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"Construcción de un prototipo de banco para el estudio de las…
"Construcción de un prototipo de banco para el estudio de las Vibraciones Mecánicas"
Proyecto de desarrollo
Objetivo de ingeniería
Demostrar físicamente los efectos destructivos de las vibraciones en maquinaria.
Efecto 1: Observar la fatiga prematura de materiales.
Efecto 2: Analizar el daño inducido en cuerpos rodantes
Efecto 3: Justificar la necesidad de implementar planes de mantenimiento industrial.
Problema a resolver
Carencia de equipo especializado en el laboratorio de mecánica.
Limitante académica: Imposibilidad de que los alumnos visualizaran la teoría de vibraciones en un entorno práctico.
Limitante económica: Los bancos de prueba comerciales tienen costos prohibitivos para la institución
Solución desarrollada
Creación de un banco de pruebas didáctico y de bajo costo.
Enfoque: Simulación controlada de desbalanceos mecánicos.
Como se fabrico
Diseño, materiales y manufactura
Componentes
Estructura de absorción: Base de soporte apoyada sobre un sistema de resortes amortiguadores.
Sistema de rotación: Eje mecánico sostenido por chumaceras de acero fundido.
Sistema de desbalanceo: Disco ranurado diseñado para fijar contrapesos intercambiables de distinta masa.
Transmisión: Acoplamiento flexible aluminio y polímero para proteger el motor.
Propulsión
Motor eléctrico de 1.5 HP (alimentado a 220 Voltios).
Diseño
Selección de alternativas mediante lluvia de ideas, ajustándose a tiempo y presupuesto.
Material
Acero "Cold Rolled" 1018
Alta resistencia mecánica a la tensión, abundancia en el mercado y bajo costo relativo.
Resultados de pruebas
Prueba leve 50 gramos/10 segundos.
Comportamiento dinámico: Se genera una vibración inicial observable.
Respuesta del sistema: Los resortes amortiguadores absorben eficazmente la energía cinética.
Consecuencia: El equipo mantiene su estabilidad estructural y no presenta desplazamiento sobre la superficie.
Prueba moderada 100 gramos/10 segundos.
Comportamiento dinámico: La amplitud de la vibración aumenta significativamente.
Respuesta del sistema: Se supera el límite óptimo de absorción de los resortes.
Consecuencia: El banco sufre un desplazamiento lateral evidente y se registra un aumento notable en los decibelios (ruido) por fricción.
Prueba crítica 150 gramos/4 segundos.
Comportamiento dinámico: Incremento drástico, violento y peligroso de la oscilación.
Consecuencia: Ruido excesivo e impacto severo en las uniones, forzando un paro de emergencia
Respuesta del sistema: Descontrol cinemático total; el prototipo comienza a dar "brincos".
Conclusiones
Logro y retos
Trabajo Futuro
Evolución del diseño: Transición de un sistema puramente "observable" a uno "medible".
Integración tecnológica: Implementar un sistema de sensores costeable e interfaces de software que permitan graficar el espectro de las vibraciones en tiempo real.
Impacto didáctico y formativo
Desarrollo analítico: Fomenta el pensamiento crítico en los futuros ingenieros sobre las causas raíz de las fallas mecánicas.
Aplicación industrial: Mejora la comprensión de la importancia de las técnicas de mantenimiento predictivo antes de que ocurran fallas catastróficas.
Validación técnica
El prototipo cumple exitosamente su función operativa.
Comprobación empírica: Se demostró la relación directa entre el aumento de la masa desbalanceada y el incremento exponencial de la amplitud de vibración.
