Resumen:
La presente tesis tiene como objetivo evaluar la cicloestacionaridad y el procesamiento
cicloestacionario para la detección de fallas en máquinas rotatorias mediante el análisis de sus
vibraciones mecánicas, enfocándose en las fallas que se generan comúnmente en engranajes y
rodamientos. Su utilización se justifica por el carácter no estacionario que en estricto rigor poseen
las señales vibratorias medidas en máquinas rotatorias.
En primer lugar se analizan los diferentes modelos existentes para engranajes y rodamientos y se
plantea un modelo general basado en las características no estacionarias que poseen las señales
vibratorias reales. Se define una falla incipiente desde el punto de vista de la dificultad que presenta
en su detección con técnicas tradicionales y se identifican las características aleatorias de las señales
vibratorias de máquinas rotatorias que hacen en gran medida ineficaces a las técnicas tradicionales
que suponen estacionaridad.
Posteriormente se establece el marco teórico de la cicloestacionaridad y se justifica su uso como una
herramienta útil para el análisis de señales vibratorias provenientes de máquinas rotatorias,
considerando el carácter cíclico de su comportamiento. Además, se analizan las diferentes técnicas
utilizadas para el procesamiento cicloestacionario, destacándose los filtros adaptivos para la
obtención de las componentes de primer orden y los descriptores de segundo orden para el análisis
de la señal residual resultante. La evaluación de la performance de estas técnicas se realiza
utilizando una señal simulada numéricamente. Se concluye que presenta ventajas en el resalte de las
componentes de interés para la detección de fallas y en la reducción del ruido aleatorio.
Una vez separadas las componentes de primer y segundo orden se plantea utilizar técnicas de
filtrado para el post procesamiento, con el fin de rescatar de la mejor manera posible las
componentes de interés al reducir el ruido. Esto permite realizar un diagnóstico mucho más simple
por medio del análisis de espectros y señales temporales procesadas.
El trabajo realizado se utiliza para desarrollar una metodología de análisis de señales vibratorias
provenientes de máquinas rotatorias. Esta metodología es finalmente validada con señales reales
medidas en dos bancos de ensayos. Las pruebas experimentales demuestran el carácter
cicloestacionario que poseen las señales vibratorias provenientes de engranajes y rodamientos y su
efectividad en la detección de 3 fallas en particular: diente agrietado en un engrane, picadura en la
pista externa y picadura en la pista interna de un rodamiento de bolas de una hilera.