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Control de Ruido y Vibraciones en la Cabina de una Cosechadora de Maíz

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Miguel Cañizares

on 19 March 2012

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Transcript of Control de Ruido y Vibraciones en la Cabina de una Cosechadora de Maíz

CONTROL DE RUIDO Y VIBRACIONES
EN LA CABINA DE UNA COSECHADORA DE MAÍZ
MEDIANTE ACONDICIONAMIENTO Y AISLAMIENTO ACÚSTICO Objetivos Realizar mediciones de los niveles de ruido a los que son expuestos los trabajadores. Diseñar un aislamiento y acondicionamiento acústico para la cabina de una cosechadora de maíz que provea niveles bajos de ruido para su operador. Realizar un análisis de los datos obtenidos mediante las mediciones. Determinar elementos que causen un ruido elevado. Diseñar las medidas de control para reducir los niveles de ruido. Hipótesis El motor y el sistema de corte aumentan el ruido a medida que se encuentren en peor estado de mantenimiento, se planea reducir un 40% del ruido dentro de la cabina.
La principal causa de excesivas vibraciones en la máquina es por la ausencia de un sistema de amortiguación en las llantas, lo que nos deja como único lugar posible para trabajar el asiento del operador. Equipos Es un micrófono de condensador pre polarizado con patrón polar omnidireccional. Está diseñado para mediciones in situ por lo cual es muy robusto en características externas para que pueda soportar las adversidades que se puedan presentar en la medición. Este software permite la grabación para luego poder analizar el espectro del sonido medido. F L Es una interfaz de audio que se conecta mediante USB y su mayor prestación es que no necesita una alimentación externa para su funcionamiento lo cual la hace muy fácil de llevar para mediciones in situ. Cuenta con 2 entradas XLR, 2 salidas TRS y 4 salidas RCA, lo más importante de la interface es que cuenta con phantom power de 48 [V] que es necesario para todos los micrófonos de medición. Este analizador de vibraciones es diseñado para mediciones de vibraciones en máquinas rotativas. Basado principalmente en la convención de medidas de aceleración, velocidad y desplazamiento. Cuenta con un analizador de espectro FFT y permite la visualización de ondas a través del tiempo. Posee una opción de comparación de nivel entre mediciones almacenadas. Puntos de
Medición Análisis La medición más alta se dio en el Punto N° 5 con un valor Leq = 93.5 [dBA] y un SEL = 118.2. La frecuencia más baja se dio Punto N° 16 en la esquina posterior izquierda de la cosechadora alcanzando valores de 53 [Hz]. La frecuencia más alta se dio en el Punto N° 10 en la esquina posterior derecha de la cosechadora alcanzando valores de 215 [Hz]. 1.- Aceleración Máxima: 96.71 x 10-3
Frecuencia Pico: 27 [Hz]. 2.- Aceleración Máxima: 35.6 x 10-3
Frecuencia Pico: 54 [Hz]. 3.- Aceleración Máxima: 84.79 x 10-3
Frecuencia Pico: 14 [Hz]. 4.- Aceleración Máxima: 324.6 x 10-3
Frecuencia Pico: 39 [Hz]. 5.- Aceleración Máxima: 311.7 x 10-3
Frecuencia Pico: 40 [Hz]. 6.- Aceleración Máxima: 118.6 x 10-3
Frecuencia Pico: 14 [Hz]. La cosechadora de maíz tiene varios problemas de ruido principalmente por su motor que es de un caballaje muy grande 190 [hp] con 6 cilindros en línea y un cilindraje de 7640 [cm3] lo cual lo hace la principal fuente de ruido ya que todas sus bandas y poleas dan directamente al exterior. La otra fuente de ruido importante es el cabezal de maíz ya que tiene toda una serie de bandas y cadenas que tienen un rozamiento muy alto por la velocidad a la que trabajan además de dar al exterior sin tener aislamiento acústico ya que estas cadenas son las encargadas de cortar la planta de maíz para su futuro proceso de extracción del grano. El nivel de ruido más bajo se da en la parte izquierda de la cosechadora ya que no tiene bandas
que dan al exterior y el motor esta en el otro extremo de la máquina lo que ocasiona que el
nivel de ruido se reduzca. Diseño Para el diseño se tomo en cuenta que todas las mediciones
arrojaron resultados en frecuencia baja o media siendo muy
común valores desde 59 [Hz] hasta 86 [Hz], aunque hay un
punto en particular en el cual la frecuencia subio a 215 [Hz]. Por este motivo se tomo en cuenta rangos de frecuencia
para el diseño desde los 50 [Hz] hasta los 500 [Hz]. La primera parte de la solución propuesta es cambiar ventanas
y sus junturas por unas de alta calidad. En el caso de las ventanas
se utilizarán ventanas acústicas y en el caso de las junturas se
utilizará caucho de alta densidad. Para lograr que la absorción en bajas frecuencias sea efectiva se propone
aumentar la densidad en partes como el techo con una lámina de Fonac
Barrier que es un vinilo de alta densidad.
Para evitar las vibraciones se propone usar una moqueta con cámara de
aire para el piso, y cambiar el asiento aumentando un amortiguador para
evitar las vibraciones en la columna vertebral del operador. Conclusiones Las mediciones realizadas demostraron que el operador de la cosechadora de maíz está expuesto a niveles de ruido y vibraciones por encima de la norma y necesita una regulación para evitar problemas en la salud de estas personas. Las principales fuentes de ruido son el motor de la cosechadora y su cabezal, ya que estas cuentan con partes expuestas, es decir no tienen ningún tipo de encierro y están en contacto directo con el medio ambiente. Las soluciones dadas en este trabajo son muy fáciles de implementar ya que en el medio que nos encontramos no se va a ver un interés por una solución que sea muy difícil de implementar. La reducción del 40% que se planteó en la hipótesis no se pudo obtener por abaratar costos para que la solución pueda ser implementada fácilmente, pero
se logro una reducción del 30%. La relación costo beneficio que se plantea en el prototipo de control de ruido es muy bueno ya que tiene un costo que se puede cubrir fácilmente con una semana de trabajo. El diseño presenta una reducción de alrededor de un 30%
en ruido de transmisión aérea.
Con esta reducción el ruido en el interior de la cabina se
rudicirá de 78 [dB] a 55 [dB].
Después de tomar en cuenta la reducción de ruido por
frecuencia se tiene como resultado que el ruido que se
va a escuchar en el interior de la cabina es entre 50 [Hz]
y 250 [Hz]. Costo/Beneficio La productividad de la máquina podría aumentar en un 35% con un aislamiento óptimo de ruido y vibraciones.
En una máquina sin protección de ruido y vibraciones, es necesario tomar recesos cada una hora, de alrededor de 15 minutos, lo que significaría que en las 8 horas de trabajo habría una pérdida de 2 horas, es decir se trabaja 6 horas y se descansa 2. Hablando de productividad, la cosechadora puede llegar a producir 150 quintales por hora, claro, dependiendo del rendimiento de la planta, pero este es un rendimiento promedio, es decir que se perderían 300 quintales diarios del día de cosecha. Para el dueño de la maquinaria, que cobra 1 dólar por quintal cosechado estaría ganando 300 dólares más diarios, pudiendo cubrir el precio del presupuesto presentado anteriormente en 5 días. El costo de aplicar la solución es de un total de 1740 dólares. FIN MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN
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