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Uso de la FFT en anlisis de vibraciones de mquinas
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Fundamentos del anlisis frecuencial
1 Dada la seal , para que el analizador tome un nmero
entero de 5 perodos de seal equivalente a 1000 puntos en el
tiempo y haga la
FFT con una resolucin en frecuencia de 2 Hz, determine:
1.1 El nmero de lneas con que debe configurar el analizador.
Sabemos que el Numero de puntos de la seal en el tiempo est dado
por
, pero para efectos de clculo usaremos , donde:
1.2 La frecuencia mxima que debe configurar en el
analizador.
De la resolucin de frecuencia:
, obtenemos la Frecuencia
Mxima del analizador, donde la frecuencia mnima en este caso ser
cero.
Tenemos que:
1.3 Dibuje la seal obtenida.
1.4 Dibuje la FFT obtenida usando ventana rectangular. Qu puede
decir de la
frecuencia de la componente? Era el resultado esperado?
Explique
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Tarea 1 Mantenimiento Predictivo
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El resultado era el esperado, ya que se tomo un nmero entero de
periodos, y se
entrego una componente que alcanza valor de velocidad RMS =
2,12132 mm/s. Donde
VRMS= 0,707*V; luego la velocidad obtenida es V=2,12132/0,707 =
3 mm/s, que
coincide con la velocidad de la seal vibratoria.
1.5 Obtenga una expansin del fondo de escala del grfico anterior
en el rango de 0
a 100 Hz Que puede decir de la amplitud de la componente Era el
resultado
esperado? Explique.
El valor pico se mantiene constante con una amplitud de 3 [mm/s]
aunque se
modifique el factor de escala
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Problemas que genera el uso de la FFT
2 Manteniendo los parmetros del anlisis anterior, genere una
segunda seal
2.1 Dibuje la suma de las dos seales en el tiempo.
2.2 Dibuje la FFT de la suma de las dos seales. Compare las dos
componentes del
espectro. Obtuvo el resultado esperado? Explique por qu.
En la primera seal se toma un numero entero de periodos, lo que
se ve reflejado en
su espectro que posee una componente a la velocidad de la seal
vibratoria, mientras
que para la segunda no se tomo un numero entero de periodos, por
lo que la seal
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Tarea 1 Mantenimiento Predictivo
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espectral posee muchas componentes que no alcanzan la frecuencia
de la seal
vibratoria.
2.3 Qu solucin propondra para evitar las fugas laterales?
Cambiar de ventana Rectangular a una de Hanning, ya que al tener
esta ventana forma
de coseno se puede aproximar mayormente a un numero entero de
periodos y as
disminuir las fugas laterales.
2.4 Obtenga la seal temporal despus de aplicarle la ventana de
Hanning.
2.5 Obtenga la FFT de la seal usando una ventana de Hanning. Por
qu preferira
usar ventana de Hanning frente a ventana rectangular?
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Porque usando esta ventana se disminuye las fugas laterales,
adems disminuye las
componentes en la segunda seal aproximando de mejor manera a la
frecuencia de la
seal vibratoria. Con la ventana de Hanning se alcanza un valor
RMS de 2,904,
mientras que en la ventana Rectangular se tiene un valor RMS de
2,3717 [mm/s] y de
esta manera usando Hanning se pueden apreciar espectros de mejor
manera que su
utilizramos una ventana Rectangular
Efecto del ruido en el anlisis de la seal
3 Dibuje la FFT de las seales anteriores agregando a la seal
ruido aleatorio de
amplitud 10.
3.1 Qu problema genera el ruido a la hora de analizar la FFT de
la seal?
El ruido oculta y hace mas difcil ver espectros de seales
relevantes y por ende
complicar cualquier diagnostico.
3.2 Dibuje los espectros resultantes de hacer la FFT con:
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a.- 5 promedios
b.-10 promedios
c.- 15 promedios
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d.- 20 promedios
Comente los resultados. Cul es la utilidad de hacer promedios de
la FFT?
Al aumentar la cantidad de promedios efectuados se disminuyen
las componentes
espectrales del ruido, lo que nos permite tener una mejor visin
de las componentes
espectrales provocadas por vibraciones, algunas conocidas o por
conocer.
La utilidad de efectuar promedio en la FFT, es reducimos el
ruido ya que las otra
componentes relevantes se mantienen constante y as podemos
visualizar de mejor
manera espectros relevantes para un anlisis.
