Las fallas que una cámara puede ver, el teléfono que ya llevas también las ve. Las que no puede ver, nunca las iba a resolver una cámara mejor
Respuesta corta. Una cámara de video convierte una máquina en miles de sensores de desplazamiento a la vez, y eso es maravilloso para el desbalance, la desalineación, la holgura, el pie cojo y la resonancia, que mueven máquinas y estructuras enteras a baja frecuencia. Es inútil para rodamientos y engranes, que apenas mueven nada: a sus frecuencias, hasta una falla grave produce menos desplazamiento del que cualquier cámara del mercado puede resolver. Esa línea está alrededor de los 300 Hz, y no se mueve con el precio. Por debajo, Dragon Vision® en el teléfono que llevas en el bolsillo resuelve el mismo orden de desplazamiento que una cámara dedicada que, según cuentan quienes la compraron, cuesta decenas de miles de dólares. Por encima, el instrumento es un acelerómetro, y uno inalámbrico cuesta menos que uno de los lentes de esa cámara. Este artículo explica por qué en el lenguaje de un analista de vibraciones, sin pedirte que aprendas de cámaras. La versión número por número, con cada fuente y cada estimación, es la comparación avanzada.
Nosotros fabricamos Dragon Vision®, así que tenemos interés en esto. Por eso el argumento de abajo descansa en física que puedes comprobar tú mismo, no en nuestra opinión sobre el producto de nadie.
Las tres cosas que un analista necesita saber de una cámara
No necesitas entender de lentes, sensores ni cuadros por segundo. Necesitas tres hechos.
1. Una cámara mide desplazamiento. No aceleración, no velocidad. Observa cómo un borde se mueve de un cuadro al siguiente y reporta cuánto se movió. Ya sabes lo que eso implica: para una severidad dada, el desplazamiento se encoge con el cuadrado de la frecuencia. Un desbalance 1× a 1 800 rpm que marca 7 mm/s, el nivel de alarma ISO, mueve la caja del rodamiento unos 37 µm. Un defecto de rodamiento a 3 000 Hz que marca 1 g la mueve unos 0.03 µm, mil veces menos. La cámara no empeoró; la falla simplemente dejó de mover nada.
2. Qué tan pequeño es el movimiento que una cámara puede ver depende de qué tan grande se ve la máquina en la imagen. No de a qué distancia estés. Cada píxel cubre un pedazo de la máquina, y el software puede ubicar un borde con precisión de una pequeña fracción de píxel. Llena el cuadro con el conjunto de bomba completo y cada píxel cubre alrededor de un milímetro, así que el movimiento más pequeño que puedes ver es de unas micras. Acércate con el zoom a una sola caja de rodamiento hasta que llene el cuadro y cada píxel cubre una quinta parte de eso, así que ves movimientos cinco veces más pequeños. La distancia solo importa porque cambia qué tan grande se ve la máquina. Un teléfono con lente telefoto a un metro y una cámara dedicada con lente de 50 mm a un metro te muestran más o menos los mismos 20 a 30 centímetros de máquina, y ven más o menos los mismos movimientos. Las fichas técnicas dicen «0.01 mil a 1 metro con lente de 50 mm» porque tienen que decir qué había en la imagen; el número no es de la cámara, es de la imagen.
3. Una cámara más rápida ve una imagen más pequeña con menos luz. Un sensor solo puede leer cierto número de píxeles por segundo. Para pasar de 120 a 1 300 cuadros por segundo, la cámara dedicada lee una franja de unos 2 cm de alto a lo ancho del cuadro. Para llegar a los 29 000 cuadros por segundo que anuncia, lee un parche de 64 por 32 píxeles: a un metro, eso son 6 mm por 3 mm de tu máquina, más o menos el tamaño de una uña, y cada cuadro recibe una 240ª parte de la luz. Esos modos rápidos existen, y están en el folleto, pero no están mirando una máquina; están mirando un punto.
Eso es todo. Lo demás se deduce.
La misma imagen, lado a lado
La única forma justa de comparar dos cámaras es apuntarlas a lo mismo, con la máquina del mismo tamaño en las dos imágenes. Estas son las tres imágenes que un analista toma de verdad.
Imagen 1: la máquina completa, para una forma de deflexión operacional
Quieres ver moverse juntos el motor, la bomba, la base y la tubería, así que te alejas hasta que todo el tren llene el cuadro, alrededor de 1.5 m de ancho. Con un teléfono eso es el lente normal 1× a más o menos un metro. Con la cámara dedicada y su lente de 50 mm es la misma imagen desde unos siete metros, o un lente más abierto más cerca.
- Movimiento más pequeño que el teléfono puede ver en esa imagen: unos 2.7 µm (estimado a partir de nuestra medición publicada; ver la comparación avanzada).
- Movimiento más pequeño que la cámara dedicada puede ver en esa imagen: unos 2 µm, según su especificación publicada.
- Lo que buscas: desbalance a 37 µm, desalineación a 10 µm, una base en resonancia a 50 µm, pie cojo a 10 µm.
Las dos cámaras lo ven todo con un margen de diez o más. En la imagen para la que se inventó la magnificación de movimiento, el teléfono y la cámara dedicada son el mismo instrumento.
Imagen 2: una caja de rodamiento, para ver claramente un movimiento pequeño
Quieres saber si una caja se está meciendo, así que llenas el cuadro con ella, unos 25 cm de ancho. En un teléfono eso es el telefoto 5× de un iPhone 15 Pro Max a un metro, o el lente normal a 20 cm. En la cámara dedicada es el lente de 50 mm a un metro, la condición exacta de su ficha técnica.
- Teléfono: unos 0.5 µm (estimado).
- Cámara dedicada: 0.25 µm (publicado hoy; la misma cámara se publicaba en 2.5 µm en 2018, con el mismo lente).
- Lo que buscas: las mismas fallas de arriba, ahora a 10–40 µm en una imagen que resuelve media micra.
La cámara dedicada es aquí más o menos dos veces más fina. Dos veces es real, y también es irrelevante para una falla que está entre veinte y ochenta veces por encima del piso de cualquiera de las dos cámaras. Acercarte con el zoom te compró cinco veces más resolución; la cámara más cara te compró dos.
Imagen 3: una uña de máquina, a 14 000 Hz
Esta es la imagen que solo la cámara dedicada puede tomar: 64 por 32 píxeles, 6 por 3 mm, a 29 000 cuadros por segundo, o un parche de 3 cm a 6 000 cuadros por segundo. El folleto lo llama motion amplification por encima de 5 000 Hz.
- Teléfono: no puede tomar esta imagen.
- Cámara dedicada: sí puede. En ella, con la luz de una 240ª parte de cuadro, resuelve quizá 4 µm (estimado).
- Lo que hay que ver: a 5 000 Hz, una vibración de 1 g mueve la superficie 0.01 µm. Para alcanzar ese piso de 4 µm el parche tendría que vibrar a unos 400 g. Para medirse con un margen normal, 4 000 g.
No hay ninguna máquina en tu planta haciendo eso. Francamente, es una imagen ridícula de tomar. El instrumento que mide un punto del tamaño de una uña a 5 000 Hz es un acelerómetro, lo ha hecho durante sesenta años, y uno inalámbrico cuesta unos cientos de dólares. Gastar decenas de miles en una cámara para hacerlo mal no es una capacidad avanzada; es un número de ficha técnica que ninguna máquina va a llenar nunca.
Lo que cada instrumento ve de verdad, falla por falla
Pon los tres instrumentos frente a las fallas que diagnosticas cada semana, a severidades realistas. La columna de desplazamiento es la misma aritmética que usas para convertir entre velocidad y desplazamiento; aquí no hay nada especial de cámaras.
✔ la ve con margen · ≈ al límite, en el piso · — no puede verla
| Teléfono + Dragon Vision® | Cámara dedicada | Acelerómetro | |
|---|---|---|---|
| Baja frecuencia: se mueven máquinas y estructuras enteras | |||
| Desbalance, 1× a 1 800 rpm (30 Hz), 7 mm/s → 37 µm | ✔ | ✔ | ✔ |
| Desalineación, 2× (60 Hz), 4 mm/s → 11 µm | ✔ | ✔ | ✔ |
| Holgura o pie cojo, 1× (30 Hz), 2 mm/s → 11 µm | ✔ | ✔ | ✔ |
| Resonancia estructural, 15 Hz, 5 mm/s → 53 µm | ✔ | ✔ | ✔ |
| Paso de álabes, 10 álabes × 30 Hz (300 Hz), 3 mm/s → 1.6 µm | ✔ con zoom | ✔ | ✔ |
| Alta frecuencia: nada se mueve, todo acelera | |||
| Engrane, 1 200 Hz, 2 g → 0.35 µm | — | — por debajo de su piso a 1 300 fps | ✔ |
| Defecto de rodamiento, 3 000 Hz, 1 g → 0.03 µm | — | — | ✔ |
| Fallas vistas, de siete | 5 / 7 | 5 / 7 | 7 / 7 |
Desplazamiento a partir de velocidad: x = v ÷ (2πf); a partir de aceleración: x = a ÷ (2πf)². Los pisos de las cámaras son los de la imagen de máquina completa (≈2.7 µm el teléfono, ≈2 µm la cámara dedicada), salvo en engrane y rodamientos, que usan el mejor piso de cada cámara con zoom al frame rate necesario (0.5 µm estimado para el teléfono a 240 fps; ≈0.8 µm estimado para la cámara dedicada a 1 300 fps). Fuentes y aritmética en la comparación avanzada.
Lee la fila del total. El teléfono y la cámara dedicada ven las mismas fallas, cinco de siete, y pierden las mismas dos. El acelerómetro ve las siete y es el más barato de los tres. Esa es toda la comparación: una cámara, cualquier cámara, es un instrumento de baja frecuencia, y el teléfono es una cámara de baja frecuencia que ya tienes.
Qué significa esto para el presupuesto
Dragon Vision® para Windows tiene precio publicado, 4 499.95 USD una sola vez y sin cuota anual, y corre en iOS, Android, Windows y en línea, con video de cualquier cámara. La cámara es el teléfono que tienes. Un sistema dedicado de motion amplification se vende por cotización, y los usuarios que han comprado uno reportan haber pagado varias veces más; la cotización cubre la cámara, un juego de lentes, una laptop reforzada, un kit de iluminación, un trípode y capacitación, y la plataforma actual vende el software por módulos. Existe incluso un mercado de renta de estas cámaras, lo cual te dice dónde está el precio.
Ninguno de los dos precios es el punto. El punto es lo que obtienes por él: el sistema basado en teléfono pone la magnificación de movimiento en el bolsillo de cada analista de la planta, para usarla en la primera máquina sospechosa del día; la cámara dedicada la pone en el estuche de un especialista. Y elijas lo que elijas, el dinero para la alta frecuencia va a los acelerómetros, porque es el único instrumento que va a ver esas fallas.
