Este documento describe conceptos básicos sobre vibraciones mecánicas, incluyendo definiciones de términos como frecuencia, periodo, velocidad y aceleración vibratoria. Explica el concepto de vibración armónica simple y vibración forzada. También cubre temas como forma de onda, desfase, resonancia y clasificación de vibraciones.

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UNIDAD Nº3: INSPECCIÓN POR
VIBRACIONES
PARTE I

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1.1.- Vibración mecánica: Es el movimiento oscilatorio (de un lado
hacia otro) de una máquina, de una estructura o de una parte de
ellas, alrededor de una posición original de reposo o de equilibrio.
1.- Conceptos físicos empleados en vibraciones
mecánicas

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• ¿Qué es la vibración?
Es un movimiento de un cuerpo respecto a un punto de referencia.
Vibración del eje
Causado por el movimiento del eje
respecto a su línea central.
Causadas por fuerzas mecánicas indeseables.

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m
K
Desp. Max. superior
Posición de reposo
Desp. Max. inferior
Movimiento vibratorio del cojinete de una máquina

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Vibración armónica simple: El
movimiento armónico es la forma más
sencilla o simple en que se manifiestan las
vibraciones mecánicas. Una forma clara
de graficarlo es cuando se hace vibrar
libremente un sistema masa / resorte o un
péndulo.

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1.2.- Valor de la Vibración
Parámetros que definen una vibración armónica simple.

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• Frecuencia de la vibración (f): esta definida como el número de
ciclos u oscilaciones que efectúa el cuerpo en cada segundo. Esta
relacionada con el período de la vibración T, definido como el
tiempo que demora el cuerpo en efectuar una oscilación.
• Periodo de la vibración (T): Está definido como el tiempo que
demora el cuerpo en efectuar una oscilación.
Nota: Estas dos magnitudes son valores inversos.

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• Velocidad vibratoria: Es una medida de la rapidez con que se esta moviendo
un punto un punto mientras está vibrando. La velocidad vibratoria es cero
cuando la masa llega a sus posiciones extremas, ya que en estos puntos la
masa se detiene. La velocidad es máxima cuando la masa por su punto de
equilibrio, positiva cuando se mueve hacia la derecha y negativa cuando se
mueve hacia la izquierda.
• Aceleración vibratoria: Es la rapidez de cambio de la velocidad con el tiempo.
Debe recordarse que de acuerdo a la segunda ley de Newton, la aceleración
a = F / m, donde F es la fuerza resultante actuando sobre la masa m. Es decir,
entre mayor es la rapidez de cambio de la velocidad, mayor serán las fuerzas
sobre la masa m debido a la mayor aceleración. Para el sistema masa / resorte,
las mayores fuerzas que actúan sobre la masa m ocurren cuando el resorte
está en más comprimido o más estirado.
1.3.- Parámetros de la Vibración

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1.4.- Forma de onda y espectro vibratorio

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1.5.- Desfase o diferencia de fase
Definir el concepto de desfase.

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1.6.-Vibraciones libres o naturales
(Frecuencias naturales de vibrar)

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Rigidez:

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Vibración forzada u operacional
Hasta ahora hemos analizado las vibraciones libres, donde el sistema se
hace vibrar sacándolo de su posición de equilibrio sea por un impacto
inicial sobre él, o deformándolo inicialmente. Una vez que el sistema
comenzó a vibrar se deja solo, no se le agrega energía y el sistema
eventualmente tiende a detenerse debido a las perdidas de energía,
llamadas amortiguamiento.
Sin embargo, la gran mayoría de las vibraciones en las maquinas se
produce porque sobre ellas actúan fuerzas dinámicas en forma continua
o sostenida. Entendiéndose como fuerza dinámica a la variación de su
valor y dirección a medida que transcurre el tiempo.

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1.7.- Resonancia
La amplificación del valor de la vibración en una zona resonante puede
conducir a resultados desastrosos. De aquí, el interés de los diseñadores de
máquinas o estructuras en calcular o medir las frecuencias naturales de sus
diseños para evitar el fenómeno de resonancia.
Zona resonante: zona donde se produce un aumento de las vibraciones) de
acuerdo a lo especificado en las normas API
Estas normas establecen la zona resonante cuando las RPM del rotor
están entre un 20% bajo la frecuencia natural de vibrar del rotor y un
15% sobre ella.

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1.8.- Relaciones entre desplazamiento, velocidad
y aceleración

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La vibración de una máquina, rara ves es armónica simple (forma
de onda sinusoidal). Lo más probable es que su forma compleja.
Esto se debe a que el sensor de vibraciones le llegan
simultáneamente vibraciones provenientes de diferentes causas y
el sensor capta entonces la suma de ellas.
1.9.- Vibración global o total

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1.10.- Clasificación de las vibraciones