Demodulación de Amplitud Aplicada al Análisis de Rodamientos
En rodamientos una u otra forma de modulación de amplitud ocurre cuando los impactos causados por pequeñas grietas en los anillos de rodamientos con elementos rodantes causan resonancia en los mismos anillos. Las frecuencias de resonancias de los anillos son por lo general muy altas, por lo general entre 2 KHz y 10 KHz. Las resonancias tienen una alta amortiguación, debido al montaje fìsico del rodamiento, y eso quiere decir que el rodamiento producirá una serie de "pings" muy cortos al ritmo de las bolas pasanda la falla. Cada ping está en la frecuencia de resonancia y los pings estan a la distancia del periodo de la frecuencia de paso de bolas.
Si se lleva a cabo un análisis de la señal de vibración que corresponde a la forma de onda que se enseña aqui, habrà muy poca amplitud en la frecuencia fundamental y un grupo extenso de armónicos, de bajo nivel de la frecuencia de paso de bolas . Este se debe al hecho que los impulsos causados por las bolas encontrando la grieta, son muy breves en el tiempo, y contienen muy poca energia. Tampoco los armónicos son muy enérgicos. El ruido aleatorio en el espectro tiene una tendencia de inundarlas , y eso hace difìcil encontrarlos especialmente en los primeros estados de una falla de rodamiento que se esta desarollando.
Las formas de onda que enseñamos aqui estan idealizadas y no son verdaderamente representativas de datos recopilados de una máquina rotativa. La firma de vibración de la máquina siempre contiene ruido de banda ancha junto con todas las frecuencias forzadas y los armónicos etc. de procesos internos. Pero la firma todavia tendrá en ella las señales que discutimos aqui, aunque puede ser que no sean visibles. Un procedimiento para la extracción de una parte importante de la señal de vibración se conoce como la demodulación de amplitud. A continuación lo describimos.
Si examinamos la forma de onda producida por el rodamiento se ve que se parece a una modulación de amplitud. El tono de alta frecuencia de la resonancia del rodamiento está modulado por los impactos de las bolas contra la grieta del anillo exterior.
Forma de Onda de una Señal de Tiempo de Rodamiento
Si se pasa esta señal de tiempo a través de un rectificador a diodo , o detector, los picos negativos se conviertan en picos positivos. La forma de onda se ha vuelto unilateral, como a continuación lo señalamos.
Forma de Onda rectificada de Señal de Rodamiento
Si pasamos la señal a través del filtrode bajo paso, se quita la oscilación, debido a la resonancia y solo se queda el envolvente de la señal.
Envolvente de la Señal de Rodamiento
La señal envolvente tiene una proporción de repetición, que es igual a la frecuencia del paso de bolas, pero tiene mucha más energia en la frecuencia fundamental, ya que los pulsos son más anchos o más largos en duración
Este proceso de rectificación y filtrado en realidad es una demodulación de amplitud y es exactamente el mismo proceso que se usa en receptores radio AM para recuperar la información contenida en la onda cargadora, modulada.
A la señal demodulada se le puede hacer un análisis de frecuencias y la frecuencia de paso de bolas será el componente más grande en el espectro.
Como lo mencionamos antes, las señales que enseñamos aqui son idealizadas y son muy bajas de nivel . Por lo general son enterados en ruido. Pero la señal que se demodula es la frecuencia de la resonancia del rodamiento de alta frecuencia y esta se puede separar de la firma de vibración de la máquina de banda ancha por filtración. En muchos casos, un filtrosencillo, bipolar de paso alto, sintonizado a 2 KHz es adecuado para extraer el componente de resonancia modulado.
La filtración de la señal que será demodulada es extremadamente benéfica, porque quita todo el ruido de baja frecuencia, y los componentes espectrales que tiendan a esconder los tonos de rodamientos generados por pequeños defectos. El espectro demodulado no contiene ningún ruido contaminante, y eso resulta en un mejoramiento importante de la proporción señal ruido. Eso es la ventaja más importante de la demodulación de amplitud, como herramienta de diagnóstico de máquina. Abajo enseñamos el diagrama de un esquema efectivo de demodulación de amplitud.
 |
Descargar nuestra página 148 del libro
|
Azima DLI suministra productos y servicios de Mantenimiento Predictivo incluyendo instrumentos de análisis de vibraciones, software de monitoreo y diagnóstico, y consultoria para programas de CBM (Mantenimiento Basado en Condición)
© 2009 - Azima DLI