1. Introducción
La presencia incontrolable de vibraciones en
una máquina, hace inminente el fallo catastrófico de
ésta debido al efecto en cadena que produce la
proliferación de las fuerzas dinámicas, todo lo cual
acarrea incuestionables pérdidas económicas.
Para ello se han desarrollado en el ámbito
industrial, la introducción de la Tecnologías
Predictivas, las cuales han permitido incrementar la
productividad sin necesidad de incrementar el
personal dedicado a la actividad del mantenimiento.
Por esa razón un análisis de las vibraciones
nos puede ayudar a detectar una amplia variedad de
condiciones de falla.
I.-Frecuencia, Frecuencia natural, frecuencia
de trabajo y resonancia
Todo cuerpo, por más complejo que sea
tiene lo que se llama una frecuencia natural con la
que vibra. La frecuencia natural de un cuerpo
depende de las características geométricas y del
material del cuerpo, principalmente del momento de
inercia, es decir de la masa y la forma en que esta se
distribuye alrededor del centro de gravedad del
cuerpo. Ósea está determinada por la rigidez y la
masa del sistema.
La frecuencia de trabajo es a la que debe de
funcionar el motor correctamente, viene en la placa
del motor.todos los motores eléctricos de propósito
general están diseñados y fabricados para trabajar a
una frecuencia nominal, la cual puede ser 50 Hz o 60
Hz. este es un valor de placa y forma parte de la
información Data Sheet del motor.Los cambios de
frecuencia de alimentación de un motor implican,
cambios en la velocidad, al mismo tiempo los
cambios de velocidad, implican cambios en el torque
o par del motor.
La resonancia es un fenómeno que se
produce cuando es igualada la frecuencia natural del
sistema, En vibraciones, puede producir un
crecimiento enorme de la amplitud de las
oscilaciones, llegando a ocasionar graves daños en
equipos y estructuras.
II.-Estroboscopio
El estroboscopio es un instrumento
inventado por el matemático e inventor
austríaco Simon von Stampfer hacia 1829, que
permite visualizar un objeto que está girando como si
estuviera inmóvil o girando muy lentamente. Este
principio es usado para el estudio de objetos en
rotación o vibración, como las partes de máquinas y
las cuerdas vibratorias. Fue desarrollado en la misma
época en la que el físico belga Joseph Plateaudaba a
conocer su fenaquistiscopio.
Permite encender y apagar alguna luz, en un
lapso dado, la cantidad de veces que uno desee. Este
dispositivo es muy utilizado en clubes nocturnos, en
los aviones y en la producción de películas para dar
la sensación de movimientos rápidos.
En esencia un estroboscopio está dotado de
una lámpara, normalmente del tipo de descarga
gaseosa de xenón, similar a las empleadas en los
flashes de fotografía, con la diferencia de que en
lugar de un destello, emite una serie de ellos
consecutivos y con una frecuencia regulable. Si
tenemos un objeto que está girando a N revoluciones
por minuto y regulamos la frecuencia del
estroboscopio a N destellos por minuto e iluminamos
con él el objeto giratorio, éste, al ser iluminado
siempre en la misma posición, aparecerá a la vista
como inmóvil.
Una luz de estroboscopio regulada en el
período apropiado puede aparentar congelar el
movimiento cíclico.
VIBRACIONES MECANICAS
Bringas Gamboa Eduardo Enrique
Universidad Autónoma de Baja California (CITEC)
Práctica 1

2. Si la frecuencia de los destellos no coincide
exactamente con la de giro, pero se aproxima mucho
a ella, veremos el objeto moverse lentamente,
adelante o atrás según que la frecuencia de destello
del estroboscopio sea, respectivamente, inferior o
superior a la de giro.
(fig.1: estroboscopio)
III.-Tacómetro digital
El tacómetro es un dispositivo diseñado para
medir la velocidad de giro de un eje, tal como un
medidor en un automóvil que mide las revoluciones
del motor por minuto (RPM).
(fig.2: tacómetro digital)
IV.- Desarrollo de la práctica
Equipo: Tacómetro, estroboscopio, banco de pruebas
, motor, eje, coples, chumaceras, 6resortes, masa de
desbalance, placa, cuña, prisioneros, llaves allen,
regulador de potencia.
Procedimiento:1) Instalar el banco de pruebas, 2)Se
identificó en placa de motor su frecuencia de trabajo
3) Comprobar la frecuencia de trabajo del motor
utilizando el estroboscopio y el tacómetro. 4) Unir el
eje utilizando un cople 5) Arrancar el motor de nuevo
y observar las vibraciones ocasionadas por distintas
razones (desalineación, desbalance, tornillos flojos,
etc).
6) Encontrar la frecuencia natural del sistema por
medio de la observación de la vibración y anotar a
que frecuencia ocurre el fenómeno de
resonancia(utilizar el tacómetro y el estroboscopio) y
finalmente identificar los elementos mecánicos del
sistema que son responsables de ocasionar las
vibraciones.
V.-Qué generó vibraciones
(Fig.3: Banco de pruebas)
V.- Resultados
a) Frecuencia de trabajo del motor:
Placa del motor = 1725 RPM =28.75Hz
Estroboscopio= 1808.10 RPM=30.135 Hz (se
observa cuando la imagen se queda estática o
congelada, se comprobó con el tacómetro digital.
b) Frecuencias naturales encontradas (momento en
que el sistema entró en resonancia y se observó una
mayor amplitud de las vibraciones):
Resonancia 1= 610 RPM = 10.166 Hz
Resonancia 2= 1080 RPM= 18 Hz
Resonancia 3= 1165 RPM= 19.4 Hz
rotor
soportes
chumacera
a
Patacoja
coples
resortes
Masade
desbalance
Eje (flecha)
tornillo
cuña

3. Nota: Una forma de cambiar la frecuencia natural del
sistema es modificando su masa (m) o su
rigidez(k).
VI.-Conclusión
Se puede concluir que en un sistema
mecánico hay muchos factores que causan
vibraciones mecánica, por ejemplo:desbalance,
desalineación, holgura mecánica, problemas de
lubricación, fallas en engranes, bandas desalineadas,
cadenas dentadas, chumaceras dañadas, falla en un
rodamiento, tornillos flojos, rotos dañado, banda floja
o desalineada, poleas dañados, cuña quebrada, etc.
Es de suma importancia el saber detectar e
interpretar los resultados de las señales de vibración
por el ser de carácter económico, social y físico.
Un problema de vibración no atendido
correctamente puede repercutir en el daño de
maquinaria e incluso, en daños físicos a personas
causando pérdidas económicas por detención del
proceso, mantenimiento e indemnización.
El impacto físico y psicológico a personas
puede manifestarse de diferentes maneras,
por ejemplo, cuando un obrero es sometido a
constantes fuentes de vibración le afecta a
algunas partes del cuerpo ya que son susceptibles a
diferentes frecuencias de vibración.
Otro caso se puede observar cuando una
fuente de vibración genera ruido a diferentes
frecuencias y niveles sonoros en rangos no deseables,
además de ser un causante de
contaminación ambiental y que puede alterar el
comportamiento humano, puede causar
daños irreversibles al oído incluyendo sordera.
Una simple lectura de la señal de vibración
nos puede proveer una información muy útil: como
el nivel de RPM, pulso de choque, aumento de la
energía. Porque teniendo la información nosotros nos
podemos ir a las tablas y ver qué hacer para resolver
el problema, como puede ser la reparación del
elemento, atención, o si todo esta bien no hacer nada.
VII-Bibliografía
Engineering Vibration, Daniel J. Inman.
Theory of Vibration whit Applications, William T.
Thompson.