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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
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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
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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
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