Ejercicio 2_Analisis del comportamiento vibratorio de un sistema de ventilacion

1. TÉCNICAS EXPERIMENTALES
Curso 2013-2014
EJERCICIO 2: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO VIBRATORIO DE UN SISTEMA
DE VENTILACIÓN
Se utilizan sistemas de ventilación en numerosas aplicaciones, con diferentes
objetivos: Refrigerar componentes, aspirar vapores tóxicos de procesos
productivos, etc. Dichos sistemas de ventilación suelen estar compuestos por
un motor y unas aspas o un rodillo para generar el flujo de aire necesario. A
veces se montan las aspas directamente en el eje del motor, pero en otras
ocasiones van montadas en un segundo eje guiado mediante rodamientos o
cojinetes, habiendo un sistema de transmisión del eje motor a este segundo eje
mediante unas correas, una cadena, engranajes, etc.
El objetivo de este ejercicio es analizar el sistema de ventilación del laboratorio
de materiales compuestos de MU, porque tiene problemas de excesiva vibración
y mucho ruido. En este sistema de ventilación las aspas van montadas en un
segundo eje guiado mediante rodamientos, habiendo un sistema de transmisión
del eje motor a este segundo eje mediante unas correas. Se adjuntan unas
fotografías para ayudar a entender mejor el sistema y los detalles del mismo.
Midiendo con un tacómetro se sabe que el eje del motor gira a 1483 rpm, y el
segundo eje gira a 1477 rpm. Entre ambos ejes hay varias correas. La relación
de transmisión teórica es de 1:1, aunque en la práctica hay una pequeña
diferencia por variaciones en los diámetros de las poleas y/o por deslizamientos
entre correas y poleas.
Para el análisis del sistema se colocará un acelerómetro triaxial en cada uno de
estos dos puntos:
 Carcasa del motor eléctrico.
 Chapa exterior de protección de la zona de las aspas.
Se dispondrá por tanto de 6 señales de aceleración.
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2. TÉCNICAS EXPERIMENTALES
Curso 2013-2014
Al hacer las mediciones, el eje Y es el eje axial del motor y del segundo eje,
mientras que los ejes X y Z son las direcciones radiales, tal y como se puede
comprobar en los ejes de los acelerómetros utilizados en las mediciones.
El sistema de adquisición utilizado es Pulse de la firma Bruel & Kjaer, el cual
muestrea a una velocidad 2,56 veces mayor que la máxima frecuencia a
analizar con una precisión de 24 bits.
La configuración en la medición para el análisis en el rango 0-6400 Hz es la
siguiente:
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3. TÉCNICAS EXPERIMENTALES
Curso 2013-2014
La configuración en la medición para el análisis en el rango 0-800 Hz es la
siguiente:
En ambas configuraciones la configuración de las ventanas para evitar el
leakage es la siguiente:
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4. TÉCNICAS EXPERIMENTALES
Curso 2013-2014
A partir de las señales medidas se pide analizar el comportamiento del sistema
de ventilación en dos condiciones:
 Maquina trabajando a velocidad constante, en régimen estacionario.
 Comportamiento de la máquina en condiciones de parada, en régimen
transitorio.
Se pide realizar el siguiente trabajo:

Conceptos de tratamiento de señal: Comprobar que se cumplen los
conceptos de tratamiento de señal teóricos aprendidos:
1. Verificar la resolución temporal T, la frecuencia de muestreo fs,
el intervalo de tiempo T y el número de muestras N de cada
bloque temporal medido, así como la relación entre las mismas.
2. Comentar el uso de ventanas para evitar el error llamado leakage.

Régimen estacionario:
1. Representar las señales temporales aceleración-tiempo.
2. Obtener valores característicos de las vibraciones (valor eficaz,
valor pico, valor pico a pico), tanto en escala lineal como en dB.
3. Obtener los espectros de las señales.
4. Identificar los componentes principales de los espectros.

Régimen transitorio de parada:
1. Representar las señales temporales aceleración-tiempo.
2. Obtener los espectros en cascada (waterfall) de las señales.

Búsqueda de fuentes de vibración:
1. Analizar
todos
los
resultados
anteriores:
Frecuencias
predominantes, presencia de armónicos, etc. En particular,
analizar posibles diferencias en la información proporcionada por
las dos posiciones de los acelerómetros, entre la dirección radial y
la axial,… y si merece seleccionar las señales más representativas.
2. Identificar el origen de las vibraciones.
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5. TÉCNICAS EXPERIMENTALES
Curso 2013-2014
Para ello, tras realizar las mediciones, los ficheros con las señales adquiridas
serán subidas a Moodle en formato de datos de Matlab. Tras cargar las señales
a Matlab, observar que en las diferentes variables “cabecera” está toda la
información sobre las mediciones.
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