VIBRACIONES

Autor: CORREA VELEZ SANTIAGO.
Año: 2005.
Universidad: POLITÉCNICA DE MADRID [www.upm.es].
Centro de lectura: E.T.S. ING. INDUSTRIALES.
Centro de realización: E.T.S. ING. INDUSTRIALES.

Resumen: Esta tesis doctoral presenta el desarrollo de elementos acústicos en desplazamientos basados en un Principio Variacional Parametrizado para dominios en dos y tres dimensiones. Los elementos formulados con esta técnica presentan una alta confiabilidad en la predicción numérica de fenómenos acústicos, especialmente el problema de interacción fluido-estructura. Esta afirmación ha sido corroborada mediante experimentos de laboratorio que establecen una correlación entre los resultados experimentales y numéricos que se encuentra dentro de los márgenes de error aceptados en ingeniería. Estos elementos se han desarrollado partiendo de una necesidad específica. Los varamientos y muertes de cetáceos (especialmente Zifios de Cuvier) coincidentes con maniobras militares es un fenómeno recurrente en los últimos años en diferentes partes del mundo. La utilización de sonares de rango medio, común durante la ejecución de las maniobras, ha sido asociada a las muertes, ya que se han encontrado síndromes posiblemente derivados de un trauma acústico. Esta investigación aporta, mediante el desarrollo de modelos numéricos de los órganos auditivos externos del animal, datos que apoyan esta hipótesis. Dichos modelos han sido elaborados empleando el método de los elementos finitos y más específicamente los elementos presentados en esta investigación.

Autor: ECHAVARRI OTERO JAVIER.
Año: 2005.
Universidad: POLITÉCNICA DE MADRID [www.upm.es].
Centro de lectura: E.T.S. ING. INDUSTRIALES.
Centro de realización: E.T.S. ING. INDUSTRIALES.

Resumen: Esta tesis se ha desarrollado en la División de Ingeniería de Máquinas perteneciente a la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid y ha sido promovida y financiada por Repsol-YPF, interesado en disponer de una herramienta de predicción del comportamiento de sus lubricantes en amortiguadores comerciales, con el fin de desarrollar lubricantes en los que no aparezca ruido de adherencia-deslizamiento. En un sistema amortiguador hay contactos tribológicos que pueden introducir vibraciones en el sistema, en ciertas condiciones de funcionamiento. Una elevada fricción en estos contactos puede generar vibraciones de adherencia-deslizamiento y ruidos muy molestos. No existe suficiente información sobre cómo se producen estos fenómenos y no hay pruebas específicas, entre los múltiples ensayos que se realizan a los amortiguadores antes de su comercialización. En la tesis se expone inicialmente el comportamiento de los contactos en seco, para conocer cómo se produce el fenómeno de adherencia-deslizamiento y cómo se enfoca su estudio en los precedentes estudiados. El mejor conocimiento de las causas de este fenómeno y de la posibilidad de aparición en algunos sistemas, tiene como fin discernir cuáles de los ruidos producidos en amortiguadores son debidos a una fricción inadecuada, así como estudiar la influencia que en tales ruidos corresponde al lubricante y la achacable a los diseños de los amortiguadores. De los diferentes tipos de contactos en los amortiguadores comerciales, es el vástago en su movimiento en contacto lubricado con el retén el principal agente que puede producir adherencia-deslizamiento, con sucesivos periodos de adherencia y de despegue del labio del retén al vástago. El estudio se realiza mediante esquematización de los elementos involucrados (vástago, labio del retén y cuerpo del amortiguador) y se presenta un modelo de comportamiento aplicable a cualquier caso de movimiento del vástago de un amortiguador hidráulico. La fuerza de fricción en el contacto entre vástago y retén se modeliza mediante la curva de Stribeck. Se estudia por una parte la curva base de la fuerza transmitida y por otro la fuerza de rizado que se superpone a la anterior para conocer la posibilidad de aparición de adherencia-deslizamiento en el movimiento del vástago del amortiguador. Para un caso general, el resultado se compone de tres tramos de comportamiento diferenciado, correspondientes al recorrido del vástago entre dos puntos de velocidad cero: zona inicial, zona media y zona final. Además se analiza la posibilidad de cambio de tramo de comportamiento durante el deslizamiento dado por la curva de Stribeck, así como el efecto que produce. Para que el modelo sea fácilmente aplicable, se trabaja en la zona media de movimiento del vástago, en la que puede asumirse que éste tiene una velocidad constante. Esta zona se emplea para caracterizar las propiedades fundamentales del lubricante a partir de unos ensayos simples. Por otra parte, mediante ensayos del labio del retén o del conjunto del amortiguador sin aceite pueden extraerse las características fundamentales del amortiguador que intervienen en el fenómeno. Con estos dos tipos de datos (del aceite y del amortiguador), se puede aplicar el modelo propuesto, para predecir el comportamiento frente a adherencia-deslizamiento de una pareja de amortiguador y aceite. Se puede prever el intervalo de velocidad en que se produce, su amplitud y su frecuencia. El modelo está validado experimentalmente mediante el empleo de diferentes lubricantes, comprobándose los resultados medidos en ellos y los previstos por el modelo. Como consecuencia, se exponen finalmente las principales aportaciones de la tesis y las líneas de investigación propuestas para el futuro.

Autor: MATEOS PRIETO JUAN BORJA.
Año: 2005.
Universidad: POLITÉCNICA DE CATALUÑA [www.upc.edu].
Centro de lectura: ETSEIB.
Centro de realización: ETSEIB, PAVELLÓ D Campus SUD.

Resumen: El flux no estacionari produït per la interacció entre les parts fixes i les mòbils d'una turbomàquina pot generar, sota certes condicions, diversos efectes no desitjats com grans pulsacions de pressió, soroll o alta vibració estructural. Aquests efectes són coneguts com a una font important de danys afectant no només a àleps i directrius, si no també a la màquina sencera. Així doncs, la tesi presenta una investigació sobre els camps experimentals i numèrics referents a la interacció rotor-estator (RSI) en prototipus de turbina-bomba amb una combinació de 7 àleps i 16 directrius. Aquest tipus de turbina (turbina-bomba) és de vital importància avui en dia tant per la potència elèctrica subministrada com per el paper que desenvolupa en el procés de regulació de l'energia. La investigació experimental ha estat dirigida envers, per una banda, a l'estudi físic del flux no estacionari complex causat per la interacció i per altra banda al comportament vibratori obtingut al conjunt de la turbina-bomba com a conseqüència d'aquesta interacció fluidodinàmica. Per tal d'assolir aquests coneixements, diversos captadors de pressió i acceleròmetres varen ser instal·lats al llarg de dos grups hidroelèctrics de característiques semblants i dos fabricants diferents. Per tal de completar la investigació, es van dur a terme simulacions numèriques parant especial atenció a la zona de la interacció. La fiabilitat del mètode de càlcul emprat va estar testat mitjançant l'anàlisi d'un cas prèviament publicat, aconseguint una concordança plena amb els resultats experimentals. Lâanàlisi dels resultats obtinguts per l'aplicació d'ambdós mètodes experimental i numèric ha proporcionat una descomposició en components individuals del fenomen del RSI (efectes potencial i del deixant), a més d'explicar com és la seva evolució al llarg de diferents càrregues i modes d'operació. Per altra banda, sâha demostrat com les fluctuacions del camp fluid no estacionari estan governades per aquests dos efectes. Juntament amb la transmissió dels efectes d'un canal de les directrius al següent, la forma final del camp de pressió estàtica queda perfectament entesa. La distància axial entre els àleps del rodet i les directrius ha estat validat com un paràmetre de referència per quantificar la intensitat del RSI. Per tant, per distàncies curtes, l'efecte del deixant és el més important, quedant l'efecte potencial constant per un ampli rang de funcionament. La resposta estructural també va ser analitzada en detall. En un primer pas, es van estudiar els possibles modes diametrals excitats a la màquina, així com la possibilitat d'existència de l'efecte conegut com ressonància de fase. Desprès, es van analitzar les tendències vibratòries comunes entre prototipus, obtenint una concordança significativa per a cada coixinet guia i pivot de les màquines.

Autor: MATEOS PRIETO JUAN BORJA.
Año: 2005.
Universidad: POLITÉCNICA DE CATALUÑA [www.upc.edu].
Centro de lectura: ETSEIB.
Centro de realización: ETSEIB, PAVELLÓ D Campus SUD.

Resumen: El flux no estacionari produït per la interacció entre les parts fixes i les mòbils d'una turbomàquina pot generar, sota certes condicions, diversos efectes no desitjats com grans pulsacions de pressió, soroll o alta vibració estructural. Aquests efectes són coneguts com a una font important de danys afectant no només a àleps i directrius, si no també a la màquina sencera. Així doncs, la tesi presenta una investigació sobre els camps experimentals i numèrics referents a la interacció rotor-estator (RSI) en prototipus de turbina-bomba amb una combinació de 7 àleps i 16 directrius. Aquest tipus de turbina (turbina-bomba) és de vital importància avui en dia tant per la potència elèctrica subministrada com per el paper que desenvolupa en el procés de regulació de l'energia. La investigació experimental ha estat dirigida envers, per una banda, a l'estudi físic del flux no estacionari complex causat per la interacció i per altra banda al comportament vibratori obtingut al conjunt de la turbina-bomba com a conseqüència d'aquesta interacció fluidodinàmica. Per tal d'assolir aquests coneixements, diversos captadors de pressió i acceleròmetres varen ser instal·lats al llarg de dos grups hidroelèctrics de característiques semblants i dos fabricants diferents. Per tal de completar la investigació, es van dur a terme simulacions numèriques parant especial atenció a la zona de la interacció. La fiabilitat del mètode de càlcul emprat va estar testat mitjançant l'anàlisi d'un cas prèviament publicat, aconseguint una concordança plena amb els resultats experimentals. Lâanàlisi dels resultats obtinguts per l'aplicació d'ambdós mètodes experimental i numèric ha proporcionat una descomposició en components individuals del fenomen del RSI (efectes potencial i del deixant), a més d'explicar com és la seva evolució al llarg de diferents càrregues i modes d'operació. Per altra banda, sâha demostrat com les fluctuacions del camp fluid no estacionari estan governades per aquests dos efectes. Juntament amb la transmissió dels efectes d'un canal de les directrius al següent, la forma final del camp de pressió estàtica queda perfectament entesa. La distància axial entre els àleps del rodet i les directrius ha estat validat com un paràmetre de referència per quantificar la intensitat del RSI. Per tant, per distàncies curtes, l'efecte del deixant és el més important, quedant l'efecte potencial constant per un ampli rang de funcionament. La resposta estructural també va ser analitzada en detall. En un primer pas, es van estudiar els possibles modes diametrals excitats a la màquina, així com la possibilitat d'existència de l'efecte conegut com ressonància de fase. Desprès, es van analitzar les tendències vibratòries comunes entre prototipus, obtenint una concordança significativa per a cada coixinet guia i pivot de les màquines.

Autor: CORTÉS MARTÍNEZ FERNANDO.
Año: 2006.
Universidad: MONDRAGÓN UNIBERTSITATEA [www.mondragon.edu].
Centro de lectura: MONDRAGON GOI ESKOLA POLITEKNIKOA.
Centro de realización: GOI ESKOLA POLITEKNIKOA-MONDRAGON UNIBERTSITATEA.

Resumen: En la presente memoria de tesis se resume la investigación sobre la reducción en la vibración estructural, concretamente en sistemas en los que se emplean técnicas de amortiguación pasiva mediante recubrimientos superficiales con materiales viscoelásticos. En este contexto, se han desarrollado una serie de métodos numéricos, tanto para el dominio del tiempo como para el de la frecuencia, incluyendo modelos homogeneizados para vigas estructurales, con recubrimiento viscoelástico, con los que se pretende simplificar la labor de los ingenieros que se enfrentan al reto de mejorar las prestaciones de sus productos en cuanto a la duración de vida de los componentes, a la disminución de la radiación acústica, al aumento del confort, o al incremento de la seguridad. También se ha propuesto una técnica experimental que facilita la identificación de las propiedades mecánicas de los materiales viscoelásticos.