Vibración en Bombas Centrífugas: Límites ISO 10816-7, Causas y Puntos de Medición

1. ISO 10816-7 — norma específica para bombas rotodinámicas

La serie ISO 10816 evalúa la vibración de máquinas mediante mediciones en partes no rotativas. La parte 7 trata de bombas rotodinámicas para aplicaciones industriales con potencia nominal superior a 1 kW, con mediciones en las cajas de cojinete y también en los ejes. Según la guía de Europump, los límites de zona valen para impulsores con más de 3 álabes, y las bombas diseñadas para sólidos o aguas residuales vibran más.

En la línea FB, la FBCN y la FBOT, centrífugas, y la FBME, centrífuga multietapa, están en el alcance. La FBE y la FBEI son bombas de engranajes, de desplazamiento positivo, y quedan fuera; para ellas, la alineación y la vibración siguen el manual de cada serie. La ISO 10816-7 sigue publicada, y la ISO registró el proyecto de la ISO 20816-7 para sustituirla (open data de la ISO, 23/09/2026).

Las partes 1 y 3 ya dieron lugar a la ISO 20816-1 y a la ISO 20816-3. El alcance de la ISO 20816-3 excluye las bombas rotodinámicas, con remisión a la ISO 10816-7, y abarca el motor eléctrico de cualquier tipo con acoplamiento flexible. Los límites se dan en velocidad, mm/s RMS; en una senoide, el RMS vale 0,707 del pico, y solo se comparan lecturas con igual rango de frecuencia y factor de escala (guía SKF).

2. Zonas de severidad A, B, C y D

Según Europump, la norma separa dos categorías. La categoría I reúne bombas que exigen alta confiabilidad, disponibilidad o seguridad, como las de líquidos tóxicos o peligrosos, servicio crítico, petróleo y gas, química especial, nuclear o generación de energía. La categoría II abarca las aplicaciones generales o menos críticas, como líquidos no peligrosos; las bombas verticales suspendidas por encima de 600 rpm suelen entrar en ella. Cada categoría tiene límites hasta 200 kW y por encima de 200 kW.

Las zonas describen el estado de la máquina: A, vibración de bomba recién puesta en servicio, en el rango de operación preferente (POR); B, operación continua a largo plazo sin restricción, en el rango admisible (AOR); C, operación limitada, insatisfactoria para servicio continuo; D, vibración lo bastante severa para dañar la máquina. La tabla sigue el resumen de Europump, que advierte que no sustituye el texto de la norma cuando se exige conformidad.

3. Puntos de medición estandarizados — DE, NDE y axial

Mida en cada caja de cojinete de la bomba en las tres direcciones: vertical, horizontal y axial. La guía SKF llama a los puntos del lado del accionamiento DEV, DEH y DEA y a los del lado opuesto NDV, NDH y NDA. Coloque el sensor lo más cerca posible del rodamiento, fuera de superficies pintadas, zonas sin carga y juntas de la caja, y evite la carcasa, que puede vibrar por resonancia u holgura.

Para comparar lecturas, repita el mismo punto, marcado con tinta o un pequeño orificio cónico, con el sensor a 90° ± 10° de la superficie y presión constante; la base magnética o el sensor fijo son aún mejores. Mida en régimen normal, con los cojinetes a temperatura estable y la bomba en su punto de operación. Si la vibración de fondo, con la bomba parada, supera el 25% del valor en operación, puede ser necesario reducir su efecto (Europump).

La dirección ya da una pista. La horizontal suele mostrar más vibración, porque la máquina es más flexible en ese plano, y la vibración horizontal excesiva es un buen indicio de desbalanceo. La vertical suele ser menor, por la rigidez del montaje y la gravedad. La axial debería ser pequeña, pero la desalineación y el eje doblado la aumentan. La confirmación viene del espectro (FFT) y de la fase, como en la sección siguiente.

4. Siete causas de vibración elevada y lo que muestra cada una

En el manual de servicio de la FBME (MSERV-08/01, Tabla 7), “vibración o ruido excesivo” tiene 23 causas posibles, de succión, instalación y defectos mecánicos. La guía SKF propone el análisis por eliminación: identificar en el espectro los múltiplos de la rotación (1×, 2×, 3×), las frecuencias de los rodamientos y del impulsor de la bomba, las máquinas vecinas y, en el motor, la frecuencia de la red. Las causas de abajo pueden coexistir.

• Desbalanceo: vibración a 1× la rotación, con la misma amplitud en todas las direcciones radiales y sin armónicos, salvo cuando es severo (guía SKF). En bombas, el desgaste irregular del impulsor aparece como desbalanceo, y la erosión por cavitación puede desbalancearlo (guía DOE/HI). El eje doblado también da 1×, con vibración axial. El manual FBME manda corregir el descentramiento de las piezas y mide el del eje en la zona del impulsor con reloj comparador, con límite de 0,05 mm.
• Desalineación: la angular da vibración axial a 1× y la paralela, radial a 2×, con desfase de 180° en el acoplamiento; con el 2× entre el 50% y el 150% del 1×, es probable el daño al acoplamiento, y por encima del 150% la desalineación es severa (guía SKF). Los manuales FBME y FBEI piden radial inferior a 0,05 mm y angular inferior a 0,6°, del catálogo del acoplamiento, y realinear en la instalación definitiva: el transporte desalinea el conjunto.
• Cavitación y succión: en el manual FBME, bomba o tubería no totalmente llena, altura de succión elevada, NPSH insuficiente, válvula de pie subdimensionada u obstruida y sumergencia insuficiente. La guía DOE/HI describe chasquidos como canicas pasando por la bomba; la cavitación suele ocurrir con caudal alto, a la derecha de la curva, pero también puede surgir con caudal bajo, y la vibración que induce carga la cimentación y la tubería.
• Caudal bajo y recirculación: el manual FBME pide operar por encima del caudal mínimo. Según DOE/HI, el caudal bajo crea recirculación interna en la succión o la descarga del impulsor, con daño similar al de la cavitación; cerca del caudal nulo (shutoff), crecen la deflexión del eje, la vibración y la carga en los cojinetes, mínima en el BEP. El fabricante indica el POR y el AOR; según Europump, el POR suele ir del 70% al 120% del BEP.
• Rodamientos y lubricación: el manual FBME enumera desgaste, eje descentrado, exceso o falta de grasa o aceite, montaje incorrecto o tipo inadecuado, suciedad, óxido por agua en el soporte y condensación por enfriamiento excesivo. Según la guía SKF, los defectos aparecen en múltiplos no enteros de la rotación: BPFO (pista exterior), BPFI (pista interior), frecuencia de la bola y FTF (jaula); al principio, las tablas ISO de severidad ayudan poco, y la envolvente de aceleración detecta el defecto antes.
• Base, holgura y resonancia: el manual FBME relaciona la cimentación no rígida con la vibración y manda aplicar grout a la base para una fijación sólida. Según SKF, la holgura estructural da 1× con desfase de 180° entre patas, base y cimentación si la máquina se balancea; la holgura de componentes da una serie de armónicos de la rotación o de media rotación; la resonancia aparece como fuerte aumento de amplitud, con cambio de fase, en una frecuencia de excitación.
• Tubería: los esfuerzos transmitidos por la tubería y los soportes están entre las causas de desalineación de la guía SKF. El manual FBME alinea las bridas de succión y descarga con la tubería con la base nivelada, antes de apretar los pernos de anclaje, y vuelve a comprobar la alineación después del grout y de las conexiones. Según la guía DOE/HI, la vibración alta crea cargas de fatiga que agrietan soportes y cimentaciones, y una bomba muy sobredimensionada puede inducirla.

5. Línea base de fábrica y de campo — FAT, aceptación en sitio y balanceo

La ISO 10816-7 también da valores de aceptación, distintos para el ensayo en fábrica (FAT) y para la medición en sitio, dentro del POR y del AOR (tabla, según el resumen de Europump). En FB, el plan de FAT y el informe del ensayo en banco son entregables definidos por proyecto; cuando la vibración entra en el FAT, la norma, la categoría, el rango de operación, los puntos y la unidad van al plan de ensayo.

Registre también una referencia en campo, después de la puesta en servicio, con las condiciones de operación. La guía DOE/HI compara las mediciones con datos tomados cuando la máquina empezó a operar, y la guía SKF acepta como línea base una lectura tras una revisión o con la máquina comprobadamente bien. Si la bomba sube de zona, busque lo que cambió en la instalación o en el equipo: tubería, alineación, succión o rodamientos.

El balanceo es otra verificación. La ISO 21940-11, que sustituyó a la ISO 1940-1, fija procedimientos y tolerancias de desbalanceo residual para rotores de comportamiento rígido: el desbalanceo residual admisible, los planos de corrección y cómo considerar los errores del proceso de balanceo. No es el límite de vibración de la bomba instalada, que se evalúa según la ISO 10816-7.

Según el resumen de Europump, la ISO 5199 y la ISO 9905 piden alcanzar los límites de vibración con balanceo en el grado G6.3. El manual de servicio de la FBME indica balanceo estático y dinámico del impulsor en G6.3 (ítem 12.2). En las demás series, el grado viene de los documentos del suministro.

6. Programa de monitoreo de rutina

El manual de servicio FBME incluye la vibración en el mantenimiento preventivo: en la inspección diaria, ruidos y vibraciones anormales; en la mensual, los niveles de vibración y la temperatura de los cojinetes; en la semestral, la alineación del conjunto y el reapriete de la bomba, el motor y la base. En otras bombas, la frecuencia sale de la criticidad y del historial. DOE/HI subraya que el cambio en el tiempo dice más que una instantánea aislada del espectro.

En el monitoreo continuo, el resumen de Europump da valores recomendados de alarma, cerca de 1,25 veces el límite superior de la zona B, y de disparo, cerca de 1,25 veces el de la zona C (tabla). La vibración debe quedar por encima del valor unos 10 s antes de dispararse, para evitar alarmas y paradas falsas. Según la guía SKF, si la emisión acústica (SEE) del rodamiento sube, acorte los intervalos y siga también envolvente, temperatura y vibración.

Al consultar a FB, envíe la identificación de la bomba, el punto de operación (caudal, presión y rotación), los puntos, las direcciones, la unidad y el rango de frecuencia de la medición, la tendencia y los espectros. Los servicios posventa publicados incluyen puesta en marcha y comisionamiento, ensayo de desempeño en banco con alcance definido por proyecto y contratos de mantenimiento de las líneas FB; la forma de atención, las verificaciones y los registros se definen en la propuesta.