Qué es la resonancia y por qué debería preocuparte

El tercero de los enemigos ocultos del ingeniero: la resonancia. Causante del fallo de muchos equipos y estructuras sin haber sido conscientes de ello. ¡Estudia con un análisis modal y adelántate a este temible adversario!

Resumen

Como director general, deberías comprender la importancia del análisis modal para valorar adecuadamente el coste de proteger tus productos y equipos frente a la resonancia. Estas herramientas te permiten optimizar el diseño, mejorar la seguridad y aumentar la vida útil de tus estructuras o maquinaria. Al invertir en análisis modal, puedes garantizar la eficiencia y confiabilidad de tus productos, cumplir con normativas y reducir costos a largo plazo. Confía en tu equipo de ingenieros (o en Ingeniería SAMAT) para asegurar el éxito de tus cálculos frente a la resonancia: otro enemigo invisible.


Estimado director general,

En el actual mundo industrial, la excelencia en el diseño y la seguridad de los equipos y estructuras son aspectos cruciales para mantener una ventaja competitiva y garantizar el éxito de tus proyectos. Uno de los desafíos más significativos que enfrenta tu empresa desarrollando productos o equipos es asegurar que funcionen de manera eficiente y confiable a lo largo del tiempo. Es en este contexto que la resonancia, un enemigo silencioso y oculto en la ingeniería, puede tener un impacto significativo en la integridad y el rendimiento de tus estructuras o bienes de equipo. En este texto, exploro en profundidad la importancia del análisis modal y su papel en la valorización de tus productos y equipos.

¿Qué es la resonancia y por qué es peligrosa?

En anteriores artículos he escrito sobre otro enemigos ocultos, invisibles al ojo de un ingeniero inexperto y que deben ser tratados expresamente para dar con ellos: la fatiga y el pandeo. Obviamente, no se dan en todos los casos, por ello, debemos conocer bien en qué condiciones aparecen uno u otra. Algo similar ocurre con la resonancia. ¡Veamos!

La resonancia es un fenómeno físico en el que un sistema o estructura se ve excitado por una frecuencia específica, coincidiendo con su frecuencia natural de vibración. Cuando ocurre la resonancia, la amplitud de las vibraciones aumenta de manera significativa, lo que puede provocar daños y deformaciones en componentes críticos de la estructura. En algunos casos extremos, la resonancia puede llevar al fallo prematuro del equipo.

Imagina un puente peatonal que vibra excesivamente cuando un gran número de personas camina sobre él al mismo tiempo. Si la frecuencia de las pisadas coincide con la frecuencia natural de vibración del puente, este fenómeno podría generar vibraciones peligrosas, comprometiendo su estabilidad y seguridad. Es evidente que la resonancia es un problema que no debe subestimarse, ya que puede tener consecuencias devastadoras para las empresas y sus clientes.

La importancia del análisis modal en la ingeniería

El análisis modal es una herramienta esencial para comprender el comportamiento dinámico de una estructura o sistema. Consiste en calcular y evaluar los modos naturales de vibración, es decir, las frecuencias y formas de vibración características de la estructura, sin aplicar una carga externa. Estos modos son fundamentales porque influyen en la respuesta dinámica de la estructura ante excitaciones externas, como fuerzas sísmicas, cargas de viento, maquinaria en funcionamiento, acciones vibratorias, entre muchos otros.

Al realizar un análisis modal, los ingenieros pueden identificar las frecuencias críticas en las que la estructura es más susceptible a la resonancia. Estas frecuencias críticas, también conocidas como frecuencias de resonancia, deben evitarse o atenuarse mediante el diseño adecuado y la incorporación de modificaciones estructurales.

La simulación por elementos finitos como aliado en la valorización de tus productos

Una forma eficaz de llevar a cabo el análisis modal es a través de la simulación mediante elementos finitos (MEF). Esta técnica numérica permite dividir la estructura en elementos pequeños y realizar cálculos matemáticos complejos para obtener una solución aproximada de su comportamiento. El cálculo MEF es una herramienta poderosa que ha revolucionado la ingeniería, permitiendo a los ingenieros simular condiciones de operación y carga de manera virtual, lo que ahorra tiempo y recursos. Hemos hablado mucho en este blog sobre MEF, hace poco te decíamos porqué no son sencillos o describíamos la inmensa utilidad del MEF con bastante de detalle en esa serie de artículos.

En la simulación por elementos finitos, aplicamos condiciones de contorno y cargas representativas del entorno de trabajo real del equipo o estructura. A continuación, se obtienen los modos naturales de vibración y sus correspondientes frecuencias. Con esta información, en SAMAT podemos analizar en detalle cómo se comporta el sistema frente a distintas excitaciones, identificar puntos críticos y tomar decisiones informadas para evitar la resonancia no deseada.

El impacto positivo del análisis modal en la valorización de tus productos y equipos

Invertir en el análisis modal puede tener un impacto significativo en la valorización de tus productos y equipos. Algunas de las ventajas más destacadas son:

  1. Mejora de la seguridad y confiabilidad: Al conocer las frecuencias de resonancia y diseñar las estructuras para evitarlas, se reduce el riesgo de fallos catastróficos, accidentes y pérdidas económicas.
  2. Optimización del diseño: El análisis modal permite identificar áreas problemáticas y realizar modificaciones para mejorar la eficiencia y el rendimiento del equipo, lo que puede traducirse en una ventaja competitiva en el mercado.
  3. Aumento de la vida útil del equipo: Evitar la resonancia y las vibraciones no deseadas puede aumentar significativamente la vida útil de los productos y equipos, lo que reduce los costos de mantenimiento y reemplazo.
  4. Cumplimiento normativo y regulatorio: En muchas industrias, las normas y regulaciones exigen el cumplimiento de ciertos estándares de seguridad y calidad. El análisis modal ayuda a asegurar que los productos cumplan con estos requisitos.
  5. Ahorro de costos: Si bien la inversión inicial en el análisis modal puede parecer un gasto adicional, a largo plazo, puede ahorrar dinero al evitar reparaciones costosas y mejorar la eficiencia operativa.

Conclusiones

En conclusión, el análisis modal es una herramienta imprescindible para proteger tus estructuras y equipos contra los efectos negativos de la resonancia. Mediante la simulación por elementos finitos, los ingenieros podemos identificar y abordar problemas potenciales en el diseño antes de que se conviertan en costosos desafíos operativos o de seguridad.

Como director general, comprender la importancia de invertir en análisis modal y simulación por elementos finitos te permitirá tomar decisiones informadas sobre el desarrollo de productos y la mejora de la eficiencia de tus equipos: sabrás si conviene incorporar esa metodología dentro de la empresa o si bien es preferible contar con empresas expertas de ingeniería, como SAMAT.

En última instancia, esto se traducirá en una mayor valorización de tus productos, una mejor posición competitiva en el mercado y, lo más importante, la confianza y satisfacción de tus clientes.

En nuestra empresa, contamos con un equipo de expertos en análisis modal y simulación por elementos finitos que están listos para asesorarte y brindarte soluciones personalizadas para tus necesidades específicas. No dudes en contactarnos para conocer cómo podemos ayudarte a proteger tus inversiones y asegurar el éxito de tus proyectos de ingeniería.

Atentamente,

Tu equipo de confianza en análisis modal y simulación por elementos finitos. 😉


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Este artículo ha sido escrito por David Sánchez Mateo, especialista en Ascensores y Configuradores, propietario y fundador de Ingeniería SAMAT. Ingeniero Industrial Mecánico por la Universidad de Zaragoza (Centro Politécnico Superior, actual EINA), Máster en Gestión de la Innovación y Prevención de Riesgos Laborales y ayudado por la Inteligencia Artificial: software empleados han sido Rytr y chatGPT.

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