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16/06/21

Análisis de vibración

Mi concepto: Para mí la vibración es el movimiento repetitivo sobre un objeto o alrededor de un objeto

Definición: En su forma más sencilla, una vibración se puede considerar como la oscilación o el movimiento repetitivo de un objeto alrededor de una posición de equilibrio. La posición de equilibrio es la a la que llegará cuando la fuerza que actua sobre él sea cero. Este tipo de vibración se llama vibración de cuerpo entero, lo que quiere decir que todas las partes del cuerpo se mueven juntas en la misma dirección en cualquier momento.

Vibraciones mecánicas: elementos de análisis y clasificación

Según la OIT las vibraciones mecánicas son movimientos transmitidos al cuerpo por parte de estructuras capaces de producir efectos perjudiciales o molestias sobre el trabajador. Este movimiento genera una energía que el cuerpo absorbe. Dependiendo de su intensidad y zona de incidencia, las vibraciones pueden causar lesiones y trastornos.

Por ello, es necesario evaluar el nivel de vibraciones mecánicas al que se enfrenta el trabajador. ¿Qué hay que tener en cuenta para medirlas? ¿Qué tipos de vibraciones mecánicas existen?

¿Cómo medir las vibraciones mecánicas?

1. La aceleración de las vibraciones

La magnitud de las vibraciones mecánicas analiza el desplazamiento que producen las mismas. Se opta por tener en cuenta la aceleración por ser el parámetro más preciso. Las unidades de medida son metros por segundo (m/s).

2. Frecuencia de las vibraciones

La frecuencia hace referencia al número de veces que el elemento vibra por segundo. Se mide en hercios (Hz). En general, las máquinas no registran una frecuencia exacta, sino que suelen mezclar varias.

3. Dirección de las vibraciones

La dirección en que se aplique la energía va a determinar la zona afectada del cuerpo y va a producir distintos efectos en él. Normalmente, en el entorno laboral, existen:

Vibraciones mecánicas que afectan a todo el cuerpo: ya que el trabajador se sitúa sobre una superficie vibrante.

Vibraciones mecánicas que inciden en la mano-brazo: la energía se concentra en la mano y brazo generalmente al manejar una herramienta.

En ambos casos, se utiliza un sistema de ejes para determinar el ángulo de incidencia de las vibracione

4. Duración de la exposición a las vibraciones mecánicas

Se refiere al tiempo que está en contacto con las vibraciones mecánicas dentro de la jornada laboral. A la hora de evaluar esta exposición, hay que tener en cuenta el uso específico que se le da a cada máquina, ya que en ocasiones una misma herramienta se utiliza para distintos fines y no todos tienen por qué producir vibraciones mecánicas.

Tipos de vibraciones mecánicas comunes y efectos sobre el trabajador

El Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT) indica las vibraciones más comunes según la intensidad de su frecuencia:

1. Muy baja frecuencia: < 1 Hz

Suelen ser producidas por medios de transporte como por ejemplo barcos, aviones o trenes. Se trata de una vibración que puede provocar mareos y vómitos. Afectan al sistema nervioso central.

2. Baja frecuencia: entre 1 y 20 Hz

Están relacionadas con el uso de maquinaria dedicada a actividades industriales como por ejemplo el manejo de excavadoras, rodillos, tractores, la conducción de algunos camiones y carretillas elevadoras…

Pueden ser causantes de lumbalgias, hernias o pinzamiento discales. También es posible que sean origen de síntomas neurológicos y trastornos de la visión.

3. Alta frecuencia: entre 20 y 1.000 Hz

Son generadas por la oscilación de herramientas manuales que se concentran en el sistema mano-brazo. Estas máquinas abarcan una gran variedad y encontramos cortacésped, taladradora, martillo neumático, sierra hidráulica…

La exposición a este tipo de vibraciones de alta frecuencia puede ocasionar lesiones angineuróticas u osteoarticulares (por ejemplo, artrosis de codo o lesiones de muñeca). También pueden producir enfermedades del estómago.

Medidas preventivas base frente a las vibraciones mecánicas

Es responsabilidad del empresario efectuar una evaluación de la exposición a las vibraciones. El INSHT provee herramientas para realizar la medición de vibraciones.

Tras este análisis, se tomarán distintas medidas preventivas de distinto tipo:

Medidas organizativas: están enfocadas a disminuir el tiempo de exposición del trabajador a las vibraciones mecánicas cambiando horarios, la organización de tareas, periodos de descanso…

Medidas sobre la fuente: se trata de elegir herramientas que generen un nivel menor de vibraciones.

Medidas sobre el trabajador: hace referencia al uso de Equipos de Protección Individual (EPI) no solo para proteger de las vibraciones, sino también del resto de condiciones que pueden afectar a la seguridad del empleado (frío, humedad…).

FUENTES:

VIBMAN, A. V. S. Q. V. (2020, 18 junio). Que es VibraciÃ³n? http://www.azimadli.com/vibman-spanish/queesvibracin.htm. http://www.azimadli.com/vibman-spanish/queesvibracin.htm

Q. (2018, 13 diciembre). Vibraciones mecánicas: elementos de análisis y clasificación. Prevencionar. https://prevencionar.com/2018/05/20/vibraciones-mecanicas-elementos-de-analisis-y-clasificacion/

¡La Teoría de Cuerdas!

Érase una vez un mundo en el que los físicos tenían un problema muy gordo con la gravedad. Mientras el resto de interacciones se dejaban domar por las leyes cuánticas, las leyes más profundas que conocemos, la gravedad se resistía. Los físicos no sabían cómo unir las fuerzas más fundamentales bajo las mismas normas. Las cuerdas también explican cómo las partículas interaccionan.

En ciertos modelos, las partículas del modelo estándar, las que conocemos y de las que estamos hechos, estarían representadas por cuerdas abiertas, mientras que el gravitón, la elusiva partícula que media la gravedad, estaría representada por una cuerda cerrada. Dos cuerdas abiertas pueden combinarse para dar lugar a una sola cuerda abierta, o partirse por la mitad para formar dos. Así se explicaría cómo interaccionan las partículas que conocemos, por ejemplo, cómo los electrones se repelen. Por otro lado, una cuerda abierta podría plegarse de modo que emita una cuerda cerrada.

Las cuerdas deben ser objetos terriblemente pequeños, ya que ningún experimento del mundo las ha detectado. De hecho, puede que sean tan pequeñas que tengamos que buscar rastros de ellas en el universo primitivo, cuando la energía era tan brutalmente alta que podían manifestarse. Pongamos a vibrar a las cuerdas en las tres dimensiones del espacio. De estas vibraciones surgirán las distintas partículas y cómo estas partículas interactúan con la gravedad.

La gravedad sigue sin comportarse bien a nivel cuántico cuando está con el resto. Es aquí cuando llega la idea de la Compactificación. Esta en concreto es una 2-brana, porque tiene dos dimensiones, pero las distintas teorías de cuerdas predicen la existencia de branas de diversas dimensiones... ¡que incluso se estiran por las dimensiones extra! . Por ejemplo, puede que una brana dote a la cuerda de carga eléctrica, mientras que la otra la dote de carga de color.

Entonces esta cuerda se comporta un quark. No se conocen aún los números exactos, pero la idea es que hay tropecientas compactificaciones distintas igual de válidas, cada una generando sus propias leyes. Este paisaje de diferentes posibilidades se llama el Landscape. En principio parecen teorías muy distintas, con sus peculiaridades, pero lo cierto es que con una cierta transformación puedo convertir una en la otra y viceversa.

Brana

Descripción

Las branas son entidades físicas conjeturadas por la teoría M y su vástago, la cosmología de branas. En la teoría M, se postula la existencia de p-branas y d-branas. Las p-branas son objetos de dimensionalidad espacial p

Créditos:

Vía | Erikssen Aquino Díaz

Electromechanical Engineer, Master Degree In Engineering Of Automation Of Industrial Processes

https://youtu.be/yd1jx1DkXb4

Conceptos Básicos

Vibraciones

Cuando una fuerza se aplica repetidamente a un sistema con la frecuencia natural del mismo el resultado es la aparición de oscilaciones de gran amplitud este fenómeno se llama resonancia desaparece la propia palabra es un nombre latino que significa pero la resonancia busca algo más que esos ecos lingüístico por ejemplo en una batalla se oye hablar de la resonante victoria en esa parte la resonancia se puede ver también como un simple principio mecánico del mundo físico

los sonidos agradables son agradables precisamente por la forma en que resuenan, las cualidades artísticas son por supuesto un factor como sentimiento posición es esencial en un violín, las vibraciones de las cuerdas de cientos a miles de ciclos por segundos hacen que todo el instrumento vibre en una misma frecuencia resonancia del instrumento con resonancia esas votaciones serán vibraciones resonantes en el aire del interior de la caja de resonancia la calidad de un buen instrumento reside precisamente en su capacidad especialmente para notar que se haya pulsado

Como ejemplo pensemos en una ventana que vibra al mismo tiempo mientras que los cristales a liberar pueden aturdir al que escucha el rozamiento interno y la viscosidad

según estudios realizados en los laboratorios sísmicos del caltech en pasadena los efectos de la resonancia pueden llegar a ser en ocasiones más que molestos pueden ser devastadores porque pueden hacer aumentar lo que ya es una mental y casi irresistible fuerza de la naturaleza,

el asunto sísmicas durante un terremoto se emiten desde el epicentro en una gama de frecuencia que en comparación con el sonido audible son en general muy bajas para las frecuencias de los temblores de tierra los edificios entre 5 y 40 pisos de altura son típicamente resonantes,

si se sacuden las maquetas de estos edificios en un terremoto simulado a una frecuencia determinada siempre hay alguno que dependiendo de la frecuencia llega a entrar en resonancia hablando en términos generales una estructura compleja como la de un edificio resonancias en varias frecuencias naturales los ingenieros pueden reducir la respuesta resonantes diseñando aislamiento y absorción de energía en el edificio y ciñéndose estrictamente a las ordenanzas con respecto a los terremotos una estructura tiene su modo de resistir y no ser arrancada de sus propios cimientos los códigos de la edificación son leyes y cuando alguien piensa que algunas leyes se han hecho para ser violadas algunos edificios están condenados a sufrir las consecuencias

son cartman profesor del caltech y pionero de la aerodinámica moderna apareció con la respuesta su explicación acerca del desprendimiento de torbellinos y las oscilaciones resonantes no fue universalmente popular entre los ingenieros de la construcción No obstante como pudo comprobarse en el túnel de pruebas en el caltech y en la Universidad de Washington la explicación de roncar manera correcta y desde entonces ningún gran puente se termina sin haber pasado antes la prueba del túnel de viento

by:

Pedro Reyes Badillo

David Pérez Alemán

Jesús Maldonado Botello

Saul Ramírez Madriz

Ondas

¿Qué es una onda?

En física, se conoce como onda a la propagación de energía (y no de masa) en el espacio debido a la perturbación de alguna de sus propiedades físicas, como son la densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético. Este fenómeno puede darse en un espacio vacío o en uno que contenga materia (aire, agua, tierra, etc.).

Partes de una onda

Una onda se compone de las siguientes partes:

Cresta. Es el punto máximo en la ondulación.

Valle. Es el punto más bajo de una onda (lo contrario de la cresta).

Período. Es el tiempo que demora la onda en ir desde una cresta hasta la siguiente, o sea, en repetirse. Se representa con la letra T.

Amplitud. Representa la variación máxima del desplazamiento, la distancia vertical entre la cresta y el punto medio de la onda. Se representa con la letra A.

Frecuencia. Es el número de veces que la onda se repite en una unidad determinada de tiempo, razón por la cual se calcula según la fórmula f = 1/T. Se representa con la letra f.

Longitud de onda. Es la distancia entre dos crestas consecutivas de la ondulación. Se representa con el símbolo λ (lamda).

Ciclo. Es la ondulación completa, de principio a fin

Onda armónica

Supongamos una cuerda infinita en la que se fuerza a uno de sus extremos a realizar un movimiento armónico simple de amplitud A y de frecuencia f o ν. Su desplazamiento vertical (y) será (a falta de la constante de fase):

Cada uno de los pulsos de onda generados se propaga por la cuerda de forma continua produciendo una onda armónica de la misma amplitud y de la misma frecuencia. En un instante de tiempo determinado (t0) la cuerda tendría esta forma:

La distancia entre dos puntos consecutivos con el mismo desplazamiento vertical se denomina longitud de onda (λ) y en el S.I. se mide en metros. Se define también otra variable relacionada llamada número de ondas (k):

Si se representa el desplazamiento vertical en función del tiempo para un punto de coordenada fija (x0) se obtiene:

El tiempo que tarda un punto en describir una oscilación completa es el periodo (T) cuyas unidades en el S. I. son los segundos. La inversa del periodo es la frecuencia (f o ν) que representa el número de oscilaciones por segundo y se mide en Herzios.

La velocidad de fase se calcula entonces como el cociente entre la longitud de onda y el periodo:

La función de onda que describe el desplazamiento vertical y para un punto de coordenada x en función del tiempo se expresa:

O de una forma más sencilla:

en el siguiente video nos muestra este tema un poco mas visual.

https://youtu.be/rKf92Vgx2ag

by:

Pedro Reyes Badillo

David Pérez Alemán

Jesús Maldonado Botello

Saul Ramírez Madriz

Introducción

En este parcial veremos vibraciones en los sistemas, como introducción veremos algunas definiciones y formulas, las cuales veremos y ocuparemos en las siguientes clases.

El colapso del puente Tacoma Narrows: cuando la naturaleza nos dio una ejemplar lección de física

Antes de empezar con las formulas y todo lo demás vamos a platicar sobre el puente Tacoma

En Washington 1938, donde se hablaba desde hace un tiempo de la posibilidad de construir un puente que uniese la ciudad de Tacoma con la península de Kitsap. La falta de fondos hizo que fuera difícil llevar a cabo el proyecto, pero finalmente Leon Moisseiff (diseñador del Golden Gate y el Puente de Manhattan) presentó una idea donde a cambio de reducir algunas de las especificaciones del puente se podría construir relativamente barato.

Aquí comienza lo interesante, y es que el puente oscilaba siempre que había un poco de viento. Los ingenieros salieron a tranquilizar a las personas, advirtiendo de que era algo normal y no había de qué preocuparse. Y en cierto sentido si era, a pesar de ser de acero y hormigón, una estructura tan grande no es 100% rígida y sufre ligeramente las presiones del aire. La gente empezó a acudir a Tacoma sólo para ver el puente balancearse, como si fuera una atracción turística.

El 7 de noviembre de 1940, el día en el que el puente dijo que era suficiente. Con una media de unos 68 km/h ese día, el puente en principio debería haber aguantado sin problemas.

Ante tal fenómeno comenzaron a acudir personas a presenciar el puente. Si nos fijamos en las imágenes vemos cómo el puente no solo se tambalea creando una especie de olas, sino que también lo hace en su anchura, creando las hipnóticas imágenes donde da la sensación de que el vídeo es falso.

El puente se derrumbó al completo y sólo quedaron en pie los pilares sobre los que se sustentaba.

Poca resonancia y mucha autoexcitación aerodinámica

El primer culpable que siempre sale y se creyó que realmente lo era durante muchas décadas es un fenómeno llamado resonancia. Lo primero que tenemos que entender es qué es la resonancia. Este fenómeno se caracteriza por conseguir que la vibración de un elemento crezca sin parar hasta romperlo. Es resonancia.

Para que se produzca, hay que conseguir que las oscilaciones propias del objeto coincidan con las de la fuerza externa que está excitando/impulsando el objeto. Se dice que el columpio entra en resonancia cuando los impulsos están sincronizados. El puente de Tacoma Narrows estaba sujeto a este fenómeno físico. Las brisas del aire entre los 30 km/h y los 40 km/h provocan sobre el puente los llamados vórtices de Von Kármán, que se generan cuando el aire encuentra un obstáculo.

El 7 de noviembre, sin embargo, no fue este fenómeno el que causó el colapso del puente. Hay dos razones obvias por las que no era un efecto de la resonancia. Según los diversos estudios que se han realizado posteriormente, el colapso se lo debemos a la autoexcitación aerodinámica, un fenómeno que se produce cuando un objeto entra en contacto con una corriente de aire. Las corrientes de aire, si son lo suficientemente fuertes como para mover un objeto, provocarán que este se mueva para adaptarse a las distintas presiones que lo rodean.

Un imagen vale más que mil palabras y un vídeo mucho más, en el siguiente podemos ver una animación recreando el efecto sobre el puente:

https://youtu.be/xQwNMc19vFw

En consecuencia el aire genera unas condiciones distintas debido al movimiento del objeto. En velocidades más bajas cuando había resonancia los remolinos de viento que generaban los vórtices de Von Kármán entraban por encima y por debajo del puente, pero lo hacían a una velocidad suficientemente lenta como para que el puente acabase su oscilación a tiempo y ambos remolinos se anulase el uno al otro.