diseÑoii vibraciones
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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.