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El análisis modal (Modal Analysis en inglés) es una técnica que estudia el comportamiento dinámico de una estructura sometida a vibraciones. Consiste en determinar las frecuencias naturales y los modos de vibración de la estructura, así como los factores de amortiguamiento que disipan la energía. Estos parámetros son fundamentales para diseñar y optimizar estructuras que deben resistir cargas dinámicas, como puentes, edificios, vehículos o máquinas.
Análisis modal: métodos
El análisis modal se puede realizar de forma experimental o numérica.
Experimental
El método experimental consiste en aplicar una excitación a la estructura y medir su respuesta mediante sensores, como acelerómetros o galgas extensométricas. A partir de estos datos, se pueden obtener las frecuencias naturales y los modos de vibración mediante técnicas de procesamiento de señales, como la Transformada Rápida de Fourier (FFT).
Numérico
El método numérico consiste en modelar la estructura a través de una malla formada de elementos pequeños, los cuales contienen la geometría, propiedades mecánicas y condiciones de contorno de la estructura. A partir de este modelo, se obtiene un sistema de ecuaciones y se resuelven mediante los autovalores y autovectores, obteniendo las frecuencias naturales y los modos de vibración respectivamente.
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Aplicaciones del análisis modal
El tipo de análisis tiene múltiples aplicaciones en el campo de la ingeniería. Por ejemplo, permite identificar posibles problemas de resonancia, que ocurren cuando la frecuencia de excitación coincide con una frecuencia natural de la estructura, provocando una amplificación excesiva de la respuesta. También permite evaluar el efecto de cambios en el diseño o en las condiciones operativas sobre el comportamiento dinámico de la estructura, como la modificación de la masa, la rigidez o el amortiguamiento. Asimismo, permite realizar ensayos no destructivos para detectar posibles defectos o daños en la estructura, como grietas, fisuras o desalineaciones.
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