Control de vibraciones en maquinaria y equipo

Control de vibración de maquinaria y equipos
Si bien las vibraciones en un equipo industrial pueden ser inherentes a su operación habitual en otras ocasiones son el indicio o el origen de una falla. En este sentido, existen diferentes métodos o formas de plantear el control de las vibraciones; entre los cuales cabe destacar:
Conocimiento y control de las frecuencias naturales del sistema a finde evitar resonancias bajo la acción de excitaciones externas.
Introducción de amortiguamiento o de cualquier tipo de mecanismo disipador de energía para prevenir vibraciones de gran amplitud.
Uso de aislantes de vibraciones que reduzcan la transmisión de las fuerzas de excitación del sistema o las vibraciones entre distintas partes del equipo.
Incorporación de absorbedores dinámicos devibración o masas auxiliares neutralizadoras de vibraciones, llamados también amortiguadores dinámicos.

Control de las frecuencias naturales

Sabemos que cuando la frecuencia de excitación coincide con una de las frecuencias naturales del sistema, tiene lugar un fenómeno de resonancia. La característica más importante de la resonancia es que da lugar a grandes desplazamientos, al amplificar demanera importante las vibraciones del sistema. En la mayor parte de los sistemas mecánicos, la presencia de grandes desplazamientos es un fenómeno indeseable ya que provoca la aparición de tensiones y deformaciones igualmente grandes que pueden ocasionar el fallo del sistema.
En consecuencia, las condiciones de resonancia deben de tratar de ser evitadas en el diseño y construcción de cualquiersistema mecánico. No obstante, en la mayor parte de los casos, las frecuencias de excitación no pueden controlarse al venir impuestas por los requerimientos de carácter funcional del sistema (por ejemplo, velocidades de giro). En tal caso, el objetivo será el control de las frecuencias naturales del sistema para evitar la presencia de resonancias
La frecuencia natural de un sistema con un grado delibertad puede cambiarse variando tanto la masa (m) como la rigidez (k) del mismo (está conclusión es igualmente aplicable a sistemas con N grados de libertad). En muchas situaciones en la práctica, sin embargo, la masa no resulta fácil de cambiar, ya que su valor suele venir determinado por los requerimientos funcionales del sistema (por ejemplo, la masa del volante de inercia de un eje vienedeterminada por el valor de la energía que se quiere almacenar en un ciclo). Por ello, la rigidez del sistema es el parámetro que se modifica de forma más habitual a la hora de alterar las frecuencias naturales de un sistema mecánico. Así, por ejemplo, la rigidez de un rotor puede modificarse cambiando el número y colocación de los puntos de apoyo (cojinetes).
Introducción de Amortiguamiento

Todoslos sistemas mecánicos reales poseen amortiguamiento en mayor o menor medida. Su presencia resulta de gran ayuda en la mayor parte de los casos, e incluso en sistemas como los parachoques de los automóviles y en muchos instrumentos de medida de vibraciones, el amortiguamiento debe ser introducido para satisfacer los requerimientos funcionales.
Si el sistema se encuentra en un caso de vibracionesforzadas, su respuesta (la amplitud de la vibración resultante) tiende a amplificarse en las cercanías de la resonancia, tanto más cuanto menor sea el amortiguamiento. La presencia de amortiguamiento siempre limita la amplitud de la vibración. Si la fuerza o fuerzas de excitación son de frecuencias conocidas, será posible evitar las resonancias cambiando la frecuencia natural del sistema yalejándola de aquella o aquellas. Sin embargo, en el caso de que el sistema tenga que operar en una determinada banda de velocidades (como es el caso de un motor eléctrico de velocidad variable o de un motor de combustión), puede que no resulte posible evitar la resonancia en todo el rango de condiciones de operación. En tales casos, podremos tratar de aportar amortiguamiento al sistema con el objetivo...