Índice

Introducción 3

Osciladores 4

Frecuencia 4

Amplitud 4

Osciladores Amortiguados 5

Osciladores Forzados 5

Frecuencia Natural 5

Resonancia 5

Grados de libertad 5

Causas que Generan la vibración 5

Intrumentos de Medicion Portatil 6

Metodos de medición 6

Espectro 7

Problemas causados por la vibración 7

Tolerancia de Seguridad de Desalineación paralela y angular 8

Problema de Soft foot 8

Métodos de alineación (Regla, Caratula, Equipo de alineación eléctrico). 9

Conclusión 10

INTRODUCCION.

En mecánica  la vibración es el movimiento de una partícula o cuerpo que oscila alrededor de una posición de equilibrio. Las vibraciones mecánicas suelen ocurrir al separar al sistema de una posición de equilibrio. El sistema tiende a retornar a la posición de equilibrio bajo la acción de fuerzas restauradoras, bien fuerzas elásticas en el caso de muelles, o bien fuerzas gravitacionales como en el caso del péndulo Periodo de vibración.

En este trabajo conoceremos los principales factores de la vibración los osciladores y las ondas de frecuencia que estos generan de acuerdo as u tipo además de considerarlas causas de las vibraciones, la alineación y métodos de medición utilizados en los mismos, además de conocer cada uno de los problemas generados conocer la alineación axial y paralela y en que consiste conociendo los problemas principales y a el intervalo de tiempo requerido por el sistema para completar un ciclo completo del movimiento.

El número de ciclos por unidad de tiempo Amplitud: El desplazamiento máximo del sistema desde la posición de equilibrio Muchas vibraciones son no deseadas: ocasionan pérdidas de energía y ruido.

Conceptos Generales.

Osciladores

Un oscilador es un dispositivo capaz de convertir la energía de corriente continua en corriente alterna a una determinada frecuencia.

Los osciladores son generadores que suministran ondas sinusoidales y existen multitud de ellos. Generalmente, un circuito oscilador está compuesto por: un "circuito oscilante", "un amplificador" y una "red de realimentación". (Ver Anexo Fig.1)

El circuito oscilante suele estar compuesto por una bobina (o inductancia) y por un condensador.

El funcionamiento de los circuitos osciladores (osciladores de ahora en adelante) suele ser muy similar en todos ellos; el circuito oscilante produce una oscilación, el amplificador la aumenta y la red de realimentación toma una parte de la energía del circuito oscilante y la introduce de nuevo en la entrada produciendo una realimentación positiva. (Ver Anexo Fig.2)

Tienen numerosas aplicaciones: generadores de frecuencias de radio y de televisión, osciladores locales en los receptores, generadores de barrido en los tubos de rayos catódicos, etc.

Existen varios tipos de osciladores principalmente nombrados por quien los diseño.

FRECUENCIA.

Es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.

Para calcular la frecuencia de un suceso, se contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo en cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido. Según el Sistema Internacional (SI), la frecuencia se mide en hercios (Hz), Un hercio es la frecuencia de un suceso o fenómeno repetido una vez por segundo. Así, un fenómeno con una frecuencia de dos hercios se repite dos veces por segundo. (Ver Anexo Fig.3)

Esta unidad se llamó originariamente ciclo por segundo (cps). Otras unidades para indicar la frecuencia son revoluciones por minuto (rpm). Las pulsaciones del corazón y el tempo musical se miden en pulsos por minuto

Un método alternativo para calcular la frecuencia es medir el tiempo entre dos repeticiones (periodo) y

luego calcular la frecuencia (f) recíproca de esta manera:

Donde T es el periodo de la señal.

AMPLITUD.

 Es el movimiento oscilatorio, ondulatorio o señal electromagnética es una medida de la variación máxima del desplazamiento u otra magnitud física que varía periódica o casi periódicamente en el tiempo.

(Ver Anexo Fig.4)

Es la distancia entre el punto más alejado de una onda y el punto de equilibrio o medio.

OSCILADORES AMORTIGUADOS.

Oscilador Amortiguado es un sistema oscilante en el que los efectos de la fricción se manifiestan en una disminución de la amplitud de las oscilaciones y de la energía total del sistema a lo largo del tiempo.

En lo que respecta a las fuerzas no conservativas, es decir, a las fuerzas disipativas que actúan sobre el sistema oscilante, estas podrían o no considerarse nulas durante todo el intervalo de oscilación. En el caso en el que las fuerzas disipativas no son idénticamente nulas durante el periodo de oscilación corresponde al oscilador amortiguado. (Ver Anexo Fig.5)

OSCILADORES FORZADOS

Es un sistema oscilante en el que las fuerzas conservativas dependen del tiempo. Siempre es posible descomponer, en este caso, la función potencial en suma de una parte independiente del tiempo y otra parte que si depende del tiempo. A la parte del potencial independiente del tiempo se le puede llamar Potencial de oscilación, y a la parte que sí depende del tiempo Potencial recuperador. (Ver Anexo Fig.6)

FRECUENCIA NATURAL

La frecuencia natural o de resonancia de un sistema es aquella frecuencia que tiene una tendencia o facilidad para vibrar. Todo sistema posee una o varias frecuencias naturales de forma que al ser excitadas se producirá un aumento importante de vibración. La fórmula de la frecuencia natural es:

Siendo m la masa y K la rigidez. De esta fórmula se deduce que si la rigidez aumenta, la frecuencia natural también aumentará, y si la masa aumenta, la frecuencia natural disminuye. (Ver Anexo Fig.7)

RESONANCIA

La resonancia es un estado de funcionamiento en el que una frecuencia de excitación se encuentra cerca de una frecuencia natural de la estructura de la máquina. Cuando ocurre la resonancia, los niveles de vibración que resultan pueden ser muy altos y pueden causar daños muy rápidamente. (Ver Anexo Fig.8)

GRADOS DE LIBERTADLos grados de libertad son el número mínimo de velocidades generalizadas independientes necesarias para definir el estado cinemático de un mecanismo o sistema mecánico. (Ver Anexo Fig.9)

CAUSAS QUE GENERAN LA VIBRACION.

Las vibraciones generadas en las máquinas son principalmente rotativas y reciprocantés.

Esas vibraciones y esfuerzos son transmitidos por los rodamientos y/o cojinetes antifricción, la carcasa, y de allí a sus bases y cimentación. (Ver Anexo Fig.10)

La Vibración es la energía producida por medio de un defecto mecánico en la máquina. 

La Vibración no es la causa del problema, es un síntoma.

1. Vibración debida al desbalance.2. Vibración debida a la falta de alineación

3. Vibración debida a excentricidad

4. Vibración de elementos rodantes defectuosos

5. Vibración debida a rodamiento de chumaceras defectuosos

6. Vibración debida al aflojamiento mecánico

7. Vibración debida a las bandas de accionamiento

8. Vibración debida a problemas de engranaje

9. Vibración debida a fallas eléctricas

INSTRUMENTOS DE MEDICION PORTATIL Y PERMANENTE.

Por aceleración: Acelerómetros Piezoresistivos, Acelerómetros Piezoeléctricos.

Por desplazamiento: LVDTs, Corriente Eddy y Capacitivos

Por velocidad: Vibró metros Láser (Ver Anexo Fig.11)

METODOS DE MEDICION

En dependencia de las condiciones de precisión requerida y de otros factores, las magnitudes eléctricas se miden por distintos métodos. El valor de la magnitud a medir se puede obtener directamente por el dispositivo de lectura del instrumento de medida previamente graduado. Además de esto, se puede hallar el valor de la magnitud a medir comparando la misma con una medida patrón. Este medio se denomina método comparativo. Así se mide, por ejemplo la resistencia en puentes, la tensión y la f.e.m. en potenciómetros, etc. Este último método de medición da resultados más exactos, ya que se excluyen los errores relacionados con el instrumento de medida previamente g

Medición directa o indirecta

Al usar cualquiera de los métodos indicados, el resultado de la medición puede ser obtenido directa o indirectamente. En el primer caso se obtiene el valor de la magnitud a medir por el dispositivo de lectura del instrumento de medida o como resultado de su comparación con la medida patrón.

Ejemplo la corriente conforme al amperímetro, la resistencia en el puente, la f.e.m. y la tensión en el potenciómetro. En el segundo caso, como resultado de la medición se obtienen los valores de otras magnitudes, con los que la magnitud que se mide se encuentra en una dependencia determinada, previamente conocida.

Ejemplo la potencia P (W) de corriente continua se determina por la indicación del amperímetro (A) y del voltímetro (V). P(W)= I(A)*U(V) La resistencia R (Ω) a medir, en corriente continua, se determina con voltímetro y amperímetro. R(Ω)= U(V)/I(A) El factor de potencia(Cosφ) se calcula según las indicaciones del Vatímetro, del voltímetro y del amperímetro. cosφ = P(W)/U(V)*I(A)

Medición de resistencia

De acuerdo a las posibilidades técnicas y a los métodos de su medición, las resistencias eléctricas se pueden dividir convencionalmente en tres grupos: de bajas resistencias, hasta 1 Ω, medias, de 1 a 100 kΩ y altas, mayores de 100 kΩ.

Según la magnitud de la resistencia y la precisión necesaria del resultado, se utilizan distintos métodos de medición.

1) Medición indirecta mediante amperímetro y voltímetro.(Ley de Ohm)

2) Medición en puentes y con potenciómetros.

3) Medición directa con ohmímetro.

Medición de corriente

El instrumento conectado al circuito eléctrico debe de variar sus parámetros lo menos posible, por eso es deseable que el amperímetro posea un resistencia interior igual a cero, en este caso el amperímetro conectado al circuito para la medición de intensidad no varía la resistencia del circuito y en su devanado no se produce caída de tensión. No siempre es posible cumplir prácticamente esas condiciones y por eso se considera como el mejor aquel amperímetro que posee una resistencia interior baja y por consiguiente menor consumo propio.

Medición de tensión

El voltímetro conectado al circuito eléctrico es deseable que posea una resistencia interior igual a infinito, así el voltímetro conectado para la medición de la tensión no varía la conductividad del circuito y no consumirá corriente, es por ello que se considera como el más conveniente aquel cuya resistencia interior es la mayor o, como frecuentemente se estima, aquel cuya resistencia en Ohm, por volt de la escala, es la mayor. Ejemplo dos voltímetros de 140 V cada uno y resistencias interiores de 14 000 y 28 000 ohm, se considera más conveniente el segundo, puesto que el mismo tiene dos veces más ohm por volt que el primero: 200 Ω/V, en lugar de 100 Ω/V

Entre los amperímetros y los voltímetros, al igual que en otros instrumentos, existen distintos sistemas, basados en su principio de funcionamiento, por ello es importante saber que sistema posee el instrumento y cuáles son sus particularidades de explotación.

Medición de potencia

La potencia en circuitos de corriente continua, con tensión y carga constantes, puede ser medida mediante amperímetro y voltímetro de sistema magnetoeléctrico. Además de la incomodidad de la lectura simultánea de las indicaciones de dos instrumentos, la medición se realiza con inevitable error, el resultado de la medición siempre es mayor que el valor real de la potencia en una magnitud igual a la potencia consumida por el amperímetro o voltímetro. Esto se debe tener en cuenta especialmente cuando se miden pequeñas potencias. Al fluctuar la carga es cómodo medir la potencia en circuitos de corriente continua con un solo instrumento, el vatímetro, ya que facilita la lectura y disminuye el error de medición.

En circuitos de corriente alterna, la potencia no se puede medir con amperímetro y voltímetro dado que ésta depende no solo de la magnitud de la tensión y la corriente, sino también del factor de potencia, por tanto la potencia en corriente alterna se podría medir con tres instrumentos: amperímetro, voltímetro y fasímetro. Sin embargo semejante medición resulta incómoda, debido a que es difícil leer simultáneamente en tres instrumentos los valores de las magnitudes a medir y lo más importante es que el error total de la medición se determinaría, en este caso por los errores de los tres instrumentos. Por eso la potencia en circuitos de corriente alterna se mide solamente con Vatímetros.raduado durante su fabricación.

ESPECTRO

El espectro electromagnético (o simplemente espectro) es el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles. El espectro de un objeto es la distribución característica de la radiación electromagnética de ese objeto.

El espectro electromagnético se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un átomo. Se piensa que el límite de la longitud de onda corta está en las cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la longitud de onda larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el espectro sea infinito y continuo. (Ver Anexo Fig.12)

PROBLEMAS CAUSADOS POR VIBRACION.

Resonancia

La resonancia es un fenómeno que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la acción de una fuerza periódica, cuyo periodo de vibración coincide con el periodo de vibración característico de dicho cuerpo. En el cual una fuerza relativamente pequeña aplicada en forma repetida, hace que una amplitud de un sistema oscilante se haga muy grande. En estas circunstancias el cuerpo vibra, aumentando de forma progresiva la amplitud del movimiento tras cada una de las actuaciones sucesivas de la fuerza. Este efecto puede ser destructivo en algunos materiales rígidos.

Aflojamiento mecánico El aflojamiento mecánico y la acción de golpeo resultante producen vibración a una frecuencia que a menudo es 2x, y también múltiplos más elevados, de las rpm. La vibración puede ser resultado de pernos de montaje sueltos, de holgura excesiva en los rodamientos, o de fisuras en la estructura o en el pedestal de soporte. La vibración característica de un aflojamiento mecánico es generada por alguna otra fuerza de excitación, como un desbalance o una falta de alineamiento. Sin embargo, el aflojamiento mecánico empeora la situación, transformando cantidades relativamente pequeñas de desbalance o falta de alineamiento en amplitudes de vibración excesivamente altas.

Desgaste El desgaste es la erosión de material sufrida por una superficie sólida por acción de otra superficie. Esta relacionado con las interacciones entre superficies y más específicamente con la eliminación de material de una superficie como resultado de una acción mecánica.

Ruido Es un sonido indeseable, inarticulado y confuso dentro de los diferentes tipos de rodamientos 2.5 Problemas eléctricos La vibración en estos casos es creada por fuerzas magnéticas desiguales que actúan sobre el rotor o sobre el estator. Es complicado reconocer gráficamente este problema, ya que no tiene características que indiquen de forma sencilla que ésta es la causa de vibración.

Turbulencia Es un régimen de flujo caracterizado por baja difusión de momento, alta convección y cambios espacio - temporales rápidos de presión y velocidad. Los flujos no turbulentos son también llamados flujos laminares.

TOLERANCIA DE SEGURIDAD PARA LA DESALINEACION PARALELA Y ANGULAR.

La alineación es el proceso mediante el cual la línea de centro de un eje de una maquina, por ejemplo un motor, se hace coincidir con la línea de centro de eje de otra maquina acoplada a ella, por ejemplo una bomba. Beneficios de una buena alineación 1. Eliminación de esfuerzos no deseados2. Mayor vida de trabajo3. Ahorro económico por disminución de fallas.

Tipos de desalineación.

1. Paralela Las líneas centro de la flecha del equipo son paralelas, pero están desfasadas una de la otra.2. Las dos líneas centro de un eje están en ángulo una respecto a la otra, lo ideal es tener una desalineación

angular menor a 1°.3. Alineación Correcta.

PROBLEMA DE SOFTFOOT.

Soft foot es el término común para una distorsión en el bastidor de la máquina, esto se produce cuando una o más patas de una máquina son más cortas, más largas o tienen un ángulo diferente al resto.Esta falta de uniformidad hace que la tensión en la máquina se eleve cuando se sujetan las patas a la base correspondiente. El Soft foot puede ocasionar que los alojamientos de los cojinetes estén desalineados. Esta desalineación crea una carga sobre el eje de rotación que da lugar a la desviación del eje. (Ver Anexo Fig.13)

METODOS DE ALINEACION

A. Regla: Precisión = mala, Velocidad = buena, Facilidad de uso = buena B. Relojes comparadores: Precisión = buena, Velocidad = mala, Facilidad de uso = mala C. Alineación de ejes con láser: Precisión = buena, Velocidad = buena, Facilidad de uso = buena 

En resumen, queda claro que los sistemas de alineación por láser son más rápidos y fáciles de usar que los relojes comparadores, ofrecen mayor precisión y no requieren formación específica para conseguir unos resultados precisos prácticamente siempre. (Ver Anexo Fig.14)

CONCLUSION.

En este trabajo conocí los métodos de vibración y los problemas que son causados por la misma en los sistemas mecánico y electrónicos la diferencia entre las ondas de oscilación y como se generan y se manejan cada una de ellas.

En cuanto a los espectros se puede ver como la temperatura de las personas y cosas que generan una gama de colores que permiten conocer los puntos principales donde se debe hacer la valoración para la reparación de las anomalías

En métodos de medición conocimos los tipos de instrumentos que utilizamos y de qué manera funciona cada uno para la realización del estudio de medición.

De acuerdo a la alineación los métodos son más factibles y fácil de utilizar en cuanto alineación por láser son más rápidos y fáciles de usar que los relojes comparadores, ofrecen mayor precisión y no requieren formación específica para conseguir unos resultados precisos prácticamente siempre.

INDICE DE FIGURAS.

Figura 1 ESQUEMA DE CIRCUITO OSCILANTE Figura 2 ESQUEMA DE OSCILADOR. Figura 3 ONDAS DE FRECUENCIA.

Figura 4 AMPLITUD Figura 5 ONDA AMORTIGUADA

Figura 6 ONDA SENOIDAL TRINGULAR FORZADA. Figura 7 ONDA DE FRECUENCIA NATURAL Figura 8 ONDA DE RESONANCIA

Figura 9 GRADOS DE LIBERTAD

Figura 10 TABLA DE CAUSAS DE VIBRACION

Figura 11 INSTRUMENTOS DE MEDICION.

Figura 12 ESQUEMA DE ESPECTRO Figura 13 TOLERANCIA DE SEGURIDAD PARA LA DESALINEACION PARALELA Y ANGULAR.

Figura 14 PROBLEMA SOFTFOOT Figura 15 METODOS DE ALINEACION

ANEXOS

OSCILADORES.

FIG. 1

ESQUEMA DE CIRCUITO OSCILANTE.

FIG.2

ESQUEMA DE OSCILADOR.

FRECUENCIA.

FIG.3

ONDAS DE FRECUENCIA.

AMPLITUD

Onda sinusoide: 1 = Amplitud,

2 = Amplitud de pico a pico, 3 = Media cuadrática,

4 = Periodo.

FIG.4

OSCILADOR AMORTIGUADO.

FIG5.

ONDA AMORTIGUADA

OSCILADOR FORZADO.

FIG.6

ONDA SENOIDAL TRINGULAR FORZADA.

FRECUENCIA NATURAL

FIG.7

ONDA DE FRECUENCIA NATURAL

RESONANCIA

FIG. 8

ONDA DE RESONANCIA

GRADOS DE LIBERTAD

FIG. 9

CAUSAS QUE GENERAN LA VIBRACION

FIG.10 TABLA DE CAUSAS DE VIBRACION

INSTRUMENTOS DE MEDICION.

FIG. 11

ESPECTRO

FIG.12

ESQUEMA DE ESPECTRO

TOLERANCIA DE SEGURIDAD PARA LA DESALINEACION PARALELA Y ANGULAR.

FIG.13

PROBLEMA SOFTFOOT

DESALINEACION PARALELA DESALINEACION ANGULAR

ALINEACION CORRECTA

FIG.14

METODOS DE ALINEACION.

FIG. 15