AISLADORES DE VIBRACION

NOMBRE:

Eduardo Cando

RIOBAMBA – ECUADOR

Introducción.

En la mayoría de las máquinas, equipos y construcciones civiles, excepto las muy pequeñas, se pueden presentar serios problemas estructurales o de funcionamiento debido a las cargas dinámicas que producen vibraciones, por lo que resulta importante evitar la propagación de las mismas mediante su absorción o eliminación de vibraciones.

En algunos casos es necesario aislar un equipo o base vibratoria ( como en el caso de mesas de calibración de instrumentos), en otros se requiere aislamiento para obtener comodidad, estabilidad y seguridad ( como en el caso de las suspensiones de vehículos automotrices).

Cuando una estructura o equipo está bajo la acción de alguna forma de movimiento, se pueden emplear muchos procedimientos para tratar de controlar y mantener la vibración dentro de ciertos límites.

El método tradicional para aislar la transmisión de vibración desde una fuente vibratoria instalada sobre un soporte estructural flexible (como en el caso de una máquina rotativa), es separar la máquina de la estructura por medio de soportes elásticos disipativos.

Definición:

Este tipo de control de vibraciones, que no requiere de una fuente de energía externa para su funcionamiento se denomina control pasivo, e involucra la reducción de las vibraciones por medio de resortes, materiales elásticos y amortiguadores que se adicionan a la estructura desde la etapa de diseño.

Estos aisladores están comercialmente disponibles en diferentes materiales resistentes en innumerable formas y tamaños, con características diversas. En otros países hay fabricantes que ofrecen una amplia gama de modelos en gran variedad de compuestos sintéticos de elastómero y caucho naturales.

La propiedad de un aislador dado depende no solo en el material de que se fabrica, sino también en su configuración y construcción en general en el cuerpo aislador.

Aspectos generales de un sistema controlado por aislamiento

El control activo involucra es uso de una fuente de energía externa, sensores, actuadores y algún tipo de sistema de control electrónico con el objeto específico de reducir o mantener los niveles de vibración dentro de los márgenes definidos previamente.

Este procedimiento ha adquirido un importante impulso en los últimos años, por ejemplo, en la industria automotriz mediante la aplicación de la suspensión inteligente o suspensión activa. Este desarrollo ha traído como consecuencia la permanente investigación y aplicación de nuevos métodos de control y sistemas tecnológicos, tales como controladores P, redes neuronales, controladores fuzzy y control adaptativo entre los principales.

Un sistema de aislamiento activo de vibraciones puede considerarse como un sistema en el cual las fuerzas disipativas son recalculadas continuamente para obtener las características de funcionamiento deseadas.

Las ventajas principales son:

Suministran o disipan energía cuando se requiere. Permiten atenuar vibraciones en un rango amplio de frecuencias. Toleran diferentes tipos de perturbaciones.

Desventajas

La principal desventaja de este tipo de aislamiento está en la limitación de eliminar sólo las vibraciones en el rango de frecuencia para la cual fue calculado, por lo cual puede resultar ineficiente o inestable si el rango de cambia. Adicionalmente, los aisladores pasivos tienen dos restricciones negativas. La primera de ellas, es que el soporte seleccionado debe soportar la carga estática de la máquina, y la segunda es que el soporte debe tener una rigidez lo suficientemente baja para que la frecuencia de resonancia de la máquina, montada sobre los soportes aislantes, sea considerablemente menor que la frecuencia de operación de la máquina.

Tipos de aisladores:

*Aisladores de elastómeros

Diseñados para aislar efectivamente las prensas de estampado, máquinas herramientas, moldeadoras por inyección de plásticos, máquinas para fundido en coquilla y maquinaria en las industrias textil y de procesamiento de madera.

Entre las características principales se incluyen un alojamiento extra resistente de una sola pieza; una placa de apoyo de acero de alta resistencia; un tornillo de ajuste termo-tratado que permite el nivelado y alineado con precisión; y un elastómero moldeado según especificaciones que reduce eficazmente las vibraciones perjudiciales.

*Aisladores y apoyos de prensa

Están diseñados para el apoyo independiente De prensas de estampado de gran tamaño con pesos desde 113,500 hasta más de 2.3 millones de kilogramos.

*Elementos de aislamiento MXBP y MXBN

Los elementos de aislamiento MXBP y MXBN de Vibro/Dynamics están diseñados para el apoyo independiente de prensas de estampado de gran tamaño con pesos desde 113,500 kg hasta más de 2.3 millones de kg (250,000 a más de 5 millones de libras).

Estos sistemas de aislamiento de bajo costo para prensas utilizan los mismos elastómeros modulares utilizados en la línea mxl de aisladores de impactos y vibraciones. Esta tecnología de aislamiento modular y de múltiples capas, combinada con una experta ingeniería de aplicación produce instalaciones sin problemas.

*Sistemas de aislamiento MRM para martillos de forjado.

Los elementos de aislamiento MRM son dispositivos modulares de aislamiento, con capas de elastómero que están configuradas para proporcionar un nivel deseado de aislamiento de impactos y vibraciones. A diferencia de otros sistemas, estas unidades se ensamblan mecánicamente por medio de clavijas y pernos para impedir que se desalineen las capas de elastómero, como frecuentemente ocurre en los sistemas competitivos. Los elastómeros con compuestos especiales proporcionan altos

niveles de aislamiento y amortiguación a la vez que reducen al mínimo los asentamientos por compresión y el desplazamiento.

*Soportes estilo cuña

Los aisladores estilo cuña Micro/Level® de Vibro/Dynamics están diseñados para la instalación independiente de prensas punzadoras, máquinas herramientas, maquinaria para moldeo de plásticos por inyección y para fundido en coquilla.

Su diseño en forma de cuña, con un tornillo nivelador de ajuste lateral, los convierte en ideales para la nivelación e instalación de máquinas que no pueden utilizar aisladores con tornillo nivelador vertical debido a que los orificios de montaje son muy pequeños o no existen.

Los aisladores de cuña Vibro/Dynamics están disponibles en tres estilos básicos con gamas de carga estática que varían desde 2,100 hasta 72,600 kg por aislador. Además, hay disponibles versiones que tienen múltiples capas de elastómeros para protección adicional contra impactos y vibraciones

*Apoyos de resorte

Los aisladores de resorte viscoso Hy/Damp™ FSV y FSXson aisladores de resorte helicoidal con frecuencia natural baja y amortiguación viscosa que ofrecen el máximo control posible contra los impactos y las vibraciones. Estos aisladores son sumamente efectivos para aplicaciones en martillos y prensas de forjado. La amortiguación viscosa es muy eficaz para reducir el movimiento y absorber los altos niveles de energía presentes en aplicaciones de martillos de forjado.

Además, hay diseños disponibles para proteger la maquinaria y los edificios contra los destructivos efectos sísmicos. Hemos realizado muchas instalaciones con éxito en zonas sísmicas.

Cimiento Aislante de Vibración

En aplicaciones donde la vibración del edificio es altamente crítica, se podría requerir el montaje del generador en un cimiento aislante de vibración. En este caso, se hacen necesarias consideraciones adicionales como son:

El peso (Kg) del cimiento debe ser de más o menos 2 veces (y hasta de 5-10 veces) el peso del generador para resistir las cargas dinámicas (el peso del combustible en un tanque no debe considerarse en el peso de un cimiento aislador de vibración aún que los aisladores están entre el tanque y el generador.

El cimiento debe ser por lo menos 150 mm. (6 pulg) más allá del patín en todos los lados.

El cimiento debe extenderse cuando menos 150 mm. (6 pulg) sobre el piso para facilitar el servicio y el mantenimiento del generador.

El cimiento debe ser de concreto reforzado con una fuerza compresiva de 28 días de cuando menos 17,200 kPa (2500 psi).

Aplicaciones de un sistema de control activo de vibraciones.

Por lo general la vibración producida por maquinaria ocurre a lo largo de más de un eje. Así por ejemplo, una máquina rotativa puede generar una fuerza vertical y un momento rotacional, los que se transmiten a los soportes aislantes de vibración. Sin embargo, en la mayoría de los casos los aislantes de vibración se diseñan para atenuar vibraciones a lo largo del eje predominante.

Para concretar el aislamiento activo se debe diseñar un controlador que genere una señal que permita al actuador eliminar o reducir al máximo las vibraciones, de esta manera, el sistema activo puede ser visto como un sistema que continuamente está recalculando su capacidad de disipación según la perturbación predominante.  

Básicamente existen varios diseños, los cuales se muestran . Cada aislador consiste de elementos pasivos y activos que generan fuerzas de reacción para cancelar la vibración. Pueden utilizarse combinaciones de estas clases en el diseño de un sistema de control activo.

El primero de los casos, denominado tipo inercial ( (a)), utiliza una masa inercial y un actuador de control para crear una fuerza de reacción.

El segundo caso, denominado en paralelo (figura (b)), utiliza un actuador de control colocado entre la fuente vibratoria y la estructura.

El tercer caso en serie (figura (c)), utiliza un actuador de control colocado entre la fuente de vibración de una masa intermedia.

La masa intermedia y el soporte aislante pasivo se utilizan para aislar el actuador de control y la fuente vibratoria de la dinámica de la estructura de soporte flexible, lo cual supone una mejora en el comportamiento del sistema.

Beneficios del Sistema.

Movilidad, adaptabilidad y la posibilidad de incluirse en la estructura después de la etapa de diseño y construcción. Esto permite que el sistema amortiguador sea montado en forma independiente sin afectar el montaje en la estructura y la cimentación del soporte.

Estabilidad.

Bajo costo.

Mínimo consumo de energía.

Facilidad de implementación.