Medición y Evaluación de Vibraciones.

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1. Introducción
El propósito de equilibrar un rotor es llevar la frecuencia de rotación teniendo reacciones dentro de los límites
señalados. Para el propio rotor de la norma ISO 1940 (1) contiene una guía para la calidad de equilibrio que debe
alcanzarse. El éxito de equilibrio, sin embargo, sólo se hace evidente en la máquina completamente armada, aunque a su
funcionamiento no depende sólo de la calidad del equilibrado del rotor.
Sin embargo, es no sólo rotores
desequilibrados que causan vibraciones.
Rodamientos
elemento,
correas,
engranajes y muchos otros componentes
pueden producir vibraciones mecánicas.
En principio, cualquier componente de la
máquina
en
movimiento
excita
vibraciones, dado que una máquina en
funcionamiento produce una multiplicidad
de las vibraciones individuales, es decir,
una mezcla de vibraciones.
Vibraciones de la máquina llevar
a alteraciones y daños si superan cierta
magnitud. Aumentan el desgaste de los
cojinetes y otras piezas de la máquina
sensible. La fatiga puede aparecer grietas
en las juntas soldadas, los tornillos y la
estructura de soporte y las articulaciones
de todo tipo (tornillos, así como ajustes
por interferencia) pueden aflojarse. En el
caso de las máquinas herramientas de la
calidad del componente que se producen
se reduce.
Las vibraciones de la máquina a
menudo tienen un efecto indeseable
sobre el medio ambiente y también sobre
el personal operativo. Con el fin de poder
evaluar el comportamiento de vibración
de una máquina de la intensidad de
vibración primero se debe medir. Estas
mediciones sin embargo, sólo producen
resultados objetivos y útiles que todos los
datos que figuran en la directiva VDI 2056
"Estándares
para
la
evaluación
Vibraciones Mecánicas en Máquinas" se
tienen en cuenta. Los puntos más
importantes de esta directriz se explican
a continuación.
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2. Parámetros de medición
El parámetro utilizado para la medición de las vibraciones mecánicas de las máquinas que hoy es casi siempre el
valor "efectiva de velocidad de vibración
. Este valor se calcula a partir del producto de las dos magnitudes
características de la vibración armónica es decir, la amplitud del desplazamiento vibratorio ŝ y la frecuencia
ŝ
√
La frecuencia está definida como:
ó
(f=frecuencia en 1/s; n=velocidad rotacional 1/min).
Si sólo se produce una vibración única en una máquina
a continuación, la evaluación del comportamiento
vibracional y la carga de vibración se pueden hacer uso
de la cantidad anterior. Pero, como ya se ha
mencionado, a menudo se puede esperar que las
mezclas de vibración que consisten en varios
componentes vibraciones con frecuencias 1, 2,…
y las amplitudes de desplazamiento correspondiente,
ŝ1, ŝ2... ŝn. Con el fin de obtener una visión global del
efecto de las vibraciones de componentes diferentes,
que pueden resumirse en una suma de valor de la
siguiente manera:
ŝ1
1
ŝ2
2
ŝn
n
Esta magnitud, que se le denomina como “velocidad
efectiva”, se puede medir de una simple manera.
El equipo de medición especialmente desarrollado para
este propósito consiste en un sensor y un instrumento
de medición electrónico (Fig.1).
Fig. 1: SmartBalancer 2 Equipo de medición y análisis de vibraciones
3 Lleva a cabo el cálculo mencionado anteriormente de
forma totalmente automática, de modo que el operador
tiene la única tarea de la aplicación del sensor a la
máquina durante la prueba y de la lectura de la
velocidad efectiva directamente en mm/s (Fig. 1).
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3. Detalles de la medición
En directiva VDI 2056 del supuesto básico de que se haga que
la máquina que se investigue está en un estado completamente
ensamblado. Durante la medición, o bien se puede configurar como en el
funcionamiento normal o se puede montar en soportes especiales de
primavera, o incluso puede ser colgado de esos montes. Las máquinas
más grandes tales como generadores y turbinas son casi siempre se
establece en la forma de funcionamiento. Sin embargo, si se requiere
para medir las vibraciones mecánicas de los elementos más pequeños,
tales como motores eléctricos, calefacción ventiladores etc, que se
producen en la producción en serie y tienen que ser comprobados en el
contexto de una prueba de la producción final, entonces se recomienda
que deberían ser suspendidos de muelles helicoidales blandos o
montados sobre monturas de hule. La frecuencia natural de la
suspensión o del montaje debe ser inferior a 1 / 4 de la velocidad mínima
de funcionamiento del elemento bajo prueba.
4. Evaluaciones estándares
Mirado por sí sola, la intensidad de vibración no hace que la
evaluación sea posible. Sólo por el uso de los valores obtenidos con la
experiencia anterior no la evaluación real de la vibración se hacen posibles.
VDl Orientación 2056 ha definido niveles de tolerancia de un total de cuatro
grupos de máquinas. Al comparar la intensidad de vibración medida con los
valores de tolerancia, en la Orientación VDl, uno puede fácilmente determina
si el comportamiento vibratorio de la máquina objeto de la investigación
puede ser descrita como "buena", "aceptable", "apenas aceptable" o "no
aceptable" (Fig. 4).
En conclusión, debe hacerse referencia a la norma DIN 45665 (3), que
establece los valores límite y las especiales normas de evaluación de los
motores eléctricos y generadores.
En cuanto a la medición de localidades se refiere, la Directriz
recomienda que en general los puntos de apoyo de la máquina deban
ser elegidos. Las mediciones deben llevarse a cabo en el horizontal, el
vertical y la dirección axial.
En fin, sin embargo, para reducir el costo a un valor razonable,
un menor número de puntos de medición se podrán establecer, sobre
todo en el caso de las investigaciones de serie (Fig. 3). De los resultados
obtenidos en los distintos puntos, sólo el mayor valor debe utilizarse para
la evaluación adicional. Esto se designa como la intensidad de
vibración".
Fig. 4 Limites de vibraciones en la evaluación de máquinas (Según la Tabla 2 de la Pauta VDI 2056)
Referencias Literarias:
[1) ISO Standar 1940. Balance quailly 01
rotating rigid bodies
[2)
VOl-Guideline
2056:
Evaluation
Standards lor Mechanical Vibrations of
Machines. Published by VOI-Fachgnuppe
Schwingungstechnik, Beuth-Vertrieb Berlin
und Kaln, Oct 1964.
[3) DIN Standard 45665: Vibration Severity of
Rotating Electrical Machinery of Size 80
10315. Beutl1-Vortricb Berlin und Kaln. July
1968.
Fig.3: Al determinar la intensidad de vibración de las máquinas
eléctricas, las mediciones deberán efectuarse preferentemente en las
posiciones 1 a 4. La unidad de prueba debe, por ejemplo,
ser colgado en un resorte helicoidal para dar una frecuencia natural baja.
(Otros detalles se ven dados en la norma DIN 45 665 Standard (31).
141 K. Fede",. Practical Values, Guidelines
and Oualily Standards for the Evaluation of
Machine Vibralions. " Konslruktion", 10
Jahrgang (1958), No 8, p 289-298.
Illustrations:
1, 2 and 3: Schenck Rotec
4 Herbert Kruger C.A.
Detalles y conexiones están descrito
bajo los siguientes artículos:
(1) "Vibration Analysis" by Oipl.-Ing. O.
Jakubaschke VOI-ZeitschriH Bd. 106 (1964)
No 15, p 635/40
(2) "Wattmeter Measunng Inslruments lor
Vibration Testing of Vehicles" by Ing. (grad.)
U. Olsen, " Automobillechnische Zeitschrift"
71 Jahrg., No 3/1969.
(3) "Frequency Selective Vibration
Measurement on RotatIng Parts for Vibration
Monitoring, Vibration Analysis, and
Balancing" by Dr. Ing. G. Hackstein, VOIBerichle,
No 144, 1970. [4) "If Vibrations are
Troublesome . " by Ing. (grad.) U. Olsen,
"elektrische Ausrlistung" No 4/1970 .
(5) "Wattmeter Instruments for Vibration
Research on Vehicles" by Ing.(grad .)
U.Olsen, "INGENIEURS et TECHNICIENS",
No 242, 5/ 1970.
Richard Kruger
rk@herbertkruger.org
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