VIBRACIONES MECÁNICAS TEMA 5: Medida de Vibraciones JMChH 1 Aplicaciones del Análisis Experimental de Vibraciones: • Mantenimiento Predictivo : Detección prematura de fallos en maquinaria. • Validación de modelos teóricos : Se emplean las medidas experimentales para comprobar los resultados obtenidos con modelos. • Aislamiento y control de vibraciones : El objetivo consiste en determinar y controlar la transmisibilidad de la máquina. • Determinación de parámetros del sistema mecánico : Masa y rigidez es sencilla su determinación. El amortiguamiento es más complicado de evaluar, generalmente se determinar experimentalemente. • Registro de excitaciones : En la caracterización dinámica de sistemas mecánicos se deben registrar previamente excitaciones tipo que se correspondan con la vida útil del equipo.
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VIBRACIONES MECÁNICAS
TEMA 5: Medida de Vibraciones
JMChH 1
Aplicaciones del Análisis Experimental de Vibraciones:
• Mantenimiento Predictivo: Detección prematura de fallos en maquinaria.
• Validación de modelos teóricos: Se emplean las medidas experimentales para comprobar los resultados obtenidos con modelos.
• Aislamiento y control de vibraciones: El objetivo consiste en determinar y controlar la transmisibilidad de la máquina.
• Determinación de parámetros del sistema mecánico: Masa y rigidez es sencilla su determinación. El amortiguamiento es más complicado de evaluar, generalmente se determinar experimentalemente.
• Registro de excitaciones: En la caracterización dinámica de sistemas mecánicos se deben registrar previamente excitaciones tipo que se correspondan con la vida útil del equipo.
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Equipo básico de medida de vibraciones
SistemaMecánico
Entrada Salida
y(t) (Desplaz.)x(t) (Desplaz.)F(t) (Fuerza)
Mecanísmo de excitación: Primero se genera una excitación al sistema, fuerza F(t) o desplazamiento x(t). Equipos: Martillos de impacto o excitadores electrodinámicos. Registro de la respuesta: Se emplean transductores que registran la respuesta del sistema. Principales: acelerómetros, células de carga, galgas extensiométricas, sismógrafos, vibrómetros y medidores de desplazamiento. Además se necesitan equipos acondicionadores y equipos para registrar la señal. Análisis de señal: El analizador de señal se encarga de analizar la señal registrada frente a la excitación. Analizador de señal: Incluido registro y análisis.
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Instrumentos para medida de frecuencias • Tacómetro o lengüeta de Frahm:
Lengüeta empotrada en voladizo (se varía la longitud l).
43,151nEIAl
ωρ
=
• Lámpara estroboscópica: Lámpara que produce un número de destellos por unidad de tiempo a frecuencia constante.
Sensores más empleados para las
medidas de vibraciones o Acelerómetro piezoeléctrico o Sensor electrodinámico de velocidad
de vibración o Captadores de desplazamiento por
corrientes de Foucault
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Diagnóstico de Maquinaria
Técnicas disponibles: • Análisis de vibraciones • Análisis de sonido • Análisis de aceites • Termografía Análisis de vibraciones: • Nivel de vibraciones • Análisis de Fourier de vibraciones mecánicas Nivel de vibraciones: • Normativa • Tendencias Análisis de Fourier de vibraciones mecánicas: • Investiga los mecanismos de daño • Analiza el estado de los elementos de desgaste • Modifica el diseño de las máquinas para
facilitar su mantenimiento • Utiliza un política predictiva • Proporciona una evaluación del estado de la
máquina • Identifica la causa de las averías • Determina la vida remanente
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Evaluación del estado de la máquina
VARIABLES MEDIDAS
NORMATIVA RECOMENDACIONES
FABRICANTE
EXPERIENCIA DEL
OPERADOR TENDENCIA
VIBRACIONES ABSOLUTAS * ** *** ***
VIBRACIONES RELATIVAS * * *** *** ESTADO DE
RODAMIENTOS * * *** DESPLAZAMIENTO *** * *
SONIDO * ** *** *** TEMPERATURA *** ** **
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Parámetros importantes para el diagnóstico de maquinaría
- Nivel de vibraciones: - Vibraciones absolutas - Vibraciones relativas (ejes) - Estado de rodamientos
OTROS PARÁMETROS: - Nivel sonoro - Desplazamientos por dilatación en eje o
carcasa - Temperatura - Velocidad de giro - Parámetros de proceso
- Presión - Carga - Flujo - Intensidad
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Nivel de vibraciones Las normativas internacionales recomiendan utilizar: • valor rms • de velocidad en mm/s • con los puntos de medida de la figura Magnitudes medibles en las vibraciones •Desplazamiento (µm) •Velocidad (mm/s) •Aceleración (m/s2, g) Relacionados mediante (ω=2πf) s=Ssen(ωt) v=Sωcos(ωt)=Vcos(ωt) a=-Sω2 sen(ωt)=-Vω sen(ωt)=-Asen(ωt)
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Amplitud de las vibraciones
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Nivel de Vibraciones
Evaluación de límites según VDI 2056
Evaluación de límites según IEC 34-14
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Nivel de Vibraciones
Evaluación de límites según DIN-ISO 2373
Para motor del ejemplo:
Normal: Cumple (<4,5 mm/s) Reducido: Cumple (<1,8 mm/s)
Especial: No cumple (>1,12 mm/s)
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Nivel de Vibraciones Evaluación de límites según DIN-ISO 3945
Grandes máquinas rotativas, in situ, con velocidades entre 10 y 200 rev/s
Rodamientos: Mejor análisis de tendencia que norma (Tendencia Vibraciones Absolutas de Rodamiento)
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Nivel de Vibraciones
Evaluación de límites (Carta de Rathbone)
Nivel de vibraciones recomendado en maquinaria rotativa en función de la velocidad de giro
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