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Medición y Evaluación de Vibraciones

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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Medición y Evaluación de Vibraciones

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

Fig. 1: SmartBalancer 2 Equipo de medición y análisis de vibraciones

√ŝ

ŝ1 1 ŝ2 2 ŝn n

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:

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). 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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Medición y Evaluación de Vibraciones

3. Detalles de la medición 4. Evaluaciones estándares

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.

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.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).

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.

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.

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, VOI-Berichle, 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