La ISO 20816-3:2022 es la norma de referencia para evaluar la severidad de las vibraciones en maquinaria industrial con potencia superior a 15 kW y velocidades entre 120 y 30.000 rpm. Si trabajas con motores eléctricos, compresores, ventiladores o equipos similares, esta norma define los límites que determinan si una máquina está en condiciones seguras de operación o si necesita atención inmediata. Si aún no conoces el marco normativo general, te recomendamos empezar por nuestra introducción a la normativa de vibraciones en maquinaria.
Qué define la norma
La ISO 20816-3 establece cuatro zonas de evaluación (A, B, C y D) basadas en la velocidad de vibración eficaz (mm/s RMS) medida en las partes no rotativas de la máquina, es decir, sobre carcasas, soportes de rodamientos y estructuras. Los límites entre zonas no son iguales para todas las máquinas: dependen de dos factores clave.
Grupos de máquinas
La norma divide la maquinaria en dos grupos según su potencia nominal (o la altura de eje en motores eléctricos):
- Grupo 1 — Máquinas grandes con potencia superior a 300 kW / motores eléctricos con altura de eje H ≥ 315 mm. Normalmente equipadas con cojinetes de deslizamiento. Velocidades entre 120 y 30.000 rpm.
- Grupo 2 — Máquinas medianas con potencia entre 15 kW y 300 kW / motores eléctricos con altura de eje 160 mm ≤ H < 315 mm. Normalmente con rodamientos y velocidades superiores a 600 rpm.
Tipo de soporte
El segundo factor es la rigidez del soporte. Un soporte se considera rígido cuando la frecuencia natural más baja del conjunto máquina-soporte supera en al menos un 25 % la frecuencia de excitación principal (generalmente la velocidad de giro). En caso contrario, se considera flexible.
Como regla práctica: los motores eléctricos medianos y de baja velocidad suelen tener soportes rígidos; los turbogeneradores, compresores de potencia superior a 10 MW y los conjuntos de máquinas verticales suelen tener soportes flexibles.
Las zonas de evaluación
La norma define cuatro zonas con criterios cualitativos claros:
- Zona A — Nivel típico de máquinas recién puestas en servicio. La máquina está en excelentes condiciones.
- Zona B — Operación continua sin restricciones a largo plazo. Estado aceptable.
- Zona C — No es adecuado para operación continua prolongada. Puede operar durante un período limitado hasta que se planifique una intervención.
- Zona D — Nivel de severidad suficiente para causar daños en la máquina.
Cuadro interactivo de límites
El siguiente cuadro permite consultar los límites de cada zona para cada combinación de grupo y tipo de soporte. Introduce el valor medido para ver en qué zona se encuentra tu máquina.
| Zona | Velocidad (mm/s RMS) | Significado |
|---|
Valores de velocidad r.m.s. en la banda 10 Hz – 1.000 Hz (o 2 Hz – 1.000 Hz para máquinas <600 rpm). Fuente: ISO 20816-3:2022, Anexo A, Tablas A.1 y A.2.
Cómo aplicar los criterios en la práctica
Criterio I: magnitud absoluta
El primer criterio compara el valor r.m.s. de velocidad de vibración medido en banda ancha (10 Hz – 1.000 Hz) con los límites de zona de la tabla anterior. Es el criterio principal para evaluar si una máquina puede operar de forma segura.
Ejemplo práctico: un motor eléctrico de 75 kW con soporte rígido (Grupo 2, soporte rígido) mide 2,0 mm/s RMS. Los límites para esta combinación son A/B: 1,4 mm/s · B/C: 2,8 mm/s · C/D: 4,5 mm/s. La medición queda entre 1,4 y 2,8, por lo que cae en Zona B: operación continua aceptable. Si el mismo motor midiera 3,1 mm/s RMS, superaría el límite B/C (2,8) y estaría en Zona C, lo que requeriría planificar una intervención.
Criterio II: cambio en la magnitud
El segundo criterio evalúa cambios respecto a un valor de referencia establecido. Si la vibración aumenta o disminuye más de un 25 % del límite B/C, aunque la máquina siga en Zona B, debe iniciarse una investigación diagnóstica. Este criterio es especialmente útil en el seguimiento de tendencias a largo plazo.
Límites operacionales: ALARM y TRIP
Para monitorización continua, la norma recomienda establecer dos tipos de límites:
- ALARM — Aviso de que se ha superado un umbral o que se ha producido un cambio significativo. La operación puede continuar mientras se investiga. Se recomienda fijar el ALARM en el valor de referencia base más un 25 % del límite superior de Zona B.
- TRIP — Nivel a partir del cual continuar operando puede causar daños. Requiere acción inmediata. Normalmente dentro de Zona C o D; no se recomienda superar 1,25 veces el límite superior de Zona C.
Límites durante arranque, parada y sobrerevolución
Los criterios anteriores aplican únicamente en estado estacionario. La norma ISO 20816-3 también contempla operación transitoria:
| Rango de velocidad | Partes no rotativas | Partes rotativas (eje) |
|---|---|---|
| < 20 % de velocidad nominal | No aplicable (ver Anexo D) | 1,5 × límite C/D |
| 20 % – 90 % de velocidad nominal | 1,0 × límite C/D | 1,5 × límite C/D |
| > 90 % de velocidad nominal | 1,0 × límite C/D | 1,0 × límite C/D |
Durante el paso por velocidades críticas es normal que la vibración supere los límites de Zona C de forma temporal.
Qué máquinas cubre y qué no
La ISO 20816-3 cubre un espectro amplio de maquinaria industrial acoplada: turbinas de vapor y generadores hasta 40 MW, compresores rotativos, turbinas de gas hasta 3 MW, motores eléctricos con acoplamiento flexible, turbocompresores axiales (turbofans), laminadores y molinos, transportadores, acoplamientos de velocidad variable, y ventiladores o soplantes (estos últimos con criterios aplicables a partir de 300 kW o cuando no tienen soporte flexible).
Quedan excluidas, entre otras: turbinas de vapor, gas y generadores de más de 40 MW a velocidades estándar de red (ISO 20816-2), turbinas de gas de potencia superior a 3 MW (ISO 20816-4), grupos de máquinas en plantas hidroeléctricas (ISO 20816-5), máquinas alternativas acopladas rígidamente (ISO 10816-6), bombas rotodinámicas (ISO 10816-7), sistemas compresores alternativos (ISO 20816-8), compresores de desplazamiento positivo rotativo como los de tornillo, motobombas sumergidas, y aerogeneradores (ISO 10816-21).
Vibración relativa de eje (Anexo B)
Además de los criterios en partes no rotativas, la norma incluye en su Anexo B los criterios para vibración relativa de eje medida con transductores sin contacto (sondas de proximidad). En este caso, los límites dependen de la velocidad de giro según las fórmulas:
- Límite A/B: S(p-p) = 4.800 / √n
- Límite B/C: S(p-p) = 9.000 / √n
- Límite C/D: S(p-p) = 13.200 / √n
Donde n es la velocidad máxima de operación en rpm y S(p-p) es el desplazamiento pico a pico en µm. Estos límites disminuyen al aumentar la velocidad, reflejando que a mayor velocidad el margen disponible dentro del juego del cojinete es menor.
Conclusión
La ISO 20816-3:2022 proporciona un marco claro y cuantificado para evaluar el estado vibratorio de la maquinaria industrial más común. Identificar correctamente el grupo de máquina y el tipo de soporte es el primer paso para aplicar los límites adecuados. A partir de ahí, tanto el criterio de magnitud absoluta como el criterio de cambio deben aplicarse conjuntamente para obtener una evaluación completa y evitar tanto falsas alarmas como situaciones de riesgo no detectadas.