¿Qué es la resonancia Mecánica?

¿Qué es la resonancia mecánica?

La resonancia es un fenómeno que ocurre cuando un sistema físico o una onda vibra con una amplitud máxima en respuesta a una fuerza externa aplicada a una frecuencia específica, conocida como frecuencia de resonancia. Es decir es cuando la frecuencia de excitación coincide con la frecuencia natural de vibración de sistema un sistema mecánico.

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Si se somete una estructura a una fuerza vibratoria con una frecuencia igual a la frecuencia natural de la estructura, se desarrollan amplitudes de entre 10 a 50 veces superiores a la amplitud generada por fuerza vibratorias con frecuencias más bajas o más altas de la frecuencia natural de la estructura.

La resonancia es una condición indeseable que puede ocasionar graves daños debido a las fuerzas extremas de tensión y compresión a lo que son sometidos los componentes o estructuras bajo situación.

Mira te este video como una maquina puede destruirse por el fenómeno de la resonancia, en este ejemplo será un helicóptero

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Pueden experimentar resonancia el eje de una maquina rotativa, los soportes de máquinas o estructuras, la tubería de una bomba, un puente, una viga estructural, una correa de transmisión, etc.

Las fuerzas de excitación con frecuencias coincidentes con alguna frecuencia natural pueden originarse por múltiples causas como desbalanceo, desalineación, soltura, impactos, vibración de máquinas o estructuras adyacentes y fuerzas externas como por ejemplo la fuerza del viento o las aguas.

Pese a que todo sistema tendrá una o varias frecuencias naturales, esto no implica un problema, los diseñadores deben prevenir que las frecuencias de operación normal o frecuencia comúnmente esperadas en una estructura o sistema mecánico, coincidan con las frecuencia naturales de este sistema , a fin de evitar el destructivo fenómeno de la resonancia.

Caso de estudio de la universidad Jiangsu china

Se hizo hincapié en la vibración de una bomba de condensado de dos etapas instalada horizontalmente. La vibración fue causada por resonancia, lo que se confirmó mediante una prueba de vibración y se adquirió la frecuencia de resonancia. La fuente de vibración se buscó tanto en el flujo como en los aspectos estructurales. Se utilizó la técnica de dinámica de fluidos computacional para calcular las frecuencias típicas excitadas por los flujos en la bomba

Se ejecutó un análisis de elementos finitos para localizar los factores estructurales que podrían contribuir a la resonancia y permitir un análisis modal de la base de la bomba. Los resultados de la prueba demuestran que las frecuencias de resonancia son ligeramente inferiores a 100 Hz. Sin embargo, las frecuencias dominantes inducidas por el flujo se desvían considerablemente de las frecuencias de resonancia. En cuanto al motor, se caracteriza por una frecuencia dominante de 100 Hz en la condición sin carga; por lo tanto, se manifiesta la razón principal de la resonancia de la unidad de bomba.

Se intentaron dos estrategias de reconstrucción de la base de la bomba para eliminar la resonancia. Al agregar nervaduras de refuerzo al marco de soporte debajo del motor, las frecuencias naturales de la base de la bomba asociadas con los modos de segundo y tercer orden aumentan en relación con sus contrapartes del esquema original. El efecto de tal estrategia fue validado por los resultados de las pruebas. La otra estrategia es el grouting secundario, con el cual se evitó la frecuencia de resonancia y se elevó notablemente la rigidez de la base de la bomba.

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