FRSN - Ciencia y Tecnología - GEVM
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Item El uso de algoritmos en Scilab para la enseñanza y el estudio de dinámica de rotores(2022-10-06) Palmieri, Fernando Daniel; Chiapparoli, Wadi; Klempnow, Andreas EduardoLa dinámica de rotores es una de las disciplinas donde el estudiante de ingeniería se puede encontrar con resultados que contradicen la intuición, aun cuando dicho estudiante tenga cierto grado de conocimientos de dinámica clásica. Este trabajo presenta una serie de algoritmos desarrollados para incluir temas avanzados de dinámica de rotores dentro de la unidad de vibraciones mecánicas como complemento del tema dinámica de sistemas, de la asignatura Mecánica Racional (tercer nivel de la carrera ingeniería mecánica). Dichos algoritmos serán empleados para que los estudiantes puedan generar gráficas de respuesta dinámica, para rotores con distintos grados de simplificación, y experimentar de forma numérica el comportamiento de los mismos, con el propósito de entender fenómenos como el de inversión de fase durante el pasaje por una velocidad crítica.Item Proyecto de un nuevo sistema de adquisición y análisis de señales de vibraciones(2023-11-15) Palmieri, Fernando Daniel; Violante, Luis Darío; Chiapparoli, Wadi; Klempnow, Andreas EduardoEl mantenimiento basado en la condición mediante el análisis de vibraciones se ha generalizado en al ámbito industrial, gracias a la gran capacidad de procesamiento digital de los analizadores, que han evolucionado considerablemente desde los primeros años de su aplicación industrial. Actualmente, las técnicas convencionales de procesamiento para el análisis de señales de vibración (gráficas amplitud - tiempo, promediado temporal, transformada rápida de Fourier, envolvente en frecuencias, etc.), están incorporadas en analizadores comerciales de amplia difusión, que generalmente se emplean para elaborar rutinas de medición para mantenimiento basado en la condición. No obstante, existen otras técnicas de tratamiento de señales de vibraciones en desarrollo (como el análisis de transformadas Wavelet o de transformada de Hilbert-Huang, Spectrum and Cepstrum, etc.) que normalmente no están disponibles en los equipos comerciales. Además, estos equipos generalmente son de un número reducido de canales y con poca capacidad de adaptarse a distintas configuraciones de sensores. Es por ello que en este trabajo se presenta el proyecto para desarrollar un nuevo sistema de adquisición de datos multicanal para el análisis de dinámica de rotores que permita incorporar las herramientas más actuales de análisis de señales y detección de fallas, para los futuros estudios del grupo de vibraciones de la Facultad Regional San Nicolás. Se fundamenta la selección del hardware para su concreción y se presentan los primeros avances en el desarrollo del sistema. Durante la primera etapa del proyecto se analizó el uso de placas comerciales dedicadas versus placas de desarrollo con procesadores programables con capacidad de procesamiento de señal. A sí mismo, se inició el desarrollo de la interfaz de análisis de vibración en un entorno de programación destinado a objetos. Se espera en el corto plazo contar con una versión funcional del sistema para validación experimental.Item Cálculo numérico de las velocidades críticas de una bomba de circuito primario de una central nuclear(2023-11-15) Palmieri, Fernando Daniel; Chiapparoli, Wadi; Klempnow, Andreas EduardoLas centrales de generación nuclear emplean grandes bombas para introducir agua en el circuito primario, estas bombas son elementos críticos y su falla puede obligar a detener toda la planta. Es por lo que, normalmente, están instrumentadas con sensores de vibraciones para monitoreo continuo. Si bien el tipo de sensores utilizados cumplen adecuadamente la función de control en línea y alerta temprana ante posibles fallas, no permiten tener una gran capacidad de análisis sobre las vibraciones en funcionamiento. Esto se debe principalmente a la baja frecuencia de muestreo. Durante pruebas de rutina de una de estas bombas, se determinó que experimentaba una cierta inestabilidad de vibraciones durante el arranque y la parada de la misma. Esta inestabilidad se asumió que se producía presuntamente por estar atravesando una velocidad crítica. Para confirmar esta conjetura, y ante la carencia de datos del fabricante, se decidió hacer un modelo matemático de la misma. Como los datos geométricos eran reducidos, dado que solamente se contaban con planos generales, se empleó el método de la matriz de trasferencia para modelar el rotor de la bomba y encontrar las velocidades críticas y la respuesta a las condiciones de desbalance. Para llegar a un buen resultado se debió aproximar el comportamiento de los cojinetes y la distribución de masa utilizando distintos valores probables y suposiciones tomadas de trabajos similares encontrados en la literatura específica. Finalmente, se encontraron los valores más probables para la primera velocidad crítica del rotor de la bomba y la respuesta en el arranque y se confirmó la suposición inicial de los analistas que habían hecho las mediciones de arranque y parada de la bomba.Item Modelado numérico de vibraciones en rotores de turbinas de generación(2022-11-09) Palmieri, Fernando Daniel; Violante, Luis Darío; Klempnow, Andreas EduardoLos problemas de las máquinas rotantes de alta potencia son extensamente estudiados en la actualidad. El interés en esta área deriva, principalmente, en que las turbinas tienen potencias elevadas en dimensiones cada vez más pequeñas y esto hace que experimenten grandes solicitaciones mecánicas. La disponibilidad y confiabilidad de las mismas, es central para el abastecimiento de energía eléctrica. Para estudiar su comportamiento se emplean habitualmente métodos numéricos, dichos métodos se pueden separar en aquellos que se basan en elementos finitos y los que se basan en la matriz de transferencia. Si bien, los primeros son ampliamente desarrollados, requieren mucha capacidad de cálculo y el conocimiento preciso de la geometría del sistema. El método de la matriz de transferencia, en cambio, se basa íntegramente en ecuaciones de la mecánica clásica y permite obtener resultados empleando, relativamente, poca capacidad de cálculo. Es por ello, que en este trabajo se emplea el método de la matriz de trasferencia para generar algoritmos de simple implementación para analizar velocidades críticas, formas modales, respuesta a desbalance y orbitas de rotores, a partir de datos sencillos obtenidos de un plano general del mismo. Los algoritmos desarrollados se probaron con datos de banco de prueba. Los resultados obtenidos permiten apreciar la utilidad de los mismos y la escasa influencia del error de determinación a los efectos del análisis de equipos reales.Item Análisis mediante el método de la matriz de transferencia de turbogenerador de energía eléctrica(2021-09-17) Palmieri, Fernando; Violante, Luis Darío; Klempnow, Andreas EduardoLa dinámica de los rotores se emplea, entre otras aplicaciones, para estudiar la respuesta en funcionamiento de las modernas turbo-máquinas de generación eléctrica, es decir, sus vibraciones y orbitas, así como la respuesta en vibración a distintos desperfectos. En la literatura se proponen varios métodos numéricos para el análisis de rotores, entre ellos, el método de la matriz de transferencia, que es uno de los métodos de más amplio desarrollo. El mismo, se basa íntegramente en ecuaciones de la mecánica clásica y permite obtener resultados empleando relativamente poca capacidad de cálculo. Actualmente hay enfoques que emplean el método de los elementos finitos con el mismo objetivo, pero este implica una matemática y una programación más compleja y mayor capacidad de cálculo. En este trabajo se emplea el método de la matriz de trasferencia para analizar la respuesta de un rotor de un turbogenerador de una central termoeléctrica del país. Este equipo presentaba serios problemas de vibraciones al aproximarse a la velocidad de régimen y había sido sometido a varios intentos de balanceo sin resultados adecuados. A partir de las mediciones sobre el equipo y los datos numéricos obtenidos se pudo determinar que el equipo funciona cerca de la tercera velocidad crítica y también se pudo aproximar la respuesta a los efectos de desbalanceo.