Cálculo analítico y validación experimental de las velocidades críticas y respuesta al desequilibrio en el rotor KIT MFS2004

Abstract

En la maquinaria industrial, los ejes rotativos son empleados en turbinas de gas y de vapor, turbogeneradores, motores de combustión interna, compresores etc. Debido a la creciente demanda para la energía y el transporte a alta velocidad, los rotores de estas máquinas se hacen muy flexibles, lo que conlleva que el estudio del movimiento vibratorio sea una parte esencial del diseño. Los ejes de transmisión de estas máquinas se someten a fuertes vibraciones de torsión y flexión y, en algunos casos, a condiciones inestables de operación. Algunas máquinas rotativas tales como turbo-alternadores, sistemas de propulsión de buques, trenes de alta velocidad…, pueden desarrollar esfuerzos excesivos de torsión, debido a las bajas frecuencias de torsión natural de los sistemas que las componen. Por este motivo la determinación de las frecuencias naturales y las formas modales, son muy importantes desde un punto de vista de diseño. También se deberán tener en cuenta otros factores, como carga de pasajeros, desequilibrio en generadores eléctricos, etc.; que son consideraciones importantes del diseño, ya que éstos provocan un desgaste a fatiga. Por la importancia que tiene en el diseño las frecuencias propias y la velocidad crítica de un eje rotativo, se analizará en este proyecto el comportamiento de un rotor Jeffcott. Para ello, se obtendrán las ecuaciones que describen el movimiento del eje rotativo; por medio de los elementos finitos se propondrán varios modelos de rotores estudiando sus frecuencias propias. Por último se validará experimentalmente un modelo simulado en elementos finitos.