Significado | Concepto | Definición:

La vibración torsional se produce debido a un desequilibrio en los sistemas giratorios, como la desalineación de un eje giratorio o un acoplamiento débil que permite pequeños movimientos no deseados a lo largo del eje de rotación. Las piezas están diseñadas para girar con una velocidad constante o, a veces, se requieren para acelerar o desacelerar. Cuantas menos vibraciones abruptas o aleatorias experimente una pieza giratoria mientras está en funcionamiento, mayor será su vida útil. Muchos componentes de torsión están diseñados con materiales que pueden soportar daños por torsión a largo plazo, también conocidos como fatiga por torsión. Sin las pruebas adecuadas bajo carga vibratoria, las piezas giratorias pueden romperse, fallar catastróficamente y causar daños periféricos e incluso matar al operador de la máquina.

Hombre con un taladro

Las varillas giratorias, generalmente parte de un tren de potencia, como los ejes de transmisión, los árboles de levas, los cigüeñales, los ejes de transmisión y los husillos, experimentan vibraciones de torsión cuando transmiten potencia desde algún tipo de dispositivo generador. Dichos ejes giratorios están construidos con materiales dúctiles, como metales que tienen mayor tenacidad a la fractura: resistencia al agrietamiento. Las piezas giratorias metálicas fallan debido al agrietamiento lento de la superficie donde se experimenta el mayor esfuerzo de torsión y donde las grietas son más fáciles de identificar. Las grietas también pueden crecer a partir de acoplamientos giratorios, de defectos en la superficie dentro de los orificios de los sujetadores. Las grietas terminales en las superficies de falla crecen en un plano aproximado perpendicular a la longitud del eje giratorio y alrededor del eje central.

Un ejemplo simple de vibración torsional es una señal de tráfico con viento constante. Los soportes y soportes que sostienen los carteles en condiciones normales no están diseñados para resistir el movimiento de rotación. En una tormenta, las señales de tráfico se moverán de un lado a otro con el viento bajo la influencia de vibraciones torsionales. Incluso algunos carteles muy grandes pueden ser arrancados de sus amarres, convirtiéndose en metralla para los incautos atrapados en un huracán.

Las vibraciones torsionales pueden ocurrir con geometrías resonantes específicas del eje o cuando las velocidades de rotación son altas, aumentando por encima de un cierto valor límite. En este punto, la rotación sobre el eje del eje se vuelve dinámicamente inestable y se producen vibraciones dañinas. Estas vibraciones aleatorias, contrarias al movimiento continuo normal del eje, abren grietas en el metal y son las principales causas de falla de las piezas giratorias.

Si parte de un componente giratorio delgado, por ejemplo, una pala de turbina , experimenta una falla catastrófica por una grieta pasante, puede provocar desequilibrios mayores que podrían destruir sistemas de energía completos. La razón por la que la vibración torsional es difícil de explicar es que es complicado aplicar cargas torsionales periódicas durante las pruebas. Hoy en día, los ejes se diseñan con herramientas analíticas para optimizar las longitudes y los diámetros de los ejes con el fin de minimizar las vibraciones torsionales.