Estudio de la dinámica en rotores flexibles isotrópicos con soportes que presentan un comportamiento anisotrópico por medio de la modelación numérica.
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Date
2024-05-17
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
En este trabajo de fin de carrera de ingeniería mecánica se propone modelar mediante
elementos finitos (FEM) la dinámica de rotores flexibles soportados sobre cojinetes
hidrodinámicos mediante el caso del rotor Jeffcott, comparándolo analíticamente con datos
obtenidos en laboratorio. Un requisito para tener en cuenta en el sistema rotor flexible-cojinete
hidrodinámico es el diseño del soporte donde se requiere hallar variables como el número de
Sommerfeld, excentricidad y el espesor de película de aceite. Estas variables dependen de la carga
como de la dimensión del apoyo y definen el comportamiento de las frecuencias y
amortiguamiento del sistema. En el modelado numérico y análisis experimental se analiza la
respuesta vibratoria y armónica del conjunto rotor-apoyos mediante un diagrama de Campbell para
diferentes valores de velocidades de giro del rotor.
La modelación numérica de elementos finitos se desarrolló y ejecuto en el lenguaje de
programación MATLAB, donde se ingresaron las ecuaciones, matrices y algoritmos para obtener
la respuesta teórica de la dinámica del rotor. Por otra parte, en el análisis experimental se obtuvo
un banco de pruebas donde inicialmente se realizaron modificaciones del sistema de lubricación,
también se realizó alineación del rotor con el motor y por último se calibro y ajusto las respuestas
vibratorias y armónicas mediante sensores y el programa OROS OR35.
El estudio de los rotores flexibles apoyados es cojinetes hidrodinámicos es importante ya
que estos son utilizados en las turbomáquinas que las podemos encontrar en sistemas de
producción de energía como hidroeléctricas. Al ser componentes que soportan grandes cargas a
altas velocidades, estas máquinas se ven afectadas principalmente por vibraciones y las
consecuencias van desde pérdidas de vidas, afectaciones al medio ambiente y pérdidas
económicas.
Es por esto por lo que se hace necesario poder estimar o predecir el comportamiento del
sistema rotor-apoyos y realizar mantenimiento antes de que ocurra o se presente la falla.
Description
Keywords
Elementos Finitos, Rotor Flexible, Cojinete hidrodinamico, rotor Jeffcott, Isotrópia, Anisotrópia, Numero de sommerfeld, Excentricidad