Diseño de un sistema de absorción de vibraciones para un generador eléctrico vertical de 1400 kW

Abstract

Esta investigación tuvo como finalidad el desarrollo de un sistema de absorción de vibraciones para un generador eléctrico vertical de 1400 kW. El estudio fue de naturaleza aplicada, orientada a resolver un problema real mediante conocimientos científicos. Se adoptó un enfoque cuantitativo y un nivel correlacional-explicativo, al analizar la influencia de las propiedades dinámicas con la vibración, reducida con dispositivos de absorción. Se inició con la formulación de un modelo matemático que representó con precisión la respuesta vibratoria del generador, lo que permitió determinar las variables correctas para una solución eficaz de absorción. Luego, se aplicaron metodologías estructuradas con el fin de evaluar y seleccionar la alternativa más eficiente, lo que aseguró su viabilidad técnica y económica. La validación se realizó a través de simulaciones computacionales con software CAD/CAE especializado en modelado 3D y análisis dinámico. Los resultados demostraron que la implementación del sistema diseñado permitió una reducción del 76 % en la magnitud de las vibraciones, con un descenso de 12.5 mm/s a 2.9 mm/s, situándose en el rango permitido según los criterios definidos por la norma ISO 20816-5. Asimismo, el desplazamiento del generador se redujo de 0.1 mm a 0.024 mm, lo que permitió mitigar los efectos de resonancia. La validación computacional mostró una alta concordancia con los cálculos analíticos, con una similitud máxima del 98.3%, lo que confirmó la confiabilidad del modelo desarrollado. En conclusión, se diseñó un mecanismo efectivo que reduce significativamente las vibraciones del generador eléctrico y garantiza un mejor desempeño dinámico del equipo. Se recomienda explorar otros métodos de reducción, como la incorporación de rigidizadores que limiten el movimiento y modifiquen la frecuencia natural del generador. También se sugiere desarrollar un diseño generalizado y adaptable del sistema de absorción para ampliar su aplicación a otras máquinas industriales.

This research aimed to develop a vibration absorption system for a 1400 kW vertical electric generator. The research was applied in nature, focused on solving a real problem through scientific knowledge. A quantitative approach and a correlational-explanatory level were adopted to analyze the influence of dynamic properties on vibration, which was reduced using an absorption system. It began with the formulation of a mathematical model that accurately represented the generator's vibratory response, which allowed for the identification of the correct variables for an effective absorption solution. Then, structured methodologies were applied to evaluate and select the most efficient alternative, which ensured its technical and economic viability. The validation was done through computer simulations using CAD/CAE software specialized in 3D modeling and dynamic analysis. The results showed that the implementation of the designed system led to a 76% reduction in vibration magnitude, decreasing from 12.5 mm/s to 2.9 mm/s, falling within the permissible range according to the criteria defined by ISO 20816-5. Also, the generator's displacement was reduced from 0.1 mm to 0.024 mm, helping to reduce the effects of resonance. The computational validation showed a high agreement with the analytical calculations, with a maximum similarity of 98.3%, confirming the reliability of the developed model. In conclusion, an effective system was designed that significantly reduces the vibrations of the electric generator and ensures better dynamic performance of the equipment. It is recommended to explore other vibration reduction methods, such as the use of stiffeners to limit movement and change the generator's natural frequency. It is also suggested to develop a generalized and adaptable design of the absorption system to expand its use to other industrial equipment.