Monitoreo de apriete en uniones apernadas sometidas a carga cíclica mediante emisiones acústicas.
| dc.contributor.advisor | Leaman Weiffenbach, Félix Alberto | es |
| dc.contributor.author | Castro Rubilar, Rodrigo Ignacio | es |
| dc.date.accessioned | 2026-08-14T15:44:15Z | |
| dc.date.available | 2026-08-14T15:44:15Z | |
| dc.date.issued | 2026 | |
| dc.description | Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Mecánico/a. | es |
| dc.description.abstract | El presente trabajo evalúa la factibilidad de utilizar emisiones acústicas como técnica de monitoreo no invasivo de la pérdida de apriete en una unión apernada sometida a carga cíclica. Para ello, se implementó un banco de ensayos compuesto por una base rígida y una pletina superior de acero, unidas mediante pernos y excitadas por un motor desbalanceado. La configuración permitió modificar de manera controlada el torque aplicado sobre uno de los pernos exteriores e imponer condiciones de soltura mediante galgas de espesores. La respuesta acústica fue registrada simultáneamente mediante dos sensores. Uno de ellos se ubicó próximo a un perno que permaneció bajo condición nominal de apriete, mientras que el segundo se instaló cerca del perno intervenido. Para cada condición mecánica se realizaron tres ensayos. Las señales adquiridas fueron procesadas mediante el cálculo del valor cuadrático medio (RMS), empleándose los valores promedio y sus desviaciones estándar para analizar la evolución de la respuesta acústica. De manera complementaria, se realizaron mediciones de vibración para caracterizar la respuesta dinámica del banco de ensayos y proporcionar una referencia experimental para la identificación de la rigidez equivalente utilizada en el modelo dinámico. Los resultados experimentales mostraron que, durante el descenso de apriete, el canal ubicado próximo al perno intervenido presentó una disminución promedio del valor RMS al reducir el torque aplicado, mientras que el canal ubicado en el lado opuesto mostró variaciones de menor magnitud. Estos resultados indican que la respuesta acústica depende tanto del estado mecánico de la unión como de la ubicación del sensor respecto del perno intervenido. Sin embargo, debido a la dispersión observada entre las repeticiones y a que no se realizó una caracterización independiente del piso de ruido, las diferencias obtenidas se interpretaron como tendencias promedio y no como un criterio definitivo de clasificación del estado de la unión. De manera complementaria, se desarrolló un modelo dinámico equivalente del banco de ensayos, resuelto numéricamente en MATLAB, que permitió relacionar la reducción del torque con una disminución de la rigidez equivalente del sistema. Posteriormente, se implementó un modelo de emisión acústica basado en el contacto elástico de asperidades, el cual reprodujo de manera aproximada la tendencia experimental observada durante el descenso de apriete, luego del ajuste del factor de escala asociado al modelo. Para las condiciones de soltura no fue posible establecer una relación concluyente entre la holgura impuesta y el valor RMS. Las separaciones aplicadas mediante galgas fueron mayores que la amplitud de vibración alcanzada por el banco, por lo que no se generó un contacto representativo entre los miembros de la unión. En consecuencia, la hipótesis se cumple parcialmente y el principal aporte del trabajo corresponde a la evaluación experimental y numérica de la pérdida progresiva de apriete mediante emisiones acústicas. | es |
| dc.description.abstract | This work evaluates the feasibility of using acoustic emission as a non-invasive monitoring technique for detecting preload loss in a bolted joint subjected to cyclic loading. For this purpose, a test bench was implemented, consisting of a rigid base and an upper steel plate joined by bolts and excited by an unbalanced motor. The configuration allowed the tightening torque applied to one of the outer bolts to be modified in a controlled manner, as well as controlled loosening conditions to be imposed using feeler gauges. The acoustic response was recorded simultaneously using two sensors. One sensor was positioned near a bolt that remained under the nominal tightening condition, while the second sensor was installed close to the modified bolt. Three tests were performed for each mechanical condition. The acquired signals were processed by calculating the root mean square (RMS) value, and the average values and standard deviations were used to analyse the evolution of the acoustic response. Complementary vibration measurements were also performed to characterise the dynamic response of the test bench and provide an experimental reference for identifying the equivalent stiffness used in the dynamic model. The experimental results showed that, during the progressive reduction in tightening torque, the channel located near the modified bolt exhibited an average decrease in the RMS value, whereas the channel located on the opposite side showed smaller variations. These results indicate that the acoustic response depends both on the mechanical condition of the joint and on the sensor position relative to the modified bolt. However, due to the dispersion observed among the repetitions and because the noise floor was not independently characterised, the differences obtained were interpreted as average trends rather than as a definitive criterion for classifying the condition of the joint. In addition, an equivalent dynamic model of the test bench was developed and numerically solved in MATLAB. This model allowed the reduction in tightening torque to be related to a decrease in the equivalent stiffness of the system. Subsequently, an acoustic emission model based on elastic asperity contact was implemented. After adjusting the scale factor associated with the model, it reproduced the general experimental trend observed during the progressive reduction in tightening torque. For the loosening conditions, it was not possible to establish a conclusive relationship between the imposed gap and the RMS value. The separations applied using feeler gauges were greater than the vibration amplitude reached by the test bench, and therefore representative contact between the joined members was not generated. Consequently, the hypothesis was partially supported, and the main contribution of this work lies in the experimental and numerical evaluation of progressive preload loss using acoustic emission. | 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/11594/14363 | |
| 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 | Uniones con pernos | es |
| dc.subject | Sensores | es |
| dc.subject | Emisión acústica | es |
| dc.subject | Torque | es |
| dc.subject.ods | INDUSTRIA, innovación, infraestructura | es |
| dc.title | Monitoreo de apriete en uniones apernadas sometidas a carga cíclica mediante emisiones acústicas. | es |
| dc.type | Thesis | en |