Los ensayos de vibración son cruciales en las industrias manufactureras modernas. Ayudan a comprobar el rendimiento de distintas piezas o productos antes de que se enfrenten a las condiciones del mundo real. Existen distintos métodos de ensayo de vibraciones. Cada uno de ellos comprueba el producto de forma diferente, exponiéndolo a distintos tipos de vibraciones.
Recuerde que estas pruebas se utilizan en casi todos los sectores, incluidos el automovilístico y el aeroespacial. ¿Por qué? La razón es que todos los fabricantes quieren que sus productos destaquen entre la competencia. Por eso, estas pruebas les ayudan a determinar si su producción es lo suficientemente buena como para competir en el mercado. En este artículo hablaremos de los distintos métodos de ensayo y de sus detalles.
Pruebas de vibración y su importancia
Antes de hablar de los distintos métodos, es preciso tener una noción básica de las pruebas de vibración.
Esta prueba consiste en exponer el producto a diferentes movimientos oscilatorios o vibraciones (sacudidas). Esta oscilación o sacudida imita las condiciones del mundo real a las que puede enfrentarse un producto. Los operadores comprueban cómo se comportan los productos bajo distintos niveles de vibración o sacudida. Los productos que resisten esta prueba de vibración son fiables y viceversa.
Recuerde que la competencia en la fabricación moderna es muy alta. Todos los fabricantes quieren que sus productos sean fiables y superiores a los de los demás. En estos casos, la importancia de las pruebas de vibración es muy grande. Los fabricantes utilizan estas pruebas para comprobar sus piezas, componentes y productos. Estos máquinas de ensayo de vibraciones someter el producto a agitación.
Esta vibración o sacudida es lo que los productos tienen más probabilidades de sufrir en el mundo real. Si un producto supera la prueba, es más fiable. Los fabricantes pueden lanzarlo con confianza y marcarlo como a prueba de vibraciones. Recuerde que también es conveniente para los clientes, ya que obtienen productos más duraderos y fiables. Si un producto no cumple las expectativas en las pruebas de vibración, se devuelve a las plantas de fabricación para que lo mejoren.
Lo más destacado: Las pruebas de vibración no se limitan a productos o industrias específicos. Su ámbito de aplicación es muy amplio, por lo que resulta útil para distintos sectores de fabricación. Se utiliza en la industria automovilística, aeroespacial, electrónica y muchas otras. Es más barato conocer la resistencia a las vibraciones o los choques de piezas o productos específicos.
Métodos de ensayo de vibraciones
Como he dicho antes, existen diferentes métodos de ensayo de vibraciones. Cada uno de estos métodos expone las piezas a movimientos oscilantes de diversas maneras. En la siguiente sección, discutiremos todos esos métodos de prueba. También aprenderá que prueba de vibración es adecuada para cada industria. Comencemos.
1- Prueba de vibración sinusoidal
La prueba de vibración sinusoidal es el método más popular y sencillo. Consiste en exponer el producto a sacudidas constantes y repetidas (periódicas) a una frecuencia. En este método, el producto se monta en el vibrador. A continuación, el control de vibraciones envía una señal de onda única al agitador de vibraciones.
A continuación, este agitador hace vibrar el producto con un movimiento ondulatorio repetido. Al principio, la prueba se realiza a una frecuencia baja para comprobar cómo se comportan los productos. Después, el operario aumenta la frecuencia utilizando controladores de vibración. Esto ayuda a comprobar el comportamiento de los productos tanto a baja como a alta frecuencia. Estas pruebas a diferentes frecuencias hacen que las pruebas de vibración sinusoidal sean más fiables.
Recuerde que, en ambas frecuencias, el producto se enfrenta a vibraciones únicas y repetitivas. Durante estas pruebas, se utilizan acelerómetros para registrar los cambios de frecuencia y otros parámetros. Los operarios analizan cómo se comportan los productos ante esas vibraciones repetidas de onda única. Si produce demasiado ruido, se considera de baja calidad y viceversa.
Además, también se comprueba si el producto presenta grietas u otros defectos. Generalmente, esta prueba se realiza en el sector de la automoción. Los fabricantes la utilizan para comprobar diversas piezas del motor. Recuerde que, al encender el vehículo, las piezas del motor vibran. Por eso, probar esas piezas es crucial para determinar si pueden soportar esas vibraciones.
2- Pruebas de vibración aleatorias
Esta prueba de vibración aleatoria es lo contrario de la prueba de vibración sinusoidal. Como he dicho anteriormente, la prueba de vibración sinusoidal utiliza una sola vibración de una frecuencia específica a la vez. ¿Verdad? Sin embargo, la prueba aleatoria expone el producto a vibraciones de diferentes frecuencias simultáneamente. El patrón de estas frecuencias es aleatorio e impredecible.
Esta prueba es ideal para aquellas piezas (producto) que sufren diferentes vibraciones. Por ejemplo, piezas de vehículos, especialmente los fabricados para carreteras con baches. Estas piezas están sometidas a vibraciones de frecuencia aleatoria. En estas pruebas, la pieza se coloca en un agitador de vibraciones. Después, los controladores de vibración producen señales compuestas de diferentes frecuencias.
Como resultado, el producto se enfrenta a vibraciones aleatorias de frecuencias mixtas. Los sensores del acelerómetro siguen la respuesta del producto a esas vibraciones. Después de un tiempo determinado, se analiza la pieza para determinar si se ha agrietado o sigue en buen estado. La configuración de las pruebas de vibración sinusoidal y aleatoria es la misma. Sin embargo, sus diferencias radican en las frecuencias de vibración.
En las pruebas de vibración sinusoidal, la vibración de la cara del producto se produce a una sola frecuencia (alta o baja). Pero la frecuencia aleatoria expone los productos a distintas vibraciones simultáneamente. Considero que las pruebas aleatorias son fiables porque prueban a fondo los productos. Las piezas que superan las pruebas de vibración aleatoria son fuertes y resisten condiciones de vibración duras. Algunos ejemplos son las piezas utilizadas en vehículos todoterreno.
3- Pruebas de vibración senoidal aleatoria (SoR)
La prueba de vibración senoidal sobre aleatoria se considera el método más fiable. Combina dos métodos de ensayo: vibración sinusoidal y vibración aleatoria. Significa que el producto (sometido a prueba) se expone simultáneamente a dos vibraciones diferentes. La configuración de esta prueba es similar a las pruebas de vibración sinusoidal y aleatoria.
El producto se monta firmemente en el agitador vibratorio. A continuación, los controladores de vibración envían señales. Una señal es para la vibración sinusoidal (de una sola onda), mientras que la otra es para la vibración aleatoria. El producto se expone simultáneamente a ambos tipos de vibración. El sensor acelerómetro registra la respuesta del producto a esas vibraciones de diferentes frecuencias.
Estas vibraciones pueden poner de manifiesto los puntos débiles de un producto, si es que existen. A continuación, el operario analiza el producto acabado mientras se somete a vibraciones complejas y duras. Un producto que resiste este método de ensayo es muy duradero y resistente. Es más probable que vea este tipo de pruebas en los sectores de defensa. ¿Por qué? Porque las piezas de este sector son muy fuertes y resistentes a las vibraciones.
4- Pruebas de temperatura y vibración
La prueba de temperatura-vibración es un método de prueba más avanzado. No sólo prueba el producto contra la vibración, sino también contra temperaturas variables. En este método se utilizan cámaras térmicas avanzadas. El producto se coloca en los agitadores de vibración dentro de las cámaras térmicas. Después, los controladores de vibración envían señales para inducir la vibración.
Esta vibración puede ser sinusoidal (frecuencia única) o aleatoria. Como resultado, el producto se enfrenta a la vibración. En este momento, el operario cambia la temperatura de baja a alta. El operario comprueba cómo se comportan las piezas cuando se exponen a la vibración en diferentes condiciones de temperatura. Generalmente, este método de ensayo se utiliza para probar piezas utilizadas en aeronaves (sector aeroespacial).
Recuerde que estas piezas están expuestas tanto a bajas como a altas temperaturas. El operario comprueba cómo se comportará una pieza bajo vibraciones a temperaturas extremas. Esto ayuda a saber si el producto es lo suficientemente fuerte como para soportar la contracción o la expansión. Recuerde que la contracción se produce a bajas temperaturas y la dilatación a temperaturas más altas. Si la pieza puede soportar esas condiciones, se considera apta para su uso.
5- Pruebas de choque o impacto
Este pruebas de choque o impacto es diferente de las demás pruebas de vibración. En este método, el producto no se expone a vibraciones. En su lugar, se enfrenta a un impacto repentino (fuerza) para ver si puede soportarlo. Recuerde que este impacto puede deberse a cualquier motivo. Por ejemplo, caídas de altura, colisiones, choques, etc.
Máquinas específicas para pruebas de impacto se utilizan para este método de ensayo. El objetivo de este ensayo es determinar si el producto puede soportar el impacto que sufre durante una caída. El producto se monta en máquinas de ensayo de impacto. El producto se expone al impacto de cierta potencia o fuerza. El operador puede aumentar la fuerza de impacto para observar el comportamiento del producto a diferentes niveles de impacto.
Considero que esta prueba de impacto se utiliza mucho en la industria electrónica. ¿Por qué? La razón es que los componentes electrónicos pueden fallar cuando se someten a impactos o sacudidas. Esta prueba comprueba si pueden soportar una fuerza específica sin fallar. Muchos componentes utilizados en los sectores automovilístico y aeroespacial también se prueban con este método. Da una idea de lo bien que soporta un producto una tensión mecánica repentina.
6- Pruebas de vibración de materiales compuestos
La prueba de vibración de materiales compuestos es el método más completo de los mencionados anteriormente. ¿Por qué? Porque combina tres principios de ensayo en una sola prueba. Expone el producto a tres tipos de vibraciones. Estos son:
- Vibración sinusoidal
- Vibración aleatoria
- Vibraciones de choque repentinas
Esto significa que el producto experimenta todas estas vibraciones complejas simultáneamente. Los productos frágiles no pueden soportar estas pruebas y fallan. Sin embargo, los productos duraderos soportan estas complejas vibraciones y siguen funcionando. Imagínese las piezas de un vehículo todoterreno. Estas piezas experimentan diferentes vibraciones, especialmente cuando el vehículo circula a una velocidad constante.
La vibración del motor es una onda sinusoidal. Cuando un vehículo se mueve, sus piezas experimentan vibraciones aleatorias debidas a los baches. Además, estas piezas están sujetas a impactos repentinos de grandes baches. Estas piezas se someten a ensayos con materiales compuestos. Este tipo de ensayo es caro y se utiliza en automoción, defensa, aeroespacial y sistemas de satélites.
Conclusión
Las pruebas de vibración tienen un valor incalculable para las industrias manufactureras modernas. Ayudan a comprobar las capacidades de distintas piezas. Los fabricantes pueden determinar si su producto puede soportar las condiciones del mundo real. Recuerde que todo fabricante desea lanzar al mercado un producto fiable y probado.
Esto ayuda a garantizar que los clientes no se quejen de los fallos o el bajo rendimiento de un producto. En este artículo he analizado seis métodos diferentes de pruebas de vibración. Cada una de estas pruebas comprueba el producto exponiéndolo a vibraciones variables frecuencias, desde bajas a altas. Los productos duraderos resisten estas pruebas de vibración, mientras que los más débiles fracasan.