Vibraciones

INTRODUCCION

Hoy en día la mayoría de las industrias dentro de sus programas de mantenimiento predictivo utilizan el monitoreo y análisis de las vibraciones con el fin de establecer cuál es el estado de salud mecánica de las maquinas y en particular de sus elementos más críticos y de esta manera prevenir fallas catastróficas.
Para esto el análisis frecuencial (o espectral) es latécnica más comúnmente empleada para el diagnostico de fallas.
El desarrollo de la electrónica y la computación ha propiciado de manera satisfactoria el desarrollo de técnicas de análisis de señales con aplicación al procesamiento de señales vibratorias. El alto costo de instrumentos comerciales para la recolección y análisis de vibraciones, así como su arquitectura cerrada, ha llevado a buscarnuevas alternativas. Los
“instrumentos virtuales” o instrumentos basados en sistemas de adquisición de datos constituyen una herramienta poderosa para el desarrollo de instrumentos más económicos y flexibles.

Origen de las Vibraciones.
Se dice que un cuerpo vibra cuando realiza un movimiento oscilante respecto a una posición de referencia. El número de veces por segundo se llama frecuencia yse mide en hercios [Hz] y a la intensidad de la vibración se puede medir en amplitud, velocidad y aceleración.
Se suelen producir por efectos dinámicos en las tolerancias de fabricación, las holguras, los contactos de rodadura y fricción entre piezas, y desequilibrios de los elementos giratorios y alternativos. En ocasiones, pequeñas fuerzas insignificantes pueden excitar resonancias de elementosestructurales y convertirse en fuente de considerables vibraciones y ruidos.

1.- Tipos y clasificación de Vibraciones.

1.1.- Vibraciones de un sistema libre, no amortiguado.
En un sistema el cual se libera de una excitación provocando una variación de recuperación se conoce como vibración libre. Ninguna fuerza externa actúa sobre el sistema. Si además, la energía no es perdida odisipada por fricción u otro tipo de resistencia durante la oscilación la vibración es conocida como vibración no amortiguada.

1.2.- Vibración libres amortiguadas.
Es el mismo tipo descrito que el apartado anterior pero se produce una perdida o disipación de energía debida a la fricción o a la resistencia durante la oscilación es conocida como vibración amortiguada.
Se conoce comoamortiguación lineal a la resistencia ejercida al desplazamiento de la masa siendo su fuerza lineal a la velocidad del movimiento. La constante c depende de las propiedades del fluido del amortiguador y de la geometría y se representa esquemáticamente como un pistón.

Sin embargo es frecuente encontrarse en la práctica con otros tipos de amortiguación no lineales como el efecto de la amortiguación delaire o el roce de dos cuerpos donde depende de la naturaleza de las dos superficies.
1.3.- Vibraciones forzadas con excitación sinusoidal.
Si consideramos un sistema masa-amortiguadora-resorte, sometido a la acción de una fuerza exterior F(t), que se llama excitación. Esta fuerza es una función cualquiera del tiempo, del periódico, siendo el caso más sencillo el de una función periódicasinusoidal.
F(t) = F0 cosωt
F0 : amplitud de la fuerza aplicada.
ῳ : frecuencia angular.

1.4.- Vibraciones forzadas con excitación cualquiera.
Los sistemas dinámicos pueden estar sometidos, como ocurre con frecuencia, a la acción excitaciones dándose origen a unarespuesta transitoria cuyas características de de vital importancia en el desempeño de maquinas. La solución de problemas transitorios en vibraciones requiere un tratamiento matemático mas elaborado que el utilizado hasta ahora, utilizándose los recursos de la transformada de Laplace.

1.5.- Vibraciones no lineales.
Se puede definir un sistema no lineal, como aquel que esta descrito por...