Aislamiento y control vibro-acústico (Parte II)

Tipos de montajes antivibratorios.

 

1.-El montaje antivibratorio (m.a.):

Como  hemos comentado en artículos anteriores, el m.a.,  suspende  elásticamente  la máquina sobre  la  cimentación  del  suelo,  garantizando  que  no  se  produzca  una  unión  rígida entre ambas.  

Cuando el equipo genera una vibración a una  frecuencia determinada en el m.a., se ponen en  juego cambios de energía cinética y potencial de  forma que a cada ciclo, una  parte  de  la  energía  vibratoria  es  consumida  en  forma  de  calor  debido  a  la amortiguación  interna  que  poseen  todos  los  elementos  elásticos  en mayor  o menor grado.

Los  resultados que obtengamos dependerán  inicialmente de  las propiedades de que dotemos  al  montaje  antivibratorio,  ya  que  un  diseño  arbitrario  puede  empeorar  la situación de partida, generando amplitudes aún mayores a  riesgo de producir daños irreparables  en  la  máquina  y  en  las  conexiones  fijadas  elásticamente a ella (resonancias).

2.- Tipos de montajes antivibratorios:

montaje antivibratorio

 

Tipo 1: El montaje directo se suele utilizar para pequeños equipos compactos de poco peso.

El montaje antivibratorio (ma).

Tipo 2: El montaje  con  bancada  se  caracteriza  por añadir  un  lastre  inercial  de hormigón   o bien  de perfiles estructurales de acero. Es de suma utilidad para equipos  formados por  componentes  o  módulos  diferenciados  de  montaje,  como  es  el  caso  de climatizadores.  También  suele  utilizarse  en  equipos  que  debidos  a  sus  particulares necesidades de linealidad en la  transmisión en el eje precisa de la mayor estabilidad posible. Un claro ejemplo son los grupos de presión.

Tipo 3:  El  último  tipo  de montaje  se  suele utilizar  para  grandes  equipos  que pesen más  de 1000 Kg de carga puntual. Este tipo de montaje aunque es de dos grados de libertad y por  tanto  da  dos  frecuencias  naturales  su  rendimiento  es  mejor  que  los  tipos anteriores.  La  condición  importante  a  cumplir  en  este  tipo  de  montaje  es  que  la relación de  frecuencias naturales entre  los dos montajes antivibratorios  intercalados, ha de ser de 1 a 3 veces para imposibilitar la presencia de fenómenos de resonancia. En  la mayoría de casos la primera batería de aislamiento (entre máquina y bancada) está  constituida  por  aisladores  metálicos  de  muelles  y  la  segunda  batería  está formada mediante alfombrillas  antivibratorias de caucho (PADS).

3.- El Antivibrador o soporte antivibratorio.

Es  el  componente  fundamental  del  m.a.  Se  caracteriza  por  poseer  dos  funciones principales:  la  función  aislante  y  la  función  amortiguadora.  De  la  determinada proporción de ambas se diferenciará básicamente una  familia de antivibradores de las otras.

La  función  aislante  o  “aislar”  ,consiste  en  oponer  resistencia  a  la  propagación  del movimiento oscilatorio producido por la fuerza de naturaleza periódica generada por la máquina.

En  cambio,  la  función  amortiguadora  considera  la  transformación  de  la  energía vibratoria incidente en calor, debido a la acción de fuerzas disipativas intrínsecas a los antivibradores.

Así  el  antivibrador  que  básicamente  aísle  en  su  99%  y  apenas  amortigüe,  se denominará “aislador”, como es el caso de los antivibradores metálicos de muelles. Por  el  contrario  los  amortiguadores  se  caracterizan  por  que  su  función  disipadora puede ser más del 90%

4.- Bancadas y suelos flotantes:

Se  las  puede  considerar  como  otro  elemento  del  montaje  antivibratorio.  La  norma UNE 100-153/88 las denomina por los términos BA asignando así a las bancadas de perfiles  normalizados  de  acero,  y  por BH  las  bancadas  de  hormigón  reforzado  con armadura y perfiles.

Las propiedades que confieren al montaje antivibratorio son entre otras:

  • Baja el centro de gravedad y aumenta  la estabilidad, especialmente diseñado para  equipos  con  momento  de  inercia  elevados,  y  en  equipos  que  generan

amplitudes importantes en el arranque o parada.

  • Disminuye la amplitud de la vibración por lo anteriormente mencionado.
  • Mejora la uniformidad de la distribución de peso sobre los antivibradores.
  • Reducción  de  efectos  de  fuerzas  exteriores  originados  por  vibraciones  queprovienen del forjado (vibraciones pasivas).

Para  los  criterio  de  dimensionado  la  norma  da  unos  criterios  de  dimensión  aunque dependerá fundamentalmente del emplazamiento.  

Hay que remarcar que  las bancadas, contrariamente a  lo que se cree, “no aíslan”, si nos  que  ayudan  a  aislar. Ello  se  debe  a  que  el  lastre  adicional  que  proporciona  al conjunto al montaje antivibratorio reduce los fenómenos de amplitud.  

Tal como se muestra en el esquema siguiente,  la fuerza periódica “F” que produce la máquina  al  funcionar,  genera  un  valor  determinado  de  amplitud  que  como  es  un desplazamiento  lineal,  podemos  tratarla matemáticamente  como  una  aceleración de amplitud “a”. Si posteriormente añadimos una masa complementaria m2, de igual peso de la máquina ,la aceleración de amplitud del sistema resultante será de la mitad  de la inicial puesto que la fuerza periódica F es la misma.

Bancadas flotantes de hormigón

Las bancadas cuando son  flotantes, suelen utilizarse más  frecuentemente PADS de caucho  frente  a  otros materiales  ya  casi  en  desuso,  como  es  el  corcho. Se  suelen colocar  a  lo  largo  de  la  superficie  de  la  bancada  en  forma  intercalada  a modo  de damero. El material que se intercale de relleno puede ser tanto de naturaleza fibrosa, como fibra de vidrio de alta densidad o similar.  

El  corcho  es  un material  que  para  las uerza ` instalaciones  de  climatización  y  en  especial refrigeración  ya  no  se  recomienda  puesto  que,  por  un  lado  se  descompone  con  el tiempo  y  por  la  humedad  y,  por  otro,  es  idóneo  para  grandes  compresiones y velocidad de giro en máquinas muy elevadas (>4000 rpm).

Los  suelos  flotantes  se  utilizan  frecuentemente  en  instalaciones muy  críticas,  como por  ejemplo estudios  de  radio,  etc.  Pueden  reducir  notablemente  la  transmisión  de ruido estructural y aéreo  a las zonas tanto inferior como adyacentes, debido a que al haber una masa adicional desacoplada del suelo principal.

Los materiales  flexibles a seleccionar para  la sustentación del suelo se han de  regir predominantemente  por  que  sean  lo más  resistentes  a  la  transmisión  del  ruido,  es decir, de que tengan la menor impedancia acústica posible (cuadro del apartado 2.2). Los  materiales  más  utilizados  son  el  caucho  (PADS)  para  formar  suelos  flotantes discontinuos o bien  láminas de polietileno  flexibilizado o  fibras sintéticas para suelos flotantes continuos.

Bancadas

Conclusión: Qué nos encontramos en realidad?

Hasta ahora hemos supuesto en  todo momento que el suelo era  infinitamente  rígido por las condiciones de partida del modelo dado en apartados anteriores.  Esta es, claro está, una situación idealizada, que rara vez o nunca se produce. Lo  que  nos  encontramos  muy  frecuentemente  es  que  el  lugar  asignado  para  la ubicación  de  las  instalaciones  y  maquinaría  no  cumplen  ciertos  requisitos  y especialmente con suelos que flexan. Bien es cierto que todos los suelos flexan, pero también unos más que otros debido, posiblemente, a que fueron construidos con otros fines  muy  diferentes  a  los  actuales,  motivados  por  cambios  de  propietarios, rehabilitaciones, ampliaciones, etc.

Por ello es sabido por muchos profesionales del sector que nunca dos  instalaciones son idénticas aún con el mismo equipamiento.  La norma UNE 100-153/88 a este fin, ha catalogado el tipo de forjado sobre el que se apoyará la máquina. De esta manera no solamente selecciona el antivibrador según el tipo de maquinaria sino además del tipo de estructura soporte existente.

antivibrador para maquinaria

Por  tanto y  retomando ahora  lo comentado en el último párrafo del apartado 2.4, no solamente  basta  con  seleccionar  un  montaje  antivibratorio  adecuado  a  las características  del  equipo  (ya  que  de  esta  forma  podemos  evitar  fenómenos  de resonancia), si no que es  tanto o más  importante saber sobre que estructura soporte vamos a asentarla.  

Suele  suceder  el  caso,   de  encontrarse  con  instalaciones   montadas  y  enfuncionamiento  que  aisladas  correctamente  mediante  antivibradores, dar  unos resultados muy alejados de los esperados e incluso en alguna ocasión amplificarse la vibración.

No olvidemos que un montaje en forjado flexible obedece a un modelo de suspensión elástica  de  dos  grados  de  libertad  y  por  tanto  el  sistema  ya  no  posee  una  única frecuencia natural si no dos, por considerar  la propia del  forjado como si éste  fuese también  otra masa  con  su muelle  acoplado,  que  resta  rendimiento  a  la  del montaje antivibratorio.  

Cabe destacar la similitud dada con el tipo del montaje mixto del apartado 2.9 ,por ello poníamos  como  condición  que  la  relación  entre  ambas  frecuencias  debía  de  ser de una a tres veces, precisamente para evitar acoplamientos o resonancias.

vibraciones edificios

Autor: Rafael Torres del Castillo