El origen de las vibraciones es muy variado y pueden deberse tanto a fenómenos naturales como tener un origen artificial.
Las vibraciones de origen natural se producen de forma aleatoria, ya que dependen de fenómenos naturales, difícilmente previsibles (viento, tormentas, seísmos).
En el segundo caso se incluyen las originadas por una gran diversidad de máquinas y artefactos construidos por el hombre.
FUENTES DE PRODUCCIÓN DE VIBRACIONES
Vibraciones naturales
Terremotos
La corteza terrestre experimenta casi continuamente pequeños e imperceptibles movimientos de trepidación, sólo registrables por aparatos especiales de extraordinaria sensibilidad.
Viento
La naturaleza fluctuante del viento origina vibraciones en los elementos que sobresalen de la superficie terrestre.
Vibraciones artificiales
Maquinaria
Dentro de las vibraciones que tienen su origen en la maquinaria se pueden citar varias fuentes:
- Vibraciones producidas en procesos de transformación.
- Las generadas por el funcionamiento de la maquinaria.
- Aquellas debidas a fallos de la maquinaria.
Tráfico
El contacto de los vehículos con las irregularidades de la superficie de la carretera (baches, fisuras…) origina también cargas dinámicas.
Ferrocarril
El tren al desplazarse sobre las vías provoca vibraciones en la estructura de las propias vías y traviesas así como en el terreno circundante.
Instalaciones en edificios
Las instalaciones de los edificios, esto es, la red de abastecimiento de agua, la red de saneamiento, las instalaciones de aire acondicionado, los ascensores, las calderas de la calefacción, etc., constituyen fuentes de producción de vibraciones.
Vibraciones debidas a obras públicas
Toda actividad constructiva provoca en mayor o menor medida algún tipo de vibraciones. Dentro de las actividades de construcción que producen los mayores inconvenientes, están las que hacen uso de explosivos, las demoliciones y los procesos de hinca de pilotes.
La medida de las vibraciones
La medición de las vibraciones puede abordarse desde un doble punto de vista:
- Por un lado para obtener las características propias de la vibración: su frecuencia, amplitud, etc.,
- Por otro, para determinar como afecta la vibración al medio ambiente y al hombre (por ejemplo, la dosis de vibración recibida por el cuerpo o por alguna de sus partes en condiciones normales de exposición a la vibración, las vibraciones producidas en un edificio, etc.).
Elementos que intervienen en el proceso de medición de vibraciones
La medida de los parámetros del proceso físico se realiza mediante transductores que convierten las magnitudes físicas que se desea medir en señales eléctricas de diferentes tipos: tensiones eléctricas, intensidades eléctricas o cargas eléctricas.
En el caso del ruido se utilizan micrófonos de diferentes características.
En el caso de la medida de vibraciones se utilizan acelerómetros, que son instrumentos que miden la aceleración en un punto del sistema mecánico.
Normalmente, las señales generadas por los transductores no tienen el nivel suficiente, o no son del tipo (tensión, corriente, carga) adecuado para poder ser utilizadas directamente por los equipos de medida de la señal.
Por eso se intercala entre el transductor (captador) y el equipo de medida un sistema de adaptación (preamplificadores o acondicionadores de señal).
Estos equipos se encargan de adaptar, amplificar y filtrar la señal de salida de los transductores, generando una señal apta para ser introducida en el sistema de medida.
Cuando se tiene que medir más de una señal es necesario utilizar varios canales de transmisión o bien usar multiplexores de múltiples canales.
El multiplexor es un sistema con un control automático que permite conectar, de manera secuencial, varias entradas a una sola salida. El uso de multiplexores como alternativa al empleo de múltiples canales abarata el sistema de medida.
El uso de ordenadores en las mediciones
Una vez acondicionada la señal, se pasa al bloque de procesado. La aparición de los ordenadores personales, con una alta velocidad de cálculo en un volumen reducido, y la existencia de sistemas operativos, lenguajes y programas científicos fáciles de usar, ha hecho que su uso como módulo de proceso digital de información haya desbancado a los antiguos sistemas analógicos, muy sofisticados, pero caros y de difícil mantenimiento.
El analizador digital
Para el análisis de las diferentes medidas de vibración y ruido, así como para la generación de los diversos gráficos espectrales asociados, es usual utilizar un analizador digital de espectros FFT (Fast Fourier Transform) que calcula la transformada de Fourier de una señal mediante el algoritmo de la transformada rápida.
Actualmente existen programas que permiten realizar dichos cálculos en un computador personal sin necesidad de disponer de un analizador digital.