Vibraciones, Medición de Deformaciones, ODS y Análisis Modal en Zaranda Vibratoria

Vibraciones, Medición de Deformaciones, ODS y Análisis Modal en Zaranda Vibratoria

Evaluación de una Zaranda Vibratoria en una Empresa Minera en Perú.

Problemática:

  • Fisuras constantes en las superficies exteriores de la Zaranda.

Equipos y sensores:

- 03 Strain Gage tipo roseta para medición de deformaciones y esfuerzos.
24 acelerómetros uniaxiales para toma de vibraciones sincronizadas.
Nuestro equipo multicanal (hasta 128 canales) sincronizado para la adquisición de datos de los acelerómetros y Strain gages.
Analizador de Datos con software avanzado de vibraciones para análisis de espectros, formas de onda, órbitas, pruebas de arranque y parada, pruebas de impacto, análisis de transitorios, entre otros.
Software MEscope para análisis ODS y Modal.
Martillo Modal.
Software para adquisición de datos de deformaciones.

Técnicas Aplicadas:

Análisis de deformaciones con Strain Gages

  • Instalamos 03 strain gage cerca de las áreas donde se habían registrado las fisuras.
  • Realizamos medición de deformaciones durante el arranque/parada, a velocidad nominal sin carga y con carga de material.
  • Se observa microdeformaciones a la frecuencia de trabajo 840cpm, sub-armónicas y con menor relevancia de amplitud en las armónicas superiores.

*La medición de deformaciones con strain gage tipo roseta, permite conocer las deformaciones reales y por ende obtener los esfuerzos normal y cortante con sus respectivas direcciones en el punto donde se ha medido, para luego verificar si este resultado se encuentra dentro del límite de esfuerzo máximo soportado por el material. Este tipo de Strain Gage es de utilidad cuando desconocemos la dirección de las fuerzas a la que se encuentra sometida una parte de la máquina.

Análisis de Vibraciones Sincronizadas

  • Medición de vibraciones sincronizadas en 24 puntos, 12 acelerómetros instalados en las 04 bases de apoyo de la zaranda (sobre los resortes), y 12 acelerómetros instalados en la estructura que sostiene a la zaranda (debajo de los resortes) en las direcciones axial, vertical y horizontal
  • Adquisición de espectros en dos escenarios, con carga y sin carga de material.

*Con esta medición de vibraciones sincronizados podemos evaluar el comportamiento vibracional, en un mismo instante, de la zaranda con la estructura que la sostiene. Con ello se puede analizar la transmisibilidad vibracional de los resortes o comparar la dirección de las orbitas ente estructura y zaranda, así como detectar transitorios de vibración. Además, se podría utilizar la data para un ODS, aunque no sería confiable porque se toma con pocos puntos.

Prueba de Arranque y Parada (Run up/ Coast down)

  • Se realiza una cascada de datos durante el arranque y parada con los 24 acelerómetros ya instalados en la Zaranda y su estructura.
  • Observamos durante la parada que la máquina pasa por una de sus frecuencias naturales manteniéndose por un período considerable (aproximadamente 5 seg), generando una amplificación elevada de la vibración en la zaranda y estructura. Esto no puede ser un problema en sí, pero debe de tomarse en cuenta para el diagnóstico.

*Esta prueba nos permite detectar posibles frecuencias naturales, y así discernir que una elevada vibración no sea una resonancia generada por coincidencia de la velocidad de trabajo con una velocidad crítica. También podemos identificar frecuencias naturales que no coinciden con la velocidad de trabajo, pero que son inferiores y que pasan por ella cada vez que se realiza un arranque o una parada, ocasionando amplificaciones de vibración y que pueden ser un problema si estas se mantienen por un período considerable durante este proceso.

Análisis de ODS

  • Se realiza un ODS en 460 puntos con un acelerómetro triaxial móvil y un acelerómetro uniaxial fijo.
  • En el ODS se puede ver que la zaranda trabaja como un sólido en sí, pero que una de sus zonas (la tolva donde cae el material) tiene una amplificación de movimiento con respecto a las demás partes.
  • También se observa que la estructura no genera un movimiento en sincronismo total con el movimiento direccional de la zaranda, además que la estructura tiene una amplificación de movimiento en la dirección axial.

* Este ODS, realizado en conjunto, es usado para visualizar el comportamiento vibracional de la zaranda con respecto a la estructura y poder visualizar la relación del movimiento propio de cada uno y entre ellos.

Análisis Modal

  • Instalamos un acelerómetro Triaxial Fijo y utilizamos un Martillo Modal Móvil.
  • Realizamos dos análisis modales, uno en la zaranda y otro en la estructura.
  • En la zaranda hallamos frecuencias naturales que se encuentran por debajo de la frecuencia de trabajo (840cpm) y que son amplificada durante un arranque o parada.
  • En la estructura hallamos una frecuencia natural de 920cpm, la cual es cercana a la frecuencia de trabajo (840cpm), y cuando la zaranda se encuentre trabajando con material es posible que su frecuencia natural disminuya (debido a la masa extra del material) acercándose a la frecuencia de trabajo.

*Un análisis modal además de encontrar frecuencias naturales, nos ayuda a visualizar los modos o forma de moverse a una frecuencia natural. Con esta técnica se puede validar análisis FEM (elementos finitos) o por lo menos identificar las zonas donde debería trabajarse una posible solución de rediseño, si es necesario.