VENTILADORES 8

LAS VIBRACIONES III

Amortiguación de los muelles

Para dotar de amortiguación a losmuelles tal como se apuntaba al finalde la Hoja Técnica "Las Vibraciones II",podemos considerar de nuevo laFig. 19 de aquella Hoja Técnica.

Suponiendo que los aislantes sean deformas diferentes y materiales distintoscomo de acero, caucho, acero yesponja metálica, cables enrollados,etc. y damos un impulso al motorcomo cuando determinábamos lafrecuencia natural o propia del siste-ma, la elongación del movimiento enfunción del tiempo variará segúnmuestra la gráfica de la Fig. 24.

En ella observaremos que la amplituddel movimiento va decayendo, siendoel ratio de la disminución según sea eltipo de muelle y el material. Esto es laamortiguación.

Según el grado de amortiguación laFig. 22 de la Hoja anterior consideradase convierte en la Fig. 25, cuandoexperimentamos con el motor enmarcha.

De esta figura se desprende que conel amortiguamiento conseguimosvalores menores de transmisibilidadcerca de la resonancia, aunque elaislamiento no es tan efectivo paravalores de abcisa > 2.

En resumen: Será bueno dotar decierto amortiguamiento a los muellespara la puesta en marcha y parada dela máquina, pero no demasiadogrande como para disminuir en excesoel aislamiento a la velocidad nominal.

SELECCION DE LOS AISLADORESDE VIBRACIONES

El gráfico de la Fig. 23, Hoja II, es muyútil para seleccionar unos silent-blocks, si conocemos la velocidad degiro de la máquina y el grado deaislamiento requerido. En efecto,podemos determinar la deflexiónestática y a partir de ésta los silent-blocks adecuados para que al montarla máquina sobre ellos obtengamos taldeflexión.

Para el caso de ventiladores, elaislamiento requerido lo podemosencontrar en la tabla D.

b) Estabilidad del montaje inclusobajo los efectos del par motor yreacciones aerodinámicas tanto enrégimen permanente como durante elarranque.

c) Evitar "puentes mecánicos" quetransmitan vibraciones.

1) Es conveniente situar los aisladoresde modo que el peso del ventiladorse reparta en partes iguales sobre losmismos. En ventiladores axiales estopuede conseguirse fácilmente utilizan-do cuatro unidades como se ilustraen la Fig. 33.

En otros casos como por ejemplo enventiladores centrífugos con el motorseparado y correas, suele ser necesa-rio diseñar una base rígida que seapoye sobre varios silent-blocks,estratégicamente repartidos para quequeden igualmente cargados y quenaturalmente, den la deflexión ade-cuada al conjunto. Fig. 34.

2) Para asegurar la estabilidad de lamáquina es a veces necesario diseñarunas bases especiales para que losaisladores queden más separados ybajar la posición del c.d.m. La Fig. 35es un ejemplo para un ventiladorcentrífugo con la salida de aire en laparte superior, bastante alejada de lospuntos de anclaje.

En ciertas circunstancias es necesarioun bloque de inercia de hormigóncomo el esquematizado en la Fig. 36.Este debe pesar unas tres veces elventilador más motor.

Las principales ventajas son:

- Mejor estabilidad por bajar el c.d.m.del conjunto y por permitir separarmás entre sí los aisladores devibración.

- La amplitud de vibración se reduce.

- Más facilidad para repartir la cargasobre los silent-blocks.

3) Aunque quizás sea sorprendente,una de las deficiencias más comunesde los montajes antivibratorios son los"puentes mecánicos".

La mayoría de los ventiladores debenacoplarse a tuberías a la aspiración ya la descarga. Asimismo deben llegaral ventilador las conexiones eléctricas.

Pues bien, es absolutamente necesa-rio para conseguir un buen aislamien-to, hacer estas uniones muy flexiblesde modo que no introduzca ningunarigidez adicional al conjunto. Ver laFig. 36.

Fig. 24

Fig. 25

Fig. 26

Fig. 33

Fig. 35

ZONA DEAISLAMIENTOEFECTIVO

Tran

smis

ibili

dad

Sin amortiguamiento

Amortiguamientocreciente

Des

plaz

amie

nto

Tiempo

Amplitudχχχχχ

2 πππππ N š M

š K

š 21

ZONA DEAISLAMIENTOEFECTIVO

2 πππππ N š M

š K

Tran

smis

ibili

dad

Fig. 36

Fig. 34Ventilador centrífugo

Carcasa larga Carcasa media Carcasa corta

Armazón de base paramejorar la estabilidad

Acoplamiento flexible

Cableado eléctricoflexible

Aisladores devibración

š 2

Instalaciones

Ejemplo: Supongamos que quere-mos aislar un ventilador centrífugo de11 KW que gira a 600 r/min, debién-dose instalar en un lugar "compro-metido" como podría ser un bloquede viviendas. En la tabla D vemosque necesitamos un aislamiento del96%. Entrando con este valor y lavelocidad, en el ábaco de la Fig. 23encontramos que serán necesariosunos silent-blocks que debendeformarse unos 30 mm por el pesodel ventilador.

Este sistema de selección se puedeutilizar siempre que la estructura quesoporte la máquina sea rígida, comopuede suceder en una planta baja.

Sin embargo cada día se montanmás máquinas sobre estructuras máslivianas como podría ser un suelo oun techo soportados por vigas debastante luz.

En estos casos ha de considerarse lafrecuencia natural de la propiaestructura que se interrelacionarácon la del silent-block. De unamanera sencilla podríamos decir queen estas condiciones la curva detransmisibilidad toma la forma de laFig. 26 de modo que el aislamientoempieza a ser efectivo para valoresmayores que la 2 y por tanto serequerirán unos aisladores conrigideces aún menores que nosllevarán a deflexiones más grandesque las del caso anterior.

La selección en estos casos serealiza mediante la tabla E que nosda directamente la deflexión estáticanecesaria en función del tipo deventilador y luz de las vigas queforman la estructura del soporte.

Así el mismo ventilador del ejemploanterior instalado sobre un suelo convigas de 12 m de luz, tendría quemontarse con unos silent-blocks quetuvieran una deflexión de 50 mm,20 mm más que anteriormente.

Un buen observador seguramente sedaría cuenta que muchos ventilado-res ya instalados con silent-blocks,no cumplen los criterios de selecciónanteriores y sin embargo funcionan ala perfección.

Esto es debido a que los aisladoresse diseñaron para reducir sólo lasvibraciones procedentes de loscojinetes, turbulencias de aire ymagnetismo del motor, dejandoaparte el desequilibrio por estimarseque estaban muy bien equilibrados,permitiendo que trabajen en zona de

Fig. 28

Fig. 27

amplificación. Sí es que es necesarioen este caso que exista amortigua-ción (silent-blocks de caucho), paraevitar amplitudes excesivas.

TIPOS DE AISLADORES YCONSTRUCCION

El tipo más común de silent-block esel de caucho, trabajando a compre-sión/cizalladura. Se monta entre elventilador y la estructura, alcanzán-dose deflexiones máximas de 15 mm.

El neopreno o el caucho estánadheridos a unas piezas metálicascon unos tornillos o tuercas quefacilitan el montaje. Los diseños máspopulares son los de la Fig. 27.

La aplicación de estos diseños seríapara equipos soportados desde subase. Sin embargo en muchoscasos, particularmente con ventilado-res axiales, el aparato se suspendedesde arriba. Para este tipo deaplicación se utilizan los modelos dela Fig. 28.

Donde se necesiten deflexiones muygrandes o un gran aislamiento a bajafrecuencia, se utilizan aisladoresbasados en muelles metálicos. En elmercado existen modelos quepueden alcanzar deflexiones hasta175 mm. Debido a esta capacidadtan grande de deflexión, estosconjuntos llevan unos tornillos denivelación para ajustar la posición dela máquina en el momento de suinstalación. Otra característica queincorporan estos tipos metálicos, sonunas piezas de goma de pequeñadeflexión que evitan las vibraciones oruídos de frecuencias audibles quepodrían viajar a través del muelle,pasando directamente a la estructurasoporte. También hay modelos paramontajes inferior y superior Fig. 29y 30.

A fin de dotar la amortiguación aestos tipos metálicos se suele incluirun cojín de malla resistente, tambiénmetálico, dentro del muelle. Fig. 31.

Un modelo muy amortiguado deaislador metálico es el de la Fig. 32construído a base de un cableenrollado.

INSTALACION

Una vez seleccionados los aislado-res, deben tenerse en cuenta otrosaspectos para conseguir que lainstalación sea aceptable:

a) Equirepartir las cargas entre lossilent-blocks.Fig. 31

Montaje de un pie soporte en el suelo

ANTIVIBRANTES CON GOMA A CIZALLADURA

Tornillo defijación y nivelación

Cuerpo de goma

Pletina de acerocon agujeros de seguridad

Tuerca de anclaje

Plato deacero conmanguito

Agujerospara lospernos dela máquina

Cuerpo degoma o neopreno

Contratuerca

Montaje recomendado paraun ventilador suspendido

Agujerospara unavarilla fija

GomaMontaje devarilla suspendidas

Plato de topede gomaCubierta

Cuerpo

Base de gomapara asiento del muelle

Agujeros de fijación

Tornillo de ajuste de laamortiguación y el nivelaje

Muellede acero

Fig. 29

Fig. 30

Alas defijación

Platillo de tope y tuerca deseguridad

Muellede acero

Varillacolgante Base de goma para

evitar transmisionesde alta frecuencia

Fig. 32

Tabla E

Tipo ventilador Instalaciones

Axi

alC

entri

fugo

< 7,5 kW7,5 a 40kW

> 40 k W

< 4 kW4 a 20 kW

> 20 kW

90 %94 %96 %

70 %75 %80 %

90 %96 %98 %

40 %80 %90 %

AISLAMIENTO REQUERIDO EN t%

Características del ventilador Luz de las vigas (m)

KW rev/min 6 m 9 m 12 m 15 m

Axi

ales

Cent

rífug

osPt

< 75

0 Pa

Cen

trífu

gos

Pt <

750

Pa

< 55 a 155 a 15

> 17> 17

< 500> 500< 500> 500

2540252025

2520256030

2550407040

2560909050

< 4> 5,5> 5,5

< 500> 500

254025

255025

255040

256050

151515

17,517,517,5

175-300300-500

> 500175 -300300-500

> 500

605030605030

605030906050

906050

1209060

1209060

14012090

Tipo

Tabla D

Agujeros defijación de la base

DEFLEXIÓN ESTÁTICA MÍNIMA (mm)

Instalaciones

Ejemplo: Supongamos que quere-mos aislar un ventilador centrífugo de11 KW que gira a 600 r/min, debién-dose instalar en un lugar "compro-metido" como podría ser un bloquede viviendas. En la tabla D vemosque necesitamos un aislamiento del96%. Entrando con este valor y lavelocidad, en el ábaco de la Fig. 23encontramos que serán necesariosunos silent-blocks que debendeformarse unos 30 mm por el pesodel ventilador.

Este sistema de selección se puedeutilizar siempre que la estructura quesoporte la máquina sea rígida, comopuede suceder en una planta baja.

Sin embargo cada día se montanmás máquinas sobre estructuras máslivianas como podría ser un suelo oun techo soportados por vigas debastante luz.

En estos casos ha de considerarse lafrecuencia natural de la propiaestructura que se interrelacionarácon la del silent-block. De unamanera sencilla podríamos decir queen estas condiciones la curva detransmisibilidad toma la forma de laFig. 26 de modo que el aislamientoempieza a ser efectivo para valoresmayores que la 2 y por tanto serequerirán unos aisladores conrigideces aún menores que nosllevarán a deflexiones más grandesque las del caso anterior.

La selección en estos casos serealiza mediante la tabla E que nosda directamente la deflexión estáticanecesaria en función del tipo deventilador y luz de las vigas queforman la estructura del soporte.

Así el mismo ventilador del ejemploanterior instalado sobre un suelo convigas de 12 m de luz, tendría quemontarse con unos silent-blocks quetuvieran una deflexión de 50 mm,20 mm más que anteriormente.

Un buen observador seguramente sedaría cuenta que muchos ventilado-res ya instalados con silent-blocks,no cumplen los criterios de selecciónanteriores y sin embargo funcionan ala perfección.

Esto es debido a que los aisladoresse diseñaron para reducir sólo lasvibraciones procedentes de loscojinetes, turbulencias de aire ymagnetismo del motor, dejandoaparte el desequilibrio por estimarseque estaban muy bien equilibrados,permitiendo que trabajen en zona de

Fig. 28

Fig. 27

amplificación. Sí es que es necesarioen este caso que exista amortigua-ción (silent-blocks de caucho), paraevitar amplitudes excesivas.

TIPOS DE AISLADORES YCONSTRUCCION

El tipo más común de silent-block esel de caucho, trabajando a compre-sión/cizalladura. Se monta entre elventilador y la estructura, alcanzán-dose deflexiones máximas de 15 mm.

El neopreno o el caucho estánadheridos a unas piezas metálicascon unos tornillos o tuercas quefacilitan el montaje. Los diseños máspopulares son los de la Fig. 27.

La aplicación de estos diseños seríapara equipos soportados desde subase. Sin embargo en muchoscasos, particularmente con ventilado-res axiales, el aparato se suspendedesde arriba. Para este tipo deaplicación se utilizan los modelos dela Fig. 28.

Donde se necesiten deflexiones muygrandes o un gran aislamiento a bajafrecuencia, se utilizan aisladoresbasados en muelles metálicos. En elmercado existen modelos quepueden alcanzar deflexiones hasta175 mm. Debido a esta capacidadtan grande de deflexión, estosconjuntos llevan unos tornillos denivelación para ajustar la posición dela máquina en el momento de suinstalación. Otra característica queincorporan estos tipos metálicos, sonunas piezas de goma de pequeñadeflexión que evitan las vibraciones oruídos de frecuencias audibles quepodrían viajar a través del muelle,pasando directamente a la estructurasoporte. También hay modelos paramontajes inferior y superior Fig. 29y 30.

A fin de dotar la amortiguación aestos tipos metálicos se suele incluirun cojín de malla resistente, tambiénmetálico, dentro del muelle. Fig. 31.

Un modelo muy amortiguado deaislador metálico es el de la Fig. 32construído a base de un cableenrollado.

INSTALACION

Una vez seleccionados los aislado-res, deben tenerse en cuenta otrosaspectos para conseguir que lainstalación sea aceptable:

a) Equirepartir las cargas entre lossilent-blocks.Fig. 31

Montaje de un pie soporte en el suelo

ANTIVIBRANTES CON GOMA A CIZALLADURA

Tornillo defijación y nivelación

Cuerpo de goma

Pletina de acerocon agujeros de seguridad

Tuerca de anclaje

Plato deacero conmanguito

Agujerospara lospernos dela máquina

Cuerpo degoma o neopreno

Contratuerca

Montaje recomendado paraun ventilador suspendido

Agujerospara unavarilla fija

GomaMontaje devarilla suspendidas

Plato de topede gomaCubierta

Cuerpo

Base de gomapara asiento del muelle

Agujeros de fijación

Tornillo de ajuste de laamortiguación y el nivelaje

Muellede acero

Fig. 29

Fig. 30

Alas defijación

Platillo de tope y tuerca deseguridad

Muellede acero

Varillacolgante Base de goma para

evitar transmisionesde alta frecuencia

Fig. 32

Tabla E

Tipo ventilador Instalaciones

Axi

alC

entri

fugo

< 7,5 kW7,5 a 40kW

> 40 k W

< 4 kW4 a 20 kW

> 20 kW

90 %94 %96 %

70 %75 %80 %

90 %96 %98 %

40 %80 %90 %

AISLAMIENTO REQUERIDO EN t%

Características del ventilador Luz de las vigas (m)

KW rev/min 6 m 9 m 12 m 15 m

Axi

ales

Cent

rífug

osPt

< 75

0 Pa

Cen

trífu

gos

Pt <

750

Pa

< 55 a 155 a 15

> 17> 17

< 500> 500< 500> 500

2540252025

2520256030

2550407040

2560909050

< 4> 5,5> 5,5

< 500> 500

254025

255025

255040

256050

151515

17,517,517,5

175-300300-500

> 500175 -300300-500

> 500

605030605030

605030906050

906050

1209060

1209060

14012090

Tipo

Tabla D

Agujeros defijación de la base

DEFLEXIÓN ESTÁTICA MÍNIMA (mm)

VENTILADORES 8

LAS VIBRACIONES III

Amortiguación de los muelles

Para dotar de amortiguación a losmuelles tal como se apuntaba al finalde la Hoja Técnica "Las Vibraciones II",podemos considerar de nuevo laFig. 19 de aquella Hoja Técnica.

Suponiendo que los aislantes sean deformas diferentes y materiales distintoscomo de acero, caucho, acero yesponja metálica, cables enrollados,etc. y damos un impulso al motorcomo cuando determinábamos lafrecuencia natural o propia del siste-ma, la elongación del movimiento enfunción del tiempo variará segúnmuestra la gráfica de la Fig. 24.

En ella observaremos que la amplituddel movimiento va decayendo, siendoel ratio de la disminución según sea eltipo de muelle y el material. Esto es laamortiguación.

Según el grado de amortiguación laFig. 22 de la Hoja anterior consideradase convierte en la Fig. 25, cuandoexperimentamos con el motor enmarcha.

De esta figura se desprende que conel amortiguamiento conseguimosvalores menores de transmisibilidadcerca de la resonancia, aunque elaislamiento no es tan efectivo paravalores de abcisa > 2.

En resumen: Será bueno dotar decierto amortiguamiento a los muellespara la puesta en marcha y parada dela máquina, pero no demasiadogrande como para disminuir en excesoel aislamiento a la velocidad nominal.

SELECCION DE LOS AISLADORESDE VIBRACIONES

El gráfico de la Fig. 23, Hoja II, es muyútil para seleccionar unos silent-blocks, si conocemos la velocidad degiro de la máquina y el grado deaislamiento requerido. En efecto,podemos determinar la deflexiónestática y a partir de ésta los silent-blocks adecuados para que al montarla máquina sobre ellos obtengamos taldeflexión.

Para el caso de ventiladores, elaislamiento requerido lo podemosencontrar en la tabla D.

b) Estabilidad del montaje inclusobajo los efectos del par motor yreacciones aerodinámicas tanto enrégimen permanente como durante elarranque.

c) Evitar "puentes mecánicos" quetransmitan vibraciones.

1) Es conveniente situar los aisladoresde modo que el peso del ventiladorse reparta en partes iguales sobre losmismos. En ventiladores axiales estopuede conseguirse fácilmente utilizan-do cuatro unidades como se ilustraen la Fig. 33.

En otros casos como por ejemplo enventiladores centrífugos con el motorseparado y correas, suele ser necesa-rio diseñar una base rígida que seapoye sobre varios silent-blocks,estratégicamente repartidos para quequeden igualmente cargados y quenaturalmente, den la deflexión ade-cuada al conjunto. Fig. 34.

2) Para asegurar la estabilidad de lamáquina es a veces necesario diseñarunas bases especiales para que losaisladores queden más separados ybajar la posición del c.d.m. La Fig. 35es un ejemplo para un ventiladorcentrífugo con la salida de aire en laparte superior, bastante alejada de lospuntos de anclaje.

En ciertas circunstancias es necesarioun bloque de inercia de hormigóncomo el esquematizado en la Fig. 36.Este debe pesar unas tres veces elventilador más motor.

Las principales ventajas son:

- Mejor estabilidad por bajar el c.d.m.del conjunto y por permitir separarmás entre sí los aisladores devibración.

- La amplitud de vibración se reduce.

- Más facilidad para repartir la cargasobre los silent-blocks.

3) Aunque quizás sea sorprendente,una de las deficiencias más comunesde los montajes antivibratorios son los"puentes mecánicos".

La mayoría de los ventiladores debenacoplarse a tuberías a la aspiración ya la descarga. Asimismo deben llegaral ventilador las conexiones eléctricas.

Pues bien, es absolutamente necesa-rio para conseguir un buen aislamien-to, hacer estas uniones muy flexiblesde modo que no introduzca ningunarigidez adicional al conjunto. Ver laFig. 36.

Fig. 24

Fig. 25

Fig. 26

Fig. 33

Fig. 35

ZONA DEAISLAMIENTOEFECTIVO

Tran

smis

ibili

dad

Sin amortiguamiento

Amortiguamientocreciente

Des

plaz

amie

nto

Tiempo

Amplitudχχχχχ

2 πππππ N š M

š K

š 21

ZONA DEAISLAMIENTOEFECTIVO

2 πππππ N š M

š K

Tran

smis

ibili

dad

Fig. 36

Fig. 34Ventilador centrífugo

Carcasa larga Carcasa media Carcasa corta

Armazón de base paramejorar la estabilidad

Acoplamiento flexible

Cableado eléctricoflexible

Aisladores devibración

š 2