Determinación de la función de transferencia durante la medición de frecuencias naturales en cabezales del generador eléctrico

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE IRAPUATO

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REPORTE FINAL DE RESIDENCIAS PROFESIONALES

DETERMINACIÓN DE LA FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DURANTE LA MEDICIÓN DE FRECUENCIAS NATURALES EN EL CABEZAL DEL GENERADOR ELÉCTRICO

INGENIERÍA EN MECATRÓNICA

PRESENTA:

GUILLERMO ESAÚ MATA RAMÍREZ

IS11110579

ASESOR:

M.I. ALBERTO MARTÍNEZ RODRÍGUEZ

IRAPUATO, GTO                                                       FEBRERO, 2017

Agradezco a Dios por la vida que me ha dado y el tiempo que me ha permitido llegar a estar hasta este punto de mi vida, agradezco a la universidad por darme los conocimientos necesarios para poder desempeñarme como es debido en la empresa y agradezco a mis padres por darme su apoyo y amor incondicional y por los esfuerzos que hacen día a día para darme los recursos ecónomos para yo poder tener la oportunidad de ser un profesionista.

Resumen ejecutivo

Este proyecto tiene como fin la determinación de la función de transferencia durante la medición de frecuencias naturales en cabezales de generadores eléctricos en la industria tal como CFE (Comisión Federal de Electricidad) pero al igual la aplicación de este proyecto se podrá utilizar en otras industrias que también utilicen generadores eléctricos y además de que este proceso de determinación también se podrá aplicar no solo a generadores eléctricos sino también a todo tipo de estructuras rígidas sometidas a grandes cargas eléctricas y altas vibraciones.

Para la determinación de la función de transferencia en los cabezales eléctricos será necesario contar con el equipo necesario que este caso es muy específico; se necesitara un “analizador de vibraciones EMERSON CSI 2140 (Machinery Health Analyzer)” un martillo modal o martillo de impacto, un acelerómetro o sensor de vibraciones y ordenador o analizador (computadora) junto con el software necesario para poder revisar y analizar los resultados obtenidos.

El operador debe asegurarse primero de verificar que no haya ningún elemento o dispositivo ajeno causando vibraciones externas a las del objeto bajo prueba, después debe colocar firmemente el acelerómetro o el sensor sobre el objeto bajo prueba, si este no se mantiene firme al objeto el manual del fabricante del analizador de vibraciones EMERSON CSI 2140 dice que se use el adhesivo de cera de abaje que viene incluido en el kit del analizador EMERSON junto con todos los cables necesarios que se requerirán para conectar correctamente el analizador al martillo y al sensor y al ordenador; posteriormente conectar el acelerómetro y el martillo al analizador EMERSON y después este conectarlo al ordenador para adquirir y analizar los datos de las frecuencias dadas por el analizador pero para esto es necesario golpear con el martillo de impacto la superficie del objeto bajo prueba, el golpe se dará cerca del acelerómetro o del sensor con la fuerza de impacto necesaria según sea el tamaño del objeto.

Los resultados encontrados por el analizador EMERSON CSI 2140 son frecuencias naturales y frecuencias que se dieron por las vibraciones del moviente del objeto bajo prueba o en este caso del generador eléctrico; estas frecuencias son convertidas a diferentes parámetros de medición y/o espectros que ya vienen incluidos en el analizador EMERSON tales como la coherencia, la fase, la frecuencia natural y la resonancia. Los parámetros de los resultados  obtenidos se dan en diferentes unidades de medición como Hz, mV/lbf, mV/N, mA. Posteriormente los resultados serán estudiados con el análisis modal experimental para determinar que estas frecuencias no sobrepasen los Hz de los picos de voltaje que puede soportar el cabezal del generador eléctrico.

Índice

Capitulo I.- Marco teórico………………………………………………………………6

1.0 Fundamentos y Marco Teórico………………………………………………………7

1.1 Análisis Modal…………………………………………………………………………7

1.1.1 Introducción………………………………………………………………………….7

1.1.2 Tendencias en la industria…………………………………………………………7

1.1.3 Análisis modal experimental……………………………………………………….7

1.1.4 Sensores de vibración (acelerómetros)………….……………………………….8

1.1.5 Sistemas adquisidores de Datos………………………………..………………...9

1.1.6 Función de respuesta a la frecuencia (FRF)…………………………………...10

1.1.7 Extracción de parámetros modales……………………………………………..11

1.2 Estado del arte del análisis modal…………………………………………………12

Capitulo II.- Características y parámetros de los instrumentos de medicion.15

2.0 Modelado teórico del fenómeno y especificación técnica de la instrumentación y equipo…………………………………………………………………………………...16

2.1 Alcance del proyecto………………………………………………………………..16

2.2 Definición del equipo e instrumentación de acuerdo al alcance de medición...16

2.2.1 Sistema colector/analizador de vibraciones CSI 2140………………………..16

2.3 Especificación técnica de la instrumentación y equipo………………….………18

2.3.1 Sistema de adquisición de datos………………………………………………..18

2.4 Martillo Modal……………………………………………………………………......20

2.5 Sensor de Vibración/Aceleración…………………………….……………………21

Capitulo III.- Determinación de Frecuencias naturales.....................................23

3.0 Procedimiento general para la determinación de frecuencias naturales mediante la utilización de un analizador de espectros, sensores de vibración y martillo de impacto……………………………………………………………………….24

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