Práctica 2 Vibraciones

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA
MECATRÓNICA VIBRACIONES MECÁNICAS
PRACTICA NO.3 Péndulo de Charpy
 ING. HÉCTOR JAVIER LICERIO HERNÁNDEZ
ALUMNO:
EDUARDO ANTONIO RODRÍGUEZ GUERRA # 19131252
VIERNES 12 DE SEPTIEMBRE DEL 2022
TORREÓN, COAHUILA
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Objetivo
Que el alumno visualice de manera práctica como el desarrollo de modelados matemáticos y su correcta interpretación le pueden brindar información de un sistema vibratorio (en este caso el radio de un péndulo), con solo realizar un estudio de tiempo a las oscilaciones de dicho péndulo.
Introducción
Este día en la clase realizamos el desarrollo de lo que ocurría al poner a oscilar un péndulo, dicho desarrollo lo planteamos a partir de la sumatoria de fuerzas tangenciales, método de la energía y por el método de momentos. 
Por medio de la sumatoria de fuerzas tangenciales 
mg
Tenemos que el peso en el péndulo para convertirla a su equivalente tangencial multiplicamos por el seno del ángulo, también sabemos que sin θ = θ, y que para encontrar la longitud del arco (s) debemos multiplicar el radio del arco por el ángulo que lo comprenda. , así mismo tenemos que la velocidad angular se representa por esta ecuación, y para la aceleración angular tenemos esta ecuación, 
Sustituimos todo con el afán de dejar la ecuación a base del ángulo en lugar del arco.
l es el valor del radio del pendulo.
Y aquí tenemos una ecuación lineal de segundo orden homogénea, solo la reacomodamos para tener esta ecuación. 
 ; Ahora si por definición sabemos que el coeficiente de la variable de orden 0 es la frecuencia natural al cuadrado, por lo tanto para un péndulo con masa no especificada la frecuencia natural será 
El siguiente método consiste en igualar la sumatorias del momento generado por las fuerzas externas y el momento generado a partir de las fuerzas efectivas. 
l
El péndulo nos genera un momento contrario a nuestro positivo, y ya que la fuerza que ejerce sobre el perno se encuentra a una distancia tenemos:
.
Ahora bien analizando el diagrama de las fuerzas efectivas:
Nos percatamos de que no describe la forma de la masa, y por lo tanto podemos menospreciar el momento ya que básicamente no existe.
. 	; Ya solo sustituimos los momentos en la igualdad.
	; Gracias a problemas realizados antes aprendí que alfa es la variable otorgada a la aceleración angular, ósea que 
.	; Y justo aquí tenemos la misma ecuación que el planteamiento de la hoja anterior solo falta dejar con coeficiente de 1 a la aceleración angular.
.	; Y esto nos permite encontrar la frecuencia natural.
Ahora que comprobamos que la frecuencia natural que encontramos era correcta en ambos métodos. Buscaremos establecer la ecuación que describa el periodo de este sistema. 
Tenemos que el periodo se describe con la siguiente formula:
Sustituimos		; ; y la podemos reescribir como: 
Marco teórico
El péndulo de Charpy es un dispositivo a modo de péndulo ideado por Georges Charpy. Se utiliza en ensayos para determinar la tenacidad de un material (la capacidad de absorber energía al impacto) . Son ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexión en 3 puntos. El péndulo cae sobre el dorso de la probeta y la parte. La diferencia entre la altura inicial del péndulo (h) y la final tras el impacto (h') permite medir la energía absorbida en el proceso de fracturar la probeta. En estricto rigor se mide la energía absorbida en el área debajo de la curva de carga, desplazamiento que se conoce como resiliencia. 
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La Resonancia es un fenómeno que amplifica una vibración. Se produce cuando una vibración se transmite a otro objeto cuya frecuencia natural es igual o muy cercana a la de la fuente.
Para evitar meterme con temas de prácticas futuras solo me quedaré en que al momento en que un equipo ingresa en la zona de resonancia el ruido producido provoca que sea mucho más susceptible a fallar. Claro existe muchas formas para evitar que un equipo llegue a este extremo cuando esté cumpliendo su cometido, pero eso será para otro informe.
Materiales usados:
Lámpara estroboscópica:		Medidor Modelo IRD Mechanalysis Model 345
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Aire lavado	Rotor LIM	Pulidor de banco
Procedimiento:
Primero seleccionamos los tres motores en los cuales mediremos la velocidad angular bajo la cual trabajaran.
· Rotor LIM
· Pulidor de banco
· Aire Lavado
Primero para el rotor LIM, el ingeniero recomendó emplear el analizador IRO-STRABLIGHT por la precisión que ofrece.
Trazamos una línea en el rotor, lo ponemos a funcionar.
Usando la lámpara estroboscópica comenzamos a enfocar el rotor y por medio de las perillas del equipo comenzamos a ajustar las lecturas. Tenemos que comprobar que el equipo este calibrado,
Bien el ajuste lo realizamos con esa perilla, dejaremos de ajustar hasta que la línea que dibujamos se vea inmóvil, algo así como lo que sucede en las hélices de los aviones.
Algo que ocurrió en esta primera parte fue que la línea se veía dos veces, eso significo:
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Que el valor de la velocidad angular que teníamos en el instrumento de medición estaba duplicado.
El valor arrojado en esta medición (rotor-IRD) fue de 1800 rpm.
Después configuramos el siguiente:
Este instrumento tiene botones con los cuales ingresaremos el valor que pretendemos obtener (en caso de desconocer ese valor nos auxiliamos en lecturas previas que hayamos realizado o en la placa del motor). Tiene un botón de ajuste para indicar si variaremos de valores en decenas, centenas o un ajuste fino de unidades.
Al igual que el instrumento de antes apuntamos la lámpara hacia el rotor y buscamos inmovilizar la línea, variando el valor de la pantalla.
El valor arrojado en esta medición (rotor-lámpara estroboscópica) fue de 1794 rpm.
Cuando acabamos desactivamos el motor y este comenzó a disminuir su velocidad como era de esperarse, pero justo como a la mitad comenzó a moverse más de lo habitual, inclusive más de lo que se había movido prendido, ahí el ingeniero nos explicó parte de lo que sería el tema de resonancia.
Pasando al pulidor dos compañeros fueron seleccionados para realizar la medición con el IRD, una sostuvo la lámpara estroboscópica y el otro se encargó de realizar el ajuste para determinar la velocidad.
La velocidad (pulidor-IRD) fue de 3600 rpm
La velocidad (pulidor-lámpara digital) fue de 3600 rpm También.
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Ya por ultimo fuimos al aire lavado donde encontramos una de las escasas desventajas del IRD, ya que al ser de un gran tamaño la medición en lugares compactos se vuelve más difícil de realizar, afortunadamente el aire estaba en medio del salón, eso lo simplifico mucho.
En esa medición realizada por otros compañeros fui testigo de cómo un buen pulso y conocer los valores a los cuales se desea llegar pueden volver está más fácil esta labor.
Esa medición (realizada en la entrada) arrojo: 1750 rpm
Sabemos que al medir el diámetro de la entrada (6.3 in) y de la salida (28 in), podemos estimar la relación de tamaños la cual tendría que ser congruente con la relación de fuerzas. Entonces a base de esos cálculos dedujimos que la velocidad en la salida sería aproximadamente 400 rpm.
Y al comprobarlo obtuvimos 393 rpm.
Conclusiones
Medir velocidades angulares parece algo sencillo, pero a pesar de lo fácil que pueda parecer tenemos que tomarlo con mucha seriedad ya que un simple error se puede traducir en muy malas interpretaciones, las cuales en la industria provocarían un caos tremendo.
Cabe destacar que solo usamos lámparas estroboscópicas, aún me faltan los instrumentos que necesitan estar en contacto con la maquinaria.
También fue grato ver en aplicación fórmulas que he visto desde mecánica de materiales y que los resultados arrojados sean casi congruentes con los leídos.
Bibliografías:
 http://diccionario.sensagent.com/P%C3%A9ndulo%20de%20Charpy/es-es/
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