¿Qué es la vibración aleatoria?
La vibración aleatoria es cualquier vibración que no sigue un patrón. Está presente hasta cierto punto en una amplia variedad de sistemas mecánicos y eléctricos. Aunque la vibración aleatoria no se puede predecir exactamente, las estadísticas pueden generar información útil para entornos de vibración. Los automóviles en la carretera y el lanzamiento de cohetes son dos situaciones que pueden enfrentar vibraciones aleatorias intensas. Los ingenieros usan datos estadísticos para simular esta vibración en el laboratorio.
Ciertas probabilidades de comportamiento de vibración aleatoria a menudo se pueden predecir. Por ejemplo, si un automóvil en la carretera vibra aleatoriamente en dirección vertical, sus posiciones futuras sobre el suelo no se pueden conocer con exactitud. Sin embargo, se puede predecir la probabilidad de que el automóvil supere cierta altura. Esto es posible porque el comportamiento aleatorio sigue una distribución normal o "curva de campana". El comportamiento de dicho sistema se puede analizar con las herramientas de las estadísticas.
El análisis estadístico puede proporcionar información como el valor promedio de muchas mediciones. En el ejemplo del automóvil, la altura promedio del suelo puede ser algo así como 1 pie (30.5 cm). En una muestra suficientemente grande de mediciones, las estadísticas también pueden proporcionar desviaciones estándar. Una desviación estándar es la distancia del valor medio que contiene el 68,2% de todos los puntos de datos. Para la prueba de vibración del automóvil, el 68.2% de las mediciones de altura pueden estar dentro de 1 pulgada (2.54 cm) de la altura media.
Cuando se calcula la desviación estándar de los datos de prueba, los ingenieros pueden usar esto para diseñar productos. Las condiciones de vibración aleatoria en muchas carreteras diferentes son similares, por lo que los datos estadísticos son bastante confiables. Los ingenieros usan estos datos para replicar las condiciones de vibración en un laboratorio, donde es más fácil ejecutar pruebas en diferentes diseños de productos.
Otra situación que experimenta vibración aleatoria es el lanzamiento de un cohete. Las cargas útiles de los cohetes sienten un pico inicial de vibración cuando el motor se enciende. Unos segundos más tarde, las vibraciones son principalmente por la combustión del motor. Después de que el cohete supera la velocidad del sonido, la vibración se debe principalmente a las ondas de choque y los efectos aerodinámicos en el vehículo. Más tarde, pueden producirse algunas vibraciones de propulsores más pequeños que corrigen la orientación del cohete.
Al igual que con el automóvil, los cohetes y sus cargas útiles deben diseñarse para sobrevivir a vibraciones aleatorias. Los ingenieros necesitan conocer los datos estadísticos de la vibración para poder reproducir estas condiciones en el laboratorio. No sería práctico lanzar un cohete de prueba cada vez que se necesitara probar un nuevo diseño de carga útil. Más bien, los ingenieros colocan sensores en los cohetes que se lanzan y luego usan estos datos.