Frecuencias de defecto en rodamientos: BPFO, BPFI, BSF y FTF son las cuatro frecuencias características de vibración que genera un rodamiento de elementos rodantes una vez que se desarrolla una falla localizada en una de sus superficies de trabajo.
Cada frecuencia de defecto apunta a un componente específico y, como se derivan de la geometría interna del rodamiento en lugar de un número entero de revoluciones del eje, aparecen en múltiplos no enteros de la velocidad de giro. Reconocerlas en un espectro es la habilidad central del diagnóstico de rodamientos de elementos rodantes.
Un defecto provoca un impacto repetitivo cada vez que un elemento rodante pasa por encima de él, o cada vez que el defecto atraviesa la zona de carga. La tasa de repetición está fijada por el número de bolas, el diámetro de bola y el diámetro primitivo, el ángulo de contacto y la velocidad del eje. Las cuatro frecuencias son:
Con N elementos rodantes, diámetro de bola d, diámetro primitivo D, ángulo de contacto θ y frecuencia de rotación del eje fr (en Hz), las cuatro frecuencias son:
Una comprobación útil: BPFO + BPFI = N × fr exactamente, y BPFO = N × FTF. Si se desconoce la geometría, las proporciones pueden estimarse (BPFO es aproximadamente 0.4 × N × RPM y BPFI aproximadamente 0.6 × N × RPM), pero las tablas publicadas de rodamientos o el número de parte del fabricante dan valores exactos.
Un 6205 tiene N = 9 bolas, d = 7.94 mm, D = 39.04 mm y un ángulo de contacto de 0 grados. Funcionando a 1800 RPM (fr = 30 Hz), las frecuencias calculadas y sus múltiplos de la velocidad de giro se muestran a continuación. Estos multiplicadores son constantes para el rodamiento; solo los valores absolutos en Hz cambian con la velocidad.
| Frecuencia | Componente indicado | Múltiplo de la RPM (6205) | Valor a 1800 RPM (Hz) |
|---|---|---|---|
| BPFO | Defecto en pista exterior | 3.585 × | 107.5 |
| BPFI | Defecto en pista interior | 5.415 × | 162.5 |
| BSF | Defecto en elemento rodante | 2.357 × | 70.7 |
| FTF | Jaula / portador | 0.398 × | 11.9 |
Observe que ninguna de estas cae en 1x, 2x o 3x la velocidad de giro. Ese comportamiento no sincrónico es precisamente lo que separa una falla de rodamiento de un desequilibrio, desalineación o holgura, que se sitúan en armónicos enteros.
Porque cada ecuación contiene la razón d/D, los multiplicadores son valores no enteros en lugar de números enteros. Esto tiene dos consecuencias prácticas. Primero, las líneas de defecto nunca coinciden exactamente con la familia de 1x de la velocidad de giro, por lo que pueden aislarse incluso cuando una máquina también tiene desequilibrio.
Segundo, una pequeña cantidad de deslizamiento bajo carga ligera desplaza las frecuencias reales ligeramente por debajo de los valores calculados, por lo que los analistas permiten una tolerancia de unos pocos porcentajes al emparejar un pico.
Bandas laterales espaciadas a la velocidad de giro (alrededor de BPFI) o a FTF (alrededor de BSF) confirman que un defecto se está moviendo por la zona de carga.
Los primeros impactos de rodamiento son de baja energía pero excitan el rodamiento y la estructura en sus frecuencias naturales altas, resonando en el rango de 1 a 20 kHz.
En un espectro de velocidad bruto, esta energía está sumergida en el ruido de fondo, por lo que las frecuencias de defecto son efectivamente invisibles al principio. La detección de la envolvente, también llamada demodulación o espectro de la envolvente, lo soluciona.
La señal se filtra con un paso de banda alrededor de la zona de resonancia, luego se rectifica y se filtra con paso bajo para recuperar la envolvente de los pulsos de impacto.
Una FFT de esa envolvente revela BPFO, BPFI, BSF o FTF y sus armónicos mucho antes de que aparezcan en el espectro ordinario.
El análisis de envolvente es una parte estándar del análisis del espectro de vibración , y combina bien con técnicas de alta frecuencia como el método de pulso de choque para la detección más temprana.
La degradación del rodamiento sigue una progresión reconocida de cuatro etapas, y conocer la etapa indica cuánto tiempo de advertencia queda:
Identificar un defecto en pista exterior en Etapa 2 solo es útil si provoca una orden de trabajo antes de que el rodamiento alcance la Etapa 4.
Los equipos que usan Fabrico adjuntan la frecuencia de defecto medida, la etapa y la tendencia al registro del activo, de modo que la lectura de monitorización de condición genera automáticamente una tarea de reemplazo planificada con el número de pieza correcto del rodamiento y la especificación de par.
Eso cierra el ciclo entre el diagnóstico y el taller. Entender la vida útil calculada mediante la vida L10 del rodamiento ayuda a establecer intervalos de reinspección sensatos una vez confirmado un defecto. Para ver el flujo de trabajo de principio a fin, reserva una demostración de Fabrico .
Un defecto en la pista interior rota dentro y fuera de la zona de carga una vez por revolución del eje, por lo que sus impactos se modulan por la velocidad de giro y dispersan energía en bandas laterales. Además, está más en profundidad en la ruta de carga.
Esto a menudo hace que los fallos en la pista interior sean más difíciles de detectar al principio, pero una vez establecidos producen las características bandas laterales a la velocidad de giro alrededor de BPFI.
Un único defecto en un elemento rodante contacta tanto la pista interior como la exterior una vez por revolución del elemento, generando dos impactos por vuelta. Por eso el defecto de giro de bola aparece frecuentemente más fuerte a 2 × BSF que en el fundamental, normalmente flanqueado por bandas laterales de FTF.
Sí, aproximadamente. BPFO está cerca de 0.4 × N × RPM y BPFI cerca de 0.6 × N × RPM, así que incluso solo con el recuento de bolas puedes buscar en la región correcta del espectro.
Para confirmación, consulta los multiplicadores exactos de defecto del fabricante o de una base de datos de rodamientos, ya que un error de unos pocos por ciento puede llevarte a interpretar mal un pico.
Varía con la velocidad, la carga y la lubricación, pero la detección de envolvente típicamente señala un defecto en la Etapa 2, mucho antes de que el fallo sea visible en un espectro de velocidad estándar. Eso comúnmente se traduce en semanas o meses de tiempo para planificar, que es todo el valor de detectar rodamientos temprano en lugar de reaccionar en la Etapa 4.
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