Resonancia


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Marco teórico

Frecuencia natural

Es la frecuencia que presenta cada componente por su propia naturaleza y características. Esta frecuencia oscilará si es excitada por agente externo que opere a una frecuencia muy cercana. A veces se le llama la frecuencia de resonancia pero eso no es correcto, ya que la frecuencia de resonanciaes la frecuencia a la que vibraría el sistema si no hubiera amortiguación.
Todo sistema posee una o varias frecuencias naturales de forma que al ser excitadas se producirá un aumento importante de vibración. La fórmula de la frecuencia natural es:

Dónde: m es  la masa y K la rigidez. De esta fórmula se deduce que si la rigidez aumenta, la frecuencia natural también aumentará, y si la masaaumenta, la frecuencia natural disminuye. 
Esta frecuencia depende de las características estructurales de la máquina, tales como su masa, su rigidez y su amortiguación, incluyendo los soportes y tuberías adjuntas a ella. No depende de la operación de la máquina, a no ser que la rigidez sea función de la velocidad.

Para verificar la frecuencia natural de una estructura solo hay excitar laestructura con golpes de martillo de goma (para no hacer daños). Mientras se dan los golpes captar, con un equipo de análisis y un acelerómetro, la vibración y verificar la gráfica de espectro. La frecuencia de la componente dominante en la gráfica es la frecuencia natural de la estructura que se está analizando. 
Si no puedes ver ninguna componente en la gráfica de espectros intenta cambiar el tiempo delos golpes, más rápido o más lento, también intenta golpear en diferentes direcciones y hacer mediciones en diferentes sitios. Si encuentras que la frecuencia natural de la estructura es la misma frecuencia de operación del equipo o es múltiplo de esta, la solución es cambiar la frecuencia natural de la estructura haciéndola más rígida o más flexible. Casi siempre es más fácil hacerla más rígidaadicionando un apoyo, colocando refuerzos, entre otros.
Es pertinente resumir dos métodos, para determinar las frecuencias naturales de una estructura:

1. Análisis Modal
2. Bump Test

- Para realizar un Análisis Modal, además del martillo de impacto calibrado y el acelerómetro es necesario contar como mínimo con un equipo de dos canales y un software especializado que permita mostrar lasFunciones de Respuesta en la Frecuencia (FRF) y de esta manera obtener además de las frecuencias naturales, los modos de vibración y el amortiguamiento.

- Para realizar un Bump Test sólo basta un equipo de un canal, un acelerómetro y cualquier software capaz de mostrar espectros y forma de onda. La excitación (golpe) en esta técnica se realiza mediante un martillo de goma o una pedazo demadera lo cual permite obtener únicamente frecuencias naturales.

Por otro lado:

- Hay que tener en cuenta que al golpear la estructura se excitan las frecuencias naturales cada una con su respectivo modo de vibración y amortiguamiento; estás características son independiente del lugar donde se impacte la estructura.

- Hay que diferenciar la frecuencia natural de la estructura (como untodo) y la frecuencia natural de un miembro estructural (una estructura está compuesta por varios miembros estructurales) de ahí la importancia de colocar estratégicamente el sensor.

Ensayo de frecuencia natural
Como se vio anteriormente existen varios métodos para la determinación de la frecuencia de resonancia en los elementos de máquina, siendo el ensayo de impacto el más rápido y relativamentesencillo de aplicar aunque se exige de la medición de dos parámetros simultáneamente.
Para el ensayo de determinación de frecuencias naturales, se deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones:
1. El ensayo debe efectuarse con la máquina parada, el sensor de vibraciones se debe colocar en la dirección donde se manifiestan los síntomas y/o mayores valores vibratorios.
Habrá distintas...