Qué dice una vibración, y qué no dice

En resumen

• Una máquina se repite a cada vuelta: las firmas de los defectos se leen en múltiplos de la rotación (1x, 2x…).
• La tabla de firmas es una orientación consolidada, no un veredicto ni un requisito normativo.
• Sin referencia de fase, desequilibrio, desalineación, resonancia y roces no se pueden separar.
• Una medición continua no hace el diagnóstico: se da cuenta de que algo ha cambiado, y te dice dónde y cuándo mirar.

La máquina se repite a cada vuelta

Una máquina rotativa se repite vuelta tras vuelta, defectos incluidos. Por eso se razona en múltiplos de la frecuencia de rotación, llamados órdenes. Un motor a 1.480 rpm da unas 24,7 vueltas por segundo: su 1x está en torno a 24,7 Hz, su 2x en torno a 49,3 Hz. Si cambia la velocidad, las líneas ligadas a la rotación se desplazan juntas; las que se quedan quietas no nacen de la rotación, como la componente eléctrica a 100 Hz de la que hablamos más adelante.

Sin señal de velocidad, la 1x es una estimación. Sin tacómetro ni encoder, la velocidad hay que deducirla de la propia señal: funciona con una 1x limpia y velocidad casi constante, pero sigue siendo una inferencia. Si cae la 1x, cae el juicio sobre qué es 2x y 3x.

Las firmas típicas

Esta es la tabla que cuelga en medio mundo. Sirve como orientación, no como veredicto.

Defecto	En la señal	En planta
Desequilibrio	1x estable a velocidad constante	Crece con la velocidad, zumbido uniforme en el soporte
Desalineación de eje	1x, 2x o armónicos superiores, a veces axial	Acoplamiento caliente, insertos desgastados, juntas que pierden
Holgura mecánica	1x y armónicos, a veces subarmónicos, valores erráticos entre arranques	Anclajes flojos, calzos que bailan, ruido que cambia
Degradación de rodamiento	Energía de banda ancha en alta frecuencia, lecturas inestables y en aumento	Silbido o raspado metálico, soporte que se calienta
Cavitación en bomba	Ruido de fondo que sube por encima de 1-2 kHz, sin líneas nítidas	Ruido de grava en el impulsor, caudal que oscila
Resonancia	Amplificación cerca de una frecuencia natural, fuertes variaciones de fase	Se dispara a cierta velocidad, se calma por encima y por debajo

Estas filas son práctica de ingeniería consolidada, no requisitos. Una tabla similar figura en un anexo informativo de la ISO 13373-1:2002, y la ISO 13373-3:2015 utiliza tablas de fallos como buena práctica entre expertos, admitiendo otros enfoques.

Tres niveles que no hay que confundir

• Lo dice la norma: la severidad de banda ancha con zonas y línea base (serie ISO 20816) y el recorrido diagnóstico estructurado (ISO 13373-3 e ISO 13379-1), que exige amplitud y fase de 1x y 2x, varios puntos de medición, datos de la máquina y un nivel de confianza declarado.
• Es práctica de ingeniería: las asociaciones firma-defecto con el detalle de los cursos, los semiarmónicos en la holgura, la cavitación como ruido de fondo, que no aparece en ninguna tabla ISO.
• Es un razonamiento tuyo: la hipótesis construida conociendo esa máquina, ese proceso, ese historial de fallos. Legítimo, siempre que se declare como lo que es.

Lo resbaladizo que es el segundo nivel lo muestra un banco de pruebas de 1999 (IMAC): desalineaciones controladas, variando acoplamiento, magnitud y velocidad, no produjeron ningún espectro característico garantizado. El armónico dominante cambiaba de prueba a prueba. Así que no: una 2x dominante no significa desalineación.

Sin fase, muchos diagnósticos no se separan

La fase es la posición angular de la vibración respecto a una referencia que gira con el eje: hace falta una marca, un encoder o una sonda. Sin ella, la fase no es menos precisa: simplemente no existe.

La ISO 13373-3 la señala como herramienta para distinguir desalineación, resonancia, roces y desequilibrio: las cuatro causas que, sin referencia de fase, colapsan en una sola, porque todas producen energía a 1x o en sus múltiplos.

La trampa eléctrica. En la red de 50 Hz la fuerza electromagnética genera una componente exacta a 100 Hz. Un motor de dos polos a plena carga gira entre 2.900 y 2.950 rpm: su 2x mecánica cae entre 96,7 y 98,3 Hz, a pocos hercios de los 100 Hz eléctricos. Sin referencia de velocidad y resolución suficiente, las dos se confunden.

No es un límite de los instrumentos baratos, es un hecho codificado: la ISO 13379-1 pide asignar a cada modo de fallo puntuaciones de detectabilidad y de confianza, y las puntuaciones bajas marcan precisamente los síntomas que no se distinguen de los de otros modos.

Los rodamientos: qué se calcula y qué solo se ve

Las frecuencias características de un rodamiento (pista exterior, pista interior, elemento rodante, jaula) son pura cinemática: dependen de la geometría y escalan con las revoluciones. Sin geometría y sin velocidad no se calculan. Quien declara un defecto de pista exterior sin esos dos datos se está saltando un paso.

Incluso calculadas no son exactas: el ángulo de contacto cambia con la carga y los elementos rodantes deslizan, así que los valores reales se desvían algunos puntos porcentuales. Eso es lo que las distingue de los armónicos mecánicos: no son múltiplos enteros de la rotación.

Sobre la envolvente: el análisis clásico demodula una banda de resonancia en alta frecuencia, a menudo en torno a 8-10 kHz. Con una banda útil de pocos kilohercios se trabaja sobre resonancias más bajas, de la máquina y del soporte: técnica distinta, sensibilidad distinta. Pregunta siempre sobre qué banda se hace.

Lo que sigue siendo visible incluso sin los datos del rodamiento:

• el nivel y la evolución en el tiempo de la energía en alta frecuencia;
• los indicadores de impulsividad, como el factor de cresta y la curtosis;
• una periodicidad no entera en el espectro de envolvente, que solo debe nombrarse después de introducir los datos del rodamiento.

Qué hace falta para cerrar un diagnóstico

Escala de severidad y diagnóstico son dos mundos distintos. La ISO 20816-3 evalúa la vibración de banda ancha, sin componentes en frecuencia ni fase, y excluye la evaluación de rodamientos y engranajes: una zona A, B, C o D no es un diagnóstico de rodamiento.

El punto honesto, y no es desalentador: una medición continua no hace el diagnóstico. Se da cuenta de que algo ha cambiado, cuándo y con qué rapidez, y te dice dónde mirar y cuándo conviene ir. El diagnóstico viene después, con:

1. más puntos de medición, en cada rodamiento;
2. las tres direcciones: radial horizontal, radial vertical, axial;
3. una referencia de fase y una señal de velocidad del eje;
4. los datos de la máquina: geometría de los rodamientos, relaciones de transmisión, número de palas o de barras del rotor;
5. las condiciones operativas del momento: una medición en transitorio no es comparable;
6. alguien que conozca esa máquina y, para la lectura fina, una competencia certificada.

Y ninguna medición predice la fecha de un fallo: quien te la promete está vendiendo, no midiendo.