Diseño Práctico de Cimentaciones Sujetas a Vibración Producida por Maquinaria

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DEFINICIONES A lo largo de este trabajo se usarán varios términos los cuales es necesario entender en su significado exacto.

VIBRACIONES.- Vibración es un estado continuo de oscilación el cual ocurre a intervalos o períodos constantes, es decir con una frecuencia regular.

CICLO.- Un ciclo describe una oscilación completa esto es, un modelo completo de amplitud de vibración descrita en cada ciclo.

FRECUENCIA.- La frecuencia (fx, fy, fz, f, f y f) es el número de ciclos repetidos en unidades de tiempo, y se expresa en ciclos por minuto (c.p.m.)

AMPLITUD.- La amplitud de vibración (Ax, Ay, Az, A A y A) describe la máxima extensión del movimiento producido, es decir, el máximo desplazamiento de la posición de reposo (ver Fig. 1 (a)). Este movimiento es a veces predominantemente vertical u horizontal, o puede ser descompuesto en estos vectores.

VIBRACIÓN LIBRE.-La vibración libre se inicia por una sola aplicación de una fuerza externa. Continúa a una frecuencia constante pero con una amplitud cada vez menor.

VIBRACIÓN FORZADA.- La vibración forzada es una vibración, la cual es mantenida constante por Ia aplicación de una fuente de energía externa.

Esta sustituye a la energía perdida dentro del sistema debido a la disminución de la amplitud de onda interna y es el tipo de vibración experimentada con la maquinaria industrial.

FRECUENCIA NATURAL.- Es la frecuencia con la cual un cuerpo vibra naturalmente cuando esta sujeto a la aplicación de una fuerza externa. Un buen ejemplo es la vibración de una horquilla la cual, independientemente de la magnitud del soplo, dará la misma nota, esto es, vibrará a la misma Frecuencia.

FRECUENCIA DE FORZAMIENTO.- La frecuencia de forzamiento o frecuencia excitante es la frecuencia de la Fuerza la cual causa la excitación del sistema.

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RESONANCIA.- Cuando un sistema es accionado por una tuerza externa cuya frecuencia coincide con la frecuencia natural del sistema, entonces teóricamente la amplitud de vibración aumentaría y continuaría incrementándose hasta el infinito. En la mayoría de los sistemas prácticos existe un grado de amortiguamiento de la amplitud de ondas internas y un máximo finito de máxima transmisibilidad se logra. El sistema maquina-cimentación puede sufrir daños a menos que se garantice una adecuada disminución de la amplitud de onda para guardar la transmisibilidad de la resonancia dentro de los límites permisibles.

RAZÓN DE FRECUENCIAS.- Es la relación entre la frecuencia de excitación y la frecuencia natural de la cimentación. La resonancia ocurre cuando la relación de frecuencias es uno.

ALTA Y BAJA FRECUENCIA.- Una cimentación con alta frecuencia natural es aquella cuya frecuencia natural es mayor que la frecuencia de excitación, es decir, que la relación de frecuencia es menor que la unidad. Una cimentación con baja frecuencia natural es aquella cuya frecuencia natural es menor que la frecuencia de excitación, es decir, que la relación de frecuencias es mayor que la unidad.

MÁQUINAS RECIPROCANTES.- Son aquellas en las que el movimiento, debido generalmente a la expansión violenta de un gas, se logra mediante la combinación de émbolos, bielas y manivelas. EI movimiento alternante generalmente armónico simple, del émbolo, se transforma por la acción de la biela en un movimiento circular de la manivela. Generalmente son máquinas de baja velocidad. Ejemplo: máquinas de vapor, motores Diesel y de gasolina, compresoras de émbolo, etc.

MÁQUINAS ROTATORIAS.- En máquinas de éste tipo, el desplazamiento de casi todas las partes móviles describe una trayectoria circular. El movimiento generalmente obedece a la ley de la acción y reacción al desplazarse un fluido entre los álabes de una o más ruedas. En otros casos el movimiento se debe a la existencia de un conductor dentro de un campo magnético variable. Generalmente son máquinas de alta velocidad. Fundamentalmente las máquinas de este tipo son turbinas o motores eléctricos.