CDU 697.9 Febrero 1988

DQCUMENTACION Climatizacin

SOPORTES ANTIVIBRATORIOS

Instruccin

UNE Criterios de seleccin 1 OO-1 53-88

1 OBJETO

La presente instrucci6n tiene por objeto establecer los criterios a seguir para la eleccin de los soportes elsticos a instalar entre equipos y conducciones con movimientos vibratorios, de un lado, y, de otro lado, la estructura del edificio, a fin de reducir la transmisin de vibra- ciones y ruidos.

Queda excluido el estudio de losas flotantes, apoyadas sobre soportes elsticos constituidos por planchas de corcho o por tacos de fibra de vidrio precomprimido.

2 CAMPO DE APLICACION

Esta instruccin ser de aplicacin para todos los equipos y conducciones que forman parte de los sistemas de climatizacin destinados al bienestar de las personas.

3 SIMBOLOS. UNIDADES Y DEFINICIONES

Un soporte antivibratorio se denomina amortiguador cuando la energia mecnica produ- cida por una mquina en movimiento se transforma en calor y aislador cuando la energia mecnica se restituye integramente en la misma forma, sin que tenga lugar transformacin en calor.

Un soporte antivibratorio puede tambin estar constituido por combinacin de un amor- tiguador y un aislador. El efecto de amortiguacibn es despreciable solamente en soportes elsticos de muelle de acero; otros tipos de soportes, de goma, neopreno, corcho, fieltro, elastmeros y neumticos, tienen una componente de amortiguacin superior a la de los muelles de acero.

En las tablas 1, 2, 3 y 4 se indican los smbolos y definiciones relativos a los elementos que constituyen un soporte elstico y la estructura de un edificio.

Contina en pAginas 2 a 9

Secretarla del

CTN

I

Las observaciones relativasa la presente norma deben ser dirigidas a

AFEC AENOR - Fernndez de la Hoz, 52 - 28010 Madrid

l

UNE 100-153-88 Air conditioning. Vibration isolators. Design criteria. Condtionnement dar. Amortisseurs de vibraton. Principes de projet.

Depsito legal: M 5 315-88 Grupo 5

UNE 100-153-88 -2-

Tabla 1

Smbolos, unidades y definiciones relativos a soportes antivibratorios

Smbolo

A

d

f

R

r

T

Unidad

mm

mm

Hz (s-1)

I N/mm

s-1

Definicin

amplitud de la onda vibratoria de pico a pico

deflexin esttica de un soporte antivibrador

frecuencia natural de un soporte antivibrador

rigidez de un soporte o de un forjado (vase nota a pie de tabla)

velocidad de rotacin de una mquina

transmitancia, relacin entre fuerza transmitida y fuerza per- turbadora

NOTA- Se distingue entre rigidez esttica, definida como relacin entre el peso de la mquina y la consecuente deflexin del so- porte, y rigidezdinmica, relacin entre la fuerza de excitacin y el consecuente desplazamiento del soporte. Los valores de la rigidez esttica y la dinmica coinciden solamente en el caso de un soporte cuya curva representativa de la deflexin en funcin de la carga sea de tipo lineal (por ejemplo: muelle de acero).

En lo que sigue se har referencia a la rigidez esttica de un soporte antivibratorio o de un elemento estructural.

Tabla 2 Smbolos y definiciones relativos al elemento estructural sobre el que apoya una mquina

I 5

F6

F9

F12

F15

solera sobre terreno

forjado con luz entre apoyos de hasta 6 m

forjado con luz entre apoyos de 6 a 9 m

forjado con luz entre apoyos de 9 a 12 m

forjado con luz entre apoyos de 12 a 15 m

Tabla 3 Smbolos y definiciones relativos a los soportes antivibratorios, todos del tipo aislador-amortiguador

AG

AM

AL

de goma, neopreno o de fibra de vidrio precomprimida

de muelle

de muelle con limitacin de carrera vertical para compensar las variaciones de peso del equipo y/o la accin del viento y/o protegerse contra los riesgos de la resonancia

Tabla 4 Smbolos y definiciones relativos a la bancada (o base) interpuesta entre

la mquina en movimiento y el forjado

SB

BA

BH

sin bancada

bancada de perfiles normalizados de acero

bancada de hormign reforzado con armadura y perfiles

-3- UNE 100-153-88

4 GENERALIDADES

Los equipos utilizados en los sistemas de climatizacin, cuando estn montados rgidamente sobre la es- tructura del edificio, transmitirn integramente a sta las fuerzas de excitacin creadas por las piezas en movimiento (por desalineacin, desequilibrado, fuerzas vivas, etc.), provocando la vibracin de la estruc- tura y, cuando la frecuencia est dentro del campo de audicin, ruidos.

El nivel de vibraciones transmitidas a la estructura puede reducirse a una fraccin del nivel original, nunca eliminarse totalmente, interponiendo elementos elsticos entre el equipo en movimiento y la estructura de soporte.

Para que el nivel de vibracin transmitida est debajo de lmites aceptables es necesario, en primer lugar, que el nivel generado por el equipo sea limitado.

De acuerdo con pruebas experimentales efectuadas sobre equipos de climatizacin, la amplitud mxima permitida del desplazamiento provocado por la vibracin, de pico a pico, tomada sobre los rodamientos o, cuando estos sean inaccesibles, sobre la estructura de la mquina, para equipos funcionando en rgimen permanente, no debe rebasar los valores indicados en la tabla 5.

Tipo de equipo A (mm)

bombas

Tabla 5 Amplitud mxima de la vibracin (pico a pico)

1 500 rpm

3 000 rpm

ventiladores

menos de 600 rpm

de 600 a 1 000 rpm

de 1 000 a 2 000 rpm

mSs de 2 000 rpm

compresores

centrfugos

alternativos

0,05

0,025

O,l

0,075

0,05

0,025

0,025

0,2

Cuando se superen los niveles arriba indicados, se deber corregir el equilibrado del rotor, la alineacin entre motor y mSquina movida y/o las vibraciones creadas por rodamientos, transmisiones por correas, fuerzas electromagnticas, etc.

5

El

TEORIA DE LAS VIBRACIONES

estudio de la transmisin de las vibraciones implica el conocimiento de una serie de parmetros, como:

intensidad, frecuencia y direccin de la fuerza perturbadora;

rigidez del soporte antivibratorio;

modos de vibracich del sistema, a lo largo y alrededor de los tres ejes ortogonales;

frecuencia natural y rigidez de la estructura de apoyo.

UNE lOO-153-88 -4-

La solucin del problema consiste en hallar las ecuaciones de la transmitancia y del desplazamiento del equipo y la estructura de apoyo.

La dificultad de la resolucin del problema por via analtica estriba, sobretodo, en el conocimiento previo de las caractersticas elsticas del forjado sobre el que apoya el equipo, que dependen no solamente de la luz entre apoyos, sino tambin de su composicin y espesor.

Ei estudio de las ecuaciones, que aqui no se reproducen por no tener inters prctico, conduce a las siguien- tes conclusiones de caracter cualitativo:

- la eficiencia del aislamiento es funcin de la relacin entre frecuencia perturbadora y frecuencia natural del sistema soporte-mquina;

- la masa del equipo no tiene efecto sobre la transmitancia;

- la rigidez del soporte elstico debe ser inferior a 0,l veces la rigidez de la estructura de apoyo;

- para evitar problemas de resonancia, la frecuencia perturbadora no debe ser igual o cercana al valor de la frecuencia natural del sistema soporte-mquina y del forjado; en todo caso, la relacin frecuencia perturbadoralfrecuencia natural debe ser superior a 1,41;

- para que la eficiencia de aislamiento sea superior al 90% es necesario que la relacin entre frecuencia perturbadora y frecuencia natural del sistema soporte-mquina sea superior a 4.

Para aisladores de muelle de acero de tipo lineal (aislador puro) la relacin entre frecuencia natural y deflexin puede expresarse por medio de la siguiente ecuacin:

f, = 15,79/(d)lQ

o, si se expresa la deflexin en metros:

f, = 0,5/(d)2

6 BANCADAS

Los soportes elsticos pueden instalarse directamente sobre los soportes del equipo o bien sobre una bancada a la que se fija directa y rgidamente el equipo.

La primera solucin es aplicable solamente para equipos pequeos y compactos, dotados de una estructura suficientemente rgida.

Sin embargo, las bancadas separadas deben usarse cuando el equipo no posea una base propia suficien- temente rgida o se necesite la alineacin de sus componentes (por ejemplo, motor y ventilador, motor y bomba).

El empleo de las bancadas presenta, adems, las siguientes ventajas:

- eleccin de la situacin de los soportes de manera que se aumente la estabilidad de ia mquina por bajar el baricentro y ampliar la base de apoyo;

- incremento de la masa soportada, que impone el uso de soportes elsticos mas rigidos, con lo cual se dis- minuye la amplitud de la oscilacin (importante para las conexiones de conductos, tuberias y elctricas);

- mejora de la uniformidad de la distribucin de peso sobre los soportes;

- reduccin de los efectos de las fuerzas externas.

-5- UNE 100-153-88

Las bancadas debern tener suficiente rigidez como para resistir los esfuerzos causados por el funciona- miento del equipo, particularmente durante los arranques. A igualdad de caractersticas constructivas, la rigidez depender, nicamente, de su espesor.

Las dimensiones en planta, sin embargo, guardarn estrecha relacin con las de la base del equipo que deben soportar, concretamente con las distancias entre puntos de anclaje, que suministrar el fabricante.

Las bancadas podrn ser de perfiles de acero o de hormign reforzado con armaduras.

Las bancadas de hormigntendrn una altura igual a un dcimo de la distancia mxima entre aisladores, con un mnimo de 150 mm y un mximo de 300 mm.

Las bancadas de acero se construirn con perfiles normalizados y tendrn una altura igual a un dcimo de la distancia mxima entre soportes elsticos, con un mnimo de 100 mm y un mximo de 300 mm.

7 AISLAMIENTO DE LAS VIBRACIONES

En la tabla 6 se indican las deflexiones mnimas (expresadas en milmetros) de los soportes antivibratorios que deben instalarse entre la base o bancada del equipo y la estructura de soporte, para distintos tipos de equipos, diferenciados, adems, segn su potencia o velocidad de giro, en funcin de la luz de la estructura sobre la que se apoyan.

Estas deflexiones, que han sido determinadas mediante un clculo terico convalidado por ensayos prcti- cos, tienen en cuenta el comportamiento de un forjado de caractersticas elsticas (por ejemplo, un forjado de viguetas de hormign y bovedillas cermicas, calculado con una flecha de 1/500 de la luz).

Los valores de deflexin indicados permiten obtener eficiencias de aislamiento superiores al 90% y solucio- nan de forma satisfactoria los problemas de vibracin comunmente encontrados en la practica en los siste- mas de climatizacin, para luces de forjados de hasta 15 metros.

Cuando se rebase este lmite o se trate de una estructura ligera y/o de maquinaria situada cerca de zonas crticas del edificio, es decir muy sensibles a las vibraciones y ruidos asociados, el proyectista deber estudiar el problema aplicando las oportunas ecuaciones.

Antes de la cifra indicativa y de la deflexin se indican, respectivamente, los tipos de bancada y de soporte elstico. Las cinco ternas representan las estructuras de apoyo denominadas 5, F6, F9, F12 y F15, respecti- vamente (vase captulo 3).

Tabla 6 Soportes antivibratorios segn el tipo de mquina

I Bombas de bancada 1 -Con acoplamiento rgido

< = 5,5 kW BA-AG-6 BH-AM-20 B H-AM-20 B H-AM-20 BH-AM-25 > 7,5 kW BH-AM-20 BH-AM-25 B H-AM-40 BH-AM-40 BH-AM-60

2 -Con acoplamiento elstico (incluso por correas)

IlOkW vase nota (1)

I Contina

UNE 100-153-88 -6-

Tabla 6 Soportes antivibratorios segn el tipo de mquina (continuacin)

Ventiladores y unidades de tratamiento de aire, vanse notas (2) y (3)

1 -Ventiladores centrfugos

1.1 - Hasta 550 mm de dimetro de rodete

SB-AG-6 BA-AM-20 BA-AM-20

1.2 - De 600 mm de dimetro de rodete en adelante

1.2.1 - Hasta 37 kW

< 300 rpm vase nota (4) 300-500 rpm BA-AM-40 BA-AM-40 BA-AM-50 > 500 rpm BA-AM-20 BA-AM-20 BA-AM-30

1.2.2 - De ms de 37 kW

< 300 rpm vase nota (4) 300-500 rpm BA-AM-20 B H-AM-40 B H-AM-60 > 500 rpm BA-AM-20 B H-AM-40 B H-AM-50

2 -Ventiladores axiales

2.1 - Hasta 550 mm de dimetro de rodete

SB-AG-6 BA-AM-20 BA-AM-20

2.2 - De 600 mm de dimetro de rodete en adelante

2.2.1 - Hasta 37 kW

< 300 rpm vase nota (4) 300-500 rpm BA-AM-20 BH-AM-40 B H-AM-60 > 500 rpm BA-AM-20 B H-AM-40 B H-AM-40

2.2.2 - De ms de 37 kW, vase nota (1)

BA-AM-20

BA-AM-60 BA-AM-40

B H-AM-70 BH-AM-90

BA-AM-30

BH-AM-65 BH-AM-50

BA-AM-25

BA-AM-70 BA-AM-60

B H-AM-90 BH-AM-90

BA-AM-40

BH-AM-70 BH-AM-65

Unidades climatizadoras compactas, vanse notas (4) y (5)

< = 785 kW SB-AG-6 SB-AM-20 SB-AM-20 SB-AM-30 SB-AM-40 > 7,5 kW SB-AG-6 SB-AM-20 SB-AM-30 SB-AM-40 SB-AM-40

Maquinaria frigorfica

1 -Con compresores alternativos

SB-AG-6 SB-AL-20

2 -Con compresores centrfugos hermticos

SB-AG-6 SB-AL-20

3 - Con compresores centrfugos abiertos

B H-AG-6 BH-AL-20

9 - Con compresores de tornillo

SB-AG-6 B H-AL-20

SB-AL-40 SB-AL-60 SB-AL-70

SB-AL-40 SB-AL-40 SB-AL-50

B H-AL-40 B H-AL-50 B H-AL-60

B H-AL-40 B H-AL-50 B H-AL-60

C0ntina

-7- UNE 100-153-88

Tabla 6 Soportes antivibratorios segn el tipo de mquina (continuacin)

5 - De absorcin

SB-AG-6 SB-AL-20 SB-AL-30 SB-AL-40

6 - Motocompresores alternativos

BH-AM-20 BH-AM-20 BH-AM-40 B H-AM-50

Torres de refrigeracin y condensadores

SB-AL-40

B H-AM-70

< 300 rpm 300-500 rpm > 500 rpm

vease nota (4) SB-AG-6 SB-AL-60 SB-AL-60 SB-AL-70 SB-AL-90 SB-AG-6 SB-AL-20 SB-AL-30 SB-AL-40 SB-AL-60

Compresores de aire, vase nota (6)

1 - Montados sobre tanques

< = 7,5 kW SB-AM-20 > 7,5 kW SB-AM-20

2 - Montados sobre base

SB-AM-20 SB-AM-40 SB-AM-60 SB-AM-70 B H-AM-20 B H-AM-40 B H-AM-60 BH-AM-70

C 300 rpm vase nota (4) 300-500 rpm BH-AM-20 BH-AM-20 BH-AM-30 B H-AM-40 B H-AM-40 > 500 rpm B H-AM-20 BH-AM-30 BH-AM-40 BI-i-AM-50 B H-AM-50

Equipos movidos por motores de combustin interna

< 18,5 kW B H-AG-l 0 BH-AM-20 BH-AM-45 BH-AM-60 BH-AM-60 18,5-75 kW BH-AG-10 BH-AM-45 B H-AM-60 BH-AM-90 B H-AM-90 >75kW BH-AG-10 BH-AM-60 BH-AM-90 vase nota (1)

NOTAS

(1) Es necesario efectuar un estudio en colaboracin con el fabricante.

(2) La unin a la red de conductos deber hacerse por medio de conexiones flexibles.

(3) Cuando IOS ventiladoressean de las clases 2 y 3 se recomienda el uso de bancadas de hormign para permitir la utili- zacin de muelies ms rgidos.

(4) Para mquinas con menos de 300 rpm la deflexi6n del amortiguador ser igual o superior a la de la siguiente ecua- cin:

947

d=( )2 24 x r

que procede de la ecuacin anterior en la que se impone una frecuencia natural igual al 40% de la velocidad de rotacin de la mquina.

(5) Las unidades de cubierta (roof-top) se montarn, sin bancada adicional, sobre soportes de muelle dimensionados para una deflexin mayor o igual a 15 veces la del forjado de cubierta, que no podr ser superior a 5 mm bajo el peso de la mquina.

(6) La masa de la base de hormign, cuando se requiera, ser igual, al menos, a la de la mquina.

UNE lOO-153-88 -8-

Cuando exista la posibilidad de apoyar una mquina sobre el terreno, al exterior o en un stano, directa- mente (por ejemplo, torres de refrigeracin) o a travs de un bloque de hormign armado (por ejemplo, maquinaria frigorfica), podr no ser necesaria la instalacin de soportes antivibratorios, siempre que el fabricante no los exija para proteccin de la propia mquina.

En estos casos, la mquina se apoyar sobre un bloque de hormign, cuya masa ser de una a dos veces la de la mquina y no estar en contacto con la estructura del edificio.

8 TUBERIAS

Las conexiones flexibles de las tuberias sirven para una o varias de las siguientes funciones:

- dar flexibilidad a las tuberias de manera que los soportes antivibratorios de los equipos trabajen correc- tamente;

- proteger los equipos de los esfuerzos producidos por desalineacin y/o contraccin y dilatacin de las tuberias;

- reducir la transmisin de vibraciones y ruidos a las tuberias y, de esta, a la estructura del edificio.

Los conectores flexibles pueden ser manguitos de goma o de metal trenzado o juntas de expansin de goma o politetrafluoretileno y debern elegirse en funcin de la presin y temperatura de trabajo del fluido.

Los manguitos debern tener, en funcin del dimetro de la tuberia, las longitudes mnimas indicadas en la tabla 7.

Tabla 7 Longitudes mnimas de conectores flexibles

Dimetro (mm) Longitud (mm) 1 hasta 65 inclusive 300

de 80 a 1 OO inclusive 400

de 125 a 250 inclusive 600

de 300 en adelante 900

En general, los conectores flexibles son incapaces de reducir la transmisin de ruidos a travs del fluido. Adems, los conectores de material flexible no metlico se vuelven rgidos cuando la presin de trabajo del fluido sea elevada y, en consecuencia, disminuye su capacidad de aislamiento.

En estos casos y cuando la sala de mquina este cerca de reas sensibles, es necesario que las tuberias estn soportadas elsticamente por medio de muelles y/o gomas, al igual que cuando las tuberias deban conec- tarse a mquinas que apoyan sobre soportes antivibratorios. Los soportes de estas tuberias debern ele- girse con una deflexin igual o superior a la de los soportes antivibratorios del equipo al que se conectan y, al menos, se instalarn en toda la sala de mquinas.

Las tuberias no debern nunca ejercer esfuerzos sobre la maquinaria a la que estn conectadas.

En ningn caso deber permitirse el contacto directo entre el material metlico de la tuberia y el del soporte.

-9- UNE 100-153-88

9 CONDUCTOS

Los conductos se conectarn a los ventiladores o unidades de tratamiento de aire por medio de conexiones flexibles de tejido y/o goma.

Cuando la presin esttica a la salida del ventilador sea superior a 500 Pa debern instalarse, en paralelo a la conexin flexible, muelles tensores que impidan que la misma se convierta en un elemento rgido.

La reduccin de la transmisin de las vibraciones producidas por las pulsaciones de las palas del ventilador y transmitidas por el aire a las paredes de los conductos se obtendr utilizando soportes elsticos de muelle y/o goma, cuando el conducto pase cerca de reas sensibles.

10 DATOS DE SELECCION

Para seleccionar correctamente un soporte antivibratorio es necesario establecer la deflexin y calcular el peso del equipo que acta sobre el mismo.

Con estos datos se puede entrar en las tablas que suministra el fabricante y elegir el soporte antivibratorio que, bajo ese peso, tenga una deflexin igual o superiora la requerida.

Si el peso de la mquina, con su eventual bancada, no fuera igual sobre los soportes, estos debern elegirse de manera que las deflexiones a las diferentes cargas sean superiores a la mnima exigida y aproximada- mente iguales entre si, para mantener la horizontalidad de la mquina.

Cuando, debido a la complejidad del problema, la eleccin del soporte elstico deba hacerse a travs del clculo, se proceder de la siguiente manera:

- se halla la frecuencia mnima de la fuerza vibratoria;

- se escoge el valor de la frecuencia natural que satisfaga el factor de transmisin que se desea conseguir;

- se determina la deflexin esttica de los soportes;

- se elige el nmero de soportes y la carga esttica que grava sobre cada uno;

- se elige el tipo soporte sobre la base de los datos de catlogo del fabricante.

Normas