ISO 20816-3: Guía integral para la evaluación de Vibraciones en Máquinas Rotativas
La norma ISO 20816-3 proporciona un marco normativo para la evaluación de vibraciones en máquinas rotativas, especialmente en instalaciones industriales. Esta norma establece los límites de vibración permisibles y recomendaciones para su control, asegurando la fiabilidad y el mantenimiento preventivo de equipos críticos.
A diferencia de enfoques generales, la ISO 20816-3 tiene en cuenta tanto el tipo de máquina como su contexto de operación, ajustando los criterios para diferentes configuraciones y condiciones operativas.
Esta normativa establece los requisitos generales para la evaluación de la vibración en diversos tipos de máquinas industriales acopladas con una potencia superior a 15 kW y velocidades de funcionamiento entre 120 r/min y 30.000 r/min, cuando las mediciones se realizan in situ.
Se ofrecen directrices para aplicar los criterios de evaluación en las mediciones efectuadas tanto en partes rotativas como no rotativas, bajo condiciones normales de operación. Estas directrices se presentan en términos de valores de vibración en estado estacionario y de las variaciones que pueden producirse en esos valores estables.
Los valores numéricos indicados sirven como referencia, basados en la experiencia internacional, pero deben aplicarse teniendo en cuenta las características específicas de cada máquina, ya que pueden hacer que dichos valores no sean completamente adecuados.
En general, la condición de una máquina se evalúa considerando tanto la vibración del eje como la vibración estructural asociada, además de componentes específicos de frecuencia, que no siempre se correlacionan con los valores de severidad de banda ancha presentados.
Maquinas a las que se aplica la norma ISO 20816-3
Los tipos de máquinas cubiertas por este documento incluyen:
- Turbinas y generadores de vapor con una potencia menor o igual a 40 MW (ver Nota 1 y Nota 2);
- Turbinas de vapor y generadores con potencias superiores a 40 MW que generalmente operan a velocidades distintas de 1.500 rpm, 1.800 rpm, 3.000 r/min o 3.600 r/min (aunque raramente los generadores se incluyen en esta categoría) (ver Nota 1);
- Compresores rotativos;
- Turbinas de gas industriales con una potencia menor o igual a 3 MW (ver Nota 2);
- Turbofanes;
- Motores eléctricos de cualquier tipo, si el acoplamiento es flexible. Cuando un motor está acoplado de manera rígida a un tipo de máquina cubierto por cualquier otra parte de la ISO 20816, el motor puede evaluarse conforme a esa otra parte o a la ISO 20816-3;
- Rodillos y molinos;
- Transportadores;
- Acoplamientos de velocidad variable;
- Sopladores o ventiladores (ver Nota 3).
Nota 1: Las turbinas de vapor terrestres, las turbinas de gas y los generadores con una capacidad superior a 40 MW, que operan a 1.500 rpm, 1.800 rpm, 3.000 r/min o 3.600 r/min, están cubiertos por los requisitos de la ISO 20816-2. Los generadores en plantas hidroeléctricas están cubiertos por la ISO 20816-5.
Nota 2: Las turbinas de gas con una potencia superior a 3 MW están cubiertas por la ISO 20816-4.
Nota 3: Los criterios de vibración presentados en este documento generalmente solo son aplicables a ventiladores con potencias superiores a 300 kW o ventiladores que no están soportados de manera flexible. Cuando las circunstancias lo permitan, se prepararán recomendaciones para otros tipos de ventiladores, incluidos aquellos de construcción ligera en chapa metálica. Hasta que estas recomendaciones estén disponibles, las evaluaciones pueden acordarse entre el fabricante y el cliente, utilizando los resultados de la experiencia operativa previa.
Las máquinas que incluyen una etapa de engranajes pueden estar dentro del alcance de este documento. Para realizar pruebas de aceptación de cajas de engranajes, consulte la ISO 20816-9.
La norma ISO 20816-3 proporciona directrices precisas para la evaluación de vibraciones en máquinas rotativas industriales, asegurando un monitoreo fiable de las condiciones operativas. Específicamente, establece límites aceptables de vibración para evitar daños mecánicos y maximizar la vida útil de los equipos.
Esto permite a los operadores implementar programas de mantenimiento predictivo más eficaces, basados en criterios específicos para cada tipo de máquina, lo que ayuda a prevenir fallos y optimizar el rendimiento.
Maquinas a las que no se aplica la norma ISO 20816-3
Los siguientes tipos de máquinas industriales no están cubiertos por este documento:
- Turbinas de gas terrestres, turbinas de vapor y generadores con potencias superiores a 40 MW y velocidades de 1.500 rpm, 1.800 rpm, 3.000 r/min o 3.600 r/min (ver ISO 20816-2);
- Conjuntos de turbinas de gas con potencias superiores a 3 MW (ver ISO 20816-4);
- Conjuntos de máquinas en plantas hidroeléctricas y estaciones de bombeo (ver ISO 20816-5);
- Máquinas alternativas y máquinas acopladas rígidamente a máquinas alternativas (ver ISO 10816-6);
- Bombas roto-dinámicas y cualquier motor eléctrico integrado o acoplado rígidamente, donde el impulsor esté montado directamente en el eje del motor o acoplado de forma rígida (ver ISO 10816-7);
- Sistemas de compresores alternativos (ver ISO 20816-8);
- Compresores rotativos de desplazamiento positivo (por ejemplo, compresores de tornillo);
- Bombas con motores sumergidos; y
- Aerogeneradores (ver ISO 10816-21).
La norma ISO 20816-3 excluye estas máquinas debido a las especificidades operativas y de diseño que requieren criterios de evaluación de vibración distintos. Por ejemplo, las turbinas de gas y vapor de más de 40 MW y los generadores que operan a altas velocidades están sujetos a la ISO 20816-2, que establece límites más estrictos y específicos para estos equipos debido a su relevancia crítica en entornos industriales.
Asimismo, las bombas y compresores alternativos están cubiertos por otras partes de la norma ISO debido a su funcionamiento particular, que involucra frecuencias y características de vibración únicas que no se abordan en la ISO 20816-3.
Estas normas específicas permiten una evaluación más precisa y adaptada a cada tipo de equipo, lo que es esencial para garantizar la fiabilidad y eficiencia en entornos industriales de alta demanda.
Campo de aplicación de la normativa
Los requisitos de esta normativa se aplican a las mediciones de vibración de banda ancha realizadas in situ en los ejes, rodamientos, pedestales de rodamientos o carcasas de las máquinas, bajo condiciones de operación en estado estacionario y dentro del rango de velocidad nominal de funcionamiento.
Estos requisitos son aplicables tanto para pruebas de aceptación como para el monitoreo operativo continuo o periódico. Los criterios de evaluación incluidos en este documento pueden emplearse en situaciones de monitorización continua o no continua.
Aunque los requisitos cubren máquinas que pueden incluir engranajes o rodamientos, no abordan específicamente la evaluación diagnóstica del estado de estos componentes. La norma ISO 20816-3 proporciona directrices para la evaluación de vibraciones en máquinas industriales, enfocándose en las vibraciones generadas por el propio conjunto de la máquina, sin incluir las vibraciones transmitidas al conjunto desde fuentes externas.
Esta norma es fundamental para asegurar un control fiable del rendimiento de la máquina, ayudando a los operadores a detectar anomalías a tiempo y evitar fallos inesperados.
Sin embargo, para realizar una evaluación más profunda de los componentes individuales, como los rodamientos o engranajes, es necesario recurrir a otras normas o herramientas específicas de diagnóstico.
La ISO 20816-3 se centra, principalmente, en garantizar que los niveles generales de vibración se mantengan dentro de los límites aceptables, promoviendo la longevidad y eficiencia de los equipos industriales.
Límites de vibración
Basándose en esta norma, se puede elaborar la siguiente tabla:
- Para máquinas eléctricas que funcionan a más de 600 RPM
- Para bombas que funcionan a más de 1200 RPM
- Para máquinas de entre 15kW y 50kW que funcionen a más de 730 RPM
- Para velocidades inferiores, se aplica el criterio de retirada de licencia
Zona A: Las vibraciones de una máquina nueva generalmente se encuentran en esta zona.
Zona B: Las máquinas con niveles de vibración en esta zona se consideran aptas para operar durante períodos prolongados sin problemas.
Zona C: Las máquinas con niveles de vibración en esta zona no se consideran aptas para operar sin restricciones durante largos períodos. Por lo general, la máquina puede funcionar de manera limitada hasta que se pueda realizar una intervención correctiva.
Zona D: Los niveles de vibración en esta zona suelen ser lo suficientemente altos como para causar daños a la máquina.
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