MANTENIMIENTO

UNIDAD 4

APLICACIÓN DE LA TEORIA DE LAS VIBRACIONES

• MEDICIONES DE VIBRACIONES

El análisis de las vibraciones es análogo al de medidas sonoras. La diferencia más importante estriba en que para la medida del sonido no se requiere, en general, la transformación de la señal eléctrica del transductor. Es decir, el elemento captor, en acústica, suministra una señal eléctrica que es proporcional a la presión sonora.

En vibraciones puede ser necesario integrar una o dos veces la señal de aceleración para obtener señales proporcionales a la velocidad o al desplazamiento de la vibración proveniente del captador. Dependiendo de la naturaleza de la medida (aislamiento, fatiga, vigilancia del estado de máquinas, búsqueda de resonancias en sistemas, etc..), y, sobre todo de la zona de frecuencias que se tratan de medir o controlar, se medirán desplazamientos, velocidades o aceleraciones del movimiento en cuestión.

Si se requieren medidas de impulsos se puede disponer de detectores de valor eficaz de impulsos. Estos detectores deben integrar la señal en tiempos muy cortos. El medidor empleado en la instrumentación debe ser capaz de alcanzar el valor final del pulso antes de realizar una nueva integración.

En vibraciones, el estudio de contenido espectral es muy importante en el caso de las vibraciones mecánicas y proporciona mucha información no explícita en el estudio de la función temporal de la vibración. La utilización de filtros de 1 / 3 de octava (bandas de 23% de la frecuencia central), que en acústica son muy prácticas y normales, no es suficientemente selectiva para la mayor parte de problemas vibratorios, de modo que lo más normal es servirse de filtros de bandas más estrechas. Los filtros de anchura de banda constante, son muy típicos en los análisis de vibraciones.

Para el estudio de impulsos y choques el contenido espectral es especialmente rico en información, permitiendo comparar señales temporales de formas muy diversas, así como su acción sobre maquinaria, vehiculos, instrumentación, el cuerpo humano, etc.

Las vibraciones mecánicas tienen su origen en los acoplamientos energéticos habidos entre la energía cinética de las masas y la potencial almacenada en la rigidez de los elementos. Por otra parte el factor de amortiguamiento determina el decaimiento de las oscilaciones naturales y el comportamiento a las frecuencias de resonancia.

La vibraciones mecánicas que se presentan en la práctica pueden dividirse desde el punto de vista espectral:

Senoidales

Periódicas

Señales Determinísticas Complejas

No Periódicas

Estacionarias

Aleatorias

No estacionarias

El tratamiento más complejo de los problemas vibratorios se presenta para las señales impulsivas (determinísticas no periódicas o aleatorias no estacionarias), así como para las señales aleatorias en general.

En las medidas de vibraciones según sea su naturaleza senoidal, impulsiva etc. se presenta el problema de especificar el valor a medir representativo de un suceso o grupo de ellos. Se utilizan los mismos conceptos de valor medio, eficaz, de pico, de pico a pico etc., que se usan en electricidad.

Análogamente, y dependiendo del objeto de la medida, se plantea a menudo la pregunta de realizar las medidas de aceleración, velocidad, o desplazamiento. Generalmente la Norma de medición que se sigue establece claramente la magnitud correspondiente.

En caso de medidas de impulsos y / o señales aleatorias se especifica, incluso, en muchas ocasiones, la medida de la densidad de potencia.

• ANALISIS DE VIBRACIONES

El análisis de vibraciones consiste en el estudio del tipo la propagación de ondas elásticas en un material homogéneo y la determinación de los efectos producidos y el modo de propagación. Las vibraciones pueden ser medidas y caracterizadas midiendo la oscilación o desplazamiento alternante de ciertos puntos al paso de una onda elástica.

El análisis de vibraciones se puede utilizar para calcular los módulos elásticos (módulo de Young, módulo de cizallamiento) y el coeficiente de Poisson a partir de las frecuencias naturales de vibración de la muestra, que no debe sufrir ningún daño por el llamado método dinámico (ensayos no destructivos) a través de la velocidad del sonido, llamado pulso-eco.

Existe una relación unívoca entre las frecuencias naturales de vibración con las dimensiones y la masa de la muestra, parámetros fáciles de medir con un pie de rey y una balanza. Conociendo el tamaño, la masa y las frecuencias naturales de vibración, los módulos de elasticidad se pueden calcular fácilmente utilizando herramientas matemáticas.

El módulo de Young se calcula a partir de las vibraciones longitudinales o flexionales mientras que el módulo de cizallamiento y el coeficiente de Poisson se puede obtener mediante las vibraciones de torsión. De acuerdo con la norma ASTM E-18751 e E-18762 las pruebas pueden ser:

 Excitación por impulso: cuando la muestra se somete a un ligero golpe que genera vibraciones que son detectadas por un transductor y se convierten en señales eléctricas para que estas frecuencias de resonancia se puedan leer.

 Barrido de frecuencia: cuando el modelo recibe un estímulo de frecuencia variable.

Las muestras deben ser apoyados en sus puntos nodales.

• DIAGNOSTICO

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