Si usted sospecha de resonancia, hay algunas pruebas especializadas para confirmarla. Una prueba es el modelado matemático, pero eso no es tan aplicable para las personas en la planta. Los agitadores de frecuencia variable tampoco son comunes en las plantas.

Un método más común es la prueba transitoria, como el arranque y el paro, especialmente con el ángulo de fase. Las pruebas de impacto son las más importantes porque son las más fáciles de implementar en el campo. Existe la prueba de impacto de martillo instrumentado, y hay un promedio normal o negativo. Pero nos centraremos en la prueba de impacto de martillo normal con el fin de encontrar las frecuencias naturales y confirmar la resonancia.

Prueba de impacto de martillo

Echemos un vistazo a una prueba de impacto simplificada. Tenemos una fuerza aplicada por el martillo (entrada). El sistema, o máquina, contiene masa. El analizador recopila la vibración (salida). Analizamos la salida para identificar la entrada.

Las puntas de martillo tienen diferentes niveles de dureza. En el gráfico anterior, el eje Y representa la cantidad de fuerza y el eje X representa la frecuencia que desea excitar. Necesita mucha fuerza para máquinas y estructuras grandes, por lo que necesita un martillo suave. Si quiere excitar un pequeño impulsor, necesitará menos fuerza.

Tenemos un truco que puede usar si no tienes diferentes martillos. Tenemos el martillo maquinista normal con dos cabezas roscadas. Si estamos probando máquinas pequeñas, quitamos una de las cabezas para que el peso sea menor. Para una estructura grande, quitamos una de las cabezas e instalamos una cabeza más grande hecha de latón. Si quiere que la cabeza sea más suave, puedes perforar agujeros para que sea esponjosa.

Margen de separación de resonancia

Una vez que hemos identificado la resonancia, necesitamos cuantificar desde el eje X lo lejos que estamos de la frecuencia natural. El concepto es muy fácil. Usted identifica la velocidad de operación, digamos 1500 rpm. Identificamos la frecuencia natural a través de la prueba de impacto, en este caso 1800 cpm. La diferencia entre ellos es 300, y lo dividimos por 1500. El resultado es un margen de separación de 0,2, o 20%. Este es típicamente un margen generoso para las estructuras en la planta. Así que lo más probable es que esto no sea resonancia. Un SM de < 10% puede ser resonancia; un SM de < 5% es casi definitivamente resonancia.

Si tenemos un SM del 20%, el rango en este caso sería de 1200–1800 cpm. Al realizar la prueba de impacto en bombas verticales, asegúrese de tener dos direcciones: en línea para la frecuencia natural horizontal y a través de la frecuencia natural vertical. Siga el mismo procedimiento para cada una.

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Existen requisitos para diferentes velocidades (por ejemplo, para la carcasa del rodamiento, el rotor, etc.). Estos se especifican en los estándares para cada velocidad de operación o frecuencia de paso de paleta, con un margen de separación específico. Pero los márgenes son más estrechos en el estándar. Asegúrese de que cumple con el contratista que proporciona la máquina. Por ejemplo, una norma prescribe un SM mínimo del 10% para los soportes de rodamientos.

Análisis de datos de ruta

Echemos un vistazo a algunos ejemplos. Digamos que hemos recopilado datos que son altos y queremos saber si hay síntomas de resonancia.

El primer síntoma es alta vibración: 0.4 pulgadas por segundo. El segundo síntoma es un aumento repentino que no puede explicarse por un defecto normal. Tenemos un espectro relativamente limpio con un pico alto.

El siguiente paso es realizar pruebas adicionales, como una prueba de impacto (los datos siguientes provienen de una máquina diferente).

Hemos martillado la máquina, y la máquina vibró. Esta es la forma de onda y la FFT. El pico está en la frecuencia natural (2700 cpm), y la velocidad de carrera es de 1800 cpm, lo que nos da un margen de separación del 50%. Es poco probable que sea un caso de resonancia.

Resultados de las pruebas de impacto

Podemos tabular los detalles en un formato para que pueda encontrar la relación de amortiguación, factor de amplificación, etc. Asegúrese de que tiene otra dirección para confirmar – aquí tenemos fuera de borda horizontal y fuera de borda vertical.

Soluciones de resonancia

Digamos que hemos confirmado resonancia. ¿Cuáles son las posibles soluciones? Podemos centrarnos en la frecuencia o la amplitud. La rigidez para las máquinas verticales es la más fácil. Otra solución es reducir la fuerza de origen, lo que reducirá la vibración. Para ello, debemos identificar y corregir la causa raíz. Si está desbalanceada o desalineada, balanceamos o alineamos la máquina. Si es vibración de fondo, aislamos la máquina.

Para corregir la rigidez, podemos reemplazar la pieza desgastada. Otra opción es cambiar la velocidad. Esto se centra en la amplitud.

Centrarse en la frecuencia es más fácil en la práctica. Podemos aumentar o disminuir la masa, pero esta puede no ser la mejor opción. Podemos aumentar o disminuir la rigidez (por ejemplo, apretando pernos). Otra opción es alterar la estructura de una manera que la frecuencia natural tiene un absorbedor diseñado.

La rigidez está relacionada con las conexiones – la máquina está hecha de piezas ensambladas. Cuanto más apretados están los pernos, más actuará la máquina como una sola pieza. Si están sueltos, la máquina se parece más a una cadena de elementos – si un elemento es débil, la cadena será débil. Necesitamos identificar el elemento más débil de la cadena y corregirlo. Para un motor, una conexión es la caja de conexiones eléctricas. Una vez tuvimos un motor-bomba de tamaño normal, con una enorme caja de conexiones. Su peso estresó el motor. El problema se solucionó haciendo un soporte para la caja de conexiones. Otra conexión es la relación entre el motor y el cabezal de la bomba. El cabezal de la bomba también está conectado a la base y a los tubos de succión y descarga.

En el diagrama anterior, he indicado las áreas de reducción potencial    usando círculos azules. Por ejemplo, si los pernos de retención en el cabezal de la bomba están sueltos, la frecuencia natural cambiará. O si la brida de descarga está gravemente desalineada, habrá tensiones más un cambio en la frecuencia natural.