2 analisis de vibracion parte 2
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TEMA 4DINAMICA VIBRATORIA
INSTRUCTOR:HENRY J. ESPINOZA BEJARANO (Dr. – Ing)
RAFIKI
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Dinámica vibratoria
Dinámica vibratoria:Sistema equivalente de vibración
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La vibración en sistemas mecánicos envuelve la conversión periódica de energía. Energíapotencial a energía cinética y viceversa.
Ejemplo el péndulo
Dinámica vibratoria: Vibraciones libres
El sistema de rotación del rotor envuelve la conversión de energía cinética del movimientoa energía potencial de varios componentes elásticos
Dinámica vibratoria: Vibraciones libres
La energía se almacena temporalmente en:La deflexión del rotor.Deflexión de los cojinetes.Deformación de la carcasa de la maquina.Deflexión de cualquier sistema de tuberías acoplado a la máquinaDeflexión del sistema de fundación
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En la vibración libre, la energía es suministrada por la fuerza que causa el desequilibrioinicial. Esto es equivalente a un impulso
Dinámica vibratoria: Vibraciones libres
Dinámica vibratoria: Vibración libre sinamortiguamiento
Cuando un sistema mecánico se desplaza de su posición de equilibrio y luego se suelta,oscila (vibra) a una frecuencia que se denomina “FRECUENCIA NATURAL”
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Dinámica vibratoria: Vibración libre conamortiguamiento
Dinámica vibratoria: Vibración libre conamortiguamiento
Efecto del amortiguamiento en la vibración armónica simple
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Dinámica vibratoria: Vibración libre conamortiguamiento
Cuando un sistema mecánico sub-amortiguado se desplaza de su posición de equilibrio yluego se suelta, oscila (vibra) a una frecuencia que se denomina “FRECUENCIA NATURALAMORTIGUADA”
Dinámica vibratoria: Vibraciones libresamortiguada
En la vibración libre amortiguado, después que el sistema se libera, continua vibrandohasta que la vibración decae o es re-excitada.
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Dinámica vibratoria
Comportamiento integral de los sistemas mecánicos
Las VIBRACIONES FORZADAS son causadas por una fuerza periódica que actúa a travésde la rigidez dinámica del rotor.
Dinámica vibratoria: vibraciones forzadas
La RIGIDEZ DINÁMICA es una combinación de varios soportes rígidos parecido aresortes y los efectos dinámicos de masas y amortiguamiento
Cambios en la fuerza actuante o en la Rigidez producen cambios en la vibración.
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Las VIBRACIONES FORZADAS las frecuencias de vibración dependen solo de lafrecuencia de la fuerza de excitación del sistema.
La frecuencia de vibración puede ser completamente independiente de la frecuencianatural del sistema.
Dinámica vibratoria: vibraciones forzadasEjemplo de vibración forzada es el desbalance
Para una fuerza de entrada de amplitud constante, la respuesta del sistemapermanece a amplitud constante y no decae con el tiempo
Cuando la frecuencia de excitación esta cerca de la natural del sistema mecánico, larespuesta de la amplitud de la vibración puede ser altamente amplificada
En este fenómeno se conoce como RESONANCIA
Dinámica vibratoria: resonancia
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CASO PUENTE
Dinámica vibratoria: resonancia
RESONANCIA VIENTO – PUENTE TOCOMA
Dinámica vibratoria: resonancia
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RESONANCIA VIENTO – PUENTE TOCOMA
Dinámica vibratoria: resonancia
RESONANCIA VIENTO – PUENTE TOCOMA
Dinámica vibratoria: resonancia
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En los sistemas de rotor, la fuerza causada por un desbalance produce una frecuencia deexcitación que es igual a la velocidad del rotor.
Cuando la velocidad esta cerca de la frecuencia natural del sistema, la amplitud seincrementará
Dinámica vibratoria: velocidades críticas
A la frecuencia natural, el rotor alcanzaráuna VELOCIDAD CRITICA, donde lafrecuencia alcanza el máximo valor
Cuando la velocidad de la maquinasobrepasa la frecuencia natural, la amplituddecrece.
Velocidades críticas y rigidez de los soportesdel eje
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TEMA 5FASE
INSTRUCTOR:HENRY J. ESPINOZA BEJARANO (Dr. – Ing)
RAFIKI
La frecuencia y amplitud son dos buenos y útiles parámetros, pero la vibración no ocurrede forma aislada
Fase: Introducción
Generalmente existe una causa raíz que produce la vibración en las máquinas, y elanalista debe identificar esa causa. Normalmente es difícil usando solo la amplitud yfrecuencia
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Fase: Introducción
Una parte de la información que suele ser útil es la diferencia de tiempo o fase entreeventos
Si nosotros conocemos el tiempo entre la causa raíz y su efecto, podemos utilizar nuestrosconocimientos del comportamiento del rotor para deducir la posible causa de lo queestamos midiendo.
Una parte de la información que suele ser útil es la diferencia de tiempo o fase entreeventos
Fase: Introducción
Una parte de la información que suele ser útil es la diferencia de tiempo o fase entreeventos
Si nosotros conocemos el tiempo entre la causa raíz y su efecto, podemos utilizar nuestrosconocimientos del comportamiento del rotor para deducir la posible causa de lo queestamos midiendo.
Una parte de la información que suele ser útil es la diferencia de tiempo o fase entreeventos
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DEFINICIONEs una medida de la diferencia de tiempo entre dos ondas sinusoidales.
Aunque la fase es una diferencia de tiempo, siempre se mide en términos de ángulo, engrados o radianes.
Fase: Definición
LA DIFERENCIA en fase entre dos formas de onda sellama DESFASE.
Un desfase de 360 grados es un retraso de un ciclo oun período completo de la onda.
Un desfase de 90 grados es un desplazamiento de ¼del periodo de la onda, etc
En el ejemplo, la curva A se encuentra desplazada 90 grados con respecto a la curva B.
Eso es un retraso de tiempo de ¼ del período de la onda.
También se podría decir que la curva A tiene un avance de 90 grados.
Fase: Interpretación
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Un ejemplo sencillo es un par de péndulos. Cuando se establecen de manera que hacenpivotar al unísono, que se dice que están "en fase", como se muestra en la Figura 1A, y siestán configurados para hacer pivotar en oposición, que están "fuera de fase" como semuestra en la Figura 1B.
Fase: Interpretación
Figura 1A Figura 1B
FRECUENCIASi los péndulos están moviéndose a la misma frecuencia, entonces su diferencia de faseserá siempre el mismo. Si no, la diferencia de fase va a cambiar con el tiempo.Normalmente cuando se habla de fase, nos limitamos a una sola frecuencia y si elmovimiento o vibración está en un estado de equilibrio, la fase no va a cambiar con eltiempo.
Fase: Interpretación
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FRECUENCIAExisten infinitas condiciones de desfase
Fase: Interpretación
Fase de A= 0° Fase de B = 90° Fase de A= 0° Fase de B = 270°
Por ejemplo, si una máquina con un rotor en voladizo está vibrando excesivamente a suvelocidad de rotación, la vibración podría tener varias causas diferentes:• Desbalanceo• Bamboleo• DesalineaciónObservación de la fase en dos puntos en los lados opuestos del acoplamiento puedeayudar a diferenciar el problema real.
Fase: Interpretación e importancia
La desalineación angular causamovimiento axial en desfase con la
rotación del eje
Un rotor en voladizo con desbalancecausa movimiento vertical y lateral que
esta en fase con la rotacion del eje
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La vibración en el lugar origen del problema en un maquina siempre aparece temprano.A medida que la vibración se propaga mas lejos de la fuente, experimenta mayorestiempos de retraso o retraso de fase.Generalmente, mientras mayor alejado de la fuente este, mayor será el retraso de fase.Por lo tanto midiendo la fase relativa entre diferentes posiciones axiales en la máquina yobservando la señales iniciales, se puede determinar el origen del problema
Fase: Interpretación e importancia
Una maquina sana puede operar y vibrar con un patrón repetitivo todo los días.Después que el patrón de vibración característico de una máquina es conocida(incluyendo cargas y otros factores), los cambios en el patrón indica que algo malo estapasandoLos cambios de fase, amplitud y frecuencia son importes para indicar que algo estapasando
Fase: Interpretación e importancia
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Fase: Medición de la fase
MEDICIÓN DEL ÁNGULO DE FASE
La Fase se puede medir con referencia a un momento determinado. Un ejemplo de estoes la fase de un componente desbalanceado en un rotor con referencia a un punto fijoen el rotor, tal como una muesca
Fase: Medición de la fase
MEDICIÓN DE RPM Y ÁNGULO DE FASEKEYPHASOR
La técnica de KEYPHASOR consiste en medir un pulso cada vez que el eje da unavuelta o resolución. El tiempo entre el pulso y pulso da como resultado la velocidad enRPM
SISTEMA PROBETA EDDY/PROXIMITOR: Acondicionando este sistema de detección a la técnica deKEYPHASOR, se pueden medir RPM y ángulo de fase.
Estos pulsos se generan mediante una muesca o proyección que se le hace al eje en una forma axial.
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Fase: Medición de la fase
ENCODER
1. Usan sistema un disco a través del cual se emite de luz led que es recibida por fotorrecectores2. Utilizan un emisor receptor de luz, para general los pulsos, requieren de una cinta reflexiva tipo
adhesiva que se le pega al eje en una forma axial.
Fase: Medición de la fase
RECOMENDACIÓN DE INSTALACIÓN DE KEYPHASOR
• Considerar la longitud axial de la marca de referencia (mueca o proyección), debido a laexpansión o crecimiento térmico del rotor, lo cual puede dar lugar a que la marca dereferencia pueda desplazarse y quedar fuera del área de observación de la probeta odetector Eddy.
• La mueca debe tener una profundidad de 1/8” o 3 milímetros y un diámetro igual a una vezy media el diámetro de la probeta.
• Si la marca de referencia es una muesca, el entre-hierro inicial del detector o probeta Eddydebe fijarse observando la superficie normal del eje.
• Si la marca de referencia es una proyección, el entre-hierro inicial del detector o probetaEddy debe fijarse observando la proyección.
• Si no se dispone de una muesca o de una proyección, entonces se podría utilizar un TransductorÓptico. Este deberá observar o detectar un pedazo de cinta o tape reflexivo.
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Fase absoluta
ÁNGULO DE FASE ABSOLUTO:El ángulo de Fase absoluto se define como el número de grados de rotación del eje desde el pulso delKEYPHASOR (factor de referencia) hasta el primer pico positivo de la señal de vibración filtrada a IXdividida por el periodo.
El primer pico positivo de la señal de vibración representa el momento en el cual el eje ha sufrido su máximadeflexión hacia el detector de vibración.
∅ = − ( )( ) ∗ 360( )Ejercicio: ¿Cuál es el desfase de la señal de lafigura?
Fase absoluta y señal armónica
ÁNGULO DE FASE ABSOLUTO:En la figura una señal no filtrada, es descompuesta en sus dos primera armónicas 1X y 2X.
La señal se observa que es armónica porque el punto de disparo ocurre en el mismo lugar delciclo
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Fase absoluta y señal no armónica
ÁNGULO DE FASE ABSOLUTO DE SEÑAL NO ARMÓNICA:
En la figura se observa que el ángulo de fase en dos ciclos consecutivos son diferentes, lo cualdemuestra que la señal no es harmónica
El análisis de fase absoluto no se puede utilizar para señales de vibración, cuando sus frecuenciasno son múltiplos de la velocidad de rotación (La señal no es 1X, 2X, 3X, etc.)
FASE RELATIVA:Es la diferencia de eventos de diferentes señales de vibración.Por ejemplo la diferencia de fase entre las señales de vibración medida en los cojinetesde apoyo de los ejes que están acoplados, permite identificar si el problema devibración se debe a desbalanceo o desalineación
Fase relativa
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Antes de alinear un acople: La fase relativa del componente axial 1x en el rodamiento aun lado del acoplamiento en comparación con el rodamiento del otro lado será 180grados.
Después de alinear la máquina , habrá que repetir la medición para ver si loscomponentes axiales 1x a fase opuesta se redujeron de manera significativa.
La medición de vibración es un chequeo y una verificación del trabajo de alineación, y esun chequeo mucho más sensitivo, que el que permiten los métodos convencionales dealineación.
Fase relativa y la alineación
La mejor manera de hacer las mediciones es con un analizador a dos canales, midiendoal mismo tiempo las dos señales axiales.
Con esta técnica no se requiere un tacómetro u otro disparador de referencia de fase.
También se puede hacer la medición con un analizador a un canal, si el analizador estadisparado desde un pulso de tacómetro que se tomó de algún lugar en la flecha.
Cada medición esta hecha con referencia al tacómetro y la fase relativa está calculadapor el software.
Medición de la fase relativa