Velocidad crítica (también conocido como velocidad giratoria ) es la velocidad de rotación a la que un eje o rotor giratorio se vuelve inestable y comienza a vibrar violentamente debido a Resonance . Esta resonancia ocurre cuando la frecuencia de rotación del eje coincide con una de sus frecuencias naturales .
Aquí hay un desglose de los conceptos clave:
* eje o rotor giratorio: Esto se refiere a cualquier componente giratorio como un eje del motor, una cuchilla de turbina o cualquier parte de maquinaria giratoria.
* inestable: A una velocidad crítica, las vibraciones del eje se vuelven grandes y descontroladas, lo que puede dar daños o falla.
* Resonancia: Este fenómeno ocurre cuando una fuerza externa (como la rotación del eje) coincide con la frecuencia natural del objeto (la frecuencia a la que vibra libremente).
* Frecuencias naturales: Estas son propiedades inherentes de un objeto determinado por su masa, rigidez y geometría. Cada eje tiene un conjunto único de frecuencias naturales en el que vibra fácilmente.
¿Por qué es importante la velocidad crítica?
Comprender y evitar velocidades críticas es crucial para:
* Asegurar una operación segura: La operación de maquinaria giratoria por encima de la velocidad crítica puede conducir a una falla catastrófica.
* Preventando daños: Las altas vibraciones pueden dañar los rodamientos, los sellos y otros componentes, lo que lleva a un desgaste prematuro.
* Mejora del rendimiento: El funcionamiento suave a velocidades inferiores a la velocidad crítica garantiza una transmisión de potencia eficiente y niveles de ruido reducidos.
Determinación de la velocidad crítica:
La velocidad crítica se puede determinar utilizando varios métodos, que incluyen:
* Cálculos matemáticos: Ecuaciones basadas en geometría del eje, propiedades del material y condiciones de soporte.
* Análisis de elementos finitos (FEA): Simulaciones por computadora que modelan el comportamiento del eje bajo diferentes cargas y velocidades.
* Prueba experimental: Pruebas físicas del eje en condiciones controladas para medir su respuesta a diferentes velocidades.
Prevención de resonancia:
Para evitar problemas de velocidad críticos, los ingenieros implementan varias estrategias:
* Optimización de diseño: Los ejes están diseñados con rigidez específica y distribución de masa para evitar la resonancia.
* Balancing: Corrigiendo cualquier desequilibrio en el rotor para reducir las vibraciones.
* amortiguación: Agregar materiales que disipan la energía, reduciendo la amplitud de las vibraciones.
* Control de velocidad: Maquinaria de funcionamiento a velocidades inferiores a la velocidad crítica.
Comprender la velocidad crítica y sus implicaciones es crucial para garantizar la operación segura, eficiente y duradera de la maquinaria giratoria.
