Vibraciones Mecánicas: un enfoque Teórico-Práctico
El libro Vibraciones mecánicas: un enfoque teórico práctico, es el resultado del trabajo continuo en el tema de las vibraciones mecánicas en la Universidad Tecnológica de Pereira. La idea central es la fundamentación en problemas y temas en el campo de las vibraciones mecánicas de estudiantes y prof...
- Autores:
-
Quintero Riaza, Héctor Fabio
López López, Juan Fernando
- Tipo de recurso:
- Book
- Fecha de publicación:
- 2016
- Institución:
- Universidad Tecnológica de Pereira
- Repositorio:
- Repositorio Institucional UTP
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
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- Palabra clave:
- 620 - Ingeniería y operaciones afines
Vibraciones mecánicas
Máquinas eléctricas rotatorias
Vibración – Medición
Vibraciones – Ingeniería
Acelerómetros
Maquinaria en la industria
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El libro Vibraciones mecánicas: un enfoque teórico práctico, es el resultado del trabajo continuo en el tema de las vibraciones mecánicas en la Universidad Tecnológica de Pereira. La idea central es la fundamentación en problemas y temas en el campo de las vibraciones mecánicas de estudiantes y profesionales de la Ingeniería Mecánica y afines. En el libro se presenta, en primera instancia, la formulación de los modelos que describen el comportamiento de un sistema mecánico, de uno o varios grados de libertad, bajo la vibración libre y forzada. También se analiza como relacionar las propiedades del sistema con los parámetros asociados al modelo definido. En estos modelos se analiza como la frecuencia de la perturbación que genera la vibración, incluye en la amplitud de la respuesta del sistema. Aparte de esta formulación teórica, se describe cómo utilizar el análisis de la señal de vibración en una máquina, para identificar los diferentes tipos de fallas, basado en las diferentes características de la señal procesada. Finalmente, se presenta un estudio relacionado con el procesamiento de la señal de la vibración, y las características de los principales sensores utilizados para la medición de la vibración. |
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Quintero Riaza, Héctor FabioLópez López, Juan Fernando2024-01-25T13:15:01Z2024-01-25T13:15:01Z2016El libro Vibraciones mecánicas: un enfoque teórico práctico, es el resultado del trabajo continuo en el tema de las vibraciones mecánicas en la Universidad Tecnológica de Pereira. La idea central es la fundamentación en problemas y temas en el campo de las vibraciones mecánicas de estudiantes y profesionales de la Ingeniería Mecánica y afines. En el libro se presenta, en primera instancia, la formulación de los modelos que describen el comportamiento de un sistema mecánico, de uno o varios grados de libertad, bajo la vibración libre y forzada. También se analiza como relacionar las propiedades del sistema con los parámetros asociados al modelo definido. En estos modelos se analiza como la frecuencia de la perturbación que genera la vibración, incluye en la amplitud de la respuesta del sistema. Aparte de esta formulación teórica, se describe cómo utilizar el análisis de la señal de vibración en una máquina, para identificar los diferentes tipos de fallas, basado en las diferentes características de la señal procesada. Finalmente, se presenta un estudio relacionado con el procesamiento de la señal de la vibración, y las características de los principales sensores utilizados para la medición de la vibración.Vicerrectoría de Investigaciones, Innovación y Extensión.ÍNDICE CAPÍTULO UNO ..................................................................................................... 13 1. Introducción ...................................................................................................... 15 1.1 Definición de vibración .................................................................................... 15 1.2 Análisis de la señal de vibración ....................................................................... 16 1.3 Tipos de vibración ............................................................................................. 23 1.4 Las vibraciones en las máquinas ....................................................................... 25 1.5 La vibración en estructuras y edificios.............................................................. 25 1.6 Las vibraciones en humanos.............................................................................. 25 1.7 Las vibraciones como técnica de mantenimiento.............................................. 26 1.8 Funciones periódicas ......................................................................................... 28 1.9 Representación vectorial y mediante números complejos................................. 39 1.10 Medición de parámetros .................................................................................... 40 1.11 Ejercicios ........................................................................................................... 44 CAPÍTULO DOS ...................................................................................................... 49 2. VIBRACIONES LIBRES.................................................................................. 51 2.1 Conceptos básicos de vibración libre ................................................................ 51 2.2 Vibración libre sin amortiguamiento ................................................................. 51 2.3 Métodos energéticos.......................................................................................... 63 2.4 Método de Rayleigh........................................................................................... 69 2.5 El elemento resorte ............................................................................................ 82 2.6 Vibración libre amortiguada .............................................................................. 90 2.7 Medición experimental de las constantes del sistema ....................................... 95 2.8 Energía disipada en amortiguamiento viscoso .................................................. 99 2.9 Amortiguamiento libre con fricción de Coulomb.............................................. 106 2.10 Ejercicios........................................................................................................... 110 CAPÍTULO TRES..................................................................................................... 127 3. VIBRACIÓN FORZADA ................................................................................. 129 3.1 Vibración armónica forzada............................................................................... 129 3.1.1 Formulación de Newton .............................................................................. 129 3.1.2 Teorema de energía...................................................................................... 133 3.2 Respuesta de un sistema no amortiguado ante una fuerza armónica................ 139 3.3 Masa desbalanceada ......................................................................................... 141 3.4 Cabeceo en un eje ............................................................................................. 145 3.5 Movimiento de la base...................................................................................... 151 3.6 Fuerza transmitida ............................................................................................ 158 3.7 Vibración forzada con amortiguamiento de Coulomb...................................... 159 3.8 Instrumentos para la medición de la vibración................................................. 162 3.9 Ejercicios.......................................................................................................... 166 CAPÍTULO CUATRO .............................................................................................. 177 4. VIBRACIÓN EN SISTEMAS DE VARIOS GRADOS DE LIBERTAD......... 179 4.1 Introducción....................................................................................................... 179 4.2 Ecuación diferencial del sistema ....................................................................... 181 4.3 Utilización de las ecuaciones de Lagrange........................................................ 183 4.4 Métodos alternos................................................................................................ 185 4.5 Modo normal de vibración ................................................................................ 188 4.6 Análisis de vibración forzada ............................................................................ 203 4.7 Absorbedores de vibración ................................................................................ 209 4.8 Absorbedores con amortiguamiento .................................................................. 215 4.9 Ejercicios........................................................................................................... 218 CAPÍTULO CINCO.................................................................................................. 231 5. MONITOREO DE VIBRACIONES EN MAQUINARIA INDUSTRIAL...... 233 5.1 Desbalanceo...................................................................................................... 235 5.1.1 Tipos de desbalance ..................................................................................... 235 5.1.2 Formas de balanceo ..................................................................................... 238 5.1.3 Tolerancias y grado de equilibrio................................................................. 262 5.2 Desalineamiento .................................................................................................. 264 5.2.1 Desalineamiento angular ............................................................................. 265 5.2.2 Desalineación paralela................................................................................. 265 5.2.3 Desalineación combinada ............................................................................ 266 5.2.4 Procedimientos de alineación ...................................................................... 266 5.2.5 Niveles permisibles...................................................................................... 282 5.3 Excentricidad.................................................................................................... 284 5.4 Eje doblado....................................................................................................... 285 5.4.1 Medición de fase axial en cuatro puntos de la chumacera de apoyo del eje 286 5.4.2 Medición de fase radial en los extremos de los apoyos............................... 286 5.5 Resonancia........................................................................................................ 287 5.6 Soltura mecánica............................................................................................... 289 5.6.1 Soltura mecánica tipo A............................................................................... 289 5.6.2 Soltura mecánica tipo B............................................................................... 290 5.6.3 Soltura mecánica tipo C............................................................................... 290 5.7 Roce del rotor ...................................................................................................... 291 5.8 Vibración en cojinetes.......................................................................................... 291 5.8.1 Problemas por desgaste o juego................................................................... 292 5.8.2 Inestabilidad por giro de aceite.................................................................... 292 5.8.3 Inestabilidad por latigazo de aceite (giro por fricción o histéresis)............. 293 5.9 Vibración en rodamientos.................................................................................... 294 5.9.1 Evolución de daño en los rodamientos........................................................ 295 5.9.2 Frecuencias generadas por lubricación inadecuada..................................... 297 5.10 Fuerzas hidráulicas y aerodinámicas................................................................. 298 5.10.1 Paso de álabe ............................................................................................. 298 5.10.2 Turbulencia de flujo................................................................................... 298 5.10.3 Cavitación.................................................................................................. 298 5.11 Engranajes........................................................................................................ 299 5.11.1 Desgaste del diente .................................................................................... 299 5.11.2 Carga del diente ......................................................................................... 300 5.11.3 Excentricidad del engranaje y juego entre los dientes............................... 300 5.11.4 Desalineación............................................................................................. 301 5.11.5 Diente agrietado o roto .............................................................................. 301 5.11.6 Soltura del rodamiento............................................................................... 301 CAPÍTULO SEIS ...................................................................................................... 303 6. PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL DE VIBRACIÓN.................................. 306 6.1 Acelerómetros.................................................................................................... 308 6.2 Unidades............................................................................................................ 309 6.3 Ventanas............................................................................................................. 310 6.4 Promedios.......................................................................................................... 313 6.5 Líneas de resolución .......................................................................................... 314 6.6 Tiempo de adquisición....................................................................................... 314 6.7 Filtro antialiasing............................................................................................... 314 6.8 Análisis de envolvente, peak value, spike energy.............................................. 314 6.8.1 Análisis de envolvente................................................................................ 315 6.8.2 Peak value................................................................................................... 316 6.8.3 Spike energy............................................................................................... 316 6.9 Transformada de Fourier ................................................................................... 317 6.10 Otras características de procesamiento.............................................................. 318 6.10.1 Transformada Wavelet.............................................................................. 318 6.10.2 Análisis Cepstrum..................................................................................... 319 6.10.3 Distribución Wigner Ville......................................................................... 319 6.10.4 Distribución Choi Williams...................................................................... 320 6.11 Clasificación e inteligencia artificial.................................................................. 320 6.12 Pronóstico de falla ............................................................................................. 322 6.13 Análisis modal ................................................................................................... 324 6.13.1 Martillo de impacto .................................................................................. 325 6.13.2 Decremento aleatorio (RD)...................................................................... 326 6.13.3 Descomposición exponencial complejo o método Prony......................... 329 6.13.4 Método de Ibrahim en el dominio de tiempo (ITD)................................. 330 6.13.5 Diagrama de estabilización ...................................................................... 332 6.14 Ejemplos............................................................................................................ 334 Referencias ................................................................................................................ 347352 Páginasapplication/pdfhttps://doi.org/10.22517/9789587227529978-958-722-752-9Universidad Tecnológica de Pereira978-958-722-260-9Repositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homehttps://hdl.handle.net/11059/14910spaUniversidad Tecnológica de PereiraPereiraTrabajos de investigaciónADAMS, M. L. Rotating Machinery Vibration from Analysis to Troubleshooting, CRC Press, USA 2010.BENTLY, D., HATCH, C. T., GRISSOM, B. Fundamentals of Rotating Machinery Diagnostics, Benly Pressurized Bearing Press, Canada, 2002.BRANDT, A. Noise and Vibration Analysis. Wiley & Sons, USA 2010.BROCH, J. T. Mechanical Vibration and Shock Measurements, Bruel & Kjaer. 1980.BUSCARELLO, R. Practical Solutions to Machinery and Maintenance Vibration Problems. Update Intern, USA 1995.CARDONA, S, JORDI, L. Vibracions Mecàniques: Descripció i análisis en l’estudi de vibracions. Salvador Cardona i Foix, España 2006.De SILVA, C. Vibration: Fundamentals and Practice, CRC Press, USA 2000.EISENMANN, R. C., EISENMANN, R. C. jr, Machinery Malfunction Diagnosis and Correction: Vibration Analysis and Troubleshotting for the Process Industries. Prentice Hall, USA 1998.FRISWELL, M. I., PENNY J. E., GARVEY S E., LEES, A. W. Dynamics of Rotating Machines. Cambridge University Press. USA. 2010GAVIRIA, A. Manual de Alineación. Espectrum, Colombia, 2000.GAVIRIA, A. Manual Temas Varios de Análisis de Vibraciones, Espectrum, Colombia, 2000.INMAN, J. D. Engineering Vibration. Ed Prentice Hall, USA 1996.INMAN, J. D., FARRAR, V., LOPES, V., STEFFEN, V., Damage Prognosis for Aerospace, Civil and Mechanical Systems, Wiley & Sons, USA 2005.ISHIDA Y., YAMAMOTO T. Linear and Nonlinear Rotordynamic: A Modern Treatment with Applications. Wiley VCH Verlag, Singapur, 2012KELLY, G. Fundamentals of Mechanical Vibration. Mc Graw Hill, Singapore. 2000.LAZAN, B. J. Damping of Materials and Members in Structural Mechanics. Pergarmon Press, Inglaterra 1968.McCONELL, K. G., VAROTO, P. S. Vibration Testing. Theory and Practice. John Wiley and sons. USA. 2008MOBLEY, R. K. Root Cause Failure Analysis, Newnes Publication, USA 1999.OROZCO, A., QUINTERO, H., CASTELLANOS, G., HENAO, E., LÓPEZ, J.Vibración: Identificación en Línea de Modos Tempranos de Fallas Dinámicas en Máquinas Rotativas. Publiprint, Colombia, 2011PALOMINO, M. La Medición y el Análisis de Vibraciones en el Diagnóstico de Máquinas Rotatorias, Centro de Estudios de Ingeniería y Mantenimiento, Cuba 1997PIOTROWSKI, J. Shaft Alignment Handbook, CRC Press, USA, 2006.RAO, S. Mechanical Vibrations, Prentice Hall, New Jersey 2004.SIKORSKA, J., HODKIEWICZ, M., MA, L. Prognostic modelling options for remaining useful life estimation by industry. Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 25(5), pp. 1803-1836, 2011.THOMPSON, W. Teoría de Vibraciones Mecánicas con Aplicaciones. Ed Prentice Hall. 1996.VANCE, J., ZEIDAN, F., MURPHY, B. Machinery Vibration Rotordynamics, John Wiley & Sons, USA. 2010.Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2620 - Ingeniería y operaciones afinesVibraciones mecánicasMáquinas eléctricas rotatoriasVibración – MediciónVibraciones – IngenieríaAcelerómetrosMaquinaria en la industriaVibraciones Mecánicas: un enfoque Teórico-PrácticoLibrohttp://purl.org/coar/resource_type/c_2f33Textinfo:eu-repo/semantics/bookinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionE6-14-17Pronóstico de fallas en máquinas rotativas con base en modelos matemáticos, caso de estudio: Rodamiento radiales de bolas.ORIGINALVibraciones Mecánicas - un enfoque teórico práctico.pdfVibraciones Mecánicas - un enfoque teórico práctico.pdfapplication/pdf14371914https://repositorio.utp.edu.co/bitstreams/a6beccc4-40ee-4e59-be76-94b005895c80/download079eafc49066705597650f3b98933771MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-814828https://repositorio.utp.edu.co/bitstreams/72a55f4c-a1f0-4eaf-abf2-b61c403eb176/download2f9959eaf5b71fae44bbf9ec84150c7aMD52TEXTVibraciones Mecánicas - un enfoque teórico práctico.pdf.txtVibraciones Mecánicas - un enfoque teórico práctico.pdf.txtExtracted texttext/plain759465https://repositorio.utp.edu.co/bitstreams/ce719848-83ce-4f10-8e9a-5b4af6399770/download72710b5a768dee09138ebfb6bcd87681MD53THUMBNAILVibraciones Mecánicas - un enfoque teórico práctico.pdf.jpgVibraciones Mecánicas - un enfoque teórico práctico.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg8882https://repositorio.utp.edu.co/bitstreams/5d6c0d7e-601a-443a-9e09-9f17a854ed3b/downloade1715ae8da96a6e02781245e2a2705b5MD5411059/14910oai:repositorio.utp.edu.co:11059/149102024-07-09 10:04:14.022https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://repositorio.utp.edu.coRepositorio 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