Amortiguadores Visco Elestaticos

INSTITUTO PROFESIONAL SANTO TOMS

Sede Avenida Limonares 190 Via del Mar.

PRINCIPIO DEL FUNCIONAMIENTO DE UN GRUPO

ELECTRGENO, FUENTES GENERADORES RUDIO

PROPIAS DEL SISTEMA Y EL USO DE AISLADORES

DE TIPO VISCOLASTICO-ELASTOMERICO COMO

MEDIDA DE MITIGACION DE RUDIO A NIVEL DE

PLATAFORMA.

ALUMNO:

JOSE FERNANDO AHUMADA SANTANDER.

PROFESOR GUA:

JEAN PIERRE GIUSTO COVARRUBIAS.

FECHA:

DICIEMBRE DEL 2011.

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Dedicatoria A mi segunda madre Fidelina Rosas Oliva.

3

Agradecimientos.

Primero que todo agradezco a Dios por su inmensa misericordia con migo, y por

permitirme ser su hijo.

Agradesco tambien a mi esposa, Vanessa Valdenegro, quien ha sido un pilar

fundamental en estos aos de estudio, gracias por entenderme ayudarme y estar siempre

con migo en este duro proceso. Te amo esposa.

Asi tambien doy gracias a mi Madre, Monica Santander quien me da el aliento

dia a dia y me instruye en los caminos del Seor, te amo Madre

Gracias Tio, Eduardo Santander, has sido como un padre para mi, hacer que me

esfuerce cada dia y no cansarme hasta llegar a la meta.

Y no puedo dejar de agradecer a la persona a la cual he dedicado esta etapa, ami

segunda madre, mi abuelita, Fidelina Rosas Oliva, nunca podre olvidar tu sabiduria y

fuerzas que veo reflejadas en ti cada dia, te amo.

Gracias tambien a mis compaeros de curso, con los cuales hemos lidiado todo

estos aos, Francisco Fuenzalida, Miguel Angel Avaria, Boris Bonilla. Etc.

Profesor Jean Pierre, lejos el mejor profesor, gracias por tus consejos y por estar

dandome siempre animo. Gracias

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Indice General del Texto

I.1. INTRODUCCIN............................................................................................................. 11 I.2. OBJETIVOS DEL PROYECTO....................................................................................... 12

I.2.1 Objetivos Generales....................................................................................................... 12 I.2.2 Objetivos Especficos..................................................................................................... 12

II. DESCPRIPCIN DE LA INSTITUCION ........................................................................ 13 II.1.1Historia .................................................................................................................................. 13 II.1.2Expansin.............................................................................................................................. 13 II.1.4 Mision. ................................................................................................................................... 15

II.1.2 DESCRIPCION DE LAS TAREAS REALIZADAS EN LA PRACTICA. ................ 16 II.2.1.1 Realizacion Documental Generacion BAJ, 10 aos ......................................... 16 II.2.1.2 Creacion de un lugar para guardar Equipamiento Dedicado al Refuerzo

Sonoro de BAJ. ............................................................................................................................... 16 II.2.1.3 Apoyo en eventos, Corporativos, Festivales y Talleres. .................................... 16

II.3. PLANIFICACIN Y METODOLOGA DEL PROYECTO......................................... 17 III. PRODUCTO FINAL. ........................................................................................................ 18

III.1 Presentacion del Problema.............................................................................................. 18 III.2 ASPECTOS GENERALES ............................................................................................. 19

III.2.1 Grupo Electrogeno........................................................................................................... 19 III.2.1.2 Tipo de Grupos Electrogenos ................................................................................... 20 III.2.1.3 Sistemas de Generacin Elctrica a partir de un Principio Diferente a la

Energa Mecnica.......................................................................................................................... 22 III.2.2 Utilizacin de Grupos Electrgenos........................................................................... 23 III.2.2.1Conceptos Generales de Sistemas de Autogeneracin ..................................... 23 III.2.2.2 Sistemas de Emergencia: ........................................................................................... 24 III.2.2.2.1Clasificacin de los Sistemas de Emergencia.................................................... 24 III.2.2.2.2 Ejemplo de Aplicacin Grupo Generador de Emergencia ........................... 25 III.2.2.3Sistema de Corte de Puntas:....................................................................................... 26 III.2.2.4Sistemas de Cogeneracin:......................................................................................... 26 III.2.3Empresas Distribuidoras de Grupos Electrogenos................................................ 27 III.2.3.1 Lureye............................................................................................................................... 27 III.2.3.2 Caterpillar....................................................................................................................... 33 III.2.4 Historia del Generador Electrgeno.......................................................................... 34 III.2.4.1 Dinamo de Pixxi ............................................................................................................ 35 III.2.4.2Dinamo de Pacinotti ..................................................................................................... 36

5

III.3 CONTROL DE RUIDO PARA GRUPOS ELECTROGENOS.................................... 37 III.3.1 Definicin de ruido.......................................................................................................... 38 III.3.2Fuentes de ruido de los grupos electrgenos.......................................................... 40 III.3.2.1 Medicin del ruido ....................................................................................................... 40 III.3.2.2 Suma total de todas las fuentes de ruido.............................................................. 42 III.3.2.3 Leyes y reglamentaciones sobre ruido ................................................................. 43 III.3.2.4 Estrategias para reducir el ruido de los grupos electrgenos ...................... 43

III.4 VIBRACIONES............................................................................................................... 47 III.4.1 Definicin de Vibracin ................................................................................................. 47 III.4.1.2 Tipos de Vibraciones................................................................................................... 47 III.4.2.1 Vibraciones en Sistemas con Un Grado de Libertad. ........................................ 48 III.4.2.1 Vibraciones Libres. ...................................................................................................... 49 III.4.2.2 Vibraciones Libres Amortiguadas. ......................................................................... 49 III.4.2.3 Vibraciones forzadas................................................................................................... 50 III.4.3 Vibraciones en Sistemas con N Grados de Libertad. ............................................ 50 III.4.4 Fuentes de Produccion de Vibraciones. ................................................................... 51 III.4.4.1 Vibraciones artificiales. ............................................................................................. 51 III.4.5 Vibraciones Mecanicas................................................................................................... 52 III.4.6 Vibracion Armonica. ....................................................................................................... 53 III.4.7 Vibraciones Armonicas. ................................................................................................. 54 III.4.8 Vibracion Aleatoria. ........................................................................................................ 54 III.4.9 Origen de las Frecuencias de las Vibraciones en Maquinarias......................... 55 III.4.10 Influencia de las Vibraciones Externas en Maquinarias. ................................ 59 III.4.11. Parametros de Medida en Vibraciones. ................................................................ 61 III.4.11.1 Unidades de medida. ................................................................................................ 61 III.4.11.1.1 Escalas lineal y logartmica................................................................................. 63 III.4.11.1.2 Niveles y escala de decibelios. ........................................................................... 64 III.4.11.2 Eleccin del parmetro a medir............................................................................ 67 III.4.11.3 Sistema para Medicion de Vibraciones. ............................................................. 68 III.4.11.3.1 Acelermetros......................................................................................................... 70 III.4.11.3.2 Tipos de acelermetros........................................................................................ 70 III.4.11.3.2.1 Acelermetros de compresin. ...................................................................... 71 III.4.11.3.2.2 Acelermetros de cortadura........................................................................... 72 III.4.11.3.3 Caractersticas de los acelermetros .............................................................. 73 III.4.11.3.3.1 Sensibilidad .......................................................................................................... 73 III.4.11.3.3.2 Resolucin............................................................................................................. 74 III.4.11.3.3.3 Rango dinmico................................................................................................... 74 III.4.11.3.3.4 Rango de frecuencia........................................................................................... 75 III.4.11.3.3.5 Cambio de fase ..................................................................................................... 76 III.4.11.3.3.6 Tamao y peso..................................................................................................... 76 III.4.11.3.3.7 Resonancia del acelermetro ......................................................................... 77 III.4.11.3.4 Ubicacin del acelermetro................................................................................ 78 III.4.11.3.5 Fijacin del acelermetro.................................................................................... 78

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III.4.11.3.5.1 Montaje con perno de acero............................................................................ 78 III.4.11.3.5.2 Montaje con cera de abeja ............................................................................... 79 III.4.11.3.5.3 Montaje con dispositivo magntico.............................................................. 79 III.4.11.3.6 Empleo del puntero ............................................................................................... 79 III.4.11.3.7.1 Eleccin del preamplificador.......................................................................... 80 III.4.11.4 Fundamentos del anlisis digital de seales vibroacsticas ...................... 81 III.4.11.4.1 La frecuencia de Nyquist y el ALIASING .......................................................... 81 III.4.11.4.2 La Transformada Rpida de Fourier (FFT) ................................................... 83 III.4.11.4.2.1.Limitaciones en el uso de la FFT.................................................................... 86

III.5 CONTROL DE VIBRACIONES .................................................................................... 88 III.5.2 Materiales Amortiguadores de Vibraciones. .......................................................... 89 III.5.3 Aisladores de Vibraciones. ........................................................................................... 92 III.5.4 Aislacion de Vibraciones. .............................................................................................. 93 III.5.5 Deflexion Estatica. ........................................................................................................... 97 III.5.6Frecuencia Natural del Sistema. .................................................................................. 99 III.5.7 Frecuencia Perturbadora............................................................................................101 III.5.9 Porcentaje de Aislacin. ..............................................................................................103 III.5.10 Aisladores Amortiguados. ........................................................................................104

III.6 EJEMPLO TEORICO DE APLICACIN DEL CONTROL DE VIBRACIONES ...106 III.7 CONCLUSION. .............................................................................................................112 IV. ASPECTOS COMPLEMENTARIOS.............................................................................115

IV.1 Bibliografia de Libros.......................................................................................................115 IV.2 Biliografa de Internet......................................................................................................116 IV.3ANEXOS...................................................................................................................................117 IV.3.1 Anexo A: Otros metodos de disminucin de Vibraciones en Grupos Electrogenos.............................................................................................................................................117 Anexo B Fotos de Tratamiento de Generadores Electrogenos........................................119 Anexo C Catalogo de Productos para Aislamiento y Amortiguamiento de Vibraciones..........................................................................................................................................................................120

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Indice de Figuras

Figura III.2 1 "Aplicacion de un Generador en Sistemas de Emergencia" ________________________________24 Figura III.2 2 "Generador Portatil" _________________________________________________________________________27 Figura III.2 3 "Generador 8-20 kVA"________________________________________________________________________28 Figura III.2 4 "Generador 33-300 kVA" _____________________________________________________________________29 Figura III.2 5 "Generador 220-700 kVA" ___________________________________________________________________30 Figura III.2 6 "Generador 715-3.300 kVA" _________________________________________________________________31 Figura III.2 7 "Generador 800-2.290 kVA" _________________________________________________________________32 Figura III.2 8 "Generador BioGas" __________________________________________________________________________33 Figura III.2 9 "Generador 3105 kVA" _______________________________________________________________________33 Figura III.2 10 "Dinamo de Pixxi" ___________________________________________________________________________34 Figura III.2 11 "Dinamo de Pacinotti" ______________________________________________________________________36 Figura III.3 1 "Nivels de Rudios Tipicos"____________________________________________________________________38 Figura III.3 2 "Fuentes de Rudio de un Generador Electrogeno" __________________________________________39 Figura III.3 3 "Como sumar decibeles con base en la diferencia numerica en db(A) entre dos fuentes" 42 Figura III.3 4 "Reglamentaciones representativas del Nivel de Rudio en el Exterior" ___________________43 Figura III.3 5 "Estrategias de Control de Rudio" ___________________________________________________________43 Figura III.3 6 "Atenuacion del Aire Refrigerante"__________________________________________________________45 Figura III.3 7 "Reduccion del Sonido en la Distancia" _____________________________________________________46 Figura III.4 1 "Sistema de un Grado de Libertad" __________________________________________________________49 Figura III.4 2 "Sistema Amortiguado" ______________________________________________________________________49 Figura III.4 3 "Vector de Fuerza Rotatorio" ________________________________________________________________51 Figura III.4 4 "Vibracion Periodica" ________________________________________________________________________54 Figura III.4 5 "Vibracion Aleatoria" ________________________________________________________________________54 Figura III.4 6 "Resonancia modificada por cierta cantidad de Amortiguamiento" ______________________56 Figura III.4 7 "Resonancia modificada por poco Amortiguamiento" _____________________________________56 Figura III.4 8 "Presencia de una masa desbalanceada en un sistema Maquina-Soporte" _______________57 Figura III.4 9 "Respuesta de un sistema Maquina-Soporte antes de los efectos de un Desbalance

Rotatorio" ____________________________________________________________________________________________________58 Figura III.4 10 "Problema de Vibracion en Soportes"______________________________________________________59 Figura III.4 11 "Relacion entre la amplitud de las vibraciones en el Cuerpo de la maquina y en la Base

de esta" _______________________________________________________________________________________________________59 Figura III.4 12 "Parametros de Medida"____________________________________________________________________60 Figura III.4 13 "Escala lineal de las Amplitudes de la Vibracion" _________________________________________64 Figura III.4 14 "Escala logaritmica de las amplitudes de la vibracion"___________________________________64 Figura III.4 15 "Escala en Decibelios de la Amplitud de la Vibracion" ____________________________________66 Figura III.4 16 "Sistema General de Medida"_______________________________________________________________68 Figura III.4 17 "Acelerometro de Compresion"_____________________________________________________________71 Figura III.4 18 "Acelerometro de Cortadura" ______________________________________________________________72 Figura III.4 19 "Resonancia del Acelerometro" ____________________________________________________________77 Figura III.4 20 "Efecto de Aliasing a) Correcto b) Erroneo" _______________________________________________83 Figura III.4 21 "Representacion completa de la Transformada Discreta de Fourier TDF" ______________84 Figura III.4 22 "Efecto de Lakage" __________________________________________________________________________86

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Figura IV 1 "Bases Inerciales"_____________________________________________________________________________ 117 Figura IV 2 "Pisos Flotantes con Material Elastico" _____________________________________________________ 118 Figura IV 3 "Tratamiento Grupo Electrogeno"___________________________________________________________ 119 Figura IV 4 "Tratamiento Grupo Electrogeno"___________________________________________________________ 119 Figura IV 5 "Amortiguador Viscoelastico" _______________________________________________________________ 127 Figura IV 6 "Amortiguador Viscoelastico" _______________________________________________________________ 127

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RESUMEN.

INSTITUTO PROFESIONAL SANTO TOMS.

CARRERA DE INGENIERA DE EJECUCIN EN SONIDO.

SEDE AVENIDA LIMONARES 190 - VIA DEL MAR

FECHA: SEGUNDO SEMESTRE DEL AO 2011.

PRINCIPIO DEL FUNCIONAMIENTO DE UN GRUPO

ELECTRGENO, FUENTES GENERADORES RUDIO PROPIAS DEL SISTEMA Y EL USO DE AISLADORES DE TIPO

VISCOLASTICO-ELASTOMERICO COMO MEDIDA DE MITIGACION DE RUDIO A NIVEL DE PLATAFORMA.

Autor: Jose Fernando Ahumada Santander.

Profesor Gua: Jean Pierre Giusto Covarrubias.

El objetivo de este proyecto es explicar las vibraciones que produce un Generador Electrogeno,

y el principio de mitigacion de estas a partir de amortiguadores de tipo viscoelastico-

elastomericos. Para realizar este proyecto se investigo cual eran los principios de creacin de

rudio y vibraciones en un Generador. Desde este inicio el siguiente paso fue poder estudiar a

fondo los tipos de vibraciones y la forma de medir estas, cuales son los instrumentos necesarios

para obtener un resultado optimo y cual es la forma de poder mitigar estas vibraciones. En el

siguiente capitulo se interiorisa en los amortiguadores que se ocuparan para poder disminuir las

vibraciones y las cualidades de estos.

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ABSTRAC

The objective of this project is to explain the vibrations produced by a generator

generator, and the principle of mitigation of these shocks from viscoelastic-elastomeric

type. To make this project will investigate the principles which were created by Rudi

and vibration in a generator. From this beginning the next step was to study in depth the

types of vibration and how to measure these, what are the tools required to achieve an

optimal result and what is the way to mitigate these vibrations. In the following chapter

on the shocks interioris to busy to lessen vibrations and qualities of these.

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I.1. INTRODUCCIN

Al pasar los aos nos hemos dado cuenta que la tecnologia a avanzado a pasos

gigantes, por lo que como profesionales del sonido debemos ir a la par. La acustica

cumple un rol fundamental tanto en lo profesional como en en el vivir diario de cada

persona.

En este proyecto de titutlo queremos enfocarnos en la disminucion de vibraciones

en grupos electrogenos, que son aquellos que producen energia electrica a partir de un

motor a combustion que da como resultado energia quimica a energia mecanica y para

finalizar su proceso, produce energia electrica.

Al poseer motores de combustion produce vibraciones las cuales repercuten tanto

en el funcionamiento de la maquina, de la edificacion donde se encuentra y ademas al

ser humano.

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I.2. OBJETIVOS DEL PROYECTO.

I.2.1 Objetivos Generales

Estudiar el ruido producido por un grupo electrogeno y el uso de amortiguadores

viscoelasticos como tecnica de mitigacion vibratoria.

I.2.2 Objetivos Especficos.

Conocer el principio de funcionamiento de grupo electrogeno.(ok)

Analizar las fuentes de ruido que interactuan en el funcionamiento de un Grupo

Electrogeno. (Ok)

Analizar las vibraciones de maquinarias y sus alcances de acuerdo a la norma

ISO 2041/ao (OK)

Investigar los procedimientos de anlisis de ruido de vibraciones y el

instrumental utilizado en dichos procedimientos. (OK)

Ahondar en la aplicabilidad de los aisladores vibratorios de material

viscoelastico utilizados en el control mecanico-vibratorio de un grupo

electrogeno en particular.

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II. DESCPRIPCIN DE LA INSTITUCION

II.1.1Historia

La Corporacin Cultural Balmaceda 1215 naci como parte de una iniciativa del

Estado tendiente a rescatar espacios fsicos para la cultura y las artes. As, el imponente

edificio de Avenida Presidente Jos Manuel Balmaceda otrora sede de las oficinas

administrativas de la colindante Estacin Mapocho, fue cedido y adaptado para que en

l se realizaran talleres de teatro, msica y artes visuales.

En septiembre de 1992, el entonces presidente Patricio Aylwin inaugur el

Centro de Servicios Culturales Balmaceda 1215, mediante un convenio suscrito entre el

Ministerio de Educacin, la Municipalidad de Santiago y la Corporacin Participa. Un

ao ms tarde comenz la primera temporada de talleres regulares, oferta que ms

adelante se ampliara con la incorporacin de las reas de danza y literatura.

En noviembre de 1996 la institucin cambi su rtulo legal para transformarse en

una Corporacin de Derecho Privado. As, el mbito de accin de Balmaceda 1215 se

ampli para dedicarse ya no slo a la docencia, sino tambin a la extensin artstica y a

la prestacin de servicios culturales. En el edificio se habilitaron salas de ensayo para

msica y artes escnicas, adems de un saln de teatro con capacidad para 80 personas.

Tambin se construy una Galera de Artes Visuales y se equiparon con tecnologa de

punta los estudios de Edicin-Video y de Sonido.

II.1.2Expansin

En 1998 el antiguo pabelln Claudio Gay, situado en pleno Parque Quinta

Normal, fue remodelado y pas a convertirse en el Centro de Extensin Balmaceda

1215. Ello permiti levantar una oferta regular y permanente de programacin artstica

para jvenes. Ese mismo ao, la Corporacin abri su primera sede regional en la ciudad

de Lota, gracias al apoyo de CORFO, la Municipalidad de Lota y Fundacin Andes. En

2005 la sede fue trasladada a Concepcin con el fin de ampliar el nmero de jvenes

beneficiarios.

El 2000 se aprob la asignacin de recursos del Fondo Nacional de Desarrollo

Regional para crear en la Quinta Regin la segunda sede regional de Balmaceda 1215.

As, el 2001 la sede Valparaso comenz sus funciones instalndose en una antigua

casona del Cerro Alegre, facilitada por el Gobierno Regional.

14

A partir de diciembre de 2006, la Corporacin comenz a ejecutar sus acciones

en la Regin de Los Lagos. La sede, ubicada en el sector Lintz de Puerto Montt, abri

sus puertas en enero de 2007. Sus instalaciones fueron adecuadas gracias a una alianza

con el Gobierno Regional y el edificio fue cedido por el municipio puertomontino en

comodato a Balmaceda 1215.

El exitoso proceso de expansin a regiones motiv a la institucin a redefinirse

pensando ahora en un pblico de carcter nacional. Es por esto que a partir de 2007 la

Corporacin dej de autodenominarse bajo el rtulo de su direccin postal capitalina

para adoptar un signo mucho ms integrador. Balmaceda 1215 es ahora Balmaceda Arte

Joven.

II.1.3 Presentacion Corporativa.

Balmaceda Arte Joven es una Corporacin Cultural de derecho privado y sin

fines de lucro que nace con la misin de brindar oportunidades reales de acceso al arte y

a la cultura a los jvenes chilenos, especialmente a aquellos de recursos limitados y con

marcadas inquietudes artsticas.

Con presencia en las regiones Metropolitana, de Valparaso, Bo Bo y Los

Lagos, en cada una de sus sedes existe una amplia oferta de talleres artsticos gratuitos y

una amplia programacin de actividades culturales abiertas a todo pblico.

Desde su creacin, en el ao 1992, Balmaceda Arte Joven se ha consolidado

como un espacio de integracin social, de encuentro, y como un lugar en que emergen

nuevos artistas y se forman nuevos pblicos.

La Corporacin ha logrado delinear e implementar con xito un modelo de

docencia artstica en el que se combinan la experimentacin, el rigor, el profesionalismo

y la diversidad, siempre enmarcado en un concepto de gestin cultural profesional,

eficaz y flexible que se aplica en nuestras cuatro sedes nacionales.

Hoy, a ms de una dcada de su creacin, Balmaceda Arte Joven es un

importante referente para los jvenes, especialmente para aquellos que sienten una

vocacin por el arte, o que ven en l un camino para el desarrollo de su identidad y para

su enriquecimiento como personas.

15

II.1.4 Mision.

La misin de la corporacin se concreta a travs de tres lneas estratgicas:

Docencia, Extensin y Servicios.

La docencia se concreta en la oferta de talleres artsticos gratuitos a jvenes

desde los 14 aos hasta los 21 aos para el desarrollo y perfeccionamiento de sus

habilidades creativas en las reas de Teatro, Danza, Artes visuales, Msica, Literatura y

Audiovisual.

La extensin cultural se desarrolla ofreciendo al pblico joven el acceso a la

creacin artstica y goce de los bienes culturales a travs del desarrollo de acciones de

difusin y extensin cultural.

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II.1.2 DESCRIPCION DE LAS TAREAS REALIZADAS EN LA PRACTICA.

II.2.1.1 Realizacion Documental Generacion BAJ, 10 aos

Realizamos la grabacion de un documental dedicado a los 10 aos de existencia

de BAJ (Balmaceda Arte Joven) en la ciudad de Valparaiso, en donde tuvimos la tarea

de registrar el sonido ambiente de cada una de las grabaciones, mas la tarea de editar el

material obtenido segn las demandas que nos daba el montajista del documental.

II.2.1.2 Creacion de un lugar para guardar Equipamiento Dedicado al Refuerzo

Sonoro de BAJ.

Se entrego un lugar determinado en las dependencia de BAJ, en el cual existian

diversas cosas que no correspnden a una bodega de Audio, por lo que tuvimos la

mision de desocupar y reordenar todo lo que estaba en ese lugar.

II.2.1.3 Apoyo en eventos, Corporativos, Festivales y Talleres.

El apoyo tecnico que se daba en cada evento realizado por BAJ, era de vital

importancia por el hecho de que nadie en ese lugar tenia los suficientes conocimientos

tecnicos como para montar dichos eventos, en donde el departamento de sonido, el cual

lo conformaba, Jorge Vidal (compaero de practica) y Jose Ahumada.

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II.3. PLANIFICACIN Y METODOLOGA DEL PROYECTO.

El hacer este proyecto fue con la intencionalidad de poder llegar a pasos gigantes

a areas que no son muy comunes para un Ingeniero de ejecucin en Sonido en Chile, ya

que creemos que somos capaces de poder llegar aun mas lejos, y darnos a conocer mas

alla que como simples operadores tecnicos.

Primero, se recopilo la mayor cantidad de informacin posible acerca de:

1. Generadores Electrogenos.

2. Vibraciones Mecanicas.

3. Analaisis de Vibraciones.

4. Formas de mitigacion de Vibraciones.

5. Amortiguadores y asiladores de tipo Viscoelasticos.

Segundo, se procedio a dar esructura a los capitulos, para tener una correlacion

entre los temas que se iban ha proponer informar en el proyecto.

Tercero, comienzo de la redaccion final del proyecto, junto con su orden

estipulado.

18

III. PRODUCTO FINAL.

III.1 Presentacion del Problema.

A continuacin presentaremos, cuales son las formas de poder aislar las

vibraciones producidad por un Grupo Electrogeno, y cules son los principales problemas

producidos por aquellas vibraciones, donde afectan y porque.

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III.2 ASPECTOS GENERALES

III.2.1 Grupo Electrogeno

Un grupo electrgeno, corresponde a un motor de combustin interna que

permite el movimiento de un generador elctrico posibilitando as un suministro de

energa. Este giro de energa mecnica, es el que permite el movimiento del alternador

produciendo la generacin de electricidad.

Un motor de combustin interna, o motor a explosin o motor a pistn, es un tipo

de mquina que obtiene energa mecnica directamente de la energa qumica de un

combustible que arde dentro de una cmara de combustin. Su nombre se debe, a que

dicha combustin se produce dentro de la mquina en si misma, a diferencia de, por

ejemplo, la mquina de vapor.

Los grupos electrgenos estn destinados a diversos tipos de funciones. Estos

sistemas, se dan como mtodo de utilizacin masiva en lugares rurales donde no existe

el suministro elctrico, dndole de esta forma un uso como suministro fijo de esta fuente

de energa. Sin embargo, a nivel industrial su desempeo como abastecedor de energa

de reserva, suplementaria o de emergencia son los ms usados.

Dependiendo de la magnitud de energa requerida en conjunto con el uso del

recinto que se pretende suministrar, existen diversas exigencias de escala de potencia,

retardo admisible en la incorporacin del suministro, curva de carga, por mencionar

algunos, para las cuales es necesario realizar una correcta eleccin del equipo a utilizar

considerando la existencia de una gran cantidad de modelos con una diversidad de

tecnologas aplicadas.

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III.2.1.1 Tipo de Grupos Electrogenos

Los grupos electrgenos, estn principalmente subdivididos de acuerdo a su motor

trmico primario, el cual puede ser un motor diesel, de gasolina o turbina de gas. Por otra

parte, dentro del mercado al momento de seleccionar un equipo electrgeno, se presentan

sus caractersticas tcnicas generales de revoluciones por minutos (RPM) y aporte total de

potencia (KVA). Estos equipos, presentan un conjunto integrado de elementos en comn

cumpliendo el mismo principio de funcionamiento. Un equipo electrgeno presenta las

siguientes partes:

Motor: Mencionado anteriormente corresponde a la fuente de energa mecnica que

permite el giro de un alternador, el cual transforma este movimiento en electricidad.

El requerimiento de potencia til necesaria en un grupo electrgeno se relaciona

directamente con las capacidades del motor para la generacin de energa.

Regulador del motor: Las velocidad del motor se ve regulada por un sistema

mecnico. Considerando la relacin proporcional de la velocidad con los requisitos

de carga, es necesario mantener una velocidad de funcionamiento constante. De no

ser as, el aumento de la velocidad del motor, afecta la frecuencia de potencia de

salida.

Sistema elctrico del motor: El sistema elctrico se relaciona con el sistema de

arranque elctrico del grupo generador y de los censores y dispositivos de alarma

que dispone el sistema. Monocontacto de presin de aceite, termocontacto de

temperatura y un contacto en el alternador son algunos indicadores incorporados en

el grupo. El sistema elctrico funciona a 12 Vcc a excepcin de algunos sistemas

que funcionan a 24 Vcc, negativo a masa. El suministro de este sistema, es en base a

bateras. En el caso de grupos que funcionen por sobre los 1000 KVA se puede

utilizar sistemas de inyeccin de aire comprimido en los sistemas de combustin.

Alternador: La energa elctrica de salida, se produce a travs de un alternador. El

alternador es un dispositivo transformador de energa mecnica a elctrica mediante

induccin en el cual una bocina se somete a un campo magntico variable, creando

una tensin elctrica inducida cuya polaridad depende del sentido del campo y su

valor del flujo que lo atraviesa.

Depsito de combustible y bancada: El motor y el alternador estn acoplados y

montados sobre una bancada de acero de gran resistencia La bancada incluye un

depsito de combustible con una capacidad mnima de 8 horas de funcionamiento a

plena carga.

21

Aislamiento de la vibracin: El grupo electrgeno esta dotado de tacos anti-

vibrantes diseados para reducir las vibraciones transmitidas por el grupo motor-

alternador. Estos aisladores estn colocados entre la base del motor, del alternador,

del cuadro de mando y la bancada.

Silenciador y sistema de escape: El silenciador va instalado al motor para reducir

la emisin de ruido.

Sistema de control: Se puede instalar uno de los diferentes tipos de paneles y

sistemas de control para controlar el funcionamiento y salida del grupo y para

protegerlo contra posibles fallos en el funcionamiento: El manual del sistema de

control proporciona informacin detallada del sistema que est instalado en el grupo

electrgeno.

Interruptor automtico de salida: Para proteger al alternador, se suministra un

interruptor automtico de salida adecuado para el modelo y rgimen de salida del

grupo electrgeno con control manual. Para grupos electrgenos con control

automtico se protege el alternador mediante contactores adecuados para el modelo

adecuado y rgimen de salida.

Sistema de refrigeracin: El sistema de refrigeracin presenta tres configuraciones

en los grupo electrgenos. Enfriamiento por aire, agua o aceite. El sistema de

enfriamiento por aire consta de un ventilador de alta capacidad que suministra un

flujo de aire a travs de todo el sistema manteniendo su temperatura. El sistema de

ventilacin por agua o aceite, consta de un radiador. As tambin, el sistema incluye

un ventilador que enfra sus componentes. Los ventiladores de estos sistemas de

refrigeracin son principalmente de flujo axial.

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III.2.2 Sistemas de Generacin Elctrica a partir de un Principio Diferente a la Energa

Mecnica

No slo es posible obtener una corriente elctrica a partir de energa mecnica de

rotacin sino que es posible hacerlo con cualquier otro tipo de energa como punto de

partida. Desde este punto de vista ms amplio, los generadores se clasifican en dos tipos

fundamentales:

Primarios:

Convierten en energa elctrica la energa de otra naturaleza que reciben o de la que

disponen inicialmente, como alternadores, dinamos, etc.

Secundarios:

Entregan una parte de la energa elctrica que han recibido previamente, es decir, en primer

lugar reciben energa de una corriente elctrica y la almacenan en forma de alguna clase de

energa. Posteriormente, transforman nuevamente la energa almacenada en energa

elctrica. Un ejemplo son las pilas o bateras recargables.

Generadores electromecnicos:

Generadores en los que un motor de cualquier tipo mueve el eje de una maquina para

producir electricidad. Ejemplos: E. Elica, E. Nuclear, E. Hidrulica, etc.

Generadores electroqumicos:

Son pilas o bateras recargables de acumuladores. Los acumuladores elctricos se utilizan

para almacenar la corriente elctrica producida por otros medios y utilizarla cuando sea

preciso.

Generadores fotovoltaicos:

Generan corriente elctrica continua directamente de la energa radiante solar, por

fenmenos fotovoltaicos en el silicio, que no son explicables intuitivamente y requieren

modelos qunticos para una mejor comprensin. La energa de estos paneles se acumula en

bateras, y de ellas o bien se usa directamente la corriente continua, o se transforma con

facilidad en alterna por onduladores electrnicos.

23

III.2.3 Utilizacin de Grupos Electrgenos

III.2.3.1Conceptos Generales de Sistemas de Autogeneracin

Los generadores electrgenos estn catalogados por la SEC (Superintendencia de

Electricidad y Combustibles) como sistemas de autogeneracin, de los cuales se entrara en

detalle en el siguiente punto.

Los sistemas de autogeneracin estn destinados a proporcionar energa a

instalaciones elctricas en forma independiente de la red pblica o en combinacin con

sta. Segn su finalidad se clasificarn en:

1. Sistema de Emergencia.

2. Sistema de Corte de Puntas.

3. Sistemas de Cogeneracin.

24

III.2.3.2Sistemas de Emergencia:

Los sistemas de emergencia sern necesarios en recintos asistenciales,

educacionales, hoteles, teatros, recintos deportivos, locales de reunin de personas, y todo

otro recinto o institucin de finalidades similares. Tambin debern contar con el respaldo

de sistemas de emergencia aquellos procesos industriales cuya interrupcin accidental

pueda provocar daos ambientales severos. Los sistemas de emergencia alimentarn

consumos tales como sistemas de sustentacin de funciones biolgicas vitales y sus

sistemas perifricos esenciales para su funcionamiento, alumbrado y fuerza en salas de

ciruga de centros asistenciales, sistemas de alarma contra incendio o contra robos, sistemas

de combate y extincin de incendios, sistemas de alumbrado de escape y circulacin de

emergencia y todo otro consumo de caractersticas similares.

III.2.3.2.1Clasificacin de los Sistemas de Emergencia

Desde el punto de vista de las necesidades de continuidad de servicio para asegurar el

normal desarrollo de los procesos o actividades ligados al funcionamiento de sistemas de

emergencia, stos se clasificarn como sigue:

Grupo 0: En este grupo se encuentran aquellos sistemas de emergencia que

alimenten consumos que, por la naturaleza de su finalidad no toleran interrupciones

en su alimentacin.

Grupo 1: En este grupo se encuentran aquellos sistemas de emergencia que

alimenten consumos que no toleran interrupciones superiores a 0,20 segundos y

variaciones de frecuencia no mayores a 0,5%.

Grupo 2: En este grupo se encuentran aquellos sistemas de emergencia que

alimenten consumos que no toleran interrupciones superiores a 15 segundos.

Grupo 3: En este grupo se encuentran aquellos sistemas de emergencia que

alimenten consumos que toleran interrupciones superiores a las indicadas pero en

ningn caso superiores a 15 minutos.

25

Ejemplo de Aplicacin Grupo Generador de Emergencia

El esquema de la figura representa un ejemplo tpico de alimentacin de cargas

preferentes en un edificio comercial, un pequeo emplazamiento industrial o una

alimentacin de socorro de una subestacin de una unidad de proceso de un emplazamiento

industrial importante.

En situacin normal, tanto las cargas preferentes como las no preferentes, se

alimentan directamente de la red. Cuando se produce un corte de red, el interruptor

automtico de acoplamiento Q3 abre, el grupo electrgeno arranca y despus el interruptor

automtico Q2 conecta el alternador pasando la carga a ser alimentada por el grupo de

emergencia.

Las cargas crticas no pueden soportar ningn corte, por breve que ste sea, y se alimentan

de forma continuada mediante un ondulador.

El ondulador est equipado con un interruptor esttico cuya misin (de by-pass) es

la de conectar la carga directamente a la alimentacin si aparece cualquier defecto de

funcionamiento en el interior del ondulador.

Para este tipo de aplicaciones la potencia de los grupos electrgenos est normalmente

entre los 250 y 800 kVA.

La ventaja de este esquema es su claridad y simplicidad. Todas las cargas

preferentes estn conectadas al mismo juego de barras que el grupo electrgeno, lo que

evita la necesidad de desconexin y conexin. Por lo que se refiere a la autonoma del

ondulador, puede ser de solamente 10 minutos, puesto que su alimentacin queda

garantizada por el grupo electrgeno. Se recomienda que el ondulador y el circuito by-pass

estn alimentados por el mismo juego de barras preferente.

Figura III.2 1 "Aplicacion de un Generador en Sistemas de Emergencia"

26

III.2.3.3Sistema de Corte de Puntas:

Los sistemas de corte de punta estn destinados a eliminar o disminuir la demanda

de potencia de una instalacin en el horario de punta y de acuerdo a la forma en que se haga

la transferencia pueden operar de dos maneras: Sistemas de transferencia abierta, en caso

que el traspaso de consumos desde la red pblica al sistema de corte de puntas se haga sin

interconexin elctrica entre ambos sistemas, sistemas de transferencia cerrada, en caso que

el sistema de corte de puntas y la red pblica permanezcan interconectados en forma

momentnea, mientras dura el proceso de traspaso de carga.

III.2.3.4Sistemas de Cogeneracin:

Un sistema de cogeneracin est destinado a funcionar en paralelo con la red

pblica por perodos de tiempo prolongados o indefinidos; por ello debe contar en su

implementacin con todo el equipamiento y protecciones necesarias para un adecuado

funcionamiento, tanto desde el punto de vista tcnico como el de seguridad, sean stos los

del propio sistema de cogeneracin como los de la red a la cual se va a conectar.

Empresas distribuidoras de Sistemas de Generacin Electrgena

27

III.2.4Empresas Distribuidoras de Grupos Electrogenos

III.2.4.1 Lureye.

Empresa dedicada a la distribucin e instalacin de Sistemas Electrgenos, tanto

sistemas estacionarios como sistemas porttiles. Su rango de distribucin tambin abarca un

gran rango de suministro elctrico, aproximadamente desde los 10 kVA. hasta los 3.300

kVA. Tambin se especifica el trabajo de configuracin de los generadores en,

transferencia automtica, configuracin sincrnica o en paralelo, con o sin cabina de

insonorizacin o instalacin en contendores diseados especialmente para usos aplicados

especficos.

Distribucin de los Sistemas Lureye:

Grupos Electrgenos Porttiles:

Cuentan con sistemas de tipo bencineros y diesel, en versiones monofsicas y

trifsicas, los cuales abarcan rangos de 1000 watts hasta 10 kVA, utilizando principalmente

motorizacin Honda y Kohler.

Figura III.2 2 "Generador Portatil"

28

Generadores 8 22 kVA motor Mitsubishi

Los generadores estacionarios modelo Pacific de 8 a 20 kVA con motorizacin

Mitsubishi, son equipos muy compactos, con un estanque de autonoma en la base. Cuentan

tambin con soportes antivibratorios con un 95% de eficiencia y arranque elctrico.

Estos generadores poseen radiador tropicalizado de alta eficiencia para temperaturas

ambiente criticas de hasta 50C. Caja de control digital micro procesada. Con motor a 1.500

rpm por lo que permite un bajo nivel de ruido, mayor vida til, menor frecuencia y bajo

consumo de repuestos entre mantenciones.

Figura III.2 3 "Generador 8-20 kVA"

29

Generadores 33 300 kVa motor John Deere

Los generadores estacionarios de la lnea Montana de 30 300 kVA con

motorizacin John Deere, son equipos muy compactos, con estanque de autonoma en su

base. Soportes antivibratorios con un 95% de eficiencia.

Estos generadores poseen radiador tropicalizado de alta eficiencia para temperaturas

ambiente criticas, de hasta 50C. Caja de control digital micro procesada, disyuntor de

proteccin. Con motor bajo las normas EPA-CARB (JUL); TA-LUFT (EUROPA) Y D.S

N4 92 de Chile. Inyeccin electrnica (ECU) Para equipos sobre los 160 kVA.

Figura III.2 4 "Generador 33-300 kVA"

30

Generadores 220 700 kVA motor Volvo

Los generadores estacionarios de la lnea Atlantic de 220 a 700 kVA con

motorizacin Volvo Penta, destacan por tener un bajo nivel de emisiones y mayor

rendimiento de combustible al incorporar tecnologia de punta con sistema de inyeccion

electronica EMS II y comunicacin bajo el protocolo J-1939. Se trata de ultimas

tecnologias para motores Euro Tier III. Soportes antivibratorios con un 95% de eficiencia,

alternador LeRoy Sommer, monocoginete, aislacin clase HH.

Estos generadores poseen radiador tropicalizado de alta eficiencia para temperaturas

ambiente criticas, de hasta 50C. Caja de control digital micro procesada, disyuntor de

proteccin. Con motor bajo las normas EPA-CARB (JUL); TA-LUFT (EUROPA) Y D.S

N4 92 de Chile. Inyeccin electrnica (ECU) Para equipos sobre los 160 kVA.

Figura III.2 5 "Generador 220-700 kVA"

31

Generadores 715 3.300 kVA motor MTU

Los generadores estacionarios de la linea Exel de 715 3.300 kVA con

motorizacion MTU, destacan por tener un muy bajo nivel de emisiones, bajo nivel de rudio,

con un par motor-alternador altamente compacto.

Incorpora circuito de recuperacion de gases de aceite. Mayor rendimiento de combustible al

incorporar tecnologia de punta con sistema de inyeccion electronica M-DEC de origen

Alemn, para aplicaciones e motores Euro Tier III. Soportes antivibratorios con un 95% de

eficiencia, alternador LeRoy Sommer, monocoginete, aislacin clase HH.

Estos generadores poseen radiador tropicalizado de alta eficiencia para temperaturas

ambiente criticas, de hasta 50C. Caja de control digital micro procesada, disyuntor de

proteccin. Con motor bajo las normas EPA-CARB (JUL); TA-LUFT (EUROPA) Y D.S

N4 92 de Chile.

Figura III.2 6 "Generador 715-3.300 kVA"

32

Generadores 800 2.290 con motor Mitsubishi

Los generadores estacionarios de la linea MGS de 800 a 2.290 kVA con

motorizacion Mitsubishi, son fabricados en Japon con los mas altos estandares de calidad y

con avanzados sistemas de control, caracteristicos del fabricante. Los generadores

Mitsubishi, son reconocidos a nivel mundial por su confiabilidad bajo cualquier condicion

de trabajo.

Esta fiabiliad y calidaden la generacion electrica basados en los motores diesel

Mitsubishi, aseguran un resultado de alta productividad, economia de combustible y

cumplimiento de las normativas medio ambientales para las aplicaciones de generacion.

Figura III.2 7 "Generador 800-2.290 kVA"

33

III.2.4.2 Caterpillar

De cualquier tamao o forma. En cualquier entorno reglamentario. Cuando se

necesita energa elctrica, Caterpillar tiene la capacidad para hacer frente a los desafos.

Caterpillar es el fabricante ms grande en el mundo de grupos electrgenos diesel de alta

velocidad que ofrecen clasificaciones de 12kW a 17.460kW. Los grupos electrgenos

Caterpillar estn impulsando nuevos y potentes cambios en nuestro mundo, como la

flexibilidad para quemar metano de rellenos sanitarios, biogs agrcola y gas natural.

Distribucin de los sistemas Caterpillar:

Estos sistemas estn distribuidos en dos tipos de combustible, Diesel y Gas con una

extensin desde los 64 eKW hasta los 3860 eKW.

Figura III.2 8 "Generador BioGas"

Figura III.2 9 "Generador 3105 kVA"

34

III.2.5 Historia del Generador Electrgeno

Durante 1831 y 1832, Michael Faraday descubri que un conductor mecnico

movindose en un campo magntico generaba una diferencia de potencial. Aprovechando

esto, construy el primer generador electromagntico, el disco de Faraday, un generador

homopolar, empleando un disco de cobre que giraba entre los extremos de un imn con

forma de herradura, generndose una pequea corriente continua. Tambin fue muy

utilizado como generador de energa elctrica en bicicletas para alimentar bombillas de

poca intensidad.

La dinamo fue el primer generador elctrico apto para uso industrial, pues fue el

primero basado en los principios de Faraday. Fue construido en 18321 por el fabricante

francs de herramientas Hippolyte Pixii. Empleaba un imn permanente que giraba por

medio de una manivela. Este imn estaba colocado de forma que sus polos norte y sur

pasaban al girar junto a un ncleo de hierro con un cable elctrico enrollado (como un

ncleo y una bobina). Pixii descubri que el imn giratorio produca un pulso de corriente

en el cable cada vez que uno de los polos pasaba junto a la bobina; cada polo induca una

corriente en sentido contrario, esto es, una corriente alterna. Aadiendo al esquema un

conmutador elctrico situado en el mismo eje de giro del imn, Pixii convirti la corriente

alterna en corriente continua.

35

III.2.5.1 Dinamo de Pixxi

En 1831 aparece el primer generador Britnico, inventado por Michael Faraday. En

1836 Hippolyte Pixii, un francs que se dedicaba a la fabricacin de instrumentos, tomando

como la base los principios de Faraday, construy la primera dinamo, llamada Pixii's

dynamo. Para ello se utiliz un imn permanente que se giraba mediante una manivela. El

imn se coloc de forma que sus polos norte y sur quedaran unidos por un pedazo de hierro

envuelto con un alambre. Entonces Pixii se dio cuenta que el imn produca un impulso de

corriente elctrica en el cable cada vez que transcurra un polo de la bobina. Para convertir

la corriente alterna a una corriente directa ide un colector que era una divisin de metal en

el eje del cilindro, con dos contactos de metal.

Figura III.2 10 "Dinamo de Pixxi"

36

III.2.5.2Dinamo de Pacinotti

En 1860 Antonio Pacinotti, un cientfico italiano, ide otra solucin al problema de

la corriente alterna.

En 1871 Znobe disea la primera central comercial de plantas de energa, que

operaba en Pars en la dcada de 1870. Una de sus ventajas fue la de idear un mejor camino

para el flujo magntico, rellenando el espacio ocupado por el campo magntico con fuertes

ncleos de hierro y reducir al mnimo las diferencias entre el aire inmvil y las piezas

giratorias. El resultado fue la primera dinamo como mquina para generar cantidades

comerciales de energa para la industria.

Figura III.2 11 "Dinamo de Pacinotti"

37

III.3 CONTROL DE RUIDO PARA GRUPOS ELECTROGENOS

Al igual que muchas clases de maquinaria rotatoria, los grupos electrgenos a motor

recproco producen ruido y vibracin. Ya sea que estos grupos electrgenos funcionen

continuamente en aplicaciones de potencia principal o slo ocasionalmente en aplicaciones

standby, a menudo deben reducirse los niveles operativos de sonido para cumplir con las

normas locales, estatales o federales. En Amrica del Norte, los niveles mximos

permitidos de ruido total oscilan entre 45 dB(A) y 72 dB(A), segn la ubicacin y la

divisin por zonas. De hecho, recientemente algunos estados y comunidades han

comenzado a especificar restricciones a los ruidos en las medianeras por medio de

frecuencias en bandas de octava para reducir la cantidad de ruido de baja frecuencia que

llega a las vecindades de la comunidad. Dado que los niveles de ruido no tratado de los

grupos electrgenos pueden alcanzar 100 dB(A) o ms, tanto la ubicacin del grupo

electrgeno como la mitigacin del ruido cobran gran importancia.

En general, hay dos formas de reglamentaciones que afectan el nivel del ruido al

que pueden estar expuestos los individuos o el pblico: ordenanzas sobre ruido a nivel

municipal o estatal y las reglamentaciones federales de seguridad de la Administracin de

Seguridad y Salud

Las primeras reglamentaciones se ocupan del ruido que puede migrar ms all de las

medianeras y molestar al pblico, pero eso rara vez es lo suficientemente alto para

constituir un peligro para la seguridad. Las ltimas se ocupan de las normas para la

exposicin al ruido en el lugar de trabajo con el fin de proteger la salud de los trabajadores.

En general, las reglamentaciones de la OSHA se aplican solamente a los trabajadores que

puedan estar expuestos al ruido de un grupo electrgeno que supere los 80 dB(A) durante

un tiempo considerable. Los trabajadores pueden limitar la exposicin con el uso de

proteccin auditiva apropiada cuando trabajan cerca de grupos electrgenos en

funcionamiento. Europa y Japn, as como otros numerosos pases, tambin han establecido

normas para controlar el ruido en el lugar de trabajo y en el medio ambiente en general.

38

III.3.1 Definicin de ruido

Sonido es lo que escucha el odo humano y ruido es simplemente sonido no

deseado. El sonido se produce por objetos que vibran y llega al odo de quien escucha a

medida que la presin forma ondas en el aire u otros medios.

Tcnicamente el sonido es una variacin de presin en la regin adyacente al odo.

Cuando la cantidad de sonido se torna incmoda o molesta, significa que las variaciones en

la presin de aire cerca del odo han alcanzado una amplitud demasiado alta. El odo

humano posee un rango dinmico tan amplio que se dise la escala de decibeles (dB) para

expresar los niveles de sonido. La escala de dB es logartmica porque la relacin entre el

sonido ms suave que puede detectar el odo y el sonido ms alto que puede experimentar

sin dao es de aproximadamente un milln a uno o 1:106. Al utilizar una escala logartmica

de base 10, es posible describir todo el rango de la audicin humana mediante un nmero

ms conveniente que va de 0 dB (umbral de audicin normal) a 140 dB (umbral del dolor).

Existen dos escalas de dB: A y L.

La unidad dB(L) es una escala lineal que trata a todas las frecuencias audibles como si

tuvieran un valor igual. Sin embargo, el odo humano no experimenta todas las frecuencias

de sonido como igualmente altas. El odo es particularmente sensible a frecuencias que

estn en el rango de 1.000 a 4.000 Hertz (ciclos por segundo) y no es tan sensible a los

sonidos en las frecuencias ms bajas o ms altas.

Por lo tanto, se utiliza el filtro de ponderacin A, que es una aproximacin del volumen,

para corregir los niveles de presin de sonido de modo que reflejen con mayor precisin lo

que percibe el odo humano. Esta ponderacin de la frecuencia deriva en la escala dB(A),

que fue adoptada por la OSHA en 1972 como el mtodo oficial y regulado para la

descripcin de niveles de sonido.

39

La Figura III.3.1 muestra los niveles de ruido tpicos asociados con distintos entornos y

fuentes de ruido:

Figura III.3 1 "Nivels de Rudios Tipicos"

40

III.3.2Fuentes de ruido de los grupos electrgenos

El ruido de los grupos electrgenos es producido por seis fuentes principales (ver la

Figura III.3.2):

Ruido del motor: este es causado principalmente por fuerzas mecnicas y de combustin,

y tpicamente oscilan entre 100 dB(A) y 121 dB(A), medidos a un metro y

dependiendo del tamao del motor.

Ruido del ventilador de refrigeracin: este es consecuencia del sonido del aire en

movimiento a alta velocidad en su paso por el motor y el radiador. El nivel vara de 100

dB(A) a 105 (A) dB a un metro.

Ruido del alternador: este es provocado por la friccin del aire refrigerante y las

escobillas, y oscila aproximadamente entre 80 dB(A) y 90 dB(A) a un metro.

Ruido de induccin: este es causado por fluctuaciones de la corriente en el bobinado del

alternador que originan un ruido mecnico que vara entre 80 dB(A) y 90 dB(A) a un

metro.

Escape del motor: sin un silenciador del escape, este oscila entre 120 dB(A) y 130 dB(A)

o ms, y usualmente se lo reduce como mnimo en 15 dB(A) con un silenciador estndar.

Ruido estructural/mecnico: este es provocado por la vibracin mecnica de distintas

partes y componentes estructurales que se irradia como sonido.

Figura III.3 2 "Fuentes de Rudio de un Generador Electrogeno"

41

III.3.2.1 Medicin del ruido

Antes de que pueda comenzar a determinar qu mitigacin puede ser necesaria,

debe recoger mediciones de sonido precisas tanto del ruido ambiental existente como del

ruido aportado por el grupo electrgeno. Los datos precisos y significativos del nivel de

sonido del grupo electrgeno deben medirse en un entorno de campo libre. Un campo

libre, a diferencia de un campo reverberante, es un campo de sonido en el cual hay

efectos insignificantes de sonido que se reflejan por obstculos o lmites.

Las mediciones de ruido deben realizarse con un medidor del nivel de sonido y un

conjunto de filtros de banda de octava, al mnimo, para permitir un anlisis ms detallado

por parte de los consultores en acstica.

Al medir los niveles de sonido desde una distancia de 7 metros, se colocan

micrfonos en forma circular, con ubicaciones para mediciones a aumentos de 45 grados

alrededor del grupo electrgeno. La formacin para las mediciones se encuentra a 7 metros

de un paraleleppedo imaginario que simplemente encierra al grupo electrgeno, que en

general es definido por las dimensiones del rea que ocupa la base o el chasis. Al medir

niveles de potencia sonora para aplicaciones europeas, suele utilizarse una formacin

paraleleppeda de micrfonos, segn lo definen las normas de la Organizacin Internacional

para la Estandarizacin (International Standards Organization, ISO) 3744.

Las mediciones iniciales del ruido generalmente se realizan en ocho bandas de

octava desde 63 Hertz a 8.000 Hertz, aunque la potencia de sonido ms alta que se genera

suele estar en el rango de 1.000 Hertz a 4.000 Hertz, el rango de sonido al que es ms

sensible el odo humano. Si bien las mediciones se toman en todo un espectro de

frecuencias, la suma logartmica de todas las frecuencias es la lectura ms importante. No

obstante, cuando el nivel de sonido total supera el nivel permisible para un proyecto, se

utilizan los datos de banda de frecuencia para determinar qu modificaciones de diseo se

necesitan para disminuir el nivel total de sonido y cumplir as con los requerimientos.

42

III.3.2.2 Suma total de todas las fuentes de ruido

El nivel total de ruido de un grupo electrgeno es la suma de todas las fuentes

individuales, independientemente de la frecuencia. Sin embargo, dado que la escala de

dB(A) es logartmica, las lecturas de dB(A) individuales no pueden sumarse o restarse de la

forma aritmtica habitual.

Por ejemplo, si una fuente de ruido produce 90 dB(A) y una segunda fuente de ruido

tambin produce 90 dB(A), la cantidad total de ruido producido es de 93 dB(A), no 180

dB(A). Un aumento de 3 dB(A) representa una duplicacin de la potencia sonora; no

obstante, este aumento es apenas perceptible para el odo humano.

La Figura III.3.3 ilustra cmo sumar decibeles con base en la diferencia numrica

entre dos niveles de ruido. Como en el ejemplo anterior, si no hay diferencias entre la

fuente de ruido 1 y la fuente de ruido 2, la medicin combinada de dB(A) slo aumentara

en 3 dB(A), de 90 dB(A) a 93 dB(A). Si la fuente 1 fuese 100 dB(A) y la fuente 2 fuese 95

dB(A), la medicin combinada de dB(A) sera 101 dB(A).

Figura III.3 3 "Como sumar decibeles con base en la diferencia numerica en db(A) entre dos fuentes"

43

III.3.2.3 Leyes y reglamentaciones sobre ruido

En Amrica del Sur, los cdigos estatales y locales establecen los niveles mximos

de ruido permitidos en las medianeras.

La Figura III.3.4 muestra algunas reglamentaciones representativas del nivel de

ruido en el exterior. El cumplimiento de estas reglamentaciones sobre el ruido requiere una

comprensin del nivel de ruido ambiental existente en la medianera sin que el grupo

electrgeno est funcionando y cul ser finalmente el nivel de ruido resultante con el

grupo electrgeno funcionando a plena capacidad.

Figura III.3 4 "Reglamentaciones representativas del Nivel de Rudio en el Exterior"

En Europa, la reglamentacin del ruido de generadores se rige por la directiva 2000/14/EC

(Etapa II) que est en vigencia desde 2006. En el caso de generadores con una potencia

principal menor de 400 kW, el nivel mximo permitido de potencia de sonido se calcula

con la frmula:

95 + Log Pel = dB(A)

(donde Pel es la calificacin de la potencia principal del generador)

Para los generadores con una calificacin principal de 400 kW y ms, slo se

requiere que lleven una etiqueta con la cifra LWA (medicin europea de nivel de potencia

acstica) calculada a partir de los resultados de las pruebas de desarrollo del fabricante.

Para el mercado europeo, la mayora de los generadores desde 11 kVA hasta 550 kVA

estn encerrados en gabinetes estndares que hacen que las unidades cumplan con la

mayora de las legislaciones. Los gabinetes estndares habitualmente reducen el ruido

irradiado en un mnimo de 10 dB(A).

44

III.3.2.4 Estrategias para reducir el ruido de los grupos electrgenos

Independientemente del tipo de grupo electrgeno que necesite atenuacin sonora,

bsicamente existen siete estrategias para reducir el ruido de los grupos electrgenos:

1. Reducir el nivel de sonido de la fuente

2. Barreras acsticas

3. Aislamiento acstico

4. Montajes de aislamiento

5. Atenuacin del aire refrigerante

6. Silenciadores del escape

7. Esfuerzos para maximizar la distancia entre el grupo electrgeno y la medianera (o

las personas).

Cuando se ubican grupos electrgenos en el exterior, el uso de gabinetes (en especial

los gabinetes atenuadores de sonido) combina todas estas estrategias en un paquete

conveniente que brinda proteccin del clima y atenuacin sonora. Estas estrategias se

resumen en la Figura III.3.5.

Figura III.3 5 "Estrategias de Control de Rudio"

45

Barreras acsticas:

Los materiales rgidos con masa y rigidez significativas reducen la transmisin del

sonido. Los ejemplos incluyen la chapa de acero tpica de los gabinetes y las paredes con

bloques rellenos de hormign o arena o las paredes de hormign slido tpicas de las

instalaciones de salas de generadores para interiores. Tambin es importante eliminar

escapes de sonido a travs de grietas en puertas o paredes, o a travs de puntos de acceso

para escapes, combustible o el cableado elctrico.

Aislamiento acstico:

Existen materiales absorbentes de sonido para recubrir los conductos de aire y para

cubrir paredes y cielos rasos. Dirigir el ruido hacia una pared cubierta con material

absorbente de sonido puede ser muy efectivo. Seleccione materiales que sean resistentes

al aceite y a otros contaminantes de motores. La fibra de vidrio o la espuma pueden ser

adecuadas, dependiendo de factores como costo, disponibilidad, densidad, ignifugacin,

resistencia a la abrasin, esttica y facilidad de limpieza.

Atenuacin del aire refrigerante:

Los baffles de atenuacin en la entrada y salida de aire pueden ayudar a reducir el

ruido producido por el aire refrigerante a medida que se desplaza a travs del motor y el

radiador. El ruido ocasionado por el movimiento del aire refrigerante es significativo

debido al volumen requerido, alrededor de 20 metros cbicos por segundo para un grupo

electrgeno con un motor diesel de 50 litros. Alternativamente, se puede colocar el radiador

remotamente en un techo, por ejemplo, para eliminar esta fuente de ruido o dirigirla hacia

arriba alejndola de personas o de las medianeras. Adems, hacer que el aire corra por un

codo a 90 grados en un conducto reduce el ruido de alta frecuencia. Ver la Figura II.3.6.

Figura III.3 6 "Atenuacion del Aire Refrigerante"

46

Maximizar la distancia:

Cuando no haya paredes reflectoras para aumentar el ruido producido por el grupo

electrgeno, el nivel de ruido disminuir aproximadamente en 6 dB(A) cada vez que se

duplique la distancia (ver la Figura III.3.7). Sin embargo, si la medianera se encuentra

dentro del campo cercano de un grupo electrgeno, el nivel de ruido puede no ser

predecible. Un entorno de campo cercano es cualquier ubicacin dentro de dos veces la

dimensin ms grande de la fuente de ruido (grupo electrgeno).

Figura III.3 7 "Reduccion del Sonido en la Distancia"

Silenciadores de escapes:

Los grupos electrgenos casi siempre estn equipados con un silenciador de escapes

(mofle) para limitar el ruido del escape de la mquina. Los silenciadores de escapes estn

disponibles en una amplia variedad de clases, disposiciones fsicas y materiales.

Generalmente los silenciadores se agrupan en aquellos de tipo cmara o en los

dispositivos de tipo espiral. Los dispositivos de tipo cmara tienden a ser ms efectivos,

pero los dispositivos de tipo espiral son ms compactos y pueden brindar atenuacin

suficiente para numerosas aplicaciones. Los silenciadores pueden estar hechos de acero

laminado en fro o acero inoxidable. El acero inoxidable es el material preferido para uso en

exteriores cuando la corrosin es un problema. Los silenciadores estn disponibles en

varios grados distintos de atenuacin del ruido a los que habitualmente se llama

industrial, residencial y crtico. Los silenciadores industriales reducen el ruido de 12

a 18 dB(A); los silenciadores residenciales reducen el ruido de 18 a 25 dB(A); los

silenciadores crticos reducen el ruido de 25 a 35 dB(A). En general, cuanto ms efectivo

sea un silenciador para reducir el ruido del escape mayor ser el nivel de restriccin sobre

el escape del motor. En los sistemas de escape largos, la misma tubera ofrecer cierto nivel

de atenuacin.

47

III.4 VIBRACIONES

III.4.1 Definicin de Vibracin

Se denomina vibracin a un movimiento oscilatorio de una partcula o de un cuerpo

alrededor de una posicin que se toma como referencia Los movimientos vibratorios

aparecen con gran frecuencia en la Naturaleza y se presentan en muy diversos campos de la

fsica y la ingeniera. Las oscilaciones de un pndulo o de una masa suspendida de un

resorte son dos ejemplos comunes de movimiento vibratorio, pero tambin lo son las

vibraciones acsticas, los circuitos elctricos oscilantes o las ondas electromagnticas

luminosas o de radio.

Una vibracin se caracteriza por su frecuencia y su amplitud. La frecuencia es el

nmero de ciclos que realiza el sistema o partcula en un segundo. Se representa por la letra

f y la unidad de medida es el hertzio, Hz (un hertzio = un ciclo por segundo). La amplitud

de la vibracin es la distancia existente entre un mximo y un mnimo del sistema alrededor

de la posicin de referencia. Se mide en la magnitud fsica que caracterice la vibracin:

desplazamiento, velocidad o aceleracin. Se denomina periodo al intervalo de tiempo en

que se repite el movimiento en todas sus caractersticas, f=1/T.

III.4.1.2 Tipos de Vibraciones

Las vibraciones pueden ser peridicas o aleatorias. Las vibraciones peridicas son

aquellas en las que el movimiento oscilatorio alrededor de la posicin de referencia se

repite exactamente al cabo de un cierto tiempo. En las vibraciones aleatorias el movimiento

no repite todas sus caractersticas alrededor de la posicin de referencia sino que se produce

de un modo irregular en forma aleatoria.

Se dice que el movimiento vibratorio es armnico cuando puede representarse mediante

una funcin trigonomtrica. Esto ocurre, en general, cuando la amplitud inicial del

movimiento es pequea.

En este caso el periodo del movimiento es independiente de la amplitud. Cuando las

amplitudes iniciales del movimiento son muy grandes, las vibraciones se caracterizan

porque el periodo depende de la amplitud y no pueden representarse mediante funciones

armnicas. Este tipo de vibraciones se denominan anarmnicas. Como se ver ms

adelante, el teorema de Fourier permite expresar cualquier movimiento peridico mediante

una superposicin de movimientos armnicos cuyas frecuencias son mltiplos de la

fundamental.

48

Las vibraciones de un sistema tambin pueden clasificarse en libres o forzadas y ambas

pueden ser a su vez amortiguadas.

Vibracin libre: es la vibracin que ejecuta un sistema cuando se separa de su

posicin de equilibrio y se abandona libremente. Se denomina frecuencia natural a

la frecuencia correspondiente a la vibracin libre del sistema.

Vibracin forzada: es el movimiento vibratorio que realiza un sistema mecnico

cuando su movimieto es forzado por una perturbacin externa. Se denomina

frecuenciaforzada a la frecuencia de la vibracin asociada a un sistema excitado

peridicamente.

Vibraciones amortiguadas son aquellas en las que en cada ciclo el sistema pierde

energa debido a las caractersticas disipativas del mismo por lo que la amplitud de

la oscilacin va disminuyendo.

Los choques son vibraciones de corta duracin, y se caracterizan por la aportacin de

energa al sistema en un intervalo de tiempo muy pequeo comparado con el periodo de

oscilacin del sistema.

III.4.2.1 Vibraciones en Sistemas con Un Grado de Libertad.

El nmero de coordenadas independientes necesarias para definir completamente el

movimiento de todas las masas de que consta un sistema mecnico se denomina grados de

libertad del sistema.

Los sistemas con un solo grado de libertad son aquellos cuya configuracin puede

definirse mediante una nica coordenada. Estos sistemas constituyen una buena

introduccin para el anlisis de las vibraciones mecnicas y, con frecuencia, pueden

utilizarse como una primera aproximacin de una estructura real. As mismo su anlisis

ayuda a comprender mejor el comportamiento de sistemas ms complejos con un mayor

nmero de grados de libertad.

49

III.4.2.1 Vibraciones Libres.

Comenzaremos por el caso ms sencillo de un sistema mecnico constituido por una

masa m sujeta a un resorte elstico de constante k. La posicin de la masa m puede

conocerse en todo instante mediante una sola coordenada x. No existe ninguna fuerza

exterior que acte sobre el sistema ni resistencias pasivas de ningn tipo que pudieran

producir amortiguamiento. El movimiento de un sistema de estas caractersticas se conoce

con el nombre de vibracin libre.

Figura III.4 1 "Sistema de un Grado de Libertad"

III.4.2.2 Vibraciones Libres Amortiguadas.

En una vibracin ideal, no amortiguada, como la estudiada en el apartado anterior el

movimiento oscilatorio permanecera indefinidamente. La experiencia demuestra, sin

embargo, que todas las vibraciones reales acaban por desaparecer al cabo de un tiempo.

Esto se debe a la presencia de fuerzas disipativas, de tipo viscoso, que producen un

amortiguamiento de la vibracin. Las fuerzas viscosas suelen ser proporcionales a alguna

potencia de la velocidad y, es bastante comn suponerlas proporcionales a la primera

potencia de la velocidad ya que as se representa con bastante exactitud el comportamiento

de un amortiguador de aceite.

Figura III.4 2 "Sistema Amortiguado"

50

III.4.2.3 Vibraciones forzadas

En este caso acta una fuerza exterior excitadora, funcin del tiempo, F(t) y la

ecuacin diferencial del movimiento es anloga a la del caso anterior sin ms que aadir

esta nueva fuerza.

III.4.3 Vibraciones en Sistemas con N Grados de Libertad.

Los sistemas mecnicos reales son sistemas de masa continuos que poseen un

nmero infinito de grados de libertad por lo que es preciso acudir a una serie de

simplificaciones para reducirlos a sistemas con un nmero finito de grados de libertad. Un

sistema con n grados de libertad puede vibrar con n frecuencias naturales distintas

correspondiendo a cada una de ellas un modo o forma natural de vibracin.

En los sistemas reales no ser siempre posible acudir a un modelo simple de un

grado de libertad sino que ser necesario acudir a n parmetros para representar el sistema

por lo que ste tendr n grados de libertad, n frecuencias naturales y n modos de vibracin.

En estos casos el movimiento total del sistema se considera una combinacin de n

movimientos independientes.

El sistema, no slo posee una configuracin, sino un nmero finito de stas,

conocidos como modos de vibracin, que dependiendo de las condiciones iniciales y de las

solicitaciones externas sern excitados en mayor o menor medida. Cada modo corresponde

a una frecuencia natural, lo que supone que existirn tantos modos como frecuencias

naturales. Adems, el conjunto de los modos poseen la propiedad de ortogonalidad.

51

III.4.4 Fuentes de Produccion de Vibraciones.

El origen de las vibraciones es muy variado y pueden deberse tanto a fenmenos

naturales comotener un origen artificial. Las vibraciones de origen natural se producen de

forma aleatoria, ya quedependen de fenmenos naturales, difcilmente previsibles (viento,

tormentas, sesmos). En el segundo caso se incluyen las originadas por una gran diversidad

de mquinas y artefactos construidos por el hombre.

III.4.4.1 Vibraciones artificiales.

Maquinaria

Dentro de las vibraciones que tienen su origen en la maquinaria se pueden citar

varias fuentes:

a) Vibraciones producidas en procesos de transformacin. Las interacciones producidas

entran las piezas de la maquinaria y los elementos que van a ser transformados generan

choques repetidos que se traducen en vibraciones de los materiales y las estructuras. Estas

vibraciones setransmiten bien directamente o bien a travs de medios de propagacin

adecuados. Como ejemplos ms frecuentes, pueden citarse las originadas en prensas,

martillos neumticos y algunas herramientas manuales.

b) Vibraciones generadas por el funcionamiento de la maquinaria. Dentro de este grupo las

ms frecuentes son las producidas como consecuencia de fuerzas alternativas no

equilibradas (motores, alternadores, tiles percutores, u otras herramientas.)

c) Vibraciones debidas a fallos de la maquinaria, pudiendo diferenciarse: fallos de diseo,

fallosde utilizacin, fallos de funcionamiento, o fallos de mantenimiento. En cualquier

caso, estosfallos dan lugar a la aparicin de fuerza dinmicas, susceptibles de originar

vibraciones. Los ms frecuentes se producen por desgaste de superficies, excentricidades,

desequilibrio de elementos giratorios, cojinetes o engranajes defectuosos, etc.

52

III.4.5 Vibraciones Mecanicas.

A partir de este principio, debemos enfocarnos en el sector mecnico de la

vibracin, ya que estamos en direccin al comportamiento de estas en nuestros sistemas de

autogeneracin, denominados generadores electrgenos.

Segn la norma ISO 2041 en relacin con la Terminologa en Vibraciones se establece que:

De igual forma, la propia norma ISO 2041 establece que:

El movimiento fsico de una mquina rotatoria se interpreta como una vibracin

cuyas frecuencias y amplitudes tienen que ser cuantificadas a travs de un dispositivo que

convierta stas en un producto que pueda ser medido y analizado posteriormente. As, la

FRECUENCIA describir qu est mal? en la mquina y la AMPLITUD cun severo? es

el problema. Las vibraciones pueden ser de naturaleza ARMNICA, PERIDICA o

ALEATORIA.

Figura III.4 3 "Vector de Fuerza Rotatorio"

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III.4.6 Vibracion Armonica.

Constituye la forma ms simple de oscilacin (Figura III.4.2.1.3) Caracterizada por

una senosoide, puede ser generada en sistemas lineales debido a la presencia de algn

problema potencial, un desbalance por ejemplo. Este movimiento puede ser estudiado a

travs de un vector rotatorio con velocidad angular constante a partir de la cual se define

la frecuencia de oscilacin f expresada en Hertz [Hz], a diferencia de la frecuencia angular

que se expresa en [1/s]. Todo esto conduce a la modelacin matemtica de este fenmeno

segn:

siendo la fase de la vibracin.

Estas expresiones avalan la definicin de frecuencia que hace la norma ISO 2041

54

III.4.7 Vibraciones Armonicas.

Es un movimiento que se repite peridicamente tal y como se observa en la Figura

III.4.4 Por ejemplo, un problema en una transmisin dentada puede producir una vibracin

que aunque no es armnica es peridica.

Figura III.4 4 "Vibracion Periodica"

III.4.8 Vibracion Aleatoria. Ocurre en forma errtica y tiene contenidos de frecuencias en toda la banda de frecuencias analizada. Observe la Figura III.4.5 Esto quiere decir que las vibraciones aleatorias producirn un espectro continuo o lo que es lo mismo, el espectro estar constituido por "infinitas" vibraciones armnicas, cada una caracterizada por amplitud, frecuencia y fase respectivamente.

Figura III.4 5 "Vibracion Aleatoria"

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III.4.9 Origen de las Frecuencias de las Vibraciones en Maquinarias. Existen tres causas fundamentales que propician la presencia de vibraciones en las

mquinas rotatorias a determinadas frecuencias, estas ltimas se identifican como: Frecuencias generadas Frecuencias excitadas Frecuencias producidas por fenmenos electrnicos

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Frecuencias Generadas A veces se les identifica como frecuencias forzadas o frecuencias de diagnstico y son aquellas que la mquina genera realmente durante su funcionamiento habitual. Representativas de estas frecuencias se tienen a los desbalances, el paso de las paletas de una turbina, la frecuencia de engranaje o el paso de los elementos rodantes por los defectos locales de las pistas de un cojinete de rodamiento, por citar algunas.

Frecuencias Excitadas o de Resonacia. Las frecuencias excitadas no son ms que las frecuencias de resonancias de los elementos que componen las mquinas, incluyendo las estructuras portantes y los elementos no rotatorios en general. Cuando se excitan las frecuencias de resonancia, las vibraciones son amplificadas de acuerdo con lo ilustrado en las Figuras III.4.6 y III.4.7, en virtud del amortiguamiento presente.

Figura III.4 6 "Resonancia modificada por cierta cantidad de Amortiguamiento"

Figura III.4 7 "Resonancia modificada por poco Amortiguamiento"

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El problema que ms excita las frecuencias de resonancias cercanas a la frecuencia de rotacin de la mquina es el desbalance, que por muy pequeo que sea, puede ser amplificado severamente si se sintoniza la frecuencia de operacin del rotor desbalanceado, con la frecuencia natural de ste en sus apoyos o del sistema mquina soportes. Los especialistas en diagnstico consideran que aproximadamente el 40% de los casos de niveles de vibraciones excesivos que se encuentran en la prctica, tienen como fuente principal al desbalance. Este tipo de problema constituye la mejor representacin de una fuerza excitadora de carcter armnico, dada a travs de la fuerza de inercia que se genera debido a la aceleracin de una masa desbalanceada md que gira respecto al eje de rotacin con una velocidad angular constante . Observe la Figura III.4.8

Figura III.4 8 "Presencia de una masa desbalanceada en un sistema Maquina-Soporte"

58

Es importante destacar que la masa excntrica produce una fuerza que es a su vez un

vector rotatorio con velocidad angular y amplitud md 2 r. De igual forma, es

conveniente analizar el problema desde el punto de vista de las frecuencias, cuyo

comportamiento se representa en la Figura 1.13.

Observe como a frecuencia cero, lgicamente no existe amplitud del movimiento.

Sin embargo, merece especial atencin el hecho de que con independencia del

amortiguamiento, la vibracin estabilizar a una amplitud de desplazamiento md r/M por lo

cual es obvio que una buena condicin de balanceo deber garantizar el menor producto

mdr. Esto ser abordado ms adelante cuando se trate el problema del Grado de calidad del

balanceo y el Desbalance residual. Observe adems el notable crecimiento de la amplitud

de las vibraciones en la mquina, cuando la velocidad de operacin del rotor se asemeja a la

frecuencia natural del sistema mquina - soportes.

Figura III.4 9 "Respuesta de un sistema Maquina-Soporte antes de los efectos de un Desbalance Rotatorio"

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III.4.10 Influencia de las Vibraciones Externas en Maquinarias.

En muchas ocasiones, es de gran importancia estudiar, cuantificar y controlar las

vibraciones que llegan a la mquina debido a diferentes fuentes externas o sea, debido a

fuerzas que no son generadas durante el funcionamiento de la propia mquina sino como

consecuencia de la operacin de mquinas vecinas.

En la Figura III.4.2.1.10 se observa que ahora la fuerza excitadora acta en la base

de masa despreciable del sistema, por lo que se tendr movimiento en el cuerpo de la

mquina y en su propia base. Al igual que en otros casos, este efecto se representar en el

dominio de las frecuencias, sobre la base de relacionar la amplitud de las vibraciones en el

cuerpo de la mquina respecto a la amplitud de las vibraciones en su base.

En este caso, cuando la frecuencia de las vibraciones transmitidas por mquinas

vecinas hacia la base de la mquina afectada es mucho mayor que la frecuencia natural del

sistema mquina - soportes, entonces los propios soportes filtrarn los niveles de

vibraciones, limitando la llegada de estos al cuerpo de la mquina (Figura III.4.10). Por otra

parte, en la propia Figura III.4.11 se observa tambin que la influencia del amortiguamiento

cambia drsticamente, dependiendo de la relacin frecuencia de excitacin/frecuencia

natural por lo que, se deber ser extremadamente cuidadoso al seleccionar o disear calzos

o soportes antivibratorios.

Figura III.4 10 "Problema de Vibracion en Soportes"

60

En relacin con esta problemtica del aislamiento de vibraciones, pueden

presentarse situaciones donde se requiera que la suspensin de la mquina amplifique los

niveles de

vibraciones, tal es el caso de los vibrocompactadores, transportadores vibrantes, cribas

vibratorias, etc.

Figura III.4 11 "Relacion entre la amplitud de las vibraciones en el Cuerpo de la maquina y en la Base de esta"

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III.4.11. Parametros de Medida en Vibraciones.

III.4.11.1 Unidades de medida.

Para medir la amplitud de una onda vibratoria pueden utilizarse diversos

parmetros. En la figura III.4.2.1.12 se indican los valores pico a pico, pico, medio y eficaz

de una onda sinusoidal.

El valor pico a pico es el recorrido mximo del valor de la amplitud instantnea e

indica el mximo desplazamiento desde la posicin de referencia. El valor pico es el mayor

valor absoluto de la amplitud instantnea y, como se aprecia en la figura, slo indica el

valor mximo alcanzado, sin tener en cuenta la evolucin de la onda en el tiempo.

El valor medio, corresponde a la media de los valores absolutos de la onda en un periodo.

En estecaso si se tiene en cuenta la evolucin de la onda en el tiempo. Viene dado

por la expresin:

Figura III.4 12 "Parametros de Medida"

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El valor eficaz (o RMS, siglas en ingls de raz cuad