motores, turbinas, sistemas de propulsión de vehículos eléctricos y engranajes eólicos. Solicita un análisis de vibraciones torsionales para tu aplicación u obtén más información sobre las técnicas de medición que hay detrás de los datos.

#Preguntas frecuentes

Preguntas frecuentes

¿Tienes alguna pregunta? Estamos aquí para ayudarte.

¿En qué consiste la solución ROTEC para el análisis de la rotación y qué significa RAS?

El sistema de análisis rotacional (RAS) de ROTEC lleva más de 30 años siendo utilizado por usuarios de los sectores de la ingeniería mecánica, la automoción, la generación de energía y el automovilismo para analizar de forma exhaustiva los componentes rotativos.

Gracias a su método de medición único, que utiliza una tarjeta contadora de 12,3 GHz y un enfoque estrictamente basado en el ángulo para la detección y el análisis de la velocidad de rotación, el sistema RAS ofrece a los usuarios una ventaja inigualable.

ROTEC ofrece no solo sensores de velocidad ópticos y magnéticos, incluidos adaptadores de acondicionamiento de señal, sino también el sistema de medición modular RASdelta, así como software especializado y fácil de usar para la medición y el análisis. Esto permite disponer de una solución completa de un único proveedor. Los productos de tecnología de medición de ROTEC están perfectamente sincronizados y ofrecen resultados significativos en muy poco tiempo tras una sencilla configuración de la cadena de medición.

Gracias al enfoque basado en el ángulo para la medición de la velocidad, problemas como las vibraciones de los sensores pueden detectarse tras la primera medición y subsanarse de inmediato. Esto evita de forma eficaz costosas mediciones erróneas.

Nuestro equipo de expertos de ROTEC ENGINEERING, formado por usuarios con amplia experiencia, estará encantado de ayudarle con las tareas más complejas.

¿Existen opciones para personalizar los sistemas de medición y el software?

El sistema ROTEC RASdelta es un sistema de medición modular y versátil que puede configurarse de forma personalizada con 8 o 16 tarjetas de medición para adaptarse a sus necesidades específicas de medición.

Nuestro software RAS le ofrece un completo sistema modular para el análisis de componentes rotativos y sistemas complejos. Se trata de una herramienta eficaz para ingenieros mecánicos y no requiere conocimientos de programación para realizar mediciones o análisis.

Si tiene alguna duda específica sobre metrología, nuestro experimentado equipo de consultoría de ROTEC ENGINEERING estará encantado de ayudarle.

¿Ofrece ROTEC otros servicios además de los sistemas de medición, como, por ejemplo, asesoramiento personalizado o apoyo en proyectos?

ROTEC no solo ofrece sensores de velocidad, acondicionadores de señal, sistemas de medición (DAQ) y software de medición y evaluación, sino también servicios de ingeniería y consultoría.

Nuestros servicios incluyen el diseño de puntos de medición en CAD, el mecanizado de componentes, la instalación y calibración de sensores, la realización de tareas de medición y la evaluación de los resultados de acuerdo con los requisitos de nuestros clientes, incluida la presentación de los resultados. El equipo de ROTEC ENGINEERING también puede llevar a cabo subproyectos como parte del apoyo a proyectos.

¿Existe alguna formación o asistencia técnica para la puesta en marcha y la integración de los sistemas de medición?

Además de nuestra Semana de Formación ROTEC anual, que se imparte tanto en alemán como en inglés, también ofrecemos cursos de formación a medida para los usuarios. Estos cursos están especialmente adaptados a su aplicación concreta del sistema de medición ROTEC e incluyen demostraciones prácticas de mediciones en su propio entorno, además de los fundamentos teóricos y una presentación detallada del software. De este modo, nos aseguramos de que los futuros usuarios estén perfectamente preparados para su aplicación específica.

Además, estaremos encantados de ayudarle en la puesta en marcha de nuevos sistemas de medición para que pueda familiarizarse lo antes posible con los ajustes y las posibilidades del software RAS.

¿Cómo se garantiza la asistencia y existen opciones de autoayuda?

Además de nuestro equipo de ventas y asistencia técnica en Múnich, que atiende al mercado de Europa Central directamente desde aquí, ROTEC también colabora con socios locales en numerosos mercados de todo el mundo. Estos socios prestan apoyo a los usuarios locales en todo lo relacionado con la tecnología de medición de ROTEC, la asistencia de primer nivel y las consultas comerciales, gracias a personal cualificado.

Nuestros clientes de todo el mundo valoran la proximidad de nuestros equipos de ventas y asistencia, ya que esto nos permite garantizar una asistencia eficaz incluso para consultas de última hora.

Además del contacto personal, ROTEC también ofrece una amplia base de datos de conocimientos para la autoayuda. Regístrese en nuestra base de datos de conocimientos para obtener información detallada sobre la medición y el análisis de vibraciones torsionales, errores de transmisión y sistemas de válvulas, entre otros temas.