Bump Test — Análisis Modal del Rotor

El análisis de vibración bajo ISO 10816 mide la severidad en operación — qué tan fuerte está vibrando el equipo y a qué frecuencias. El bump test es prueba con el equipo detenido o en vacío: identifica las frecuencias naturales del sistema independientemente de cómo se excite. Juntas permiten saber si la vibración medida en operación es por resonancia, por desbalance, por desalineación o por otra causa.

Sí. El bump test requiere excitación controlada con martillo modal — eso solo es posible con la máquina detenida o en barring. Para análisis de vibración en operación se usa el equipo de vibración bajo ISO 10816, que es complementario y no requiere paro.

No directamente. El bump test detecta frecuencias naturales y formas modales — no la condición de balance del rotor. Si el rotor está desbalanceado pero el sistema tiene un modo cerca de 1×, la vibración será mayor por amplificación resonante. El bump test permite distinguir entre desbalance puro y problema de resonancia subyacente.

Entre 6 y 12 horas en sitio para instrumentación, captura modal por múltiples puntos y procesamiento FRF. La entrega del protocolo documental con análisis modal completo se hace en 7–14 días hábiles tras la prueba.

Sí. Aplicamos bump test en generadores síncronos y turbogeneradores hasta 350 MW bajo CFE LAPEM W4200-12. Para rotores grandes ajustamos la calibración del martillo modal a la masa del sistema y dimensionamos la malla de acelerómetros para cubrir los modos relevantes.

Documentamos el modo identificado con FRF y forma modal, y proponemos plan de acción según la separación. Si el margen es estrecho pero positivo, recomendamos monitoreo bajo ISO 10816 en arranque y operación. Si el modo está sobre la operación, evaluamos rigidización de soportes, modificación de masa del rotor o cambio de velocidad. La decisión es del cliente con datos modales en mano.

La regla práctica histórica de la industria establece un margen mínimo de ±15% entre cualquier modo natural identificado y la velocidad de operación nominal (3,600 rpm = 60 Hz o 1,800 rpm = 30 Hz). Es decir, modos por debajo de 51 Hz o por encima de 69 Hz para máquinas de 60 Hz. Bajo ISO 7919 y ANSI/ASA S2.42 ese margen se calibra según la criticidad del equipo y el nivel de amortiguamiento medido — un modo bien amortiguado puede aceptarse con margen menor; un modo poco amortiguado requiere margen mayor. Modos detectados en 1× ó 2× operativo siempre requieren acción correctiva.

La FRF (Frequency Response Function) es la relación matemática entre la fuerza de excitación de entrada (medida por la celda de fuerza del martillo) y la aceleración de respuesta en cada punto de medición (registrada por los acelerómetros). En el dominio de la frecuencia se calcula como FRF(f) = X(f) / F(f), donde X es la respuesta y F la excitación. Cada pico en la magnitud de la FRF corresponde a un modo natural; la fase de la FRF indica si el modo es de flexión, torsión o rígido. Múltiples FRF capturadas en distintos puntos del rotor permiten reconstruir las formas modales tridimensionales del sistema.

Depende del rango de frecuencias de interés y de la geometría del rotor. Para un turbogenerador hasta 200 MW típicamente se instrumentan 16–32 puntos distribuidos sobre rotor, soportes del estator y bancada — suficientes para resolver modos de flexión hasta el tercer armónico, modos de torsión principales y modos locales por aflojamiento de tornillería. Para rotores muy grandes o cuando hay sospecha de modos torsionales acoplados con la turbina, se eleva el número de puntos a 60–80 con barrido sistemático.

Si se interpreta solo el espectro de vibración en operación, sí — un desbalance puro puede parecer resonancia y viceversa. La fortaleza del bump test es separar ambos: identifica las frecuencias naturales del sistema independientemente de la causa de excitación. Combinado con análisis de vibración bajo ISO 10816 en operación, el diagnóstico es definitivo: si la frecuencia natural está cerca de 1× operativo, la vibración medida es por amplificación resonante de desbalance residual; si no, la vibración medida es por desbalance puro y se corrige con balanceo dinámico.

Sí, y es altamente recomendado cuando se hacen modificaciones al tren — cambio de turbina, modificación de acople, reemplazo de cojinetes. El bump test del tren completo (turbina + acople + generador) revela modos torsionales y de flexión que el ensayo individual no captura. Para esto se instrumentan puntos a lo largo de todo el tren y se analizan los modos como sistema acoplado. Es complementario al análisis torsional teórico (FEM) que se hace previamente en diseño.