Medida de vibraciones

PRACTICA 5A: MEDIDA DE VIBRACIONES MEDIANTE UN CAPTADOR ELECTRODINÁMICO
Objetivos:
• Obtener la respuesta en frecuencia de un captador electrodinámico.
• Analizar la influencia de la bancada sobre las medidas.
Realización de la práctica:
Tenemos un motor de corriente continua con una masa desequilibrada en el que podemos variar su velocidad
angular. Con el captador electrodinámico, ayudándonos con un equipo de acondicionamiento, obtenemos las
vibraciones en las tres direcciones principales expresadas en A. Con el acelerómetro con amplificador de
carga que está conectado a un integrador virtual obtenemos las velocidades Vef, expresadas en mm/s.
Realizamos un barrido entre 1000 y 1450 r.p.m., en incrementos de 50 r.p.m. para el desplazamiento vertical,
y de 100rpm para el horizontal y el axial, con objeto de determinar la respuesta en frecuencia del captador.
Por último comparamos la salida del captador con la obtenida mediante el acelerómetro y el integrador para
hallar la sensbilidad.
Obtenemos la siguiente tabla
rpm
1000
1050
1100
1150
1200
1250
1300
1350
1400
1450
Frec
16,6666667
17,5
18,3333333
19,1666667
20
20,8333333
21,6666667
22,5
23,3333333
24,1666667
vert
65
95
87,5
90
105
180
160
180
210
250
hor
240
axial
120
250
110
220
70
200
75
180
57,5
v
12,1658038
12,4777475
13,6120882
13,8340244
14,8173252
15,7219619
23,0358416
16,6369967
17,3797198
19,362022
s
5,34284465
7,61355362
6,42810997
6,50569907
7,08629922
11,4489528
6,94569804
10,8192604
12,0830487
12,9118746
Tanto la sensibilidad como la velocidad radial vertical aumentan casi linealmente con la frecuencia,
exceptuando el punto de 1300 r.p.m., que podría ser un error o alguna frecuencia propia.
Esto lo observamos en las gráficas siguientes:
Velocidad − frecuencia
Sensibilidad − frecuecia
Ahora realizamos la evaluación de la vibración a partir de la GENERAL MACHINERY VIBRATION
SEVERITY CHART y también la de la norma ISO2372.
1
Mirando en la gráfica de las líneas de iso−desplazamiento obtenemos los mm pico de amplitud de la
vibración.
1000
1100
1200
1300
1400
Desp. radial vertical
2,35F
2,35F
1,96F
2,75F
3,14R
Desp. radial horizontal
7,45VR
4,71R
5,88VR
3,14R
3,14R
Desp. axial
4,71R
2,94F
1,18G
1,57F
0,98G
Siendo las letras que acompañan al número el grado de severidad de la tabla:
G: Good
F: Fair
R: Rough
VR: Very Rough
Ahora miraremos los valores según la norma ISO2372. Para evaluar la vibración la suponemos como una
onda senoidal, de forma que su valor eficaz se halla multiplicando el valor pico por 1,4142 y su integral la
hallamos multiplicando por la pulsación.
1000
1100
1200
1300
1400
Desp. radial vertical
1,41B
1,56B
1,41B
2,14C
2,64C
Desp. radial horizontal
4,48C
3,11C
4,24C
2,45C
2,64C
Desp. axial
2,83C
1,94C
0,85B
1,23B
0,82B
diversificado
Siendo:
B: Severidad satisfactoria.
C: Severidad insatisfactoria.
A tenor de lo visto en los dos cuadros anteriores podemos decir que la vibración no es aceptable, a ninguna
velocidad en las tres direcciones, según los dos sistemas.
El desplazamiento vertical, que a baja velocidad no es muy problemático aumenta con la velocidad hasta
llegar a niveles no aceptables. El horizontal aunque va disminuyendo con la velocidad es el menos
satisfactorio. La vibración axial a altas velocidades es muy baja pero aumenta al disminuir la velocidad.
Como conclusión, podríamos decir que los niveles de vibración son muy altos, y no aceptables para un
funcionamiento óptimo del motor.
PRÁCTICA 5B: MEDIDA DE VIBRACIONES EN EL COJINETE DE UN EJE DESEQUILIBRADO.
2
Objetivos:
• Analizar los efectos de un desequilibrio másico.
• Comprender la importancia del análisis en frecuencia de vibraciones.
• Identificación de los orígenes de las vibraciones a partir de su espectro.
Realización de la práctica:
Primero vamos a analizar las vibraciones que existen sin que haya desequilibrio másico. Tras realizar las
medidas obtuvimos los siguientes resultados:
A (g)
0,12
Vpico (mm/s)
3,2
Dpico−pico (mm)
0,05
Después añadiremos el desequilibrio y mediremos las nuevas vibraciones. Los resultados fueron lo siguientes:
A (g)
0,258
Vpico (mm/s)
12
Dpico−pico (mm)
0,2
Por último vamos a analizar la aceleración en frecuencia, tanto en alta frecuencia como en baja frecuencia,
utilizando un filtro pasa−banda. Las medidas fueron las siguientes:
Baja frecuencia
Frecuencia (Hz)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
A (mm/s2)
0,001
0,006
0,047
0,006
0,004
0,001
0,003
0,002
0,002
0,003
Alta frecuencia
Frecuencia (Hz)
4000
4100
4200
4300
4400
4500
4600
4700
4800
4900
5000
A (mm/s2)
0,011
0,014
0,016
0,017
0,02
0,025
0,027
0,03
0,032
0,035
0,037
En las gráficas siguientes aparece representada la tabla anterior:
Baja Frecuencia
Alta Frecuencia
Observamos que en la gráfica de baja frecuencia existe un pico en 30 Hz, esto indica que aquí debe haber una
frecuencia propia. En el caso de alta frecuencia los valores son crecientes. Esto es un ejemplo de cómo no se
debe medir, pues se han ido solapando los anchos de banda y por eso nos dan valores crecientes.
No pudimos obtener la medida con el FFT porque el aparato estaba estropeado. Por lo que no podemos hacer
la comparación.
3
PRÁCTICA 5C: ESTUDIO DE LA FRECUENCIA PROPIA FUNDAMENTAL DE UNA VIGA EN
VOLADIZO.
Objetivos:
• Analizar los efectos de la resonancia mecánica.
• Realizar un ensayo con un simulador de vibraciones.
Realización de la práctica:
Buscaremos las frecuencias propias de cada varilla para lo cual realizaremos un barrido entre 4000 y 11000
Hz. Una vez detectada realizaremos un ajuste fino utilizando una lámpara estroboscópica.
Varilla 1
Varilla 2
Varilla 3
Varilla 4
L
45mm
40mm
35mm
30mm
Frec
4600
6200
8100
10700
A partir de estos datos calcularemos la velocidad de propagación del sonido en las varillas. El espesor de las
varillas es constante e igual para todas. e=0.35mm
Para obtener la frecuencia propia de una viga en voladizo tenemos la siguiente expresión:
I=1/12be3
A=be
Despejando la velocidad de propagación del sonido:
Varilla 1
Varilla 2
Varilla 3
Varilla 4
media
C(m/s)
164.56
175.25
175.3
170.132
171.31
4
5
6
7
8
9