Técnicas de Aislamiento de Vibraciones. (Parte I)

Aislamiento y control vibro-acústico. 

Técnicas de Aislamiento de Vibraciones.

El tipo de técnica comúnmente más utilizada para las instalaciones de climatización es el aislamiento por discontinuidad.

Se  basa  sencillamente  en  realizar  toda  unión  de   las  máquinas  y  cualquier componente  de  la  instalación  al  forjado  del  edificio,  interponiendo  un  elemento  de rigidez y masa completamente diferente de los que posee la instalación en general y la estructura de apoyo. Podréis encontrar más información en nuestro  artículo sobre Montaje Anti-vibratorio.

Puesto que  las  impedancias mecánicas son muy diferentes, se producen  fenómenos de  disipación  de  energía  por  reflexión  y  fricción  provocando  que  se  produzca  una atenuación  de  la  energía  transmitida  al  entorno.  Como  se  observa  en  el  cuadro adjunto  la  impedancia específica del acero es de 1000 veces más grande que  la del caucho de inferior dureza. Si lo tratásemos en dB diríamos que el acero tiene un nivel de 30,5 dB más ,respecto al caucho más blando.  

Aislamiento Muelle Aislamiento acústico

En resumen,  se trata de realizar uniones elásticas para desolarizar todo equipo de  la  estructura  del  edificio.  Por  ello  es  un  cambio  del  enfoque   hiperestático  al isostático, tanto en el proyecto de la instalación como  en la concepción arquitectónica de  los edificios y de  los espacios habilitados para sus equipamientos e  instalaciones instalaciones.  

Determinación de la eficacia del aislamiento antivibratorio.

El montaje  elástico  de  una máquina  de masa m1  puede  ser  representado  según  el esquema gráfico anterior. Como vemos, dicha máquina está unida a un montaje antivibratorio (muelle) con masa prácticamente nula, de manera que  la suspensión elástica posee  la característica de estar  apoyada  sobre  una  estructura  soporte  que  en  este  caso,  la  supondremos  infinitamente  rígida. Más  adelante  comentaremos  que,  por  desgracia,  en  la  realidad nos encontramos con estructuras que son todo lo contrario al supuesto dado.

Sistema de Aislamiento

Siguiendo con  la modelización de nuestro sistema, supongamos ahora que pasa de un estado de reposo a un movimiento periódico debido a la aplicación de una  fuerza determinada en una única dirección.  

La consecuencia más  inmediata es que  oscilará  libremente a una  frecuencia propia denominada frecuencia natural, que dependerá únicamente de su masa y de la rigidez del  montaje  antivibratorio.  Este  movimiento  oscilatorio  comenzará  a  disminuir  por efectos  disipativos  hasta  que  llegado  a  un  momento  se  pare,  debido  a  que  su amortiguación interna ha convertido toda la energía mecánica en calor.

Ahora bien, cuando los mecanismos internos de la máquina funcionen generarán una fuerza  que  obligue  al  sistema a vibrar forzadamente a una frecuencia denominada frecuencia perturbadora, es decir, se le obliga a vibrar a una frecuencia diferente a la suya propia.

Para  calcular  el  rendimiento  del  aislamiento  antivibratorio  se  ha  optado  en  estos últimos años, por determinarlo mediante el cálculo de la cantidad de energía vibratoria que se  transmitirá a  la estructura. Para ello se procederá a su cálculo mediante una función de transferencia que relacionará la señal de salida (output) con la de entrada (input).  

Realizado  este  cálculo  y  grafiado,  podemos  definir  la  transmisibilidad  (T),  como  la capacidad que posee el sistema mecánico para  facilitar el paso de  la vibración a  la estructura del edificio y que dependerá de su modulación (relación cuadrática entre la frecuencia perturbadora y la natural).  

Así cuando  la modulación se  iguale a  la unidad, nos  indicará que el sistema está en una situación nada deseable puesto que entra en  resonancia y por  tanto  la amplitud del sistema será muy elevada (tenderá a ser infinita). A medida que vaya aumentando de  valor,  la  transmisibilidad  disminuirá,  es  decir,  el  sistema  dejará  pasar  cada  vez menos energía vibratoria al forjado y por tanto, el montaje antivibratorio será cada vez más efectivo.

La norma UNE 100-153 / 88  determina como buen grado de eficacia de aislamiento, cuando  la  modulación  sea  igual  a  un  factor  de  4.  Por  la  experiencia  profesional podríamos establecer precisando más:

La norma UNE

Autor: Rafael Torres del Castillo