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.

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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