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Importancia del Control de Vibraciones en Máquinas

 27 de diciembre de 2025
Román Ventura
Autor: Román VenturaIngeniero de Mantenimiento Industrial, Especialista Jr. en Ingeniería de Confiabilidad y Gestión de Activos.
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Históricamente, la ingeniería y el desarrollo tecnológico han demostrado que los estudios del comportamiento de las máquinas nos permiten comprender que fenómenos como las vibraciones son, en esencia, la respuesta de un sistema dinámico ante la presencia de fuerzas perturbadoras o estímulos. Al entender que estas no provienen por completo de sucesos al azar, sino que obedecen a causas identificables por su propia naturaleza, logramos que el control a través de la gestión de activos asuma un rol protagónico. En este contexto, las organizaciones, a través de sus departamentos de mantenimiento y confiabilidad, trabajan de la mano con diferentes áreas de estudio, desde el campo operacional hasta el administrativo para la implementación de programas de monitoreo (continuos o programados).

Estas labores de monitoreo, donde se encuentra la unión entre relación de los usuarios y las actividades desde las áreas mencionadas, tienen como objetivo principal garantizar la continuidad operativa en óptimas condiciones, protegiendo la vida útil de sus equipos. Asimismo, controlando principalmente los sobreesfuerzos y tensiones asociados a los equipos que de no ser gestionados de forma adecuada, derivan en costos previsibles, riesgos de seguridad e inclusive afectaciones a la imagen y el marco legal de la organización. Estas son consecuencias que pueden mitigarse mediante un diagnóstico preciso del fallo funcional y potencial, basado en la naturaleza dinámica del activo.

Debemos entender, como preámbulo algunas consideraciones sobre los principios básicos de los sistemas de vibración para el resto del texto:

La física clásica se encargó de dividir el comportamiento de las vibraciones en dos grandes categorías según la fuerza que las provoca, siendo determinísticas aquellas en donde se conocen sus valores en magnitudes y dirección de fuerzas del movimiento, en un tiempo dado, y como aleatorias si su valor en un momento especifico no se puede predecir con exactitud, dado que no siguen un patrón temporal fijo, pero sí pueden presentarse con regularidad estadística.

Además de que todo sistema vibratorio consta de tres partes elementales un medio para almacenar energía potencial (elasticidad o resorte), otro para conservar energía cinética (masa o inercia) y un ultimo por el cual la energía se pierde gradualmente (amortiguador como forma de disipación).

Trasladando esos principios a una máquina rotativa, estos componentes por sus características de diseño y operación también suelen ser inherentes al sistema como el caso de un rotor que actúa como la masa, la flecha y sus soportes como el resorte, y el fluido en los cojinetes (rodamientos) proporcionan el amortiguamiento (viscoso).

Imagen 1. Componentes del Sistema Vibratorio Ejemplificado a Máquinas
Imagen 1. Componentes del Sistema Vibratorio Ejemplificado a Máquinas

Asimismo, desde la perspectiva operacional que adoptamos hacia las máquinas, los movimientos de características oscilatorias representan para nosotros un canal de comunicación mediante el cual las maquinarias nos pueden informar sobre su estado de salud a nivel dinámico a través de las mediciones espectrales, en donde cualquier variación significativa fuera de los parámetros y límites de seguridad establecidos en los niveles de vibración de las maquinarías consisten en ser un síntoma de degradación o de una falla en desarrollo.

Hablamos de salud dinámica porque nos referimos específicamente a la condición de integridad de los componentes mientras se encuentran en funcionamiento, sometidos a cargas y con velocidades reales de operación. Esta distinción es fundamental en equipos dinámicos, ya que, a diferencia de los equipos estáticos, estos estudios e inspecciones se realizan con las piezas en movimiento, lo que permite revelar comportamientos que no se manifiestan cuando están en reposo.

Ahora, teniendo todo esto en consideración lo interesante en este punto es que la vibración no cubre la totalidad de los problemas posibles (modos de falla) en un equipo, pero sí aborda distintos fenómenos y anomalías dentro de un extenso intervalo P-F (desde la falla potencial a funcional). Por lo cual, puede ofrecer un amplio margen de tiempo en la detección, que puede variar según el componente, entre la etapa inicial del síntoma y el momento en que la pieza falla definitivamente), lo que convierte al Análisis de Vibraciones en una de las técnicas para equipos dinámicos con mayor rango de cobertura para la detección de fallas.

Imagen 1. Curva P-F en Equipos Dinámicos
Imagen 2. Curva P-F en Equipos Dinámicos

Controlar la vibración implica gestionar las fuerzas internas que intentan desplazar a los componentes de su centro de equilibrio. Cuando un equipo se encuentra en operación, existe una interacción constante entre fuerzas de origen mecánico, hidráulico y eléctrico. De ahí que, si estas energías se mantienen dentro de los rangos de tolerancia del diseño para la operación, la máquina funcionará de una manera optima. Por el contrario, si surge un problema, esa energía sobrante se disipa a través de las estructuras y componentes, lo que acelera el desgaste de los materiales y compromete la continuidad del sistema productivo.

En tal sentido, el monitoreo no es simplemente una medida de observación, sino también un mecanismo de diagnóstico y de control que tiene, en efecto, el potencial de buscar, a través de la ejecución de sus acciones recomendadas, el aumento de la confiabilidad para maximizar la disponibilidad de los activos y optimizar su ciclo de vida útil. Además, que de tales objetivos se ha demostrado científicamente la relación de influencia directa y contundente sobre los costos y la seguridad del entorno del activo.

El control desde el monitoreo integral y las estrategias de mantenimiento

De acuerdo a la categorización de las estrategias de mantenimiento según ISO 14224 (2016)

Imagen 2. Diagrama de las categorías de mantenimiento según ISO 14224 (2016)
Imagen 3. Diagrama de las categorías de mantenimiento según ISO 14224 (2016)

El enfoque del control sistémico de las vibraciones, como una variable operacional entre maquinarías se ubica en el centro de la estrategia de Mantenimiento Basado en Condición (CBM), cual también utiliza a las técnicas del Mantenimiento Predictivo (PdM) como un instrumento para el análisis de la condición futura. Donde puede aplicarse a solicitud de la organización siempre y cuando esté acorde a su contexto, criticidad y riesgo operacional de los activos, a través de inspecciones o por un programa de monitoreo de condiciones de forma permanente o continua.

UNE 13306 - 2017
UNE 13306 - 2017
ISO 14224 (2016)
Imagen 4. Referencia a ISO 14224 (2016)

De este modo, los datos recolectados por el sistema de vibraciones en base al historial, se convierten en un conducto que complementa el diagnostico a través del uso técnicas de instrumento del PdM.

Entonces, desde la literatura podemos interpretar que el CBM nos alerta sobre la presencia de síntomas anormales y parámetros fuera de rango sobre la condición actual, y utiliza al análisis predictivo a través del historial de esos datos para proyectar la curva de degradación. Así, el analista puede determinar con mayor precisión cuánto tiempo de vida útil remanente le queda a un componente antes de que la vibración alcance niveles catastróficos.

Esta capacidad de previsión también permite que la logística de repuestos y la programación de paradas se realicen con una eficiencia que ahorrando cantidades dinero significativas en costos operativos.

A diferencia de los otros planes de mantenimiento preventivo que se ejecutan de forma programada en un calendario o por horas de uso, el CBM propone que las intervenciones solo deben realizarse cuando los indicadores de estado demuestran tener características de una supuesta degradación, la cual, por supuesto, debe poseer la capacidad de ser medible como base para el control de activos en esta estrategia. En consecuencia, es importante resaltar que, como el análisis de vibraciones no cubre todo los modos de falla, el análisis integral de monitoreo se cubre con otras técnicas no destructivas que nos sirven de ayuda específicamente para detectar lo que este no puede cubrir en los equipos rotativos desde el punto de vista físico, tales como en el resumen de la siguiente tabla comparativa:

Tabla 1. Vibraciones vs Otros END
Tabla 1. Vibraciones vs Otros END

Seguridad del personal y protección de los activos

Mantener las vibraciones bajo control es una prioridad absoluta, que se debe regular por razones de seguridad. Un equipo que vibra de manera excesiva es una fuente de riesgos latentes que pueden afectar tanto a los trabajadores como al entorno general de la planta. También existen normativas que tratan el riesgo de exposición del personal a las vibraciones tanto en un formato de cuerpo completo como de sus extremidades en las series ISO 2631 y 5349.

Prevención de fallas por fatiga estructural

El movimiento oscilatorio genera un fenómeno conocido como estrés cíclico sobre los metales. Cuando un componente se somete a millones de ciclos de vibración por encima de sus límites, comienzan a aparecer microfisuras que evolucionan hacia fracturas por fatiga. En máquinas de alta velocidad, como ventiladores de tiro inducido o turbinas, una fractura puede provocar el desprendimiento de una masa rotativa con una energía destructiva inmensa (es decir, puede salir disparado una de sus partes generando un gran peligro para el entorno). Ahora por otra parte, el monitoreo constante permite detectar el inicio de esta degradación mucho antes de que se produzca una proyección de fragmentos o una explosión mecánica.

Mitigación de incendios y sobrecalentamiento

Específicamente, las vibraciones anormales suelen estar acompañadas de un incremento en la fricción interna. Que impulsa a que problemas como la desalineación severa o el roce entre sellos mecánicos generen calor de forma exponencial. Demostrado por los sucesos en sectores de industrias químicas o plantas procesadoras de granos donde existen atmósferas explosivas, un rodamiento que alcanza temperaturas críticas debido a la vibración puede convertirse en cierto grado el punto de ignición de un incendio. Por esta razón, el control de vibraciones es una barrera de seguridad indispensable que protege la integridad física de quienes custodian la maquinaria.

La vibración como parámetro de aceptación y calidad

Un uso fundamental del monitoreo de vibraciones se encuentra en el aseguramiento de la calidad de los trabajos de mantenimiento. No se puede dar por terminada una reparación o una instalación nueva sin verificar que los niveles de vibración sean satisfactorios bajo las normas internacionales.

Control de calidad post-intervención

Cuando un motor eléctrico regresa de un mantenimiento tal como el rebobinado o una bomba ha pasado por un cambio de impulsores, es imperativo realizar las pruebas de aceptación para dar el visto bueno hacia una operación segura. De modo que, estas pruebas permiten identificar si el trabajo se realizó con rigor técnico. Para ilustrar este punto, consideremos los siguientes aspectos que la vibración revela tras un montaje:

  • Se comprueba si la alineación entre el motor y la carga es correcta.

  • Verifica si el balanceo dinámico del rotor cumple con las tolerancias.

  • Descarta la presencia de holguras mecánicas en la fijación de las bases.

Si el nivel de vibración se encuentra dentro de los límites permisibles de la norma ISO 20816 o de la referencia especifica que se este utilizando, el equipo se acepta para su puesta en marcha definitiva. En caso contrario, la vibración delata que la intervención no fue de calidad, obligando a realizar los ajustes necesarios antes de que la máquina entre en servicio continuo.

De esta manera, el control de vibraciones actúa como un certificado de garantía para la vida útil del activo.

El impacto en la ergonomía y la transmisión de energía

Las vibraciones mecánicas tienen la capacidad de viajar no solo a través de las maquinarías, si no que también se convierten en un medio las estructuras de concreto y acero de la planta, afectando áreas distantes de la fuente original, por lo que, aparte de la salud mecánica, debemos considerar el factor del confort y la ergonomía.

Imagen 6. Transmisión de vibraciones
Imagen 6. Transmisión de vibraciones

Este fenómeno se manifiesta a menudo como vibraciones que llegan a: oficinas, laboratorios de control o áreas de descanso del personal. Además de la molestia física, este exceso de movimiento puede descalibrar instrumentos de medición sensibles o provocar la falla prematura de tarjetas electrónicas en paneles de control cercanos.

Asimismo, puede incluso existir el riesgo de la vibración transmitida, donde una máquina apagada comienza a sufrir desgaste en sus rodamientos (falso brinelling) simplemente por recibir la energía de una máquina vecina a través del suelo (característico de equipos en stanby, y su mecanismo de daño especifico es corrosión por frotamiento, o por sus siglas en ingles, fretting corrosion).

Por otro lado, en lo que se refiere a las regulaciones gubernamentales, existen límites legales de vibración en puestos de trabajo para prevenir enfermedades ocupacionales, lo que obliga a las empresas a mantener sus activos controlados no solo por eficiencia, sino por cumplimiento legal.

Evolución tecnológica y masificación del monitoreo

En el pasado, el monitoreo de vibraciones estaba reservado únicamente para las máquinas más costosas y críticas debido al alto precio de los equipos de medición. Actualmente, la tecnología ha cambiado radicalmente este paradigma de forma positiva mediante la introducción de sensores inalámbricos y sistemas de bajo costo.

Monitoreo inalámbrico y sensores a batería

La capacidad de instalar sensores que no requieren cableado ha facilitado que una mayor cantidad de equipos sean vigilados en tiempo real. Esto ha permitido que bombas pequeñas, ventiladores secundarios y motores de baja potencia entren en el programa de monitoreo de condición. De igual modo, la vida útil de las baterías y el alcance de las señales telemáticas han hecho posible que el analista reciba la información en su estación de trabajo sin necesidad de desplazarse físicamente a áreas de alto riesgo o difícil acceso.

Integración de la Inteligencia Artificial

Imagen 3. Integración de la IA en el Análisis de Vibraciones
Imagen 5. Integración de la IA en el Análisis de Vibraciones

La tendencia actual se dirige hacia el procesamiento de grandes volúmenes de datos mediante algoritmos por inteligencia artificial desde la nube o en sistemas locales si se requiere una mayor seguridad y se tiene la infraestructura necesaria.

Estos sistemas son capaces de analizar miles de espectros de forma simultánea, detectando desviaciones mínimas que podrían pasar desapercibidas para el ojo humano. Esto conlleva que el papel del experto se vuelva más estratégico, enfocándose en la interpretación y validación de los diagnósticos automatizados, así como en la toma de decisiones sobre las acciones correctivas. Como consecuencias de la evolución tecnológica, la integración de estos modelos en los programas de monitoreo y evaluación está permitiendo que las plantas industriales alcancen niveles de disponibilidad y eficiencia energética que eran impensables hace tan solo una década.

Vale la pena aclarar que el uso de algoritmos de Inteligencia Artificial (IA) y Machine Learning (ML) no sustituye la función crítica del analista de vibraciones. Aunque la automatización industrial avance hacia sistemas con una menor tasa de falla (desde las condiciones óptimas), la validación experta de los datos recolectados seguirá siendo indispensable. Esto se debe a que la instrumentación es inherentemente susceptible, durante su vida útil, a fallos parciales o aleatorios que pueden generar lecturas erróneas, comprometiendo la integridad de los reportes de monitoreo y diagnóstico, los cuales, a su vez, afectan la efectividad de las acciones recomendadas.

Conclusión

El control de las vibraciones en la maquinaria representa principalmente una inversión estratégica que asegura la rentabilidad, seguridad y la resiliencia de las operaciones. Identificar el origen de las fuerzas dinámicas permite al personal de mantenimiento actuar con base en evidencias científicas, alejándose de las suposiciones y los diagnósticos basados en la intuición. La gestión desde el enfoque proactivo de esta variable, integrada correctamente en una política de CBM, proporciona la transparencia necesaria para que el mantenimiento cumpla su función de optimización de activos.

Respetar los límites físicos del movimiento y comprender el lenguaje técnico de las máquinas es el único camino para garantizar un futuro industrial confiable, seguro y altamente competitivo en el mercado global.

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A cargo de David Trocel,

Ingeniero Mecánico y especialista con más de 30 años de trayectoria

en monitoreo de condición y mantenimiento predictivo.

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