Instalaciones Térmicas en edificios.
Tal y como describimos en el artículo anterior, Instalaciones Térmicas en edificios. (Parte I) hemos visto conceptos teóricos y recomendaciones a tomar, ahora veremos más instalaciones reales que ilustran las patologías más representativas, dando a conocer l
as soluciones adoptadas según sea el caso.
3.- Plantas Enfriadoras, Bombas de Calor y Climatizadores sobre cubiertas. Las patologías que suelen encontrarse en estos tipos de instalaciones vienen directamente causadas por las grandes dimensiones y peso de estos equipos, que obliga el construir previamente estructuras de soportación puesto que en muchos casos sobrepasa la carga admisible del forjado.
Además puesto que cada vez más los equipos van menos revolucionados con el principal motivo de tener velocidades de paso de aire en torno a los 6 a 10 m/s, para evitar molestias de ruido aéreo ello implica que se incorporen en muchos casos variadores de velocidad y en definitiva todo ello hace que se deban extremar en ocasiones las medidas de aislamiento vibratorio.
Las patologías más habituales que vamos a detallar casi siempre vienen juntas, por ello ante una situación semejante es aconsejable actuar revisando todas las posibles patologías posibles e ir descartando una a una.
3.1.- Equipos aislados debidamente pero sin tener en cuenta sus conexiones de tuberías.
Este tipo de patología es muy habitual, ya que se embocan manguitos antivibratorios y es fácil detectar puesto que las molestias de ruido estructural se centran especialmente en el ancho de banda de frecuencias entre 250 Hz a 1000 Hz.
Recordemos por el punto del apartado anterior 2.2.1, que para asegurar un buen aislamiento debemos de desolarizar tanto la fuente como tener presente su medio de transmisión, como son las tuberías. Por ello ante una situación como esta se debe realizar como una persecución policial e ir desconectando punto por punto cada unión rígida de la red de tuberías para así asegurar el éxito de tal actuación.
3.2.- Equipos aislados debidamente pero soportados sobre bancadas deficientes.
En estas situaciones se caracterizan porque el aislamiento que realiza el montaje antivibratorio compuesto por lo general por aisladores metálicos de muelle se reduce su aislamiento notablemente. Las causas puede deberse a varios motivos
1º.- Bancadas metálicas apoyadas directamente o empotradas.
Las bancadas metálicas deben estar apoyadas elásticamente sobre enanos mediante elementos elásticos, nunca apoyadas directamente o empotradas.
Este es la patología más común afectando a todo el edificio y se detecta fácilmente puesto que su espectro de frecuencia al ruido estructural concentra casi toda su energía en los anchos de banda de 16 a 63 Hz.
2º.- Bancadas metálicas con flechas excesivas.
Bancadas flexibles por tener luces entre apoyos demasiados largos. Ello hace que los aisladores metálicos de muelle estén situados en lugares de apoyo de gran movilidad. Esto se puede comprobar si medimos la diferencia entre el nivel de vibración en la base de la máquina con el nivel detectado en la cabeza del enano de soporte de la bancada.
Por lo general un aislamiento correcto mediante aisladores metálicos de muelle bien calculados se sitúa entre los 20 dB de nivel de aceleración de amplitud. Si la diferencia está 5 0 6 dB por debajo puede ser por motivo de dicha patología.
Una manera de comprobar sería excitar las bancadas estáticamente y ver si algunas de sus posibles frecuencias naturales coincide con alguna de las puntas detectadas en el espectro cuando está en marcha.
Según indican los manuales teóricos (7) que ante tal situación es aconsejable variar el régimen de frecuencia de los elementos dinámicos , pero la práctica nos hace inviable modificar las revoluciones tanto de compresores como de ventiladores puesto que eso implicaría realizar importantes modificaciones en el seno de la maquinaría entrando así en un terreno delicado en el cual interviene el fabricante de los equipos bastante reticente a realizar cambios en sus equipos normalizados. Los más práctico es rigidizar la bancada metálica por un lado y recolocar los aisladores en zonas de menor movilidad y en algunos casos incluso es conveniente colocar aisladores de mayor flecha de compresión de los modelos normalizados en el mercado (50 mm o más). Lo mejor es prever ya desde proyecto.
3º.- Montaje antivibratorio incorrecto:
Cabe decir previamente que para aislar vibraciones correctamente en
instalaciones de HVAC, el montaje antivibratorio que da los mejores resultados son los formados por aisladores metálicos de muelles.
Suele darse el caso que si aparecen quejas por percibir las puestas en marcha de los equipos tanto por los pies como en mesas o mobiliario ello suele deberse a un mal dimensionado de los mismos.
En otras ocasiones suele aparecer ruido estructural en torno a los 50Hz, tal como se puede apreciar en el gráfico de aislamiento adjunto y el motivo se debe a que los aisladores metálicos al ser de acero dejan pasar vibración a lo largo de su espira que se detecta en la gama audible a partir de dicha frecuencia. Por ello es necesario colocar una plancha antivibratoria de caucho al aislador para desacoplarlo por completo.
3.3.- Sistemas de bancadas flotantes muy efectivaBancadas de hormigón:
4.- INSTALACIONES DE GRUPOS DE PRESIÓN.
En este tipo de instalaciones tiene suma importancia para evitar todo tipo de patologías vibroacústicas más un buen diseño de caudales, presiones y trazado de la red de tuberías, que el adoptar un tipo u otro de montaje antivibratorio.
La principal fuente de ruido en bombas se relaciona con los impulsos hidrodinámicos inherentes a todas ellas. Estas pulsaciones están asociadas con la velocidad rotacional de la bomba y el número de sus aspas impulsoras. La frecuencia fundamental de este ruido de bomba es igual al producto de la velocidad rotacional (en ciclos por segundo) y el número de aspas. Además, el ruido de frecuencia alta de las bombas es el resultado de la cavitación producida por la vaporización del agua y el colapso rápido de las burbujas de vapor que son impulsadas por las aspas propulsoras.
Otras fuentes de ruido de bombas que pueden transmitir vibración a su estructura de apoyo y área circundante son las relacionadas con el desequilibrio de los cojinetes del motor, el ventilador de refrigeración del motor, la caja de transmisión y el propulsor desequilibrado.
Se recomienda siempre colocar dichos equipos apoyados elásticamente sobre amortiguadores de caucho metal y sobre bancadas flotantes de hormigón tal como aparecen en la fotografía derecha, en la cual se precia como el material que hace de lecho elástico para la bancada sobresale por el lado de la pared para asegurar totalmente que dicha construcción está completamente independizada del forjado y paredes (foto de la derecha).
La emisión de ruido de estos equipos la podemos detectar con facilidad, colocando sencillamente el oído en alguna pared y podremos apreciar una emisión de sonido tonal en torno a las frecuencias de 250 Hz a 1000 Hz.
Si se mide vibración especialmente las bandas de 31,5 a 63Hz son las que concentran mayor energía. Si por el contrario no se puede realizar bancada flotante, colocar siempre aisladores metálicos de muelle, con refuerzo de caucho en la base inferior, tal como aparece en las fotos.
Como ya se ha dicho en puntos anteriores es preciso además que la tubería que las pincha esté debidamente unida elásticamente colocando manguitos antivibratorios de caucho preferentemente de doble onda.
De esta manera podremos aislar fenómenos de cavitación, vibraciones pulsatorias debido al paso de fluido e impactos debido a golpes de ariete.
El montaje antivibratorio más efectivo que garantice su total desolarización es el formado por una bancada flotante de hormigón suspendida elásticamente mediante aisladores metálicos de muelle con flechas de compresión comprendidas entre 15 y 20 mm.
Con esta construcción fijamos la bomba a la bancada directamente y así favorecemos su buen funcionamiento puesto que aportamos mayor estabilidad y mejor reparto de esfuerzos dinámicos que revertirá positivamente en su funcionamiento.
4.1. Tramos de tuberías
Por otro lado no daremos por resuelto este tipo de patologías si nos aseguramos que todo el trazado de tuberías horizontales que peinan los techos, están debidamente suspendidos elásticamente.
En cambio, cuando dichos tramos de tuberías han de apoyarse al suelo deben adoptarse soportes elásticos que garantizan una unión elástica efectiva, para ello tanto el apoyo superior en forma de media luna incorporará un elemento viscoelástico de caucho a modo de manta o alfombrilla antivibratoria.
Para los tramos de tuberías verticales no deben fijarse para nada ni en pilares ni paredes. Deben de diseñarse sistemas de sustentación flotantes, como porterías (ver fotos inferiores ) o similares para asegurar que están desolarizados.
No descuidar por último, que los tramos pasantes entre paredes y forjados no deben tocar para así evitar cualquier transmisión de ruido estructural.
No olvidemos que los tramos de tuberías, si son rectos, el ruido resultante del flujo del fluido es relativamente insignificante. Sin embargo cuando hay codos o piezas en forma de” T ” y la velocidad es alta, es cuando surgen los problemas de transmisión de ruido. La velocidad media del flujo en un giro en un sistema de tuberías, es la misma que en un tramo recto con la misma área transversal, pero debido a la recirculación que existe en el giro, el fluido puede acelerarse hasta una velocidad muy alta, produciéndose ruido fuerte de cavitación en la parte inferior del giro, donde la presión es menor (mayor velocidad).
4.2.-colectores
Un buen diseño de los colectores permite bajar las turbulencias del fluido y por tanto disminuye la vibración generada en las tuberías. Cuanto mejor flujo laminar se produzca los niveles de vibración serán más bajos. No todo consiste como muchos creen en colocar elementos antivibratorios o cualquier adopción de medida de aislamiento vibratorio. Como en muchos casos deben aplicarse también las técnicas de control, que consisten básicamente en actuaciones en el propio diseño de la maquinaria o instalación
Es conveniente como el caso mostrado en las fotografías que se cambió el colector existente, ya que las molestias ocasionas al vecino de las oficinas del piso inmediato inferior se quejaba de ruido de baja frecuencia. Se sustituyó el montaje antivibratorio existente pero el resultado fue una mejora escasa en 2 dB.
El buen criterio del técnico fue rediseñar el colector (Juan Carlos Arias EMTE) de forma que permitiese hacer más laminar el flujo del fluido reduciendo su velocidad mediante curvas y eliminando codos de 90 grados. La mejora permitió reducir más los niveles iniciales aunque posteriormente se debieron realizar más actuaciones.
5.-INSTALACIONES DE CENTRALES FRIGORÍFICAS.
Este tipo de patologías se producen más frecuentemente cuando dichas actividades se emplazan en la planta baja de los edificios de viviendas. Por lo general sus salas de máquinas las sitúan en sótanos especialmente diseñados acústicamente.
Aún y todo, a veces ocurre que llegan quejas de los vecinos de las plantas superiores que tienen molestias de ruido especialmente a altas horas de la noche. Si se tiene la oportunidad de medir ruido y vibraciones en alguna de las viviendas afectadas se puede observar que el espectro sonoro concentra especialmente su energía en torno a las frecuencias entre los 25 Hz y 63Hz y que coinciden con picos acusados en la medición de niveles de vibración.
La conclusión más clara es que se produce por la instalación de frío industrial ya que ha de estar en servicio las 24 horas del día. Además la frecuencias coinciden con las de servicio tanto de los motores como la de los compresores de las plantas enfriadoras.
5.1.- Montaje antivibrarorio inadecuado:
En estos casos lo primero que hay que ver es el tipo de montaje antivibratorio que se ha adoptado. Por lo general es frecuente ver colocados amortiguadores de caucho metal (como aparece en las fotos) seleccionados con el buen criterio por parte del instalador para así evitar que las unidades instaladas sean lo más estables posibles de esta manera la tubería de cobre existente sufriría lo mínimo posible con el fin de evitar fugas.
La frecuencia natural de los amortiguadores de caucho se sitúa entre los 10 a 20 Hz, por tanto muy próxima a las de giro tanto de motores como compresores, así cabe esperar que su efectividad para estos casos es precaria o nula.
En estos casos una vez más es recomendable utilizar aisladores metálicos de muelle con la particularidad de que estén blindados, es decir, que las bases de dichos aisladores posean algún dispositivo que permita limitar su balanceo lateral tal como aparece en las fotos adjuntas.
Si efectuamos una medición de los niveles de vibración en la base de la planta enfriadora en uno de sus apoyos y posteriormente en el suelo podemos comprobar la efectividad resultante. El aislamiento producido es de unos 20 dB.
5.2.- transmisión de ruido estructural a través de conducciones y tuberías.
Si el montaje antivibratorio ya es correcto y persisten las inmisiones de ruido estructural con niveles aún molestos, entonces la causa puede deberse además a como está fijado el entramadode tubería a lo largo de todo el edificio.
Debe asegurarse que todas las fijaciones de tuberías están completamente desolarizadas mediante uniones elásticas y especialmente interponer “flexos” o elementos elásticos que eviten la vibración del paso de fluido. Es frecuente ver flexos de longitud entre 20 o 50 centímetros de largo, pero como aparece en la foto anterior, fue preciso colocar varios metros para solventar el problema que se planteaba de transmisión vibroacústica.
Por eso es recomendable que además de realizar uniones flexibles en todas la fijaciones de tuberías, se utilicen flexos pero evitando tramos rectos, preferentemente con formas a modo de liras para así que la propia tubería haga de amortiguador de las vibraciones que se generan por el paso de fluido.
6.- INSTALACIONES DOMÉSTICAS Y COMERCIALES.
6.1.- Splits y unidades condensadoras
Como introdujimos lo sucedido al Sr. Lluch en el apartado 2, el motivo más probable de su queja era un problema de transmisión de vibraciones mecánicas de la unidad condensadora que al ser fijada rígidamente en la fachada de la vivienda del vecino, se transmite por todo su alrededor radiando un sonido estructural en tonos bajos (16 Hz a 63Hz) .
Pero también es cada vez más frecuente que la causa se deba o bien a un montaje incorrecto en el cual aún existe contacto estructural (foto izquierda) o bien que uno de los aisladores se ha roto y provoca que el apoyo al vibrar realice un golpeteo constante y bastante ruidoso.
Además últimamente suele realizarse montajes de acondicionamiento de aire para todo un edificio de viviendas mediante unidades autónomas partidas, de esta forma cada vecino su consumo es independiente del de los demás propietarios.
Bajo estas circunstancias suelen instalarse todas las unidades condensadoras en la cubierta originando últimamente asiduas quejas de los vecino de áticos por molestias de ruido.
El motivo es que al empotrar mediante bastidores normalizados dichas unidades aún colocando antivibradores en número de fuentes suele ser tan numeroso que la inmisión de niveles vibratorios es muy intensa. Por ello en estas situaciones debe buscarse otra ubicación (suele colocarse encima del casetón del ascensor) y recomendable no fijar a paredes si no realizar una bancada debidamente aislada que los soporte a todas ellas.
Foto Realizada por ALDOVIER: Losas flotantes modulares patentada por I. J. Jackson
6.2.-Pequeñas instalaciones comerciales y bares.
Toda actividad comercial dedicada a la restauración o la alimentación precisa de instalación térmica para la conservación de los alimentos por un determinado espacio de tiempo en el cual se mantengan totalmente sus propiedad sin deterioro alguno.
Una patología común se origina cuando algún vecino de alguna vivienda situada en la última planta del edificio se queja de ruido mientras que los vecinos situados entre plantas no se quejan tanto aunque con el tiempo al hablar entre ellos la queja finalmente será generalizada materializándose finalmente en denuncia al departamento de medio ambiente del ayuntamiento correspondiente.
El motivo es meramente estructural común en todos los edificios como respuesta a una excitación dinámica. La vivienda del ático no está sometido a cargas como los situados por debajo de él por ello sus niveles de amplitud de vibración son más elevados. Si hacemos un símil de una varilla delgada empotrada en uno de sus extremos en el suelo, podemos observar que si la desplazamos con el dedo en su otro extremo libre, esta oscilará como un péndulo. Pues bien, la amplitud de vibración es apreciablemente mucho mayor en el extremo libre que en cualquier otro punto inferior de ella .
CONCLUSIONES:
Siempre es aconsejable aplicar criterios y medidas de control y aislamiento de vibraciones ya desde proyecto, puesto que actuaciones posteriores pueden ser muy caras y en ocasiones no pueden conseguirse los resultados deseados.
Las medidas de aislamiento de vibraciones en instalaciones térmicas se ha de adoptar no solamente a las unidades fundamentales, plantas enfriadoras, roof-top, climatizadores, etc., si no a todo su entramado de tuberías e instalaciones complementarios menores. Debemos desolarizar totalmente la instalación de los elementos estructurales para evitar problemas de transmisión de ruido estructural, no sirve de nada actuaciones parciales.
Los elementos antivibratorios probados más eficaces son aquellos que poseen una frecuencia natural situada en torno a los 6 Hz, por tanto ello implica en utilizar preferentemente los aisladores metálicos de muelle que los amortiguadores de caucho o caucho- metal. Los amortiguadores de caucho especialmente las planchas o mantas antivibratorias complementan los montajes antivibratorios con aisladores de muelles especialmente a partir de las 50 Hz.
No todo consiste en adoptar medidas de aislamiento de vibraciones, si no que las técnicas de control centradas en cambios de diseño como en el caso de colectores en tuberías son eficaces.
Es fundamental realizar un seguimiento periódico del estado de las instalaciones. No hay que olvidar que las máquinas e instalaciones al funcionar en el transcurso del tiempo, aparecerán nuevas fuerzas perturbadoras debido a deforma
ciones, desalineaciones, etc., que producirán cambios en sus propiedades dinámicas, y que se traducirán de forma manifiesta con incrementos de sus niveles de vibración al igual como si se tratase de una subida de fiebre que padece una persona ante una patología manifiesta.