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CONTROL DEL MOVIMIENTO EN MAQUINARIA INDUSTRIAL UTILIZANDO SISTEMAS DE MASA DE INERCIA O SOPORTES ANTIVIBRATORIOS OPTIMIZADOS

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CONTROL DEL MOVIMIENTO EN MAQUINARIA INDUSTRIAL UTILIZANDO SISTEMAS DE MASA DE INERCIA O SOPORTES ANTIVIBRATORIOS OPTIMIZADOS

Compresor gemelo V aislado con soportes antivibratorios AMC-MECANOCAUCHO.

Compresor gemelo V aislado con soportes antivibratorios AMC-MECANOCAUCHO.

Aislamiento vibratorio y estabilidad, dos conceptos opuestos que pueden conseguir una armonía mediante la correcta distribución de los soportes antivibratorios.

26/11/2020

El control del movimiento debe ser analizado ya que esto crea un efecto en la fuerza vibratoria de la masa aislada.

La siguiente imagen muestra varias opciones que demuestran la introducción de soportes antivibratorios en la maquinaria industrial.

  1. a) La máquina se coloca en un bloque de inercia. Dependiendo de la flexibilidad del suelo, la estructura principal de soporte estará hasta cierto punto aislada de la vibración de la máquina.

  2. b) La máquina se asienta sobre soportes antivibratorios, el nivel de fuerza transferida que se reduce dependerá de la rigidez dinámica de los soportes antivibratorios.

  3. c) Máquina apoyada con soportes en un bloque de inercia. Si el suelo es flexible, la introducción del bloque de inercia produce un sistema de muelles compuesto. Si la frecuencia natural del suelo/bloque de inercia es mayor que la frecuencia de excitación de la máquina, no debería haber problemas.

  4. d) La máquina se coloca sobre un bloque de inercia apoyado con soportes antivibratorios. Se logrará un grado satisfactorio de aislamiento vibratorio si la rigidez dinámica de los soportes antivibratorios es adecuada, mientras que el efecto si el bloque de inercia será reducir el movimiento de la máquina aislada debido a los efectos de la acción rotatoria o recíproca.

Fig. 2: Diferentes opciones de montaje de los soportes antivibratorios.

Las masas de inercia suelen ser de hormigón con barras reforzadas. En general se utilizan por las siguientes razones:

  1. 1. Aumentar la estabilidad del sistema.
  2. Es habitual encontrar máquinas que incorporan los orificios de fijación que están demasiado cerca. Si queremos proporcionar una estabilidad adecuada, es aconsejable un correcto espaciado de los soportes. Se pueden utilizar bases de hormigón o rieles de acero que establezcan una distancia entre los soportes. Las figuras 3 y 4 muestran ejemplos de cómo se puede lograr esto.

    Fig. 3: Caldera apoyada con soportes antivibratorios de muelle Vibrabsorber+Sylomer.

    Fig. 4: Motor diesel monocilíndrico aislado con soportes antivibratorios AMC-MECANOCAUCHO BRB con bastidor separador.

  3. 2. Bajar el Centro de Gravedad.
  4. El montaje de maquinaria industrial sobre una base sustancial de hormigón tiene el efecto de bajar el centro de gravedad del conjunto. Esto se suma a la mejora de la estabilidad proporcionada por la ampliación del ancho de la base, pero también tiene el efecto de reducir la probabilidad de un movimiento de balanceo. En la Fig. 5 se ilustra una sección típica a través de una base de este tipo

    Fig. 5: Máquina con sección T. Bloque de cimentación para el efecto sobre el centro de gravedad del montaje.

  5. 3. Para dar una distribución de peso más uniforme.
  6. Frecuentemente la maquinaria industrial es mucho más pesada en un extremo que en el otro. Esto significa que, si se colocan directamente sobre soportes antivibratorios, se necesitan disposiciones muy diferentes en los extremos opuestos del equipo para hacer frente a la distribución desigual del peso. Si la máquina se monta sobre un bloque de hormigón, la distribución del peso será más uniforme y, siempre que el bloque sea lo suficientemente pesado, puede permitir que se utilice una distribución de montaje simétrica. Las figuras 6 y 7 ilustran un ejemplo en el que no sólo se logra una carga uniforme de los aisladores de vibración, sino también un mejor método de apoyo de las tuberías.

    Fig. 6: La bomba más el codo extendido hasta el bloque de inercia.

    Fig. 7:Si la inercia del hormigón es gruesa aunque el codo esté en una de las esquinas, la estabilidad no se ve comprometida. Foto de cortesía de 2 AMC 500+Sylomer® bajo el bloque de inercia de hormigón en el sistema de HVAC de un centro comercial en Francia.

  7. 4. Para minimizar el efecto de las fuerzas externas.
  8. Aunque el uso de un bloque de inercia no mejora la transmisibilidad para una determinada desviación estática, no significa que se pueda utilizar un soporte antivibratorio mucho más rígido para la misma desviación estática. Es decir, si la masa de la instalación se duplica, la rigidez de los soportes antivibratorios también debe duplicarse. Esto significa que el equipo es mucho menos susceptible a los efectos de fuerzas externas como las fuerzas de reacción de los ventiladores y los pares transitorios debido a los cambios de velocidad o de carga.

    Fig. 8: Instalación de un grupo electrógeno en soportes FZH+Sylomer® integrados en un bloque de hormigón en la azotea de un edificio. Foto de cortesía de la sede del banco BBVA en Lima, Perú.

  9. 5. Para proporcionar o reemplazar la rigidez.
  10. Se puede utilizar una base de inercia para dar rigidez al equipo montado de la misma manera que se utiliza una base de acero. Esto, en consecuencia, conduce a una reducción del desgaste.

  11. 6. Para reducir los problemas debidos a modos acoplados entre sí
  12. Fig. 9: Instalación de lavadoras sobre un bloque de hormigón utilizando Sylomer® SR-11 en 37mm de espesor.

    Para evitar los problemas de los modos acoplados, la máquina puede instalarse en un bloque de cimentación escalonado. En este caso, el centro de gravedad del sistema es más bajo, más cerca del nivel de los soportes antivibratorios. Esto provoca el desacoplamiento de los modos de balanceo y permite evitar altos niveles de movimiento.

    La figura 10, muestra un ejemplo de un gran compresor de doble pistón en V instalado utilizando esta masa de inercia escalonada, ya que esto evita el movimiento de las conexiones de los tubos en los cilindros inclinados.

    Para la elaboración del modelo de este sistema, los ingenieros de aplicaciones de AMC-MECANOCAUCHO pueden ayudar haciendo un modelo matemático del sistema utilizando un software de cálculo multicuerpo como se muestra en el artículo Aislamiento de vibraciones de la maquinaria industrial.

    Formulario de contacto para ponerse en contacto con los ingenieros de aplicaciones de AMC MECANOCAUCHO.

    Fig. 10: Instalación de un compresor de pistón en un bloque de inercia escalonado.

  13. 7. Para minimizar los efectos de los errores en las posiciones estimadas en el centro de gravedad del equipo.
  14. Cuando se seleccionan los soportes antivibratorios, es necesario calcular la carga total de cada soporte antivibratorio para poder elegir el aislante de vibración apropiado. Normalmente esto debe hacerse antes de que el equipo esté listo y deben utilizarse las posiciones estimadas de los centros de gravedad de cada elemento. Si esta información es inexacta, las cargas estimadas pueden ser considerablemente diferentes de las que se producen en la práctica. Esto puede dar lugar a que los soportes antivibratorios se vean gravemente sobrecargados o viceversa, o a que el equipo se incline de manera inaceptable. Este último problema se hace cada vez más probable a medida que se utilizan los soportes antivibratorios con altas deflexiones estáticas. Si se utiliza una base de inercia de hormigón, el centro de gravedad de ésta es por lo general conocido y exacto y, si la masa del bloque de inercia es comparable con la masa del resto del equipo, significa que, aunque la información del equipo no sea exacta, las posibles inexactitudes en el centro de gravedad estimado final son pequeñas. Esto reduce los posibles errores debidos a la carga en el soporte antivibratorio y reduce la probabilidad de una instalación inclinada. La probabilidad de una instalación inclinada también se reduce aún más debido a los muelles más rígidos que se necesitarán para soportar el peso adicional de la base de inercia.

    Fig. 11: Instalación de Sylomer SR-11-25 de superficie completa. Se verterá hormigón para que varias máquinas de HVAC se asienten sobre el bloque de inercia. La aplicación se realiza en la azotea de un centro comercial.

  15. 8. Actuar como una barrera acústica local.

Cuando se instalan equipos muy ruidosos directamente en el suelo de una sala de equipos, el suelo situado directamente debajo del equipo puede estar sujeto a niveles muy altos de presión sonora en las inmediaciones. Esta área local en la que el suelo está expuesto a estos altos niveles puede causar problemas de transmisión de ruido a la sala que se encuentra debajo. Una base de inercia de hormigón puede actuar como una barrera eficaz, protegiendo las zonas vulnerables del suelo.

Interesantes medidas a adoptar cuando no se pueden utilizar las bases de inercia.

  1. 1. Instalando soportes equidistantes al centro de gravedad y, si es posible, en los puntos donde se produce la menor vibración. (nodos).

La posición de los soportes antivibratorios determina los modos de vibración del conjunto suspendido. Es aconsejable una distribución uniforme de la carga en todos los soportes. Una forma fácil de conseguirlo es instalando los soportes antivibratorios equidistantes del centro de gravedad del equipo suspendido. La siguiente Fig.11 muestra la posición del piñón de una máquina y los soportes con la posición A y B con respecto al centro de gravedad. Alcanzar una distancia igual entre A y B ayudará a lograr este objetivo.

Fig. 11: La equidistancia de los soportes al centro de gravedad se consigue cuando a=b.

Los soportes instalados a la altura del Centro de gravedad proporcionan suspensiones más estables y evitan el movimiento excesivo del elemento suspendido, en particular en las aplicaciones móviles.

Si los soportes antivibratorios se colocan en los puntos en los que se encuentra una menor amplitud de vibración (nodos), se someterán a la menor fuerza vibratoria, lo que conduce a un aislamiento optimizado de la vibración.

Fig. 12: Puntos nodales expresados como rectángulos rojos en una instalación de motor diesel.

  1. 2. Utilizando soportes antivibratorios con dispositivos de alta amortiguación (disipación de energía).

Cuando no se puede instalar masa/bloques de hormigón, la alternativa puede ser utilizar soportes que incorporen un sistema de amortiguación. El uso de una amortiguación adicional puede permitir soluciones estables. La disipación energética que se logra mediante la transferencia de un fluido viscoso de una cavidad a otra, como se muestra en el siguiente vídeo.

Fig. 13: Vídeo explicativo del proceso de disipación energética utilizando los soportes de Visco antisísmico Vibrabsorber+Sylomer bajo un banco de pruebas dinámico.

AMC-MECANOCAUCHO produce una amplia variedad de soportes antivibratorios que utilizan sistemas hidráulicos para proporcionar una amortiguación adicional. Estos soportes antivibratorios pueden utilizar Muelle+Sylomer o goma. Las capacidades máximas de carga van desde 20Kg (44lbs) hasta 50 toneladas (112.000Lbs) de carga. Su sistema de amortiguación puede ser ajustado por la viscosidad del fluido y por los orificios por donde el líquido debe fluir. En el caso del Vibrabsorber+Sylomer Visco, este soporte incorpora un sistema de amortiguación ajustable "MAX-MED-MIN", que regula el paso del flujo de fluido viscoso. Más información haciendo clic aquí.

Fig. 14: Vibrabsorber+Sylomer antisísmico Visco.

Fig. 14: El Vibrabsorber+Sylomer Visco incorpora un dispositivo de amortiguación ajustable y un dispositivo de desplazamiento restringido como se muestra en este enlace.

Fig. 15: AMC-MECANOCAUCHO soportes hidráulicos.

Fig. 16: AMC-MECANOCAUCHO conos hidráulicos.

En el siguiente video se instala una prensa de estampado sin un bloque de inercia de hormigón. El video de la izquierda muestra la prensa siendo instalada sin un sistema de amortiguación donde como el video de la derecha muestra el Vibrabsorber+Sylomer antisísmico visco. La disipación energética producida en el interior de la cámara de fluido, proporciona un entorno más estable y seguro para el trabajador.

Fig. 17: Los soportes antivibratorios AMC-MECANOCAUCHO ANTISEISMIC VIBRABSORBER+SYLOMER VISCO SPRING MOUNTS son soportes antivibratorios que incorporan un dispositivo de disipación de energía. Este dispositivo proporciona una amortiguación a la maquinaria excéntrica que requiere una rápida estabilización para su correcto funcionamiento.

Las figuras 18 y 19 muestran cómo los soportes hidráulicos pueden ser utilizados en motores de 3 cilindros. Se obtienen resultados óptimos cuando los soportes están equidistantes al centro de gravedad y a la altura del cigüeñal (o centro de gravedad).

Fig. 18: Soporte hidráulico de AMC-MECANOCAUCHO instalado en un motor de 3 cilindros.

Fig. 19: Soporte hidráulico de AMC-MECANOCAUCHO instalado en un motor de 3 cilindros.

  1. 3. Utilizando soportes antivibratorios con un desplazamiento restringido debido a los amortiguadores integrales.

Los soportes antivibratorios pueden ser equipados con diferentes etapas elásticas. Un rango elástico lineal de carga proporciona la rigidez necesaria para el aislamiento de la vibración de la maquinaria. En caso de que se produzcan altas fuerzas de tracción o compresión, la arquitectura de los soportes proporciona un paso de rigidez secundario. Normalmente esto se logra con piezas metálicas que entran en contacto con una sección de la goma que actúa como amortiguador.

Fig. 20: Patrón de elasticidad de un soporte CB AMC-MECANOCAUCHO.

Fig. 21: Sección transversal de un soporte CB 76, donde se muestra la arquitectura interna.

La sección de rigidez progresiva se logra cuando la goma se amontona llenando las áreas huecas del soporte antivibratorio. La figura 22 muestra el proceso FEM de carga de un soporte AMC-MECANOCAUCHO CB.

Fig. 22: Proceso de carga de un soporte AMC-MECANOCAUCHO CB.

  1. 4. Utilizando estabilizadores en los puntos de mayor amplitud del elemento suspendido.

La instalación de estabilizadores en los puntos de mayor amplitud, debe tener especial cuidado para que este punto no transmita una vibración excesiva a los soportes adyacentes (Cuadro). La pieza sólo debe funcionar cuando la máquina está expuesta a golpes, mientras que en condiciones de funcionamiento normal este punto debe contribuir muy poco, es decir, tener la menor rigidez posible. La Fig 23 muestra un grupo electrógeno móvil instalado con un soporte CB que actúa como amortiguador multiaxial, en el punto donde se registra la mayor movilidad.

Fig. 23: Grupo electrógeno de movilidad extrema que utiliza soportes CB como estabilizadores multiaxiales.

AMC MECANOCAUCHO fabrica soportes antivibratorios y cuenta con un equipo de ingenieros de aplicación para ayudar a sus necesidades de instalación, así que no dude en contactar con nuestro departamento técnico si necesita ayuda sobre este tema.

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