Vibraciones en maquinas, sistemas de control

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Introducción

Una vibración es la oscilación o el movimiento repetitivo de un objeto alrededor de una posición de equilibrio. Toda maquina presenta cierto nivel de vibración durante su funcionamiento. La medición de estas vibraciones es utilizado conjuntamente con otras técnicas para el diagnostico y evaluación de fallas, el objetivo de este análisis es la vigilancia continua de los niveles devibración.
Las vibraciones son el producto de la transmisión de fuerzas, y producen desgaste y deterioro en las maquinas. En la presente investigación se explicaran ciertos aspectos básicos sobre desbalances y disipaciones de energía, así como el análisis de espectros.
Para el análisis de vibraciones mecánicas se pueden utilizar varios tipos de instrumentos, según la variable que se desee medir.Se describirán ciertas características sobre el acelerómetro, el velocímetro, grabadores, monitores de posición axial y de velocidad.


Sistemas de Control de la Vibración
Transmisibilidad
La Transmisibilidad o eficacia del sistema que se define según las formulaciones clásicas con la ecuación.

Donde:
f: es la frecuencia de la excitación vibratoria.
fo la frecuencia natural delsistema.

La transmisibilidad, Es la razón de la amplitud de la fuerza transmitida a la amplitud de la excitación, en otras palabras, la relación entre la fuerza transmitida y la causante de la vibración. Se observa que la eficacia del sistema viene definida por la frecuencia natural y la frecuencia de excitación.
La efectividad de un aislante de vibraciones se establece en términos de sutransmisibilidad. La transmisibilidad (Tr) puede definirse como el cociente entre la amplitud de la fuerza transmitida y la de la fuerza de excitación. Se conoce como aislamiento de vibraciones a todo aquél procedimiento que permite reducir los efectos indeseables asociados a toda vibración. Básicamente, ello suele suponer la introducción de un elemento elástico (aislante) entre la masa vibrante y lafuente de vibración, de forma que se consigue reducir la magnitud de la respuesta dinámica del sistema, bajo unas determinadas condiciones de la excitación en vibración.

Consideraciones practicas sobre la transmisibilidad
• Para poder decir que se ha conseguido el aislamiento es preciso que la Transmisibilidad sea < 1. Puede observarse que ello obliga a que la frecuencia de excitación ω sea, porlo menos, 2 veces la frecuencia natural del sistema ω.
• Para valores de próximos a la unidad, el sistema actúa no como un aislante, sino como un amplificador, transmitiendo esfuerzos o desplazamientos muy superiores a los originales.
• Para una frecuencia de excitación dada , puede reducirse el valor de transmisibilidad disminuyendo la frecuencia natural del sistema (lo que equivale aaumentar la ). Figura 1 - Transmisibilidad
• Por lo que al amortiguamiento se refiere, la transmisibilidad también puede reducirse disminuyendo la relación de amortiguamiento (ξ) ya que si β es > 2, la Tr disminuye al hacerlo ξ.

Sin embargo, este planteamiento resulta perjudicial si el sistema se ve obligado a pasar por la resonancia, por ejemplo durante situaciones de arranque y parada. Porello, en cualquier caso, siempre será necesario un cierto amortiguamiento que evite amplitudes de vibración infinitamente grandes en el paso por la resonancia.
Curvas de Diseño
Transmisibilidad vs. Amortiguamiento

Figura 1 - Transmisibilidad

En ella podemos ver que si una estructura tiene rigidez suficientemente baja como para que el número adimensional,esté por encima de , tendremos que la transmisibilidad será 2. Sin embargo, este planteamiento resulta perjudicial si el sistema se ve obligado a pasar por la resonancia, por ejemplo durante situaciones de arranque y parada. Por ello, en cualquier caso, siempre será necesario un cierto amortiguamiento que evite amplitudes de vibración infinitamente grandes en el paso por la resonancia....
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