Mapa Mental (Lectura Semana 4), Ingeniería Mecánica, Grupo#3.

Nota:

• Una octava es un intervalo de frecuencias, con una proporción de dos. Se llama octava por la tradición musical donde una octava abarca ocho notas de la escala, el segundo armónico del componente espectral es una octava arriba de la frecuencia fundamental.

1. Escalas de Frecuencias Logarítmicas.

   Nota:

   • Escalas de frecuencias logarítmicas. Hasta aquí, la única clase de análisis de frecuencia que estudiamos, a sido en una escala lineal. Eso quiere decir que el eje de las frecuencias está puesto de manera lineal. Esto es adecuado para un análisis de frecuencias con una resolución de frecuencia constante a través del rango de las frecuencias. Eso se llama análisis de banda angosta. El analizador TRF realiza esta clase de análisis.Hay muchas situaciones donde se requiere de un análisis de frecuencia, pero donde elanálisis de banda angosta no presenta los datos en su forma más útil. Un ejemplo de esto es el análisis del ruido acústico donde se estudia el índice de molestias a un observador humano.   
   1. El mecanismo de audición humano es sensible a proporciones de frecuencias más que a frecuencias. La frecuencia de un sonido determinará su altura como percibido por un auditor y una proporción de dos veces una frecuencia se escucha como un cambio de altura de una octava, sin que importe cuales fueran las frecuencias. Si por ejemplo se sube un sonido de 100 Hz a 200 Hz, su altura se subirá una octava :Un sonido de 1000 Hz cuando se sube a 2000 Hz también se subirá una octava en altura. El hecho es valido con tanta precisión en un rango importante de frecuencias , que es conveniente definir una octava como una proporción de frecuencias de dos, aunque la octava misma es una medida subjetiva de cambio en la altura de un sonido.

      Nota:

      • Este fenómeno se puede resumir diciendo que la percepción de altura del oído es proporcional al logaritmo de la frecuencia, en lugar de a la frecuencia misma.
      1. La octava es un intervalo de frecuencias para el oído, que el llamado análisis de banda de octavas ha sido definido como una norma para el análisis acústico. El dibujo de abajo muestra un espectro típico, de banda de octava, donde se usan las frecuencias estándar ISO de la banda de las octavas. Cada banda de octavas tiene una anchura de banda de alrededor del 70% de su frecuencia central. Este tipo de espectro se llama banda a porcentaje constante, porque cada banda tiene su anchura que es un porcentaje constante de su frecuencia central.

         Nota:

         • Se podría argumentar que la resolución de frecuencias en un análisis de banda de octavas no es lo suficiente preciso, para ser muy útil, especialmente en el análisis de la firma de vibraciones. de maquinaria, pero es posible de definir el análisis de bandas a porcentaje constante, con bandas de frecuencias de una anchura más angosta. Tres bandas de un tercio de octava forman una octava y la resolución de este tipo de espectro es tres veces mejor que la del espectro de la banda de octava. Los espectros de un tercio de octava se usan frecuentemente en mediciones acústicas. 

         1. Nota:

            • Los espectros de un tercio de octava están lo suficiente angosto en las frecuencias bajas, como para enseñar los primeros y raros armónicos de la velocidad de funcionamiento, y se pueden usar de manera efectiva, para la detección de fallas , si se establece una tendencia en el tiempo. El uso de espectros constantes BPC para el monitoreo de maquinaria no ha sido bien reconocido en la industria, con unas excepciones notables tales como la flotilla de submarinos de la marina de los E.U.A. 

1. Una escala lineal hace que se vean y se evalúen muy fácilmente los componentes más largos en un espectro. Componentes muy pequeños pueden pasar desapercibidos, o en el mejor de los casos, es difícil asignarles una magnitud. La escala lineal puede ser adecuada en casos donde los componentes tienen todos casi el mismo tamaño, pero en el caso de vibración de maquinaria, las fallas incipientes en partes como rodamientos producen señales con amplitudes muy pequeñas. Si queremos hacer un buen trabajo en establecer una tendencia en los niveles de estos componentes del espectro, es mejor trazar el logaritmo de la amplitud en lugar de la misma amplitud.

   1. Nota:

      • Observen que este espectro lineal muestra muy bien los picos largos, pero la información acerca de los niveles más bajos no está disponible. En el caso del análisis de la vibración en maquinaria, muchas veces estamos interesados en los componentes mas pequeños del espectro. Esto es en caso de diagnóstico de rodamientos a elementos rodantes. Este sujeto se tratará en detalle en el capítulo acerca del Monitoreo de Vibración en Maquinaria. 

      1. Nota:

         • Ya que este espectro está en una escala logarítmica, de amplitud, una multiplicación con un valor constante solamente transfiere el espectro hacia arriba en la pantalla, sin cambiar su forma o la relación entre los componentes. En una escala logarítmica , la multiplicación del nivel de la señal se traduce en una adición. Esto quiere decir que si se cambia la cantidad de amplificación de una señal de vibración , esto no afectará a la forma del espectro.

         1. Nota:

            • El espectro siguiente viene en decibeles, un tipo especial de escala logarítmica, muy importante en análisis de vibraciones. 
   2. El Decibel
      1. Un tipo conveniente de escala logarítmica es la escala decibel o escala dB. Es una escala de proporción, que relacione el nivel medido de amplitud a un nivel de referencia. El concepto del decibel fue introducido por los laboratorios Bell Telephone antes de 1930. Se usó por primera vez, para medir la perdida de fuerza relativa, y la proporción señal/ruido en líneas telefónicas. Rápidamente se adoptó en servicio como una medida del nivel de presión acústica del sonido
         2. Nota:

            • El VdB es poner la magnitud de la vibración en una escala logarítmica, y que permite la realización fácil de mediciones relativas. Un incremento de nivel de 6 dB representa una duplicación de la amplitud sin tomar en cuenta el nivel inicial. De la misma manera, un incremento de 20 dB representa un cambio en el nivel con un factor de diez. De esta manera, una proporción constante de niveles se ve como cierta distancia en la escala, sin tomar en cuenta los niveles absolutos de las mediciones. Esto hace muy fácil la evaluación de tendencias de los datos espectrales de vibración. Un incremento de 6 dB siempre indica una duplicación de las magnitudes. 
   3. Valores dB vs Proporciones de Nivel de Amplitud

      1. Nota:

         • Se recomienda que se use VdB como una escala de amplitud de vibración ya que una cantidad de información más grande está disponible al espectador en comparación con las unidades de amplitud. También en comparación con una escala logarítmica, una escala dB es mucho más fácil de leer.  
   4. Conversiones de Unidades
      1. La Aceleración y el Desplazamiento también se pueden exprimir en las escalas dB. La escala AdB es la que más se usa y su punto de referencia cero está puesto en 1 micro G, abreviado μG.

         Nota:

         • Cualquier parámetro de vibraciones , desplazamiento, velocidad o aceleración se puede mostrar en una escala dB: Las cantidades de referencia en esta escala para o dB fueron escogidas de tal manera que los niveles de dB de las tres cantidades sean las mismas a 159. 2 Hz, que equivale a 1000 radianes por segundo.

         1. Nota:

            • Resulta que AdB = VdB a 159.2 Hz. Los niveles VdB, AdB y DdB son relacionados en la imagen que se presenta.

         2. Nota:

            • La aceleración y la Velocidad en unidades lineales se calculan de los niveles dB como se muestra en la imagen.  
   5. Niveles VdB vs Niveles de Vibración en pps

      Nota:

      • A continuación una tabla de conversión para relacionar niveles VdB a pulgadas por segundo pico. 

      1. Nota:

         • El nivel de pico es la unidad estándar para la medición de velocidad de vibración, aunque en la mayoría de los casos las RPM tendrían más sentido.