Diagnóstico de resonancia con análisis de vibraciones

Diagnóstico de resonancia con análisis de vibraciones

1 – introducción

El diagnóstico de resonancia con Análisis de vibraciones es el tema tratado en este artículo..

2 – Variaciones en la amplitud de las vibraciones al arrancar una máquina.

Tenga en cuenta la sucesión de espectros medidos en el cojinete de un generador, durante su arranque.

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La amplitud del componente a la velocidad de rotación en lugar de crecer continuamente., como se esperaría si dependiera únicamente de la fuerza centrífuga (la fuerza centrífuga es igual a la masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad angular), tienen períodos durante la aceleración de la máquina en los que disminuye, como se ve en la figura siguiente.

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La explicación de este efecto está relacionada con el fenómeno de resonancia..

Es experiencia de todos que a veces se producen vibraciones a gran escala en máquinas o estructuras vecinas.. Tubos o soportes que nunca vibraron de forma anormal, cuando ocurre, por ejemplo, un desequilibrio en una máquina cercana, comienzan a vibrar con amplitudes incluso mayores que la máquina. Amplifican las vibraciones. En estas condiciones, se dice que el tubo o soporte está en resonancia.. Si se dejan demasiado tiempo en estas circunstancias, pueden terminar agrietándose y rompiéndose.. Esto también puede suceder en los siguientes componentes de las máquinas que también pueden vibrar en resonancia..

Si esto sucede, es muy posible que la máquina necesite reparaciones frecuentes., estar fuera de servicio durante mucho tiempo. Así, el fenómeno de resonancia puede presentar aspectos muy graves y se encuentra con cierta frecuencia..

2 – Diagnóstico de resonancia con análisis de vibraciones – efecto de amplitud

Considere la evolución de la amplitud, del componente a la velocidad de rotación, al arrancar una máquina, apoyado directamente sobre sus soportes y con un desequilibrio estático, medido con un analizador de vibraciones.

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Se observa claramente que existen velocidades a las que corresponden las vibraciones máximas.. Cuando se alcanzan estos máximos, se produce el fenómeno de resonancia y se dice que la máquina vibra a su frecuencia natural..

3 – la frecuencia natural

UNA frecuencia natural de una estructura es una propiedad que depende de su rigidez y masa..

Estamos acostumbrados a apreciar todos los objetos que vemos en los términos que nuestros sentidos los presentan., o sea: cor, oler, esta, etc.. Son características que reconocemos como inherentes a todo.. La frecuencia natural es otra característica de los objetos., es solo que nuestros sentidos no lo captan directamente.

Ellos existen, sin embargo, situaciones en las que podemos tener una idea directa de la frecuencia natural.

Consideremos el caso de un péndulo.. Se sabe que la velocidad a la que se completa una oscilación solo depende de la longitud del cable y su masa.. Hablamos así de la frecuencia natural del péndulo que solo depende de estas características, lo que es fácilmente visible.

La fórmula que da la frecuencia natural de una estructura es la siguiente:

K – Rigidez

METRO – Pulpa

La frecuencia natural es también la frecuencia a la que una estructura debe vibrar cuando se somete a un impacto y se deja vibrar por sí sola..

4 – La prueba de impacto

Entonces, cuando tienes un impacto en una estructura y se miden las vibraciones, conoces sus frecuencias naturales.. es la llamada Prueba de impacto.

Este tipo de prueba es una de las formas más sencillas de medir las frecuencias naturales de una estructura..

A continuación puede ver el resultado de la prueba de impacto en una máquina. Nótese la coincidencia en frecuencia entre el pico más alto de este espectro con el de la figura anterior..

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Una estructura no tiene solo una frecuencia natural.

un motor electrico, por ejemplo, según la dirección, por lo que tiene diferentes grados de rigidez. Esto da al menos una frecuencia natural para cada dirección..

De esta forma, cuando se realiza la Prueba de Impacto, aparecen varias frecuencias naturales.

Además, se ve que cada dirección de una máquina tiene sus propias Frecuencias Naturales., puede suceder que una máquina esté en resonancia solo en una dirección. Si se produce resonancia, es de esperar este hecho.. Cuando esto sucede, la amplitud de las vibraciones en esta dirección es desproporcionadamente grande en relación con las amplitudes en las otras direcciones..

5 – La direccionalidad de las vibraciones.

Esta direccionalidad de las vibraciones es uno de los síntomas del fenómeno de resonancia y debe tenerse en cuenta al diagnosticar la resonancia con el análisis de vibraciones..

6 – Diagnóstico de resonancia con análisis de vibraciones – efecto de fase

Volviendo al ejemplo de la máquina, el efecto sobre la amplitud de las vibraciones se observa paralelo a, también un efecto en la fase, de forma similar a lo que se ve en la figura siguiente..

En este se puede observar la evolución de la Fase (parte superior de la figura) y la amplitud de las vibraciones (parte inferior) durante el arranque de la máquina.

Efectivamente la fase al pasar una resonancia (o anti-resonancia) varía 180 °, como se puede ver en la figura siguiente, que muestra la evolución de la Amplitud y Fase de las vibraciones durante la aceleración de un motor eléctrico.

Esta variación de fase es otro síntoma de los fenómenos de resonancia.. Tenga en cuenta también que en la zona de resonancia la fase varía muy rápidamente, mientras que lejos de las zonas de resonancia la fase es casi independiente de la velocidad de la máquina. Entonces, si desea leer la fase de una vibración correspondiente a una resonancia, esto a veces resultará casi imposible debido a la inestabilidad de la lectura..

La inestabilidad de fase es, por tanto, un síntoma de resonancia..

7 – Modo de vibración en diagnóstico por resonancia con análisis de vibraciones

Asociado con cada frecuencia natural de una estructura hay un modo de vibración.

Este modo de vibración es simplemente la forma en que la estructura se deforma mientras vibra..

En la vida cotidiana, es un fenómeno muy fácil de visualizar en las máquinas con la ayuda de una luz estroboscópica., o en máquinas lentas.

Para visualizarlo, proceda de la siguiente manera:

  • Encuentra una máquina que tenga fuertes vibraciones.
  • Con una luz estroboscópica sincronice el flash con la frecuencia de vibración predominante (la mayor parte del tiempo es la velocidad de rotación del eje.)
  • Desincronizar la velocidad del flash sobre 60 RPM y observe el movimiento de la máquina

En estas condiciones, a menudo será posible observar directamente el modo de vibración de la máquina en funcionamiento..

En el eje de una máquina, los modos de vibración primero y segundo son generalmente los que se muestran en la figura siguiente..

Si se observa cuidadosamente la deformación del segundo modo, se llega fácilmente a la conclusión de que la punta del eje está sujeta a grandes esfuerzos de flexión alternos.. lo, por lo tanto, natural que si la vena vibra en la segunda frecuencia natural, y por lo tanto, con el segundo modo de vibración, aparecen grietas en su punto medio.

Así, la aparición repetida de grietas, siempre en un punto dado de una estructura o máquina, es uno de los síntomas más fuertes de resonancia.

En la siguiente figura puede ver, el primero, el segundo y tercer modos de vibración de una máquina en forma de paralelepípedo. (dirección delantera-trasera). Estas cifras se obtuvieron con análisis modal.

8 - Resumen de técnicas de diagnóstico, Pruebas y síntomas en el diagnóstico por resonancia con análisis de vibraciones.

La siguiente tabla resume los principales síntomas que deben considerarse en el diagnóstico de resonancia con análisis de vibraciones..

síntomasDescripción
AmplitudNiveles de vibración anormalmente altos
DireccionalidadeNiveles muy altos en una dirección y casi normales en otras
faseVariaciones en la fase de vibraciones difíciles de explicar de otra manera
modo de vibraciónModo de vibración fácilmente reconocible
grietasAparición sistemática de fisuras en los mismos sitios.

La siguiente tabla resume las pruebas y técnicas que deben considerarse en el diagnóstico de resonancia con análisis de vibraciones..

EnsayoTécnica
Control de arranque y paradaEspectro de frecuencia, nivel general de vibraciones, mapa espectral, Presagiar.
medición de fasesistema de medición de fase (digital o estroboscópico)
modo de vibraciónEspectro de frecuencia, nivel general de vibraciones, estroboscópio, análisis modal.
Prueba de impactoEspectro de frecuencia, función de respuesta de frecuencia.

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