INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE PURÍSIMA DEL RINCÓN

INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

NOVENO SEMESTRE

INGENIERÍA DEL MANTENIMIENTO

FALLA POR FATIGA ESTRUCTURAL

 

RODRÍGUEZ ESPINOZA JUAN PABLO

SALDAÑA ALDANA LUIS ALBERTO

ING. EDUARDO TOPETE GÓMEZ

PURÍSIMA DEL RINCÓN, GTO. 26-AGOSTO-2015

Índice de Contenido

Introducción 1. Vibraciones mecánicas 1.1 Trabajos expuestos a vibraciones 1.2 Máquinas, herramientas o vehículos que las originan 1.3 Clasificación de las vibraciones 1.4 Causas que generan las vibraciones 1.5 Efectos de las vibraciones 1.6 Equipos para medir vibraciones 1.7 Criterios para evitar las vibraciones Conclusión Referencia Bibliográfica

Introducción

En este trabajo se explica el motivo por el cual las vibraciones mecánicas son ocasionadas por la maquinaria de las industrias. Para estos motivos los ingenieros deben ser capaces de trabajar cobre ellas, calcularlas, medirlas y analizar el origen de cada una de ellas y aplicar el mantenimiento o la reparación correcta para eliminarlas y mantener la maquinaria en buen estado, para evitar estas vibraciones y que se presenten anomalías en un futuro.

Introducción

El fenómeno de las vibraciones siempre debe ser tenido en cuenta, para el diseño, la producción y el empleo de maquinaria y equipos, por lo cual esto ayuda a la sociedad y la industria para un gran desarrollo tecnológico sin tener problemas continuos cuando se ponga en marcha las máquinas y quipos.

1. Vibraciones mecánicas Una vibración mecánica es el movimiento de una

partícula o cuerpo que oscila alrededor de una posición de equilibrio. La mayoría de las vibraciones en máquinas y estructuras son indeseables debido al aumento de los esfuerzos y a las pérdidas de energía que las acompañan.

1. Vibraciones mecánicas

Las vibraciones se caracterizan por su frecuencia y por su amplitud;  la frecuencia es el número de veces por segundo que se realiza el  Ciclo completo de oscilación y se mide en Hercios (Hz) o ciclos por Segundo.

1.1 Trabajos expuestos a vibraciones Las vibraciones son comunes a muchas operaciones laborales y domésticas, sin

embargo, no se les da la importancia que merecen, como generadoras que son de numerosos daños al organismo. Entre las principales, se destacan:

Aserraderos, ebanisterías, carpinterías y afines.

Construcción.

Demoliciones.

Fundición.

Industria petrolera (sísmica, perforación y producción).

Metalmecánica.

Minería (subterránea y a cielo abierto)

Molinería

Movimiento de tierras.

1.1 Trabajos expuestos a vibraciones

Odontología

Obras civiles.

Obras de urbanismo.

Perforación de pozos.

Petróleos.

Plásticos.

Prefabricados.

Tamizaje o zarandeo

Textiles.

Transportes.

1.2 Máquinas, herramientas o vehículos que las originan Alta frecuencia (20 – 1000 Hz): Herramientas manuales rotativas o

alternativas, eléctricas y neumáticas, o percutoras tales como: molinos, pulidoras, lijadoras, motosierras, martillos picadores, rompe hormigón, martillos neumáticos, taladros, caladoras, sierras,  remachadoras.

Baja frecuencia (1-20 Hz): Vehículos de transporte para pasajeros  y/o mercancías, Vehículos industriales (montacargas, carretillas,  etc.), puente-grúas, trenes, tractores y maquinaria agrícola, maquinaria y vehículos de obras públicas.

Muy baja frecuencia (menos de 1 Hz): Aviones, trenes, barco, automóviles.

1.3 Clasificación de las vibraciones Vibración libre: es cuando un sistema vibra debido a una excitación instantánea.

Vibración forzada: es cuando un sistema vibra debida a una excitación constante.

Vibración amortiguada: es cuando la vibración de un sistema es disipada.

Vibración no amortiguada: es cuando la disipación de energía se puede disipar para su estudio.

1.3 Clasificación de las vibraciones

Las vibraciones generadas en las máquinas son principalmente rotativas y reciprocantes. Esas vibraciones y esfuerzos son transmitidos por los rodamientos y/o cojinetes antifricción, a la carcasa, y de allí a sus bases y cimentación. La Vibración es la energía producida por medio de un defecto mecánico en la máquina. Vibración no es la causa del problema, es un síntoma.

1.3 Clasificación de las vibraciones

Las vibraciones mecánicas suelen ocurrir al separar al sistema de una posición de equilibrio. El sistema tiende a retornar a la posición de equilibrio bajo la  acción de fuerzas restauradoras, bien fuerzas elásticas en el caso de muelles, o bien fuerzas gravitacionales como en el caso del péndulo.

1.4 Causas que generan las vibraciones

Vibración debida al desbalance:

El desbalance de un rotor saliente a menudo tiene como resultado una gran amplitud de la vibración en sentido axial, al mismo tiempo que en sentido radial.

1.4 Causas que generan las vibraciones

Vibración debida a la falta de alineación:

La falta de alineamiento, aun con acoplamientos flexibles, produce fuerzas tanto radiales como axiales que, a su vez, producen vibraciones radiales y axiales.

1.4 Causas que generan las vibraciones

Vibración debida a excentricidad:

La excentricidad es en realidad una fuente común de desbalances, y se debe a un mayor peso de un lado del centro de rotación que del otro.

1.4 Causas que generan las vibracionesVibración de elementos rodantes defectuosos:

Los rodamientos no fallan prematuramente a menos que alguna otra fuerza actúe sobre ellos; y tales fuerzas son generalmente las mismas que ocasionan vibración.

Causas comunes de fallas en los rodamientos de elementos rodantes:

Carga excesiva

Falta de alineamiento

Defectos de asientos del eje y/o de las perforaciones en el alojamiento

Montaje defectuoso

Ajuste incorrecto

Lubricación inadecuada o incorrecta

Sellado deficiente

Falsa brinelación (Deformación bajo carga)

Corriente eléctrica

1.4 Causas que generan las vibraciones

Vibración debida a rodamiento de chumaceras defectuosos:

Elevados niveles de vibración, ocasionados por rodamientos de chumacera defectuosos, son generalmente el resultado de una holgura excesiva (causada por desgaste debido a una acción de barrido o por erosión química), aflojamientos mecánicos (metal blanco suelto en el alojamiento), o problemas de lubricación.

1.4 Causas que generan las vibraciones Vibración debida al aflojamiento mecánico:

El aflojamiento mecánico y la acción de golpeo (machacado) resultante producen vibración.

La vibración característica de un aflojamiento mecánico es generada por alguna otra fuerza de excitación, como un desbalance o una falta de alineamiento. Sin embargo, el aflojamiento mecánico empeora la situación, transformando cantidades relativamente pequeñas de desbalance o falta de alineamiento en amplitudes de vibración excesivamente altas. Corresponde por lo tanto decir que el aflojamiento mecánico permite que se den mayores vibraciones de las que ocurrirían de por sí, derivadas de otros problemas.

1.4 Causas que generan las vibraciones

Vibración debida a las bandas de accionamiento:

Las bandas de accionamiento del tipo en "V" gozan de mucha popularidad para la transmisión del movimiento puesto que tiene una alta capacidad de absorción de golpes, choques y vibraciones.

La frecuencia de vibración de las bandas es el factor clave en la determinación de la naturaleza del problema. Si la banda está sencillamente reaccionando a otra fuerza de alteración, tales como desbalance o excentricidad en las poleas, la frecuencia de vibración de la banda será muy probablemente igual a la frecuencia alterante.

1.4 Causas que generan las vibraciones

Vibración debida a problemas de engranaje:

La vibración que resulta de problemas de engranaje es de fácil identificación porque normalmente ocurre a una frecuencia igual a la frecuencia de engrane de los engranajes, es decir, la cantidad de dientes del engranaje multiplicada por las rpm del engranaje que falla.

1.4 Causas que generan las vibraciones

Vibración debida a fallas eléctricas:

Este tipo de vibración es normalmente el resultado de fuerzas magnéticas desiguales que actúan sobre el rotor o sobre el estator. Dichas fuerzas desiguales pueden ser debidas a:

Rotor que no es redondo

Chumaceras del inducido que son excéntricas

Falta de alineamiento entre el rotor y el estator; entrehierro no uniforme

Perforación elíptica del estator

Devanados abiertos o en corto circuito

Hierro del rotor en corto circuito

1.4 Causas que generan las vibraciones

Las vibraciones ocasionadas por los problemas eléctricos responden generalmente a la cantidad de carga colocada en el motor. A medida que se modifica la carga, la amplitud y/o las lecturas de fase pueden indicar cambios significativos. Esto explica por qué los motores eléctricos que han sido probados y balanceados en condiciones sin carga muestran cambios drásticos de los niveles de vibración cuando vuelven a ser puestos en servicio.

1.5 Efectos de las vibraciones

Los efectos más usuales son:

Traumatismos en la columna vertebral.

Dolores abdominales y digestivos.

Problemas de equilibrio.

Dolores de cabeza.

Trastornos visuales.

De acuerdo con la frecuencia de la vibración, pueden ocasionar los siguientes efectos sobre el organismo:

Alta frecuencia:

Trastornos osteo-articulares identificables radiológicamente, tales como:

Artrosis del codo

Lesiones de muñeca

Afecciones de la mano, calambres, trastornos de la sensibilidad. Expresión vascular manifestada por crisis del tipo de dedos muertos.

Aumento de la incidencia de enfermedades estomacales.

Baja frecuencia:

Lumbalgias, hernias.

Síntomas neurológicos: variación del ritmo cerebral, alteraciones del equilibrio.

Trastornos de visión por resonancia

Muy baja frecuencia:

Estimulación del laberinto del oído interno.

Trastornos del sistema nervioso central.

Mareos y vómitos (el mareo del viajero)

1.6 Equipos para medir vibraciones

Transductor o acelerómetro.

Integrador de la señal del acelerómetro.

Analizador de frecuencias.

1.7 Criterios para evitar las vibraciones

Evitar la generación de vibraciones ocasionadas por desgaste de superficies, holguras, rodamientos desgastados o averiados, giro de ejes, desbalanceo dinámico de piezas de giro, entre otras.

Diseño ergonómico de las herramientas.

Adquirir herramientas y equipos de vibración reducida.

Desfasar o desintonizar las vibraciones, modificando la frecuencia de resonancia por variación de masa o rigidez de partes.

Mandos o controles a distancia o de control remoto.

Sistema de suspensión de vehículos, en buen estado.

1.7 Criterios para evitar las vibraciones Superficies de rodadura sin discontinuidades.

Se puede atenuar la transmisión de la vibración al hombre, interponiendo materiales aislantes y/o absorbentes de la vibración entre la fuente o sitio en que se genera y el receptor o trabajador.

Instalar plataformas o sillas, según el caso, con sistemas amortiguados para el trabajador.

Instalar columpios, tapetes, plataformas amortiguantes.

Estructuras independientes o discontinuas.

Uso de guantes, cinturones, plantillas de calzado y muñequeras antivibración.

Establecer procedimientos para mantener calientes las manos del trabajador.

Conclusión Las vibraciones mecánicas en las maquinarias, equipos e

instalaciones pueden producir daños severos a la integridad del ser humano como a la misma máquina y equipos, causando fallas en su estructura por lo cual puede causar paros en el servicio que se brinda y en los seres humanos causar enfermedades crónicas con el paso del tiempo.

En este trabajo se explican cuáles son las causas que originan las vibraciones mecánicas en las máquinas, elementos como son los rodamientos, chumaceras o las cuales pueden ser del tipo eléctrico; y cuáles son los efectos sobre el personal encargado de los equipos de la empresa donde se encuentren.

Conclusión Las vibraciones mecánicas pueden ser corregidas o ser

disminuidas, para que la integridad de las personas que hacen uso de la maquinaria que presenta este tipo de fenómeno no sea afectada, ya que estas pueden ser trasmitidas al operador y causar efectos nocivos para su salud, estas se pueden reducir estableciendo programas adecuados de mantenimiento para los dispositivos e instalaciones donde se encuentre. Por estas razones es conveniente mantener en buen estado los equipos para tratar de evitar que se presente este tipo de fenómeno.