Vibracion

OBJETIVO DE LA UNIDAD

Complementar nuestros conocimientos acerca de un análisis acerca de cómo afecta una vibración, se espera que el estudiante haga uso de este manual para poder entender el funcionamiento de los siguientes conceptos que se llevaran a cabo a lo largo de este trabajo, también se espera que el estudiante sea capaz de distinguirlos uno de otro.

INTRODUCCIÓN

La razón principal para analizar y diagnosticar el estado de una maquina es determinar las medidas necesarias para corregir la condición de vibración - reducir el nivel de las fuerzas vibratorias no deseadas y no necesarias. De manera que, al estudiar los datos, el interés principal deberá ser la identificación de las amplitudes predominantes de la vibración, la determinación de las causas, y la corrección del problema que ellas representan.

El siguiente material muestra los diferentes causas de vibración y sus consecuencias, lo cual nos ayudara enormemente para interpretar los datos que podamos obtener , determinado así el tipo de vibración que se presenta y buscar así la debida corrección de las mismas.

INTRODUCCIÓN A LA VIBRACIÓN

Es el movimiento de vaivén que ejercen las partículas de un cuerpo debido a una excitación. Existe una relación entre el estudio de las vibraciones mecánicas de sonido, si un cuerpo sonoro vibra el sonido escuchado está estrechamente relacionado con la vibración mecánica, por ejemplo una cuerda de guitarra vibra produciendo el tono correspondiente al # de ciclos por segundo de vibración.

Para que un cuerpo o sistema pueda vibrar debe poseer características potenciales y cinéticas. Nótese que se habla de cuerpo y sistema si un cuerpo no tiene la capacidad de vibrar se puede unir a otro y formar un sistema que vibre; por ejemplo, una masa y resorte donde la masa posee características energéticas cinéticas, y el resorte, características energéticas potenciales.

OSCILADORES:

En la mecánica clásica, un oscilador armónico es un sistema que, cuando se desplaza de su posición de equilibrio, experimenta una fuerza de restauración, F, proporcional al desplazamiento, x: donde k es una constante positiva.

Si F es la única fuerza que actúa sobre el sistema, el sistema se denomina un oscilador armónico simple, y se somete a un movimiento armónico simple: oscilaciones sinusoidales sobre el punto de equilibrio, con una amplitud constante y una frecuencia constante.

Si una fuerza de rozamiento proporcional a la velocidad también está presente, el oscilador armónico se describe como un oscilador amortiguado. Dependiendo del coeficiente de fricción, el sistema puede: Oscilar con una frecuencia menor que en el caso no amortiguado, y una amplitud decreciente con el tiempo.

Decay a la posición de equilibrio, sin oscilaciones.

La solución límite entre un oscilador amortiguado y un oscilador sobreamortiguada se produce a un valor particular del coeficiente de fricción y se llama "amortiguamiento crítico."

FRECUENCIA

Se denomina frecuencia, a la cantidad de oscilaciones de un movimiento ondulatorio y vibratorio, calculado en una unidad temporal, llamándose hertz al suceso que ocurre una vez por segundo. Si en un segundo el evento se repite dos veces serán dos hertz, y así sucesivamente. La frecuencia de ondas se obtiene de dividir la velocidad de la onda por su longitud.

AMPLITUD

En términos generales, la palabra amplitud refiere a la extensión y dilatación que ostenta una cuestión, una cosa, un espacio, entre otros. Por otra parte, el término amplitud también es utilizado cuando se quiere dar cuenta de la capacidad de comprensión moral e intelectual que presenta una persona, ya sea como una característica de su personalidad o bien respecto de una cuestión o asunto polémico.

AMORTIGUADORES

Amortiguación prácticamente significa recibir, absorber y mitigar una fuerza tal, ya sea porque se ha dispersado o porque la energía se ha transformado de forma que la fuerza inicial se haya minorizado. Cuanto mejor sea la amortiguación de la fuerza inicial, menor será la fuerza recibida sobre el punto final. Existen muchos inventos que aplican los principios de las fuerzas mecánicas los cuales tienen el objetivo de anular o disipar un impacto.

También, amortiguación es la disipación de energía en una estructura mecánica y su conversión en calor. Hay varios mecanismos de amortiguación, los más importantes son la amortiguación Coulomb y la amortiguación viscosa.

OSCILADOR FORZADO

Para mantener el movimiento de cualquier oscilador real es preciso suministrarle energía que contrarreste la pérdida debida a la fricción. En este caso se dice que el oscilador es forzado externamente. La fuerza aplicada suministra energía al sistema. Si la energía que aporta la fuerza aplicada es mayor que la que disipa la fuerza de rozamiento, la amplitud de las oscilaciones del sistema aumenta. Cuando la energía aportada por la fuerza aplicada es igual a la disipada por rozamiento, la amplitud de oscilación del sistema permanece constante.

FRECUENCIA NATURAL

La frecuencia natural es la frecuencia a la que un sistema mecánico seguirá vibrando, después que se quita la señal de excitación. A veces se le llama la frecuencia de resonancia pero eso no es correcto, ya que la frecuencia de resonancia es la frecuencia a la que vibraría el sistema, si no hubiera amortiguación.

RESONANCIA

La resonancia es un fenómeno que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la acción de una fuerza periódica, cuyo periodo de vibración se acerca al periodo de vibración característico de dicho cuerpo, en el cual, una fuerza relativamente pequeña aplicada en forma repetida hace que una amplitud de un sistema oscilante se haga muy grande. En estas circunstancias el cuerpo vibra, aumentando de forma progresiva la amplitud del movimiento tras cada una de las actuaciones sucesivas de la fuerza. En teoría, si se consiguiera que una pequeña fuerza sobre un sistema oscilara a la misma frecuencia que la frecuencia natural del sistema se produciría una oscilación resultante con una amplitud indeterminada.

Este efecto puede ser destructivo en algunos materiales rígidos como el vaso que se rompe cuando una soprano canta y alcanza y sostiene la frecuencia de resonancia del mismo.

GRADOS DE LIBERTAD

Un cuerpo aislado puede desplazarse libremente en un movimiento que se puede descomponer en 3 rotaciones y 3 traslaciones geométricas independientes (traslaciones y rotaciones respecto de ejes fijos en las 3 direcciones de una base referida a nuestro espacio de tres dimensiones). Para un cuerpo unido mecánicamente a otros cuerpos (mediante pares cinemáticos), algunos de estos movimientos elementales desaparecen. Se conocen como grados de libertad los movimientos independientes que permanecen.

Más concretamente, los grados de libertad son el número mínimo de velocidades generalizadas independientes necesarias para definir el estado cinemático de un mecanismo o sistema mecánico. El número de grados de libertad coincide con el número de ecuaciones necesarias para describir el movimiento. En caso de ser un sistema holónomo, coinciden los grados de libertad con las coordenadas independientes.

PRINCIPALES CAUSAS QUE GENERAN VIBRACIÓN

Vibración debida a desbalance

El desbalance de la maquinaria es una de las causas más comunes de la vibración, en muchos casos, los datos arrojados por un estado de desbalance indican:

• La frecuencia de vibración se manifiesta a 1x las rpm de la pieza desbalanceada.

• La amplitud es proporcional a la cantidad de desbalance.

• La amplitud de la vibración es normalmente mayor en el sentido de medición radial, horizontal o vertical (en las maquinas con ejes horizontales).

• El análisis de fase indica lecturas de fase estables.

• La fase se desplazará 90º si se desplaza el captador 90º.

El desbalance de un rotor saliente a menudo tiene como resultado una gran amplitud de la vibración en sentido axial, al mismo tiempo que en sentido radial.

Vibración debida a falta de alineamiento

En la mayoría de los casos los datos derivados de una condición de falta de alineamiento indican lo siguiente:

• La frecuencia de vibración es de 1x rpm; también 2x y 3x rpm en los casos de una grave falta de alineamiento.

• La amplitud de la vibración es proporcional a la falta de alineamiento.

• La amplitud de la vibración puede ser alta también en sentido axial, además de radial.

• El análisis de fase muestra lecturas de fase inestables.

• La falta de alineamiento, aun con acoplamientos flexibles, produce fuerzas tanto radiales como axiales que, a su vez, producen vibraciones radiales y axiales.

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PORTATILES

MEDIDOR DE VIBRACIONES PORTÁTIL METRA VM15

Un medidor de vibraciones es un monitor de vibraciones o vibrómetro industrial que está pensado para la medida de la vibración de una manera sencilla. El conjunto es simple, como si se tratara de un polímetro, ya que consta de un aparato con pantalla LCD de bajo consumo integrada, el elemento sensor y el cable de conexión. El elemento sensor de un monitor de vibraciones es un acelerómetro, que conectado al aparato que permite medir y mostrar el nivel de vibraciones que está detectando. El montaje es generalmente magnético, ya que sería lo más cómodo, pero como no todos los materiales son ferromagnéticos,

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