Articulo de vibraciones

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Postgrado de Ingeniería de Mantenimiento Métodos Computacionales en Vibraciones

ESTUDIO DE VIBRACION PARA UN SISTEMA ROTOR-COJINETES Y CÁLCULO DEL CONTROL DE FUERZAS ÓPTIMO PARA MINIMIZAR AMPLITUDES
UNIVERSIDADA DE LOS ANDES POTGRADO INGENIERIA DE MANTENIMIENTO ING. JESÚS R ALBARRÁN V jalbarran@ula.ve Resumen: El artículo que se presentara a continuación, se basa en el estudio del rotor de uncompresor centrífugo apoyado en sus extremos por cojinetes. Para ello se hizo el modelo del mismo en un programa de elementos finitos llamado ANSYS. Mediante este paquete computacional, se determino los modos de vibraciones y las velocidades criticas para este sistema. Posteriormente se analizo las amplitudes del sistema en un rango entre 3000 y 5000 RPM con fuerzas de optimización. Es importantedestacar que tanto el eje, como los datos y las fuerzas aplicadas se tomaron a partir de un articulo de referencia publicado por Yui Lie [1].

Introducción Para un sistema rotor dinámico es necesario conocer el comportamiento cuando está sometido a rotación, uno de estos comportamientos es la deformación del eje cuando está sometido a ciertas velocidades de giro, estas deformaciones vienenacompañadas por una serie de vibraciones en todo el sistema rotor dinámico. Estas deformaciones se verán afectadas por las características del sistema y del material como la rigidez del eje y la de sus apoyos (rodamientos, cojinetes), la masa total del eje con sus componentes y los cambios de sección y por supuesto el amortiguamiento del sistema. Las deformaciones del sistema son afectadasdirectamente por las velocidades de giro del eje la cual obtiene las mayores deflexiones o
Ing. Jesús R Albarrán V jalbarran@ula.ve

deformaciones es en los valores denominados velocidades criticas.

Caso de Estudio El análisis puede ser ilustrado como referencia del sistema mostrado en la (fig 1) el cual ha sido “modelado en un compresor centrifugo” en la practica (Yu Lie, Xie You-Bai 1989). El rotorflexible consiste de 5 masas discretas conectadas por secciones sin masa elástica, y el cual esta apoyado por dos cojinetes de almohadilla (fig-1). Los parámetros del rotor y cojinete están mostrados en la (tabla 1). La frecuencia angular critica del sistema con soportes rígidos es 439.8 1/s. La ubicación de las fuerzas de control óptimas a lo largo del rotor son elegidas en base al análisis desensibilidad del

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sistema. El resultado presentado aquí es solo el que se presenta para la condición en que el control de fuerzas Ux, Uy actúan sobre el tercer punto de masa para simplicidad. La respuesta de las curvas de amplitud del sistema sin control de fuerzas están mostradas en (fig-2) en el rango de 3000rpm a5000rpm

Cuando las fuerzas de control están calculadas mediante el uso del método complejo, las respuestas de estado estable están mostradas en (fig-3)

Figura del Compresor Centrífugo

Deformaciones en µ m en un rango de 3000 a 5000 RPM

Parámetros del Modelo

En (tabla 3), Ux y Uy representan un par de fuerzas de control compleja en horizontal, y en vertical (hablando dedirecciones), respectivamente, y por lo tanto los parámetros de control el sistema pueden ser estimados de tal modo que la respuesta se acercaría a la respuesta optima mediante el uso de la técnica de la curva que se ajuste sin ningún problema. Las curvas de respuesta del sistema con control de fuerzas Ux Uy también están mostradas en (fig-2).
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