En el campo profesional existe una gran demanda de Ingenieros Mecánicos especialistas en el tema de la medición de vibraciones y el diagnóstico de los fallos respectivos como parte importante de los programas de mantenimiento predictivo en las plantas industriales, térmicas, etc.; el siguiente PPT muestra una breve introducción a la medición de vibraciones, razón por la cual les recomiendo su lectura.
Además, he seleccionado esta secuencia de vídeos con el propósito de brindar a ustedes un enfoque práctico para comprender el fenómeno de las vibraciones mecánicas, caracterizar los principales parámetros de vibración y conocer las herramientas para la medición de tales parámetros.
Luego de observar estos recursos se espera que el alumno comprenda cuales son las virtudes de la práctica de medir y monitorear vibraciones en la industria así como también debe comprender cual es el perfil de un ingeniero certificado para poder realizar un diagnóstico profesional y altamente confiable.
Favor observar detenidamente el material suministrado en la secuencia mostrada, tomar apuntes si es necesario y preparar un reporte resumido de la información pertinente; este reporte me lo hacen llegar vía electrónica a más tardar el día 7 de diciembre en el formato acostumbrado ya que formará parte de la nota de laboratorio en la asignatura.
Quedo en espera de sus comentarios deseando sea de mucho agrado y beneficio en la formación académica de ustedes.
Este capítulo estudia la respuesta de un sistema sometido a la acción de una excitación externa, especialmente las de carácter armónico; en este caso el sistema vibrará a la frecuencia de la excitación de manera permanente.
Se estudiará la respuesta para determinar:
La amplitud de la vibración en estado permanente: X
El ángulo de fase entre el vector de posición del sistema y la excitación: ф.
La función de respuesta x(t).
Dependiendo de la excitación los casos de consideración son los siguientes:
Fuerza, momento o torque armónicos.
Desbalance rotacional.
Transmisibilidad.
Excitación de soporte.
Instrumento de medición.
En cada caso se estudiará el comportamiento de la magnitud de la amplitud de movimiento en función de la razón de frecuencias y el factor de amortiguamiento haciendo especial énfasis en la necesidad de evitar que el sistema experimente el fenómeno de resonancia mecánica, lo cual ocurre cuando la frecuencia de la excitación se aproxima al valor de la frecuencia natural del sistema.
Me complace compartir con ustedes un enlace donde hallarán un PPT que resume el capítulo.
Les recuerdo revisar el vídeo del capítulo anterior a partir del minuto 41, en donde verán la explicación del Profesor J. Kim Vandiver de MIT sobre el tema de vibración forzada.
El material de referencia para lectura obligatoria a la fecha en el libro de texto es el siguiente:
3.1 Introducción: completo.
3.2 Ecuación de movimiento: completo.
3.3 Respuesta forzada de un sistema no amortiguado:no incluye 3.3.1 y 3.3.2; ejemplos 3.1, 3.2
3.4 Respuesta forzada de un sistema amortiguado: no incluye 3.4.1 y 3.4.2; ejemplo 3.3
3.5 Forma compleja de la respuesta forzada de un sistema amortiguado: opcional/completo.
3.6 Respuesta de un sistema amortiguado sometido a movimiento armónico de soporte: completo; ejemplos 3.4 y 3.5.
3.7 Respuesta de un sistema amortiguado en desbalance rotatorio:completo; ejemplos 3.6 y 3.7.
Solamente deben resolver siete problemas para entregar el próximo jueves 12 de octubre en el aula de clases con el formato acostumbrado; no obstante los otros problemas pueden resolverlos con tiempo a manera de práctica dentro de su plan de actividades de aprendizaje.
👉En esta ocasión comparto con ustedes algunos problemas de práctica referidos al tema de instrumentos de medición para lo cual les reescribo las fórmulas a utilizar:
👉Distíngase entre la parte vibrante cuyo movimiento se desea medir y el instrumento utilizado para tal fin; los parámetros importantes son los siguientes:
Y: amplitud de movimiento de la parte vibrante.
w: frecuencia de la parte vibrante.
wY: amplitud de la velocidad o velocidad máxima de la parte vibrante.
W2Y: amplitud de la aceleración o aceleración máxima de la parte vibrante.
X: amplitud de movimiento de la masa del instrumento.
wX: velocidad máxima del instrumento.
W2X: aceleración máxima del instrumento.
Z= X - Y: amplitud relativa del instrumento con respecto a la parte vibrante.
wZ: velocidad relativa máxima del instrumento con respecto a la parte vibrante
W2Z: aceleración relativa máxima del instrumento con respecto a la parte vibrante.
En la mayoría de los problemas se especifican datos del instrumento y mediciones de amplitud, velocidad y aceleración relativas; no obstante en algunos casos se conocen datos referidos al movimiento absoluto del instrumento o de la parte vibrante.
👉Los problemas de práctica son los siguientes:
Un instrumento con masa de 113 Kg se va a utilizar en un sitio donde la aceleración es 15.24 cm/seg2 a una frecuencia de 20 Hz; si el instrumento se propone montar sobre una base flexible de caucho con propiedades: k=2802 N/cm y factor de amortiguamiento de 0.10, determine la aceleración transmitida al instrumento.
Un vibrómetro de amortiguamiento negligible cuya frecuencia natural es 300 cpm se emplea para medir la amplitud de vibración de una máquina que gira a 100 rpm; si el medidor indica una lectura de 2 milésimas de pulgada, determine el desplazamiento, la velocidad y la aceleración de la parte vibrante.
Un fabricante de instrumentos medidores de vibración da las siguientes especificaciones para uno de sus productos; Si el instrumento es utilizado para medir la vibración de una máquina con frecuencia de 30 cps y la lectura correspondiente es de 24 milivoltios, hallar la amplitud rms de la máquina en milésimas de pulgada.
Rango de frecuencia: Respuesta de velocidad entre 10 cps y 1000 cps.
En esta sección se evalúa la respuesta de una vibración libre que nos permita conocer la posición, la velocidad y la aceleración del sistema en cualquier instante de tiempo.
Se estudia la respuesta de los siguientes tipos de movimientos:
Movimiento críticamente amortiguado.
Movimiento sobre-amortiguado.
Movimiento sub-amortiguado y
Movimiento no amortiguado.
Al terminar este capítulo se espera que el estudiante comprenda y explique el comportamiento de cada uno de estos casos de movimiento en función de las propiedades intrínsecas del sistema tales como: masa, rígidez, coeficiente de amortiguamiento, factor de amortiguamiento, frecuencia natural, frecuencia de amortiguamiento y decremento logarítmico.
Me complace compartir con ustedes un enlace donde hallarán un PPT que resume el capítulo.
Luego de revisar el recurso, les recomiendo actualizar o completar los apuntes de la clase dando una lectura analítica del mismo material en el libro de texto; no olviden comentar, discutir, explicar, organizar, clasificar el material didáctico para mejorar el porcentaje de aprendizaje obtenido.
En este momento usted debe haber asimilado en gran medida el tema; no obstante, para afianzar y ampliar lo aprendido les propongo ver detenidamente el siguiente video, en el cual encontrarán también la respuesta de una vibración forzada armónicamente:
Además del amortiguamiento viscoso, la fricción seca que se manifiesta cuando un cuerpo experimenta un movimiento relativo con respecto a otro produce también una vibración transitoria debido precisamente al roce entre las superficies de contacto; en este caso se observa una reducción lineal en la amplitud de movimiento a diferencia de la reducción logarítmica que tiene lugar en los sistemas con amortiguamiento viscoso.
A continuación les detallo la guía de lectura obligatoria en el libro de texto, la cual debe estar precedida por la asistencia a la clase presencial y la correspondiente organización y redacción de los apuntes tomados:
Capítulo 2. Vibración libre de sistemas de 1 GDL.
2-1 Introducción.
2.2 Vibración libre de un sistema traslacional no-amortiguado: lectura de repaso y comprensiva de los ejemplos: 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5.
2.3 Vibración libre de un sistema torsional no-amortiguado: lectura de repaso.
2.6 Vibración libre con amortiguamiento viscoso incluyendo una lectura comprensiva de los ejemplos: 2.10, 2.11, 2.12
2.9 Vibración libre con amortiguamiento de Coulomb incluyendo lectura comprensiva de los ejemplos: 2.14 y 2.15
Después de ejecutar las actividades didácticas sugeridas deben proceder con la Asignación # 2 que consiste en resolver los siguientes problemas del libro de texto: 2.102, 2.104, 2.105, 2.119, 2.140, 2.141, 2.143, 2.148 y 2.149, los cuales deben ser entregados en el formato ya especificado el día lunes 2 de octubre en el aula de clases.
El aprendizaje de nuevos conocimientos siempre ha sido un reto para todos en cualquier ámbito académico, personal, social o profesional.
Comparto esta imagen que se explica por sí sola.
Sugiero suscribirse, empoderarse o ubicarse en el nivel más inferior para lograr aprendizajes significativos, profundos y duraderos.
El propósito de esta asignación es que ustedes, estudiantes, apliquen los conceptos e ideas sobre el modelaje físico y matemático de vibraciones mecánicas lineales de 1 y 2 GDL; en el caso de sistemas con 1 GDL, deben expresar la ecuación de movimiento y evaluar la frecuencia natural, en tanto que en los sistemas con 2 o más GDL, solamente tienen que formular el modelo matemático lineal.
Antes de resolver los problemas de tarea les recomiendo revisar los apuntes, los recursos compartidos y leer los ejemplos siguientes del capítulo 1 en el libro de texto: 1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 y 12.
Los problemas de tarea son los siguientes:
Capítulo 1: Problemas 3, 4, 9, 18, 49, 53.
Capítulo 5: Problemas 5, 32, 37 y 54. Recuerden que aunque el enunciado del problema pida calcular la masa equivalente o la rigidez equivalente, por ahora sólo deben formular el modelo matemático, es decir las ecuaciones de movimiento.
Esta asignación debe entregarse en grupos de 5 estudiantes el día lunes 4 de septiembre en el aula de clases.
Les recuerdo entregar en hojas blancas 8.5 x 11, con su hoja de presentación e incluyendo el enunciado de cada problema, el diagrama o esquema y la solución respectiva.
A continuación un vídeo que introduce el tema principal de esta asignación:
Echemos un repaso al proceso de linealización del modelo matemático:
Revisemos un problema resuelto completo con 2 GDL:
