¿Qué es un Vibrador?
Un vibrador es un dispositivo de ensayo utilizado para aplicar vibraciones a un producto con el fin de comprobar su resistencia y fiabilidad frente a las vibraciones.
Los vibradores también se denominan excitadores o generadores de vibración. Se utilizan principalmente en los campos de la ingeniería mecánica, la ingeniería civil y la arquitectura cuando se realizan experimentos sobre la vibración de estructuras.
En los campos de la ingeniería civil y la arquitectura, es necesario evaluar plenamente la seguridad de las estructuras con sacudidas inducidas por terremotos. Por lo tanto, es importante que el vibrador utilizado se configure adecuadamente en función del tamaño de la estructura.
Aplicaciones para el uso de Vibradores
Los vibradores se utilizan en el desarrollo y la garantía de calidad de diversos productos industriales, así como en ingeniería civil y construcción.
Por ejemplo, cuando un coche está en marcha, la carrocería del vehículo está sometida constantemente a diversas vibraciones, y cada componente debe mantener su función sin romperse aunque esté sometido a vibraciones. En particular, los componentes del interior pueden generar ruido debido a las vibraciones, lo que puede dar lugar a quejas.
Por ello, se realizan pruebas en las que se aplican diversas vibraciones y cambios de temperatura. En los sectores de la ingeniería civil y la construcción, esto se utiliza a menudo para evaluar la durabilidad de edificios enteros.
La evaluación de la durabilidad de productos individuales como marcos, materiales para tejados, puertas y hojas también se lleva a cabo construyendo casas sobre grandes sacudidores y sometiéndolas a vibraciones que simulan terremotos.
Principio de Vibración
Para entender el principio de un vibrador hay que conocer los vibradores cinético-electrónicos. Los vibradores electrodinámicos generan vibraciones según el mismo principio que los altavoces, que son equipos de audio.
El sonido se genera mediante vibraciones del aire, y un altavoz puede considerarse como un excitador que genera vibraciones. La fuerza utilizada para generar vibraciones en los bancos de pruebas de máquinas electrónicas dinámicas se genera mediante la “regla de la mano izquierda de Fleming”. La ley de la mano izquierda de Fleming establece que se genera una fuerza cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor que atraviesa un campo magnético, y describe la relación entre el campo magnético, la corriente y la dirección de la fuerza generada.
Variando la corriente, también puede controlarse la magnitud de la fuerza. En un vibrador, la vibración real generada se detecta mientras se controla la corriente para generar la vibración deseada.
Una característica de este sistema es que se proporciona un circuito de realimentación para determinar si se está generando la vibración deseada y corregirla si se está generando una vibración diferente.
Tipo de Vibradores
Los tipos de vibradores son mecánicos, hidráulicos, electrodinámicos y piezoeléctricos. Los tipos van desde los grandes vibradores de gran capacidad hasta los pequeños.
1. Vibradores Mecánicos
Los vibradores mecánicos se utilizan para pruebas de resistencia y durabilidad de objetos de gran tamaño, como bastidores y componentes de chasis. Son capaces de producir fuerzas vibratorias elevadas a frecuencias muy bajas.
2. Vibradores Hidráulicos
Los vibradores hidráulicos se utilizan para ensayos de vibración, resistencia y durabilidad de carrocerías, chasis y muchos componentes, así como vibradores multieje para simuladores de carretera. A pesar de su tamaño compacto, proporcionan grandes fuerzas de excitación y pueden utilizarse desde frecuencias muy bajas hasta alrededor de 1 kHz. Otra característica es la facilidad con la que se pueden generar formas de onda arbitrarias.
3. Vibradores Electrodinámicos
Los vibradores electrodinámicos tienen una fuerza vibratoria menor que los hidráulicos, pero son capaces de alcanzar frecuencias de hasta varios kilo-z y se utilizan para vibrar objetos de tamaño pequeño y mediano.
4. Vibradores Piezoeléctricos
Los vibradores piezoeléctricos son capaces de alcanzar frecuencias de hasta varias decenas de kilo-Hz, pero la fuerza vibratoria es relativamente baja en comparación con otros tipos. Generalmente, cuando se requieren frecuencias de vibración elevadas, se utilizan los tipos electrodinámicos y otros tipos eléctricos.
Más información sobre los Vibradores
Tipos de Pruebas de Vibración
Existen diferentes tipos de pruebas de vibración con vibradores. Las vibraciones varían en amplitud, frecuencia y forma de onda, y el tipo de vibración da nombre a la prueba.
1. Prueba de Barrido
Se trata de una prueba en la que la frecuencia varía continuamente de una frecuencia a otra. Por ejemplo, cuando un coche acelera, el régimen del motor cambia continuamente, por lo que la vibración generada en la carrocería también debe evaluarse cambiando continuamente la frecuencia.
2. Pruebas Puntuales
En una prueba puntual, se aplica continuamente una onda sinusoidal con un componente de frecuencia de una frecuencia determinada. Se utiliza cuando la vibración generada es evidente en el entorno en el que se utilizará el producto.
3. Prueba de Vibración de Onda Aleatoria
Se trata de una prueba en la que se aplican diversas vibraciones de forma aleatoria, en lugar de a una frecuencia o amplitud específicas. Durante la prueba, también es posible detectar fenómenos de resonancia, es decir, cuando una vibración concreta hace que el producto tiemble de forma significativa.
4. Prueba de Vibración por Ondas de Choque
Reproduce las condiciones en las que se generan vibraciones de gran amplitud en un breve periodo de tiempo, por ejemplo, cuando un producto golpea algo.