diseÑoii vibraciones

VIBRACIONES

Ing. Osmel Altamar Rua

Inspector nivel II END

1. CONCEPTO DE VIBRACION

Una vibración es en general, un movimiento

periódico, es decir, un movimiento que se

repite con todas sus características después

de cierto intervalo de tiempo llamado periodo

de vibración, designado generalmente por el

símbolo T.

Movimiento – oscilación - vibración

2. GRADOS DE LIBERTAD

Modos de vibración.

Sistemas de un grado de libertad.

Son los sistemas más sencillos, lo que hace

pedagógicamente necesario comenzar por su

estudio.

Muchos problemas prácticos pueden ser

suficientemente aproximados por sistemas con

1 gdl.

Muchas de las propiedades de estos sistemas

se presentan también en sistemas con más

grados de libertad.

Mediante la técnica del "análisis modal" los

sistemas lineales con n gdl pueden resolverse

superponiendo n sistemas con 1 gdl.

Sistemas de dos grados de libertad.

Si un sistema no amortiguado es sacado de su posición de equilibrio y dejado en libertad, comienza a oscilar armónicamente con una frecuencia característica del sistema llamada frecuencia natural.

El fenómeno de la resonancia se presenta al excitar el sistema con una fuerza armónica de frecuencia igual a la frecuencia natural.

Un sistema con 2 gdl tendrá, por lo tanto, dos frecuencias naturales y, sometido a una excitación armónica, llegará a la condición de resonancia para dos frecuencias de excitación diferentes.

Movimiento periódico

Si los desplazamientos se repiten a intervalos de

tiempos iguales se dice que el movimiento es

periódico.

El número de ciclos por repeticiones por unidad

de tiempo se denomina frecuencia y es el inverso

del periodo.

f = 1/T

El tipo mas sencillo de movimiento periódico es

el movimiento armónico; muchos de los sistemas

mecánicos son armónicos.

X = Xo Sen (wt)

3. TIPOS DE VIBRACIONES

VIBRACIONES LIBRES.

- Vibraciones libres no

amortiguadas.

VIBRACIONES FORZADAS

- Vibraciones forzadas no

amortiguadas.

VIBRACION AMORTIGUADA.

- Amortiguamiento viscoso.

Vibración libre amortiguada viscosa.

Sistemas sobreamortiguados.

Sistemas críticamente amortiguados.

Sistema subamortiguado.

- Amortiguamiento por fricción seca.

Vibración libre amortiguada seca.

- Amortiguamiento por histéresis.

4. CAUSAS DE VIBRACION EN

MAQUINAS

VIBRACION DEBIDA A DESBALANCE.

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

2. La amplitud es proporcional a la cantidad de desbalance.

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

4. El análisis de fase indica lecturas de fase estables.

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

DESBALANCE

ESTATICO

DESBALANCE

DINAMICO

VIBRACION DEBIDA A FALTA DE

ALINEAMIENTO.

1. La frecuencia de vibración es de 1x rpm; también 2x y 3x

rpm en los casos de una grave falta de alineamiento.

2. La amplitud de la vibración es proporcional a la falta de

alineamiento.

3. La amplitud de la vibración puede ser alta también en

sentido axial, además de radial.

4. El análisis de fase muestra lecturas de fase inestables.

TIPOS BÁSICOS DE FALTA DE ALINEAMIENTO.

Desalineación angular.

Desalineación en paralelo.

Desalineamiento en flechas.

Acoples.

Claros y huelgos en el montaje.

VIBRACION EN RODAMIENTOS Y ENGRANES.

Vibraciones en rodamientos.

La vibración en rodamientos es producto de dos causas

principales: Utilización y manufactura.

Vibración en engranes.

Debido al efecto de engrane entre los dientes y dependiendo de

la holgura (Backslash) entre estos, se presentaran

vibraciones. Además, del anterior problema inherente al

mecanismo, se deben mencionar los efectos de los procesos de

fabricación y errores en el montaje que de una u otra manera

producirán vibraciones.

VIBRACIÓN DEBIDA A RODAMIENTOS DE

CHUMACERA DEFECTUOSOS

Holgura excesiva de los rodamientos.

Torbellino de aceite.

1. Vibración proveniente de maquinaria ubicada en las

cercanías .

2. Vibración ocasionada por otros elementos de las

maquina misma.

Torbellinos de histéresis.

Lubricación inadecuada.

VIBRACION DEL MEDIO DE TABAJO Y

CAVITACION.

La cavitación es una de las mayores fuente de

vibración y ruido en las máquinas de flujo .

VIBRACIONES DEBIDO A LA FRICCION.

VIBRACION DEBIDA A FALLAS ELECTRICAS.

- Rotor que no es redondo.

- Chumaceras del inducido que son excéntricas.

- Falta de alineamiento entre el rotor y el estator;

entrehierro no uniforme.

- Perforación elíptica del estator.

- Devanados abiertos o en corto circuito.

- Hierro del rotor en corto circuito.

VIBRACION DEBIDA A BANDAS DE

ACCIONAMINETO

Reacción de la banda a otras fuerzas, originadas por

el equipo presente, que causan alteraciones.

Vibraciones creadas por problemas de la banda en

sí.

DESGASTE MECANICO

VIBRACION DEBIDA A AFLOJAMIENTO MECANICO.

El aflojamiento mecánico y la acción de golpeo

(machacado) resultante producen vibración a una

frecuencia que a menudo es 2x, y también múltiplos

más elevados, de las rpm.

el aflojamiento mecánico permite que se den

mayores vibraciones de las que ocurrirían de por sí,

derivadas de otros problemas.

VIBRACION DEBIDA A LA EXCENTRECIDAD.

La excentricidad es en realidad una fuente común de

desbalances, y se debe a un mayor peso de un lado

del centro de rotación que del otro.

La excentricidad en rodetes o rotores de

ventiladores, sopladores, bombas y compresores

puede también crear fuerzas vibratorias. En esos

casos las fuerzas son el resultado de fuerzas

aerodinámicas e hidráulicas desiguales que actúan

contra el rotor.

5. MODELACION DE SISTEMAS

VIBRATORIOS.

En general para el modelado de sistemas de vibración se

pueden seguir los siguientes pasos:

1. Abstracción física.

2. Formulación Matemática.

3. Solución de las ecuaciones.

4. Interpretación de resultados.

6. CONTROL DE VIBRACIONES.

El conocimiento y control de las frecuencias naturales del sistema de cara a evitar la presencia de resonancias bajo la acción de excitaciones externas.

La introducción de amortiguamiento o de cualquier tipo de mecanismo disipador de energía de cara a prevenir una respuesta del sistema excesiva (vibraciones de gran amplitud), incluso en el caso de que se produzca una resonancia.

El uso de elementos aislantes de vibraciones que reduzcan la transmisión de las fuerzas de excitación o de las propias vibraciones entre las diferentes partes que constituyen nuestro sistema.

La incorporación de absorbedores dinámicos de vibraciones o masas auxiliares neutralizadoras de vibraciones, llamados también amortiguadores dinámicos, con el objetivo de reducir la respuesta del sistema.

CONTROL DE LAS FRECUENCIAS NATURALES.

AMORTIGUAMIENTO.

AISLAMIENTO DE

VIBRACIONES.

TRANSMISIBILIDAD.

Se define así el concepto de transmisibilidad como la

relación entre el módulo de la fuerza transmitida al

soporte y el módulo de la fuerza excitadora.

Para poder decir que se ha conseguido el

aislamiento es preciso que la transmisibilidad sea <

1. Puede observarse que ello obliga a que la

frecuencia de excitación ω sea, por lo menos, raíz

de 2 veces la frecuencia natural del sistema.

AISLAMIENTO DE IMPACTOS.

El aislamiento de impactos puede definirse como

todo aquél procedimiento mediante el cual se

pretende reducir los efectos indeseables de un

impacto.

7. NIVELES DE VIBRACION ACEPTABLES.

NIVELES DE VIBRACION ACEPTABLES

VERTICAL.

NIVELES DE VIBRACION ACEPTABLES

HORIZONTAL.

VIBRACIONES ACEPTABLES EN MAQUINAS.

8. NORMAS.

Normas Internacionales (ISO – International Standards Organization).

Normas Europeas (EN).

Normas Nacionales (UNE).

Recomendaciones y guías de los fabricantes.

Normas internas.