Vibraciones en estructuras y equipos principales abordo
En el blog anterior abordamos las diferentes pruebas o test que efectuamos en las pruebas de mar de un buque. Y efectuamos una breve explicación de las pruebas de:
a) Medidas de potencia al eje propulsor con torsiómetros y velocidad del buque.
b) Ensayos de consumos y temperaturas de acuerdo con el régimen de marcha en la maquinaria de propulsión principal y auxiliares.
En este blog vamos a abordar los diferentes tipos de soluciones que se deben efectuar en la etapa de diseño del buque para minimizar las vibraciones abordo al punto que puedan estar dentro de los parámetros especificados en las normas OMI e ISO 4867-ISO 4868.
A posterior, este tipo de parámetros son verificados o analizados en las pruebas de mar con la medición de las vibraciones en diferentes puntos del buque con equipos y sensores especiales para cada caso. A la vez este tipo de verificación es efectuado por compañías certificadas por las Sociedades de Clase y cuentan con personal calificado e entrenado para recabar los diferentes tipos de lecturas en:
c) Vibraciones de la Maquinaria Principal y Equipos Auxiliares.
d) Medida de reacciones en cojinetes de línea de ejes y bocina.
e) Medida de vibraciones torsionales, laterales y axiales.
El diseño conceptual es donde debe comenzar el proceso de prevención de vibraciones. Si los problemas de vibración, identificados repetidamente por la experiencia como los más importantes, se abordan en las primeras etapas de diseño, se pueden evitar problemas graves que implican costos significativos en los esfuerzos de corrección.
La atención se centra en la planificación de la vibración en las primeras etapas de diseño conceptual, donde programas específicos de construcción naval auxilian a los arquitectos navales a simular los esfuerzos en las diferentes estructuras en el buque. Por consiguiente, estos programas aparte de calcular los diferentes tipos de esfuerzos en las estructuras nos dan lecturas de los diferentes tipos de vibraciones presentes de acuerdo con las diferentes frecuencias y condiciones en que se valla a encontrar el buque. A lo cual los arquitectos navales e ingenieros realizan las modificaciones pertinentes en los proyectos antes de su elaboración.
Los cuatro elementos más importantes para considerar en los buques de acuerdo con las vibraciones son:
1. Reducción de la fuerza de amplitud de excitación F.
En la vibración de un barco inducida por la hélice, la excitación se puede reducir cambiando la hidrodinámica inestable de la hélice. Esto puede implicar cambios en líneas o espacios libres para reducir la falta de uniformidad de la estela o cambios geométricos en la hélice.
2. Incremento de la rigidez K.
La rigidez se define como la fuerza del resorte por unidad de deflexión. En general, la rigidez debe aumentar en lugar de disminuir cuando las variaciones en la rigidez producen variaciones en la frecuencia natural. No se recomienda reducir la rigidez del sistema para reducir la vibración.
3. Evitar los valores de frecuencia de radio cerca de la unidad. ω/ωn = 1
Es la condición resonante. En resonancia, a la excitación sólo se opone la amortiguación. Tenga en cuenta que ω/ωn se puede variar variando la frecuencia de excitación ω o la frecuencia natural ωn. El espectro de ω se puede cambiar cambiando las RPM de una fuente de maquinaria giratoria relevante o, en el caso de vibración inducida por la hélice, cambiando las RPM de la hélice o su número de palas. ωn cambia por cambios en la masa y/o rigidez del sistema; aumentar la rigidez es el enfoque habitual y preferido.
4. Incremento de la amortiguación ζ.
La amortiguación de los sistemas estructurales en general, principalmente de los buques, es pequeña. Por lo tanto, la amplitud vibratoria es aproximadamente independiente de la amortiguación, excepto en el caso de una resonancia muy cercana. Además, es difícil aumentar significativamente la amortiguación en sistemas como los barcos; generalmente es el menos efectivo de los cuatro parámetros disponibles para el diseñador para implementar cambios en las características vibratorias del barco.
En SOUTHERN OCEAN MARINE ENGINEERING SOLUTIONS nos aseguramos de que el buque desde su etapa de construcción sea construido bajo los estándares de la clase y bandera atendiendo los requisitos de los Armadores y Compañías Navieras.
En el próximo blog, vamos a continuar abordando las diferentes pruebas realizadas en los buques en las pruebas de mar.
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