Análisis modal operacional

Capítulo 6: Análisis modal operacional ____________________________________________________________

_________________________

6 Análisis modal operacional

6.1 Descripción. Comparación con el análisis modal tradicional
En el análisis modal tradicional los parámetros modales se obtienen de las funciones de respuesta en frecuencia (FRFs), que relacionan la salida (respuesta) con la entrada(excitación). Para este tipo de análisis es necesario conocer la entrada y la salida del sistema. El análisis modal operacional se basa en la medida de la respuesta de la estructura usando sólo el ambiente y las fuerzas de servicio que actúan sobre la misma. Se usa para obtener una descripción modal de la estructura bajo sus condiciones de operación. En vez de cargar la estructura artificialmentey tratar la excitación ambiental como una fuente de ruido no deseado, la excitación natural se usa como fuente de excitación. Como estas fuerzas de entrada al sistema no se miden, no se tendrá una medida de las FRFs del sistema. La ventaja de emplear una excitación artificial es que hay muchos más procedimientos para identificar los parámetros y características de los sistemas, con mayorprecisión en la identificación de ciertos parámetros como los coeficientes de amortiguamiento. Sólo mide la respuesta de la estructura debido a las excitaciones ambientales y luego se analizan para obtener casi la misma información que se puede obtener con el análisis modal tradicional, ya que las masas modales no se pueden obtener sin el conocimiento de las fuerzas de entrada. Para ensayos con excitaciónambiental se supone que las fuerzas desconocidas se aplican simultáneamente. Además se supone que la fuerza de entrada es un ruido blanco, es decir, no es una función de la frecuencia y tiene un espectro con un valor medio constante para cada frecuencia. Para pequeñas estructuras que se pueden ensayar en el laboratorio o para grandes estructuras que pueden ser excitadas artificialmente sinproblemas significativos, se prefiere el análisis modal tradicional. Se emplea cuando las estructuras que se desean estudiar no es conveniente excitarlas por medio de un martillo o un excitador. Algunas porque son difíciles de excitar artificialmente debido a su tamaño, forma o localización. Para muchas estructuras grandes puede ser complicado excitarlas artificialmente a un nivel tal que la respuestadebida a factores ambientales (no controlables) sea pequeña en comparación con la otra artificial. Hay otros casos en los que surgen problemas debido a no linealidades introducidas por un nivel de respuesta muy elevado por emplear métodos artificiales de excitación. Además, todas las estructuras suelen estar sometidas a acciones como las fuerzas ambientales, como por ejemplo el viento, las olas, eltráfico, y también su propia maquinaria puede generar vibraciones. Las principales ventajas de este tipo de ensayos son: - es necesario menor tiempo para realizar el ensayo, ya que sólo hay que colocar los equipos de medida.
ANÁLISIS MODAL OPERACIONAL: TEORÍA Y PRÁCTICA

63

Capítulo 6: Análisis modal operacional _____________________________________________________________________________________

- es más barato, puesto que no necesita la adquisición de equipos excitadores y puede realizarse in situ. - el ensayo no interfiere ni interrumpe el funcionamiento normal de la estructura, por lo que puede seguir estando en servicio mientras se realiza. - la respuesta medida es representativa de las condiciones reales de funcionamiento de la estructura. - se evita la aplicación decargas artificiales que conllevan un riesgo de dañar la estructura. Sin embargo, el uso de este tipo de ensayos produce respuestas pequeñas y, a menudo, mezcladas con ruido. Como la excitación es desconocida, el análisis es más difícil que en el caso tradicional. Las principales desventajas son: - se necesitan equipos muy sensibles. - es necesario un análisis de datos cuidadoso. Existen muchos...