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Tipos y características de los aisladores de vibración

Aislamiento acústico
by

Rubén Agulló Córdoba

on 15 May 2012

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Transcript of Tipos y características de los aisladores de vibración

Tipos y características de los aisladores a vibración En este apartado se tratan los aspectos prácticos de los aisladores, incluyendo los aisladores elastoméricos, los aisladores plásticos y los muelles de metal. Características de los aisladores elastoméricos Es el tipo de aislador más utilizado. Son cauchos naturales o materiales tipo caucho. Pueden soportar grandes deformaciones y volver luego aproximadamente a su estado original sin sufrir virtualmente ningún daño. Son superiores a otros tipos de aisladores en algunos aspectos, ya que para una determinada cantidad de elasticidad, capacidad de deflexión, almacenamiento de energía y disipación precisan menos espacio y menos peso, además pueden ser moldeados con muchas configuraciones
distintas de materiales diferentes. Poseen una impedancia acústica
muy baja por lo que es favorable su uso ya que es un mal transmisor del ruido.
El caucho natural posee probablemente la combinación más favorable de propiedades mecánicas, como mínima plasticidad, máxima tensión y elongación máxima en rotura. La silicona es uno de los elastómeros más caros debido a sus propiedades muy estables y a que aporta un aislamiento efectivo para un rango de temperaturas muy amplio. Rotura por fatiga y rotura prematura Los elastómeros y los metales exhiben rotura por fatiga como resultado de cargas cíclicas repetidas. El resultado es una reducción gradual de la rigidez que, por lo general, se hace aparente antes de la rotura total. Aisladores conectados y desconectados En el aislador conectado, unas piezas de metal están conectadas a los elastómeros de todas las superficies que soportan la carga. En el aislador desconectado o semi-conectado, la superficie elastomérica que soporta la carga descansa directamente sobre la estructura de apoyo.
Los aisladores desconectados tienen una vida más corta que los aisladores conectados y un precio inferior. También tiene una vida de servicio inferior a los conectados por lo que puede ser una elección equivocada.

Tipos de carga Cargas de compresión: Un elemento reduce su grosor debido a una fuerza aplicada externamente.
Con esta carga conseguimos una rigidez baja al empezar a aplicar la fuerza y una rigidez relativamente alta que limita las deflexiones. Carga de cizallamiento: Esta carga se refiere a la fuerza aplicada a un elemento elastomérico de manera que partes adyacentes se deslizan en direcciones opuestas.
En este, la constante del muelle se mantiene prácticamente lineal durante la aplicación de la fuerza.
Un caso particular de la carga de cizallamiento es la carga de torsión, en la que el elemento se torsiona un cierto ángulo respecto a su estado natural. Carga de tensión: Cuando se produce este tipo de carga observamos que se produce un aumento de la dimensión del elastómero. La constante del muelle en este tipo de carga es no lineal, pero almacena energía más eficazmente que las cargas de cizallamiento o de compresión. Carga de pandeo: Tiene lugar cuando la carga que se aplica externamente hace que el elemento se flexione en la dirección de la carga aplicada.
Con la rigidez de pandeo obtenemos tanto las características de ablandamiento de la rigidez como las de endurecimiento, por lo que este modo aporta una capacidad alta de almacenamiento de
la energía y es útil para los aisladores de impacto. Factores considerados en la selección del aislador La rigidez y la amortiguación son las propiedades básicas de un aislador que determinan su utilización en un sistema diseñado para aportar aislamiento de la vibración y/o impacto. 1. Fuente de perturbación dinámica: La fuente de la perturbación influye de varias maneras en la selección del aislador, por ejemplo, puede tomarse una decisión respecto de si aislar la fuente perturbadora o aislar el elemento que se ve alterado. 2. Tipo de perturbación dinámica: Hay dos tipos, por vibración o por impacto. La vibración puede ser periódica, aleatoria o una combinación de ambas. La excitación por impacto puede tener pulsos de distintas formas y duraciones. Ante una perturbación por vibración generalmente es adecuado un aislador pequeño. Si una
perturbación por impacto es el problema, es preciso un aislador mayor. 3. Dirección de la perturbación dinámica: Hay que tener en cuenta las direcciones de las perturbaciones, si se produce en una sola dirección, generalmente se puede elegir un aislador simple. Si se espera que se produzcan a lo largo de más de un eje el aislador ha de aportar aislamiento a lo largo de los ejes críticos. 4. Respuesta permisible del sistema a la perturbación dinámica: Define como el máximo impacto o vibración transmitida permisible y los máximos desplazamientos debidos a estas alteraciones. 5. Espacio y localizaciones disponibles para los aisladores:El aislamiento del impacto y la vibración debe considerarse tan pronto como sea posible en el diseño del sistema. La localización de los aisladores es muy importante para la dinámica del equipamiento que se monta sobre ellos. Si el aislador no puede colocarse para obtener una instalación de centro de gravedad, el análisis del sistema es más difícil y hay que disponer de más espacio alrededor del equipamiento. 6. Peso y centro de gravedad del equipo soportado: Hay que determinar el peso y la situación del centro de gravedad del equipamiento soportado. La localización del centro de gravedad es necesario para calcular la carga soportada por cada montaje. 7. Espacio disponible para el movimiento del equipamiento. Hay que elegir cuidadosamente la constante del muelle del aislador de manera que el movimiento se mantenga dentro de los límites de espacio definidos. 8. Condiciones ambientales. Algunas condiciones ambientas pueden degradar el aislador y hacerlo inservible, al igual que cambiar las características de funcionamiento del aislador sin tener por qué causar un daño permanente en este. 9. Materiales de aislamiento disponibles. Hay que elegir el material y la configuración del aislador más adecuado para las condiciones ambientales de la instalación y de las propiedades dinámicas requeridas. 10. Vida de servicio deseada. Puede afectar al tipo y al tamaño del aislador, los aisladores que deben funcionar durante mas horas suelen ser de un tamaño mayor de los que trabajaran menos tiempo 11. Instalación contra roturas. Es aquella que posee un conector positivo de metal a metal por si el muelle flexible del aislador falla. Así el equipamiento se mantiene en posición hasta que pueda reemplazarse el aislador defectuoso Combinaciones de aisladores en serie y en paralelo Aisladores en paralelo

La configuración más frecuente consiste en colocar aisladores en paralelo. En este sistema se suman las cargas de los muelles para obtener el peso total. Se asume que las placas carecen de masa. Por lo que la constante elástica de muelle k del sistema, en el centro de gravedad, viene dado por: Aisladores en serie

En una configuración de aisladores en serie la constante del muelle viene dada por: Cada aislador en serie soporta el peso total, de manera que Otros tipos de aisladores Muelles de acero
Son los más utilizados ya que se encuentran disponibles para cualquier deflexión y se puede cambiar.

Muelle abierto:
Rigidez horizontal y vertical. Debe colocarse una almohadilla acústica en su base.

Muelle cerrado:
El muelle va dentro de una especie de cápsula. Se utilizan muelles para poder conseguir frecuencias de corte de 10 Hz. Corcho
Aíslan vibraciones superiores a 3000 rpm. Para molestias por ruido aéreo y vibraciones mínimas.
Utilizados en bancadas de refrigeradores y bombas Rigidez estática y dinámica Cuando el muelle de carga principal es de caucho y otro material orgánico similar, la frecuencia natural calculada utilizando la rigidez determinada a partir de un ensayo de
carga estática-deflexión de muelle, es inferior al valor dinámico. Así, el módulo dinámico parece mayor que el módulo estático.
La relación entre los módulos es aproximadamente independiente de la velocidad de tensionado y posee un valor
numérico entre 1 y 3. Interacción con la estructura de apoyo Por lo general, cuanto mayor es la deflexión, mayor es el aislamiento. El aislador funciona siendo lo suficientemente blando y permitiendo amplitudes de vibración relativas, sin transmitir una fuerza excesiva a la estructura apoyada. La estructura de apoyo es un muelle en serie con el aislador, y los muelles en serie transmiten la misma fuerza y deflectan proporcionalmente a sus constantes de muelle respectivas.
Si la rigidez del aislador, en comparación con la rigidez de la base, es alta, ésta deflectará mas que el aislador y anulará o limitará el aislamiento necesario desde el aislador. Para obtener la máxima eficacia del aislador seleccionado, la constante de muelle de la estructura de apoyo debe ser al menos, 10 veces la constante de muelle del aislador conectado a ella. Tipos y características de aisladores comercializados Hay aisladores comercializados fabricados con muchos materiales flexibles, con multitud de formas y tamaños, y con características muy diversas. Aislador de compresión de uso general

Características: Diseño seguro contra fallos, amortiguación en todas las direcciones, rango de carga desde 91 a 720 kg, frecuencia natural inferior a 8Hz y relación entre la rigidez radial y axial aproximadamente igual a 0.3.

Aplicaciones típicas: Compresores, maquinaria de imprenta, ventiladores, fuelles, laminadores. Aislador elastomérico de uso general

Características: Construcción anclada, rango de carga desde 27 hasta 113kg, frecuencia natural inferior a 7Hz, relación entre la rigidez dinámica horizontal y vertical de 0.4.

Aplicaciones típicas: Componentes electrónicos, motores, bombas, ventiladores, centrifugadoras, acondicionadores de aire. Aislador plástico en forma de placa

Características: Coste bajo, perfil bajo, notable control dimensional, rango de carga desde 0.7 hasta 32kg, frecuencia natural inferior a 18Hz, temperatura de funcionamiento de -40 a +50 ºC.

Aplicaciones típicas: Equipamiento de procesamiento de datos, ordenadores, impresoras, maquinas comerciales, instrumentación médica. Conclusiones Como se puede observar, los aisladores elastoméricos son los mejores porque son los que mejores características nos ofrecen y los que tienen las mejores utilidades. Para obtener un buen rendimiento del mismo tendremos que tener en cuenta todos los factores citados anteriormente.
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