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Preguntas frecuentes

1

¿Son adecuados los muelles metáticos para el aislamiento de vibraciones?

Los muelles metálicos no son sensibles a las grandes diferencias de temperatura y son resistentes a la mayoría de las sustancias orgánicas.
Para el aislamiento de las vibraciones de las máquinas, se utilizan preferentemente los muelles metálicos hechos de acero. En los muelles de acero no hay diferencia entre la rigidez estática y dinámica. Cuando se utilizan muelles metálicos, pueden obtenerse frecuencias naturales verticales de 1.5 a 8 Hz.
Los muelles de acero son capaces de almacenar grandes energías de deformación con importantes amplitudes de flexión. Sus características elásticas no varían con el tiempo.
El muelle helicoidal de compresión es el muelle metálico generalmente utilizado para el aislamiento vibratorio de las máquinas debido a sus características de deformación en gran parte lineales (curva de deformación bajo carga) y a la amplia selección de niveles de rigidez disponibles.

2

¿Son adecuados los elastómeros para soluciones de aislamiento/amortiguamiento de vibraciones?

Por su deformabilidad elástica y su pequeño módulo de Young, los elastómeros son materiales apropiados para muelles. Comparados con los muelles metálicos, presentan un mayor amortiguamiento.
Las características como la rigidez y el amortiguamiento dependen de la selección del material básico y de los componentes de la mezcla de materiales, así como de la forma del muelle. También, están afectadas por condiciones ambientales como la temperatura. El envejecimiento a largo plazo depende en gran parte de la composición del material.
En los muelles elastoméricos normalmente son distintas la rigidez estática y la rigidez dinámica, siendo mayor la dinámica que la estática. Sólo deberían calcularse las frecuencias naturales del sistema aislado a partir de la rigidez dinámica. Cuando se utilizan muelles elastoméricos, pueden obtenerse frecuencias naturales verticales de 6 Hz a 20 Hz.
En general, la curva de deformación bajo carga de los muelles no es lineal, pero en la práctica puede linealizarse para la carga de servicio.
Para cargas de compresión grandes y distribuidas, se utilizan habitualmente los muelles elastoméricos en forma de placas o mallas. Normalmente, para estas aplicaciones, las frecuencias naturales verticales son superiores a 12 Hz.

3

¿Cómo sería el proceso de cálculo y determinación de una solución para aislamiento de vibraciones?

La mayor complejidad del cálculo del sistema de aislamiento consiste en determinar el porcentaje de aislamiento requerido. Este valor depende del objetivo de calidad acústica a conseguir y de numerosos factores como son:

  • Posición del espacio protegido más próximo.
  • Condiciones de la estructura de soporte de la edificación.
  • Características de la máquina o máquinas a instalar (potencia, masa, centro de gravedad, frecuencia de rotación, distribución etc).
  • Uniones a través de conductos que varíen su repuesta en vibración.


Dado que este análisis se debe realizar sobre cada proyecto y depende de los objetivos de calidad acústica y las condiciones de cada instalación, lo que haremos en este ejemplo será partir de objetivos de calidad de aislamiento a vibraciones ya determinados, por ejemplo del 90 % y del 95 %.

Supondremos que se trata del aislamiento de una sola máquina, y resolveremos seis casos:

  • Caso A1: Ventilador centrífugo de 500 r.p.m, y aislamiento requerido del 90%.
  • Caso A2: Ventilador centrífugo de 500 r.p.m, y aislamiento requerido del 95%.
  • Caso B1: Ventilador axial de 750 r.p.m, y aislamiento requerido del 90%.
  • Caso B2: Ventilador axial de 750 r.p.m, y aislamiento requerido del 95%.
  • Caso C1: Bomba de 1500 r.p.m y aislamiento requerido del 90%.
  • Caso C2: Bomba de 1500 r.p.m y aislamiento requerido del 95%.


Para seleccionar correctamente un soporte antivibratorio es necesario establecer la deflexión y calcular el peso que actúa sobre el mismo.

Para ello partiremos de la siguiente formulación (inversa a la transmisibilidad) que determina el porcentaje de aislamiento en función de la frecuencia de excitación y la frecuencia natural del sistema:

△ (%) = 100 [1- 1/(((ft/fn)^2)- 1)]

Si △(%) = 90 ó 95 % y dado que: ft(r.p.m) = ft/60 (Hz)

y despejando de la ecuación (1) fn y operando para cada caso obtenemos que:
 

                  A1 - 90% A2 - 95% B1 - 90% B2 - 95 % C1 - 90% C2 - 95%
fn (Hz)          2,5            1,8           3,76           2,72          7,53           5,4

En el caso A2 la frecuencia natural requerida es tan baja (por debajo de 2 Hz) que requiere aplicar aisladores de aire comprimido con frecuencia natural entre 1 y 2 Hz.

En el resto de casos y a partir de la fórmula que relaciona la fn con la deflexión podemos obtener la deflexión en milímetros necesaria para cada caso:

d=(15,76/fn)^2


                      Caso 1   Caso 2   Caso 3  Caso 4   Caso 5   Caso 6
d (mm)             39        ---------      17,5        33,5         4,4           8,5

A partir de aquí acudiremos a catálogo y en función de la deflexión mínima obtenida y de las diferentes consideraciones de la instación obtendremos el aislador adecuado.

4

Diseño del sistema de aislamiento en función de los requerimientos acústicos. Leyes y normativa.


De todos son conocidas las leyes tanto nacionales como autonómicas que regulan los límites de transmisión tanto de ruido aéreo como de vibraciones, por lo que no vamos a insistir sobre ellas. Simplemente haremos las siguientes consideraciones.

  • Los niveles de ruido aéreo permitidos en horario nocturno para estancias protegidas son muy audibles y por lo tanto molestos.
  • Los valores para la evaluación de vibraciones máximas transmitidas son manifiestamente permisivos. De hecho, diversos estudios sobre transmisiones generadas por maquinarias relativamente distantes de los espacios protegidos o incluso trenes relativamente próximos a los edificios, han demostrado que a pesar del cumplimiento de la normativa, hay diferencias muy significativas entre el valor de los espectros cuando hay transmisiones generadas por la maquinaria ó en su caso paso de tren y cuando no lo hay. Esta diferencia puede ocasionar serias molestias al ser percibidas de forma subjetiva. Por último, no debemos olvidar que niveles de vibración por debajo de norma pueden, según la respuesta de la estructura del edificio, generar niveles de ruido aéreo muy molestos, que incluso en ocasiones pueden superar los niveles de ruido aéreo permitidos.


Todo ello hace replantearse la idoneidad de seguir trabajando con valores legales demasiado permisivos y tal vez obsoletos.

¿Pretendemos por tanto cumplir con la normativa y salir del paso ó por el contrario queremos dotar a nuestras instalaciones de serios objetivos de calidad acústica que eliminen las molestias generadas por nuestros equipos e instalaciones y que además y en nuestro propio beneficio mejoren su estabilidad de funcionamiento y disminuyan de forma importante los costos por mantenimiento y rotura?

La respuesta a esta pregunta está en manos de todos, fabricantes e instaladores de maquinaria, suministradores de equipos y materiales de aislamiento e incluso, como agentes directamente implicados, los propios usuarios.

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