Ejemplos de vibraciones mecanicas

Tipos de vibraciones mecánicas

La vibración mecánica se define como la medición de un proceso periódico de oscilaciones con respecto a un punto de equilibrio. Este libro debe proporcionar conceptos esenciales relacionados con el análisis vibracional, la modelización de la incertidumbre y el control de las vibraciones. También debe proporcionar una buena base fundamental en los resultados computacionales, la modelización matemática y la evaluación en el rendimiento de diferentes sistemas y componentes de sistemas. Se prestará atención a los sistemas vibratorios, como vigas, cuerdas, placas y membranas, al aislamiento de las vibraciones, a las velocidades críticas y al equilibrado de la maquinaria rotativa y alternativa. Se presentarán los principios básicos de la teoría de control a partir de los sistemas de control de retroalimentación. Por último, los capítulos incluirán numerosos problemas de ejemplo y posiblemente proyectos.

Ventajas de las vibraciones en los sistemas mecánicos

¿Qué es la vibración mecánica y por qué es importante su comprensión para los ingenieros mecánicos y civiles? Echemos un vistazo a la historia. El 1 de julio de 1940 se abrió al tráfico el puente Tacoma Narrows y en la mañana del 7 de noviembre del mismo año el vano principal del puente se derrumbó por efecto del viento. Este suceso se presenta como un ejemplo de resonancia forzada elemental, ya que el viento proporcionó una frecuencia periódica externa que coincidía con la frecuencia estructural natural del puente, aunque la causa real del fallo fue el flameo aeroelástico.

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El viento como fuerza externa afecta a una oscilación de torsión del puente (Fig.1). Esta fuerza, con una frecuencia específica, provocó un desastre por resonancia del puente (la velocidad del viento era de 64 km/h) [1]. Otro ejemplo de desastre por resonancia es el colapso del puente colgante de Broughton debido a los soldados que caminaban al paso [3].

En mecánica y construcción, una catástrofe por resonancia describe la destrucción de un edificio o de un mecanismo técnico por vibraciones inducidas a la frecuencia de resonancia de un sistema, que lo hace oscilar. La excitación periódica transfiere de forma óptima al sistema la energía de la vibración y la almacena allí. Debido a este aporte de energía repetido y adicional, el sistema oscila cada vez con más fuerza, hasta que se supera su límite de carga [4].

Notas sobre la vibración mecánica

Para otros usos, véase Vibración (desambiguación) y Vibrar (desambiguación).La vibración es un fenómeno mecánico por el que se producen oscilaciones en torno a un punto de equilibrio. La palabra proviene del latín vibrationem (“sacudir, blandir”). Las oscilaciones pueden ser periódicas, como el movimiento de un péndulo, o aleatorias, como el movimiento de un neumático en un camino de grava.

En muchos casos, sin embargo, la vibración es indeseable, ya que desperdicia energía y crea un sonido no deseado. Por ejemplo, los movimientos vibratorios de los motores, los motores eléctricos o cualquier dispositivo mecánico en funcionamiento suelen ser indeseables. Estas vibraciones pueden deberse a desequilibrios en las piezas giratorias, a una fricción desigual o al engranaje de los dientes. Los diseños cuidadosos suelen minimizar las vibraciones no deseadas.

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Los estudios sobre el sonido y las vibraciones están estrechamente relacionados. El sonido, o las ondas de presión, se generan al vibrar estructuras (por ejemplo, las cuerdas vocales); estas ondas de presión también pueden inducir la vibración de estructuras (por ejemplo, el tímpano). Por eso, los intentos de reducir el ruido suelen estar relacionados con los problemas de vibración[1].

Definición de vibración mecánica

La vibración es a veces “deseable”. Por ejemplo, el movimiento de un diapasón, la lengüeta de un instrumento de viento o de una armónica, o el cono de un altavoz son vibraciones deseables, necesarias para el correcto funcionamiento de los distintos dispositivos.

En cambio, la vibración no es deseable, ya que desperdicia energía y crea un sonido no deseado: el ruido. Por ejemplo, los movimientos vibratorios de los motores, los motores eléctricos o cualquier dispositivo mecánico en funcionamiento suelen ser indeseables. Estas vibraciones pueden ser causadas por desequilibrios en las piezas giratorias, fricción desigual, el engranaje de los dientes de los engranajes, etc. Los diseños cuidadosos suelen minimizar las vibraciones no deseadas.

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El estudio del sonido y la vibración están estrechamente relacionados. El sonido, o las “ondas de presión”, se generan al vibrar estructuras (por ejemplo, las cuerdas vocales); estas ondas de presión también pueden inducir la vibración de estructuras (por ejemplo, el tímpano). Por eso, cuando se intenta reducir el ruido, a menudo se trata de reducir la vibración.

La vibración libre se produce cuando un sistema mecánico se pone en marcha con una entrada inicial y luego se le deja vibrar libremente. Ejemplos de este tipo de vibración son tirar de un niño en un columpio y luego soltarlo o golpear un diapasón y dejarlo sonar. El sistema mecánico vibrará entonces a una o varias de sus “frecuencias naturales” y se amortiguará hasta llegar a cero.

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