Control de las vibraciones en estructuras

El pasado martes 13/04/2021 impartí (José Manuel Soria, Profesor de Estructuras en la Universidad de Alcalá) una charla sobre la problemática de las vibraciones en estructuras y las soluciones actuales para cumplir los Estados Límite de Servicio de Vibraciones. En concreto, se trata el uso de TMD (por sus siglas en inglés, Tuned Mass Damper) también conocidos como TVA (por sus siglas en inglés, Tuned Vibration Absorber).

Estos dispositivos están formados por un sistema masa-muelle-amortiguador, los cuales, correctamente dimensionados, consiguen reducir, de forma considerable, la amplificación resonante de la respuesta dinámica de la estructura de la que se pretende reducir sus vibraciones. Este sistema se acopla a la estructura principal, de tal forma que se produce una transmisión de energía a este nuevo grado de libertad del sistema conjunto.

Esta charla fue organizada por David Ostáriz, Vocal del Colegio de Ingenieros Técnicos de Obras Públicas de Aragón (CITOP-Aragón). En este enlace podéis acceder al vídeo en YouTube.

Figura 1. Extracto de la charla online (vídeo completo más abajo) 

Para los más curiosos o que busquen más información sobre el tema, esta charla estuvo inspirada en la investigación desarrollada en mi tesis doctoral, titulada “Análisis Dinámico y Control de vibraciones de frecuencias armónicas de banda ancha en pasarelas ligeras”. La defensa de este trabajo de investigación tuvo lugar el 28 de octubre de 2019 en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Madrid, y obtuvo la máxima calificación, sobresaliente cum laude.  

En resumen, aunque las normativas actuales de estados límite de servicio se cumplan, estructuras muy esbeltas pueden resultar en ocasiones incómodas de utilizar. Los dispositivos de control pueden reducir las vibraciones y mejorar significativamente el nivel de confort, así como aumentar la vida útil de las estructuras. Se han propuesto numerosos sistemas de amortiguación para estructuras civiles, en este vídeo se tratan los más usados principalmente para estructura peatonales:

·         Amortiguador de Masa Sintonizada con funcionamiento de control pasivo (TMD)

·         Amortiguador de Masa Sintonizada Semi-activo (STMD)

·         Amortiguador de Masa Sintonizada Semi-activo con amortiguadores Magneto-Reológicos (MR-STMD). Estos dispositivos magneto-reológicos son la forma más común de materializar en la práctica el funcionamiento semi-activo.

Hay que destacar que los TMDs son unos dispositivos pasivos muy eficientes, pero en una estrecha banda de frecuencias. Su capacidad de absorción de energía (reducción de vibraciones) disminuye rápidamente según se va alejando la frecuencia de excitación de la frecuencia de resonancia del modo de vibración que se desea amortiguar, por lo que si cambia la acción exterior o varían las frecuencias propias de la estructura (desintonizándose el TMD), las mejoras en la respuesta estructural no serán tan evidentes. Por ello se propone como alternativa el STMD, cuyo funcionamiento es más robusto que el TMD, consiguiendo ampliar el ancho de banda de funcionamiento en el espectro en frecuencias.

Recuerdo el enlace para ver el vídeo: Youtube - Control de vibraciones en estructuras

Para finalizar, quiero agradecer a Prontubeam la oportunidad de publicar este artículo y os invito a todos aquellos interesados, a publicar un artículo en Prontubeam. Podéis escribir a [email protected] con la propuesta del tema que os gustaría tratar. Recuerdo que todas las temáticas dentro del campo civil son bienvenidas, tanto técnicas como de opinión.