Análisis vibracional FFT en turbomaquinaria industrial

FFT (Fast Fourier Transform) es la transformada matemática que convierte la señal vibracional medida en el dominio del tiempo (acelerómetros vs tiempo) a representación en el dominio de la frecuencia (amplitud vs frecuencia). En turbomaquinaria industrial, el espectro FFT entre 0.5× y 10× la RPM nominal revela información diagnóstica que la simple lectura de velocidad RMS bajo ISO 10816-2 no puede mostrar. Cada modo de falla mecánica genera un patrón espectral característico: desbalance dominante en 1× RPM, desalineación combinación 1× + 2× RPM con axial alto, soltura mecánica armónicos múltiples, daño cojinetes picos de alta frecuencia con sidebands moduladoras BPFO/BPFI/BSF, daño álabes sidebands moduladoras en N×blade_pass_frequency. La instrumentación moderna (Bently Nevada 3500/SIL, GE Bently System 1, SKF Microlog, Pruftechnik VIBSCANNER) captura espectros FFT en tiempo real con resolución de 6,400-25,600 líneas.

Modos de falla con patrón FFT característico: (1) **Desbalance del rotor** — amplitud dominante en 1× RPM + bajos armónicos. Causa típica: pérdida material álabes, depósitos sólidos asimétricos. (2) **Desalineación tren turbina-generador** — combinación 1× + 2× RPM con axial alto vs radial. Causa: thermal growth no compensado, desalineación inicial post-overhaul, fatiga acoplamiento. (3) **Soltura mecánica (mechanical looseness)** — armónicos múltiples 0.5× + 1× + 1.5× + 2× RPM. Causa: pernos fijación flojos, fisuras en base, holgura excesiva cojinetes. (4) **Resonancia estructural** — amplitud anormalmente alta en frecuencia específica + modulación durante coast-down. Causa: frecuencia natural carcasa/cimentación cercana a RPM operativa. (5) **Daño en cojinetes (rodamientos)** — picos alta frecuencia 5-50 kHz + sidebands moduladoras BPFO (Ball Pass Frequency Outer race) / BPFI (Inner race) / BSF (Ball Spin Frequency). Causa: falla axiales/radiales, contaminación aceite. (6) **Daño en álabes** — sidebands moduladoras en armónicos RPM + N×blade_pass_frequency. Causa: erosión partículas, fisuras fatiga, objetos extraños.

ISO 10816-2 (vigente para máquinas grandes >50 MW base-load) y su evolución moderna ISO 20816-2 establecen criterios cuantitativos por zona: (1) **Zona A:** vibración aceptable para máquinas nuevas o post-overhaul (operación inicial sin restricciones), (2) **Zona B:** vibración aceptable para operación a largo plazo sin restricciones, (3) **Zona C:** vibración no aceptable para operación prolongada — requiere acción correctiva en mediano plazo, (4) **Zona D:** vibración severa — riesgo de falla inminente, acción correctiva inmediata. Los límites cuantitativos dependen del tamaño de la máquina (potencia + altura del eje) y rigidez de la cimentación (rígida = soporte directo o flexible = soporte amortiguado). Para máquinas con cimentación rígida los límites son: Zona A < 2.3 mm/s RMS, B < 4.5, C < 7.1, D > 7.1. Para flexible: A < 3.5, B < 7.1, C < 11.2, D > 11.2. API 670 establece bandas de alarma + trip más conservadoras para protección automática del activo.

Instrumentación estándar para análisis FFT en sitio: (1) **Acelerómetros piezoeléctricos** clase ICP/IEPE con rango 0.5 Hz - 20 kHz + sensibilidad 100 mV/g, montados en cojinetes principales (radial + axial), (2) **Analizador FFT portátil** Pruftechnik VIBSCANNER / SKF Microlog GX / Schenck Vibroport — captura espectros 6,400-25,600 líneas, (3) **Sistema permanente API 670** (Bently Nevada 3500 SIL2/SIL3 + GE Bently System 1) con tarjetas dedicadas + bandas alarma + trip + comunicación SCADA, (4) **Tachómetro óptico** o sensor proximity para captura de fase + RPM exacto sincronizado con espectro, (5) **Software de análisis vibracional** (Bently Decision Support, GE System 1, SKF @ptitude Observer, Brüel & Kjær PULSE) para análisis tendencia histórica + clasificación automática de patrones. Costo instrumentación portátil USD 25,000-75,000. Sistema API 670 permanente USD 250,000-1,200,000 dependiendo de canales + funcionalidad.

Triggers operativos que requieren análisis vibracional inmediato: (1) **Alarma del sistema API 670** — vibración excede banda alarma configurada (típicamente 7.1 mm/s RMS para máquinas con cimentación rígida), (2) **Tendencia ascendente en vibración** — incremento sostenido > 25% en 30 días registrados en sistema de monitoreo continuo, (3) **Cambio en sonido operativo** — vibración audible, golpeteo, zumbido anormal reportado por operadores de planta, (4) **Eventos post-arranque** — vibración alta durante warm-up después de paro técnico, (5) **Pre-overhaul mayor** — diagnóstico completo del estado actual para planeación de intervención mayor, (6) **Post-overhaul commissioning** — validación que la intervención mayor cumple criterios ISO 10816-2 Zona A/B, (7) **Investigación de falla recurrente** — falla de cojinetes, fisuras de álabes, problemas de eficiencia sin causa clara. La frecuencia mínima recomendada bajo API 670 es: medición continua online en activos críticos, walking-around semanal con instrumentación portátil en activos importantes, mensual en activos secundarios.

Costos referenciales del servicio: (1) **Análisis vibracional puntual en sitio** (1 activo, instrumentación portátil, reporte técnico): USD 5,000-15,000 según capacidad del activo, (2) **Paquete diagnóstico vibracional completo** (espectro FFT + análisis modal + bump test ISO 7626 + termografía + reporte): USD 15,000-50,000, (3) **Análisis pre-overhaul + diagnóstico de daños** (incluye múltiples mediciones + análisis modal + recomendación cuantitativa de intervención): USD 25,000-80,000, (4) **Instalación + commissioning sistema API 670 permanente:** USD 250,000-1,200,000 según número de canales + tecnología. TEMISA Power Gen ejecuta diagnóstico vibracional en sitio del cliente bajo CFE LAPEM W4200-12 + ISO 10816-2 + ISO 20816 + API 670 con instrumentación calibrada trazable. Cotización formal por proyecto en /contacto. Sin precios estandarizados públicos.

Sí. TEMISA Power Gen ejecuta análisis vibracional FFT en sitio del cliente bajo ISO 10816-2 + ISO 20816-2 + API 670 con cuadrilla técnica certificada e instrumentación calibrada trazable a CFE LAPEM W4200-12. Servicio incluye: medición FFT espectro completo 0.5-10× RPM en cojinetes principales (radial + axial), análisis modal + bump test ISO 7626, termografía infrarroja bajo carga, análisis tribológico del aceite, correlación con datos operativos del activo, identificación cuantitativa de los 6 modos de falla típicos, reporte técnico con recomendación de acción. Para activos con sistema API 670 permanente: revisión de configuración + verificación de calibración + ajuste de bandas alarma/trip. Cobertura: turbinas de vapor, turbinas de gas, turbocompresores, turbobombas, turbosopladores e hidroturbinas. México (35 estados industriales) y Centroamérica (7 países).