Influencia de fallas en las emisiones acústicas generadas por el contacto entre dientes de engranaje.
| dc.contributor.advisor | Leaman Weiffenbach, Félix Alberto | es |
| dc.contributor.author | Gutiérrez Rubilar, Valentina Soledad | es |
| dc.date.accessioned | 2025-04-02T17:32:02Z | |
| dc.date.available | 2025-04-02T17:32:02Z | |
| dc.date.issued | 2025 | es |
| dc.description | Tesis presentada para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico | es |
| dc.description.abstract | La transmisión de potencia mediante engranajes es un proceso fundamental en diversas industrias como la minería, la manufactura y el transporte. Estos componentes desempeñan un rol fundamental en los procesos principales de cada una de estas áreas, por lo que es esencial garantizar su correcto funcionamiento, sin embargo, debido a que operan bajo condiciones exigentes de carga y fatiga, son propensos a sufrir fallas en los dientes, como el desgaste. Por esta razón, la detección temprana de fallas es crucial, ya que, si no se identifican a tiempo, se reduce la eficiencia operativa del equipo, además de provocar paradas no planificadas y un aumento en los costos de mantenimiento. Tradicionalmente, el monitoreo de vibraciones ha sido la herramienta principal para este propósito, pero presenta limitaciones en la detección de defectos superficiales y fenómenos de alta frecuencia. En este contexto, la técnica de Emisiones acústicas (EA) se ha propuesto como una alternativa prometedora, ya que permite identificar de manera temprana cambios en la integridad de los engranajes mediante la captura de señales acústicas generadas durante el contacto entre dientes. Esta memoria de título se enfocó en realizar un análisis experimental del comportamiento de las emisiones acústicas en engranajes con una falla inducida, utilizando un banco de pruebas diseñado para evaluar la interacción entre dos dientes de perfil evolvente a gran escala. Se emplearon sensores piezoeléctricos VS375-M para registrar las señales acústicas bajo condiciones controladas, comparando la respuesta de engranajes en estado óptimo con aquellos que presentaban un desgaste localizado inducido. El procesamiento de datos se realizó en Python, evaluando parámetros clave como la forma de onda, la envolvente de la señal, el valor RMS y el factor de cresta, con el objetivo de evaluar cómo la falla afecta la generación de emisiones acústicas. A partir del análisis experimental realizado, se obtuvieron resultados significativos respecto al impacto del desgaste en la generación de emisiones acústicas: En condiciones normales de operación, los engranajes sin defectos presentan un comportamiento acústico estable, caracterizado por transientes de baja amplitud y patrones periódicos. Esto indica que la transmisión de carga entre los dientes ocurre sin variaciones bruscas en la presión de contacto, permitiendo una distribución uniforme de esfuerzos. El análisis de la envolvente de la señal mostró una distribución homogénea de energía, con valores bajos de RMS y factor de cresta, lo que indica que los impactos generados durante el engrane ocurren de manera constante y sin fluctuaciones anómalas. La inducción de desgaste en los dientes del engranaje produjo cambios significativos en las señales de emisiones acústicas, evidenciando una mayor fricción en la dinámica del contacto. Se observó un incremento en la amplitud de la señal, reflejado en un aumento en los valores de RMS y factor de cresta, lo que indica que la superficie desgastada genera impactos adicionales durante el ciclo de contacto de los dientes. Estos impactos resultaron en transientes de mayor amplitud (aproximadamente 0,5 veces más), alterando la forma de onda observada en engranajes sin fallas y sugiriendo una distribución irregular de esfuerzos en el contacto entre dientes. Lo obtenido en este estudio confirma que las emisiones acústicas son una técnica eficiente y altamente sensible para la detección temprana de fallas en engranajes. Sin embargo, se recomienda continuar con investigaciones adicionales que incorporen condiciones operativas más cercanas a la realidad industrial, como la influencia de la lubricación y la temperatura. | es |
| dc.description.abstract | Power transmission through gears is a fundamental process in various industries, such as mining, manufacturing, and transportation. These components play a crucial role in the core processes of each of these sectors, making it essential to ensure their proper operation. However, since they operate under demanding load and fatigue conditions, they are prone to tooth failures, such as wear. For this reason, early fault detection is crucial, as failure to identify issues in time leads to reduced operational efficiency, unplanned downtime, and increased maintenance costs. Traditionally, vibration monitoring has been the primary tool for this purpose; however, it presents limitations in detecting surface defects and high frequency phenomena. In this context, the Acoustic Emission (AE) technique has been proposed as a promising alternative, as it enables the early identification of changes in gear integrity by capturing acoustic signals generated during tooth contact. This thesis focused on conducting an experimental analysis of acoustic emission behavior in gears with an induced fault, using a test bench designed to evaluate the interaction between two large-scale involute profile teeth. Piezoelectric sensors (VS375-M) were used to record acoustic signals under controlled conditions, comparing the response of gears in optimal condition to those with induced localized wear. Data processing was carried out using Python, analyzing key parameters such as waveform, signal envelope, RMS value, and crest factor to assess how the fault affects acoustic emission generation. From the experimental analysis conducted, significant results were obtained regarding the impact of wear on acoustic emission generation: Under normal operating conditions, defect-free gears exhibit stable acoustic behavior, char acterized by low-amplitude transients and periodic patterns. This indicates that load trans mission between teeth occurs without abrupt variations in contact pressure, allowing for uniform stress distribution. The signal envelope analysis showed a homogeneous energy distribution, with low RMS and crest factor values, indicating that the impacts generated during gear meshing occur consistently and without anomalous fluctuations. The induction of wear in the gear teeth resulted in significant changes in acoustic emission signals, revealing increased friction in the contact dynamics. An increase in signal amplitude was observed, reflected in higher RMS and crest factor values, indicating that the worn surface generates additional impacts during the tooth contact cycle. These impacts resulted in higher amplitude transients (approximately 0.5 times greater), altering the waveform observed in fault-free gears and suggesting an irregular stress distribution in tooth contact. The findings of this study confirm that acoustic emissions are an efficient and highly sensitive technique for the early detection of gear failures. However, further research is recommended to incorporate operational conditions closer to real industrial scenarios, such as the influence of lubrication and temperature. | en |
| dc.description.campus | Concepción | es |
| dc.description.departamento | Departamento de Ingeniería Mecánica | es |
| dc.description.facultad | Facultad de Ingeniería | es |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.udec.cl/handle/11594/12441 | |
| dc.language.iso | es | es |
| dc.publisher | Universidad de Concepción | es |
| dc.rights | CC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Engranajes | es |
| dc.subject | Fatiga de materiales | es |
| dc.subject | Emisión acústica | es |
| dc.title | Influencia de fallas en las emisiones acústicas generadas por el contacto entre dientes de engranaje. | es |
| dc.type | Thesis | en |