Vibraciones

Que es una vibración?

ES EL MOVIMIENTO CÍCLICO DE UNA MASA, QUE FORMA PARTE DE UN SISTEMA ELÁSTICO, ALREDEDOR DE SU POSICIÓN DE EQUILIBRIO

La base principal de las señales de vibración en el dominio del tiempo son las ondas sinusoidales. Estas son las más simples y son la representación de las oscilaciones puras. Una oscilación pura puede ser representada físicamente con el siguiente experimento: Imagínese una masa suspendida de un resorte como el de la figura 1a . Si esta masa es soltada desde una distancia Xo, en condiciones ideales, se efectuará un movimiento armónico simple que tendrá una amplitud Xo. Ahora a la masa vibrante le adicionamos un lápiz y una hoja de papel en su parte posterior, de manera que pueda marcar su posición. Si tiramos el papel con velocidad constante hacia el lado izquierdo se formará una gráfica parecida a la figura 1B. El tiempo que tarda la masa para ir y regresar al punto Xo siempre es constante. Este tiempo recibe el nombre de período de oscilación (medido generalmente en seg o mseg) y significa que el resorte completó un ciclo.

Forma de onda senoidal

Relación entre período y frecuencia

MEDICIONES DE AMPLITUD

ONDA SIMPLE

Módulo analizador

ONDA COMPUESTA

RELACIÓN ENTRE LAS DISTINTAS FORMAS DE MEDIR LA AMPLITUD

FORMA DE ONDA SIMPLE

RMS = 0,707 * 0-PICO

0-PICO = 0,5 * PICO-PICO

FORMA DE ONDA COMPUESTA

RMS < 0,707 * 0-PICO

0-PICO > 0,5 * PICO-PICO

FASE DE UNA VIBRACION

La fase realmente es una medida de tiempo entre la separación de dos señales, la cual puede ser relativa o absoluta. Generalmente es medida en grados. La figura muestra dos señales sinusoidales de igual amplitud y período, pero separadas 90 grados, lo cual indica que ambas curvas están desfasadas 90 grados

APLICACIONES DEL ANALISIS DE FASE

COMPROBACIÓN DE DESALINEACIÓN PARALELA

COMPROBACIÓN DE DESALINEACIÓN ANGULAR

COMPROBACIÓN DE DESBALANCEO

COMPROBACIÓN DE DESBALANCEO

Módulo analizador de fase

VIBRACION COMPUESTA

Una señal compuesta es una sumatoria de varias señales sinusoidales que comprenden cada uno de los

componentes que se encuentran en la máquina, mas todos los golpeteos y vibraciones aleatorias. El resultado

es una señal como la ilustrada en la figura

ESPECTRO DE VIBRACION

Existen otras formas para realizar un estudio de vibraciones, entre las cuales se encuentra mirar esta señal en el dominio de la frecuencia. Esta es la gráfica de Amplitud vs. Frecuencia y es conocida con el nombre de espectro. Esta es la mejor herramienta que se tiene actualmente para el análisis de maquinaria.

Fue precisamente el matemático francés Jean Baptiste Fourier (1768 – 1830) quien encontró la forma de representar una señal compleja en el dominio del tiempo por medio de series de curvas sinusoidales con valores de amplitud y frecuencia específicos

FFT

Entonces lo que hace un analizador de espectros que trabaja con la transformada rápida de Fourier es capturar una señal desde una máquina, luego calcula todas las series de señales sinusoidales que contiene la señal compleja y por último las muestra en forma individual en el eje X de la frecuencia. En la anterior ilustración de tres dimensiones puede notarse claramente la señal compleja (en color verde), capturada desde una máquina. A dicha señal se le calculan todas las series de señales sinusoidales en el dominio del tiempo (vistas en azul) y por último se muestra cada una en el dominio de la frecuencia (vistas en rojo). La figura siguiente muestra una señal en el dominio del tiempo y su correspondiente en el dominio de la frecuencia.

Que buscar en un espectro?

VARIABLES A CONTROLAR

DESPLAZAMIENTO DE VIBRACION

X = X0 SEN  t

VELOCIDAD DE VIBRACION

V = X0  COS  t

ACELERACION DE VIBRACION

A = - X0 2 SEN  t

siendo: Xo = desplazamiento máximo

w = frecuencia angular

t = tiempo

Módulo analizador y colector de datos

CONSIDERACIONES RESPECTO DE LAS VARIABLES

Los que indican los instrumentos, en una medición convencional, es su valor

máximo, en valor absoluto.

Desplazamiento = X o

Velocidad = ω Xo

Aceleración = ω² Xo

Aquí podemos apreciar que la medición de desplazamiento no da ninguna

información respecto del esfuerzo, ya que no está influenciado por la frecuencia.

En cambio la velocidad, tiene dentro de sí esta variable. Por esta razón es que la medición recomendada es la velocidad de la vibración. Este argumento se verá fortalecido cuando analicemos las normas de severidad de vibraciones.

Con lo cual se deduce que no tiene sentido desde el punto de vista de los

esfuerzos internos controlar desplazamiento .

CONSIDERACIONES RESPECTO DE LAS VARIABLES

En cambio la aceleración tiene su utilidad en los fenómenos de alta frecuencia.

Imaginemos un problema de lubricación cuyas frecuencias características están

por encima de 5000 ciclos por segundo (5Khz)

Para que exista vibración, tiene que existir movimiento.

En este caso habrá, pero será extremadamente pequeño: X → 0

Si a ese fenómeno lo estamos midiendo en velocidad, tenemos:

V = ωXo entonces V → 0

Aunque ω es un número elevado, para la frecuencia mencionada es de

300.000(1/s), Xo → 0, por lo tanto también tenderá a cero V.

En cambio si utilizamos aceleración: a = ω² Xo con Xo → 0.

Al elevar al cuadrado un número tan alto, por más que X0 → 0, la aceleración

arrojará un nivel fácilmente detectado.

...